厄爾尼諾的少數派:2019年春夏天氣趨勢及影響因素分析

厄爾尼諾 太平洋 菲律賓 赤道 中國氣象愛好者 2019-04-21

對於多數厄爾尼諾事件而言,它們在北半球春夏季萌生,到冬季達到頂峰後,在第二年春夏季的光華中消亡。但今年的厄爾尼諾事件,在繁華競放之時孤負這一定律,並很可能將在未來數月繼續發展。或許這在觀測史中都是寥寥無幾,難以參考;不僅是赤道太平洋,包括其他大洋的變幻,破碎中沉浮的北極海冰,青藏高原迎春的煙雪,這些都指向了一個複雜的春夏環流,混沌迷霧中的風雲變幻,會給我國的天氣造成何種影響?

1.1 海洋傳說

1.1.1 ENSO(南方濤動)

自2018年春季中等強度的拉尼娜事件結束後,赤道中東太平洋開始了逐漸增暖的過程,至夏季除南美沿岸外表層海溫距平均已轉為正值。而自秋季起,赤道中東太平洋出現了進一步的增暖,至當前已接近厄爾尼諾事件閾值,而NOAA與NCC等部分機構已經宣佈一次厄爾尼諾事件形成。

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圖1 2018年12月-2019年2月的海溫距平(填色,單位:℃)

當前的赤道中東太平洋暖事件很有獨特之處。首先從空間上而言,本次在整個赤道中東太平洋海表都有顯著增暖,但最大增暖中心偏向日界線附近的中太平洋,可以說兼有中部型(暖池型)和東部型(冷舌區型)厄爾尼諾事件的特徵,突出表現為前者。而在事件的時間演變上更是特殊:通常而言,ENSO事件表現為顯著的鎖相特徵,即通常為夏季發展,在北半球冬季達到事件頂峰,而在次年春夏季衰減;但是本次事件在夏末到秋季發展,冬季並未出現著的頂峰,而至今仍有繼續增強的趨勢,可以說是反鎖相特徵的一次事件。

在當前的大氣響應方面,從過去一年的熱帶太平洋海溫與850hPa緯向風場異常的時間序列看,在北半球夏季之後,整個赤道中東太平洋開始了明顯增暖,但最大增暖區域始終穩定在日界線附近的中太平洋區;而自北半球秋季起,日界線西側也開始穩定出現異常赤道西風,表明日界線附近的赤道中太平洋開始出現穩定低空異常輻合,這一點在進入冬季後更加明顯;而從冬季的200hPa勢函數看(圖2),全球熱帶區域準定常波已經呈現顯著的2波型,包括最強烈的異常上升支則正位於日界線西側附近,表明熱帶太平洋地區的Walker環流已經響應赤道中太平洋的顯著增暖而稍有東移。而這樣的熱帶地區大氣響應,也通過熱帶對流活動的潛熱加熱與激發遙相關波列,影響到熱帶外區域的環流。在過去的冬季,東亞地區最為典型的響應便是副熱帶西北太平洋的反氣旋(WPAC)異常,位於反氣旋西北側的我國南方大部地區出現了顯著的低空西南風異常與偏強的水汽輸送,這也是導致冬季我國南方眾多地區出現異常持續陰雨的直接原因。這是由日界線西側的赤道中西太平洋區域的異常活躍對流(顯著的OLR負異常)與潛熱加熱偏強的強迫所致。在加熱區西北側,出現了與Gill響應高度吻合的顯著氣旋式環流(圖4中藍圈C),隨後這一波列繼續向西北方傳播,在西北側的東亞近海出現一個下沉波列區,並與Walker環流東移後,菲律賓群島周邊對流活動減弱造成的對流冷卻激發的響應疊加,形成了這一異常反氣旋環流(圖4中紅圈AC)。可以說,當前熱帶與熱帶外太平洋沿岸的大氣環流,對本次厄爾尼諾事件已經有明顯響應;而這個已穩定在日界線附近的Walker異常上升支,將有利於異常偏暖的表層水在日界線附近區域的堆積,並促進後續西太平洋西風爆發和激發的海洋溫躍層內暖性K波並傳播,這將有利於後續厄爾尼諾事件的進一步發展。

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圖2:同圖1,但為同期200hPa速度勢函數距平。

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圖3:全球赤道地區(5°S-5°N)的Walker環流異常,填色陰影代表垂直速度距平(單位:0.01Pa/s),矢量箭頭為緯向風-垂直速度合成(垂直速度放大了100倍)

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圖4:同圖1,但為同期OLR距平(填色陰影)與700hPa風場距平(矢量箭頭)

