影響中國旱澇的氣候系統（1）ENSO循環

所謂ENSO事件是80年代所期出現的一個科學術語，源于人們對ElNino現象與南方濤動(SO)現象及其相互關系認識的不斷深化。80年代初(1982-1983年)，出現了20世紀來最強的一次ElNino事件，其許多特征均不符合經典的模型，從而使該領域的研究出現新的發展。人們愈來愈清楚地認識到發生在熱帶海洋中的

ElNino現象與南方濤動SO之間的密切聯系。它們是由海洋與大氣之間的相互作用耦合在一起的不可分割的系統。從而提出了統一描述這一對海洋-大氣現象的新思想，形成了新的術語，稱之為ElNino／SouthernOscillation現象，簡稱ENSO

。

南方濤動——指印度洋與熱帶東南太平洋之間的氣壓振蕩，這種振蕩無確定的周期，但是有正、負兩種位相。正位相時，東西向氣壓梯度加大，此時南方濤動指數是增大的；負位相時，則相反。通常，由于海-氣之間的相互作用，ElNino事件發生在南方濤勸的負位相時期；而在南方濤動正位相時，赤道太平洋則發生大范圍的降溫。因此，所謂ENSO事件指的是與ElNino伴隨的SO的負位相出現時的海洋-大氣綜合事件。當印度洋地區出現氣壓正距平時，東南太平洋及南美地區將有負距平；反之亦然。正常狀態Fig1:normalcase

fig2:ElNi?ofig3:LaNina厄爾尼諾的赤道太平洋

Nino3.4ENSO對世界降水的影響研究

ENSO對中國降水的影響的研究

把ENSO同副熱帶高壓（影響我國夏季降水的主要大氣系統）聯系起來，發現赤道東太平洋的海面溫度異常與西太平洋副高的強度(用面積指數表示)和西伸程度有密切的關系，即赤道海面溫度升高時，副熱帶高壓加強西伸，且海溫變化要比副熱帶高壓變化提前約4-6個月。同時發現，副熱帶高壓和海溫的變化均有周期大約為42個月的振蕩。這種時滯耦合關系及其在副熱帶高壓長期預報中的應用引起了業務部門的重視，至今已經成為副熱帶高壓預報個的一個重要工具。近年來，對ENSO現象的研究不斷深化，在豐富的歷史記錄和詳細的現場觀測的基礎上，對ENSO的起始時期、轉變過程、不同類型的增暖分布和增暖過程、低空風場與海面溫度場之間的關系進行了仔細的分析，揭示了ENSO事件的“多樣性’’特征，修正和豐富了經典模型，對我國早澇氣候影響的認識進一步深入。

（2）西太平洋暖池海水熱力異常

為說明暖池次表層的水溫和我國夏季降水的關系，計算了1967-1991年冬季暖池沿137°E次表層水熱含量EOF分析第一主分量時間系數與我國夏季汛期降水的相關(圖）。可見：

暖池次表層的海水熱容量與我國長江中下游流域的降水有很好的負相關，相關系數可達到-0.4，信度檢驗達0.05以上。暖池次表層的海水熱容量與黃淮地區有很好的正相關。表明：

當西太平洋暖池處于暖狀態，長江中下游夏季降水偏少；黃河流域，特別是黃淮地區夏季降水較多；當西太平洋暖池處于偏冷狀態，我國長江中下游夏季降水偏多；黃河流域，特別是黃淮地區夏季降水偏少。因此，暖池的海溫可以用來作為預測我國夏季旱澇分布的強信號之一。

當西太平洋暖池的海溫高時,從菲律賓周圍經南海到中印半島的對流活動強,長江中、下游地區和淮河流域的降水往往偏少。相反,當西太平洋暖池的海溫偏低時,菲律賓周圍的對流活動較弱,在這種狀態下,從孟加拉灣、南海和熱帶西太平洋輸送來的水汽在江淮流域和長江中下游地區輻合,長江中、下游地區和淮河流域的降水往往偏多。經過多年汛期旱澇災害預測的實踐,證明暖池的熱狀態與菲律賓周圍對流活動的強弱可以作為我國夏季旱澇預測的前期重要信號之一。

我國長江和淮河流域夏季降水與菲律賓周圍對流活動之存在很好的負相關（最大負相關系數達到0.6以上，位于長江流域的中游）。信度檢驗超過0.05。而華北地區、黃河流域夏季降水與菲律賓周圍對流活動之存在很好的正相關（最大正相關位于河套地區和渭河流域）。華南和東南沿海夏季降水與菲律賓周圍對流活動之也存在正相關。即

菲律賓周圍對流活動弱，江淮河流域夏季降水強（如1980、1987年等），發生洪澇；菲律賓周圍對流活動強，江淮河流域夏季降水弱（如1985、1988年等），發生干旱。

為更好地說明長江和淮河流域夏季降水與菲律賓周圍對流活動的情形，分別分析江淮河流域偏澇（如1980、1982、1983、1987年等）與偏旱（如1978、1981、1984、1985、1988年等）時夏季熱帶西太平洋暖池上空高云量的分布。（3）青藏高原上空的熱源異常葉篤正、高由禧指出：

青藏高原陸面熱狀況對東亞氣候異常有著重要影響,特別是青藏高原的雪蓋面積大,深度深,本身是氣候災害之一,且它對我國旱澇氣候災害的發生也有重要作用。研究結果表明：

青藏高原冬、春雪蓋與我國長江流域南部的汛期降水有明顯的正相關,即青藏高原冬、春雪蓋面積大,夏季洞庭湖、鄱陽湖和江南地區的梅雨強。（4）亞洲季風環流異常東亞夏季風系統的成員（陶詩言，陳隆勛）

澳大利亞的冷性反氣旋;沿100°E以東的越赤道氣流；印度的西南季風氣流；赤道輻合帶ITCZ；（位于南海和赤道西太平洋的季風槽）；赤道東風氣流；西太平洋副高；梅雨鋒；中緯度的擾動。

許多研究表明：

東亞夏季風降水有明顯的準兩年周期振蕩,江淮流域的準兩年周期振蕩更明顯。利用我國臺站實測夏季（6~8月）降水資料分析降水的年際變化。（見圖）

圖示EOF的分析的第1主分量的時間系數與相應的空間函數分布,可見我國夏季降水從20世紀70年代起有顯著的準兩年周期的振蕩,這種振蕩在長江、淮河流域尤其明顯。利用NCEP/NCAR再分析的水汽資料，計算東亞夏季緯向水汽輸送通量的時間系數和相應的空間函數分布如圖。

可見我國東部降水的準兩年周期振蕩是受到東亞夏季風的水汽輸送的準兩年周期振蕩的影響。研究還表明：

夏季風經向水汽輸送通量還存在著顯著的年代際變化,這種變化已嚴重影響到我國華北地區的夏季降水,并引起華北地區的干旱（圖略）。還有研究表明：

東亞冬季風不僅嚴重地影響我國的沙塵暴和雪災、寒害等重大氣候災害的發生,而且還影響夏季我國的旱澇災害。（5）西太平洋副熱帶高壓異常西太平洋副熱帶高壓

位于北半球20~35°N太平洋上空的暖高壓系統。是影響我國降水和氣溫分布的一個重要的環流系統,許多災害性天氣往往與副高的強弱及位置有關。如1998年夏季的長江洪水就是因為副高偏南而穩定西伸的結果;20世紀60年代初長江流域的嚴重干旱則是由于副高長期偏強造成的。副高的活動狀況對于梅雨、臺風以及華北、華南的旱澇都有直接影響。東亞雨帶的北移與西太平洋副高的北跳有關。＊副高的強度、位置的季節變化：（1）副高的強度在6~9月最強,冬半年明顯偏弱。（2）副高的位置隨季節有明顯的北進和南退。副高位置從冬~夏北移,強度增大;

從夏~冬南撤,強度減弱。

5~8月副高北移西行,移到1年中的最北點；

8月以后,副高南撤。＊副高進退特征：

副高的北進、南退是非勻速進行的。具有穩定少變、緩慢移動和跳躍3種形式。

◆副高脊線的季節位移：

冬季副高脊線常在15°N附近,3~4月副高緩慢北移,4~6月初副高脊線常在15~20°N，降水集中在南嶺以南6月中~7月初副高脊線第1次北跳至20~25°N以北,雨帶位移至長江和淮河流域；