而在熱帶洋區的垂直剖面上,可以看到赤道中東太平洋上層區域的總體熱含量正距平顯著發展,這也對應著當前厄爾尼諾事件的穩步發展;而當前在熱帶太平洋日界線東側的溫躍層層面上出現了相當強烈的大範圍暖異常,其中核心區域位於150°W附近,溫度距平達到了+4℃以上,這對應著一次顯著東傳的暖性下沉Kelvin波過程。本次過程和1月底以來日界線附近持續的赤道西風爆發過程(WWB)有密切聯繫,在海表異常赤道西風應力的平流與動量下傳的激發下,該暖性下沉Kelvin波得以出現振幅發展並沿著溫躍層赤道潛流區東傳。考慮到赤道Kelvin波的特徵相速度,本次暖性Kelvin波過程將在1-2個月後抵達東邊界(南美沿岸),此時南美西海岸和赤道東太平洋地區的SSTA與溫躍層深度將明顯增加;不過值得注意的是,由於當前熱帶低頻振盪的影響,日界線和東側海區的赤道西風異常已經大幅減弱(甚至轉為偏強東風),在短期內溫躍層的赤道Kelvin波後續發展將受到一定限制;但由於異常準定常上升支已經穩定到日界線西側,西太平洋遠洋的偏強赤道西風仍將維持,後續仍將從日界線西側的溫躍層區域激發東傳暖性K波,這也是支持厄爾尼諾事件後續發展的重要海洋動力學過程。當然,由於溫躍層暖性K波和混合層暖水厚度有限,雖然前期發展過程類似,但本次很難發展到2014-2016年超強厄爾尼諾事件的水平。

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圖5:過去兩年間赤道太平洋地區的850hPa緯向風異常(左)、海表溫度距平(中)和20℃等溫線深度距平(右)。

此外,熱帶外地區的海洋與大氣信號也可以作用於熱帶地區,從而對ENSO等熱帶海氣變率造成一定影響。當前在熱帶外區域方面,副熱帶東北太平洋區域出現了類似PMM正位相的模態,這將導致隨後的夏秋季赤道中太平洋顯著的西風異常和對流活動,並促進表層暖水和次表層暖性K波進一步東傳,與對流活動區域進一步東擴,將有利於夏秋季厄爾尼諾事件繼續發展;不過值得注意的是,由於南極半島附近海冰的偏多與SPO負位相配合下,當前祕魯寒流有所偏強,這將導致南美沿岸到東太平洋地區在當前存在一定程度偏冷,而這一海溫異常也會進一步與大氣作用而維持,這將一定程度上阻礙厄爾尼諾事件的發展,而空間型上也將使得東太平洋和南美沿岸增暖較弱甚至偏冷。

總體而言,本次厄爾尼諾事件將成為一次反鎖相特徵的事件,會在今年春夏季繼續有所發展。在強度上,最有可能成為一次中等或中等偏強的厄爾尼諾事件,但在春夏季發展過程中,總體ONI指數仍然在+1附近,屬中等偏弱水平;在空間型上,總體空間型表現為赤道中東太平洋全線增暖,但集中在日界線附近的中太平洋區域,而赤道東太平洋增暖較弱;而在事件的時間演變上,今年不僅成為少有的反鎖相特徵的厄爾尼諾事件,也將自然成為一次“發展早型”的厄爾尼諾事件(大多數ENSO事件是在北半球夏季前後達到閾值標準),這也將是歷史上少有的情況——先前絕大多數中部型(暖池型)ENSO事件都屬於發展偏晚型(且強度相對較弱)。可以說,本次厄爾尼諾事件將成為一次特徵相當獨特的事件。

而在其後續帶來的影響上,由於當前本次事件已經發展成型且太平洋低緯度環流已經有顯著響應,可以預見隨著事件在春夏季的發展,響應也將進一步增強,主要機制為日界線附近較強對流活動的潛熱加熱激發的波列與大氣橋響應。當然要考慮到ENSO激發響應的非線性特徵,注意本次事件的時間演變與空間型特徵,這將導致大氣響應較通常的厄爾尼諾事件偏早,且因潛熱加熱區域偏西偏北而導致波列也對應地偏西偏北;此外,ENSO擾動信號與氣候態週年演變間的相互作用也是一個不可忽視的過程。總體而言,這將導致今年夏季菲律賓群島周邊的熱帶對流活動受到抑制,同時副高略有偏南,脊線總體呈現西南-東北向,其中在春季至夏季前期副熱帶西北太平洋反氣旋異常將維持,副高偏南偏西的概率更高;但隨著氣候態上夏季風期的到來,在進入夏季後,ENSO強迫將更傾向一個西北向傳播的Rossby波波列,由於屆時加熱源較通常的厄爾尼諾事件偏西偏北,激發的波列也將出現這樣的移動,此時副高將不會明顯偏南,但會相對偏東。

1.1.2 北太平洋中緯度變率——PDO&NPGO

太平洋年代際濤動(PDO)為20°N以北的北太平洋區域SSTA之EOF1模態,最顯著的特徵表現為北太平洋暖流區與北美西海岸(阿拉斯加~下加利福尼亞半島)間的反相SSTA模,雖然以其最顯著的年代際變率得名,但也存在顯著的年際變率,這與ENSO強迫激發的球面遙相關波列引起的中緯度海氣相互作用有關。而在20世紀90年代起,北太平洋環流模(NPGO)這一EOF2模態逐漸顯著,在近些年的解釋方差甚至可以和PDO可以抗衡,這一轉變可能和ENSO空間型轉變下,所激發響應位相發生變化的影響(年際尺度),以及熱帶外海氣作用有關(年代際變率)。