7月中旬副高脊線2次北跳,越過30°N附近,雨帶移至黃河流域；7月下~8月中副高脊線再躍過30°N以北（最北的位置）,

雨帶北移至華北、河套和東北一帶；

8月下~9月副高向南撤退。雨帶由北向南先后結束。

移動規律只是氣候平均狀態,副高的實際活動存在明顯的年際變化。

◆副高位置和大型降水的關系：

副高內為下沉氣流,天氣晴好。副高長期控制某地區時,會造成該地區的干旱。

副高南面為東風帶擾動和臺風活動的地區,易產生降水。

副高北緣存在副熱帶鋒區和強西風,其西部的偏南氣流從海上帶來充沛的水汽輸送到鋒區,由于低空增濕較多,進一步增強了鋒區空氣層結的對流性不穩定。當西風帶有低槽或低渦發生移動經過鋒區上空時,系統性上升運動和不穩定能量的釋放所造成的上升運動,使充沛水汽凝結而產生大范圍的雨帶,并常伴有暴雨。（雨帶位置常比副高脊線偏北約6~10個緯度,其走向大致和脊線平行）●副高位置的季節性變化對各雨帶的起訖時間有一定的作用平均而言：

（1）副高位于20°N以南時,雨帶位于華南（華南雨季或華南前汛期雨季）;

（2）脊線徘徊于20~25°N時,雨帶位于江淮流域（江淮梅雨）;

（3）脊線越過25°N而穩定于300N以南時,雨帶北移至黃淮流域,（黃淮雨季）;

（4）脊線越過30°N,華北雨季開始（隨著副高北移,長江梅雨結束,華南又開始受臺風影響）；

（5）9月副高開始南撤，雨帶也隨之南移。●

副高位置的異常往往會造成各地區的旱澇如1954、1980年副高長時間位于20~25°N,造成江淮流域夏澇,1978年副高很快的向北推移,沒有在20~25°N附近停留造成江淮地區干旱。研究表明：

我國在夏季風環流背景下,在青藏高原的影響下,西南季風從孟加拉灣攜帶的大量水汽和東南季風從熱帶西太平洋攜帶的大量水汽在西太平洋副熱帶高壓的西北側匯合,因此,在副熱帶高壓的西側與北側季風暴雨具有突發性與多發性,從而引起洪澇災害。葉篤正等首先發現：

東亞夏季風環流和西太平洋副熱帶高壓在6月上、中旬存在著突變,并指出正是這種行星尺度環流的突變才導致東亞夏季風的爆發。黃榮輝等研究表明：

西太平洋副高異常北跳、東亞夏季風環流的突變是與菲律賓附近的對流活動密切相關。在菲律賓附近對流活動強的夏季,西太平洋副高在6月上、中旬突然北跳明顯；相反在菲律賓附近對流活動弱的夏季,西太平洋副高突跳往往不明顯。也有研究表明：

西太平洋副熱帶高壓的西伸和變化與西太平洋暖池的對流活動有直接關系。太平洋—日本濤動：

西太平洋地區云量和對流層環流遙相關波列，該波列的出現同赤道西太平洋地區的對流活動，以至同ElNino事件關系密切。我國東部旱澇發生的原因和該波列有關。在菲律賓周圍的對流強的年份，強的副熱帶高壓位于日本及我國江淮流域上空，500hPa有正距平，江淮流域和日本高溫少雨，在鄂霍茨克海上空有500hPa高度負距平；在菲律賓周圍的對流弱的年份，正負距平分布幾乎相反，江淮流域降水偏多。

1998年夏季長江流域特大洪澇與東亞氣候系統水汽輸送異常的關系

1998年夏季,長江流域發生了20世紀僅次于1954年的全流域特大洪澇。如圖所示,長江流域在98年夏季汛期降水距平達到100%,即汛期降水比常年多了1倍,包括嫩江、松花江流域,全國洪澇面積達21×106hm2,造成約3000人死亡和約2600億元巨大經濟損失。

黃榮輝等比分析了年夏季長江流域特大洪澇的成因,指出

1998年年夏季長江流域的特大洪澇是由于上述東亞氣候系統的異常所引起的。

1997/1998年ENSO事件對1998年夏季長江流域特大洪澇有直接影響。1997年5月發生的厄爾尼諾-南方濤動

ENSO

事件從98年初夏開始衰減,因此,98年夏季汛期正處于ENSO事件的衰減期。

長江流域,特別是洞庭湖、鄱陽湖以及湘江、資水、沅江等流域降水應偏多,事實上，在上述地區汛期降水比常年降水增加了近100%。,發生了特大洪澇。這是由于在98年夏ENSO事件正處于衰減期,此時熱帶西太平洋次表層海溫還沒有開始增溫,而熱帶中、東太平洋的次表層海溫已變冷,就使得98年夏季整個熱帶西太平洋暖池海域的次表層海溫處于偏低狀態,故菲律賓周圍的對流活動很弱