就目前看,當前PDO指數為弱負值,其中空間模態上表現為北太平洋暖流區一致偏暖,但偏暖區域較常年主軸區偏南。這與冬季日界線西側附近異常對流活動直接相關,潛熱加熱異常所激發的兩個對流層低層異常反氣旋,分別位於副熱帶西北太平洋與阿留申群島南側,二者南側的異常東風通過WES機制減弱風速與蒸發,使得海溫正異常發展(圖7);而北美西海岸區域較為複雜,在加州至夏威夷北側因東北風的平流作用與風速增強已經出現明顯SSTA負異常發展,但阿拉斯加灣與夏威夷東側仍然有明顯暖異常;不過當前PDO總體偏向負值的模態,與大多數厄爾尼諾事件發展期也有著明顯不同。

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圖6:1963年至今PDO指數的演變

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圖7:同圖1,但為同時期北太平洋地區海表溫度距平(填色,單位:℃),風速距平(等值線,單位:m/s)和1000hPa風場距平(矢量箭頭)

考慮到熱帶外大氣的響應滯後於熱帶地區海表信號2-4個月,而ENSO的潛熱加熱影響仍然集中在日界線西側附近,對北太平洋熱帶外區域造成的遙相關型將在這個春季大體維持且有所增強,因此當前北太平洋的海溫異常與大氣異常型仍將在春季維持。而隨著後期赤道東太平洋的明顯增暖,潛熱加熱區域也將進一步擴張東移,激發的遙相關型也可能在夏季向東南方移動。而與此同時,由於近地面各物理量場氣候平均態的季節性變化(如氣壓帶/風帶在春夏季的北移),考慮到WES機制,這樣的海溫異常模態將隨著季節演變向北移動,而副熱帶地區因東風異常的疊加,SSTA將明顯下降。這一海溫信號將隨著副熱帶東風應力作用下,以熱帶外西傳Rossby波形式向西傳播,並影響到夏季西北太平洋副熱帶地區SSTA;同時也會通過感熱等方式影響到北太平洋中高緯度地區環流異常型,對東北亞地區也存在著顯著影響。

1.1.3 太平洋經向模:PMM

PMM是扣除ENSO相關模態後的熱帶太平洋主導模態,時間演變上通常在春季強度最強(但未達到ENSO的季節鎖相),而空間特徵表現為夏威夷以東的東北太平洋海區和加拉帕戈斯群島附近的赤道東太平洋冷舌區的經向偶極。一般認為,這是在東太平洋氣候態SST經向不對稱的基礎上,由熱帶地區和中緯度變率的影響在WES機制下發展;同時也有研究認為這在隨後的夏秋季會對ENSO事件的發展演變起到一定的調製作用。

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圖8:PMM對應的海溫異常與10m風場模態(上圖)和降水異常(下圖)

當前也正是出現了較典型的PMM正位相模態,尤其以夏威夷東側與中太平洋附近的正距平最為明顯。結合副熱帶SSTA信號演變的規律以及氣候態的轉變,北半球夏季時正位相中心將明顯西移,同時在西側激發出Matsuno-Gill對流響應,導致西側的副熱帶西北太平洋遠洋出現顯著氣旋式環流,使得暖池區氣旋式環流異常進一步東擴,並對應副熱帶高壓的偏弱和偏北,以及西北太平洋遠洋地區的對流活躍。而同時,注意到PMM對ENSO發展過程的調製,在遠期容易引發赤道東太平洋北側(ITCZ活躍區)的對流發展,這也使得後期ENSO暖事件位相狀態的發展——當然這一過程較為緩慢。

1.1.4 西北太平洋海區概況

受前期對流活躍造成的雲-SST反饋,以及異常赤道西風的發展,熱帶西北太平洋暖池區在過去的冬季海溫略有偏低,這也導致隨後對流活動的偏弱與激發的Walker環流異常下沉支與低空異常反氣旋。而隨著反氣旋的穩定發展,其東南側的異常東北風通過WES機制使得當地風速與蒸發偏強,造成進一步的冷卻。

1.1.5 印度洋

印度洋大部位於低緯度區域,且正位於亞洲夏季風的上游,也是亞澳季風系統活動的重要下墊面,沃克環流,季風環流交匯於此,因此通過海氣相互作用,印度洋對亞澳季風區乃至全球氣候都有重要的影響。下文將介紹熱帶印度洋和副熱帶南印度洋對夏季氣候的影響。

(1) IOBW(熱帶印度洋洋盆模態)

IOBW為熱帶印度洋SST的EOF1模態,表現為整個熱帶印度洋區域海溫一致的變化。通常認為,在ENSO事件發展期,該模態為熱帶印度洋海表溫度對ENSO強迫的響應,是直接受ENSO強迫所致(具體機制包括直接調控Walker環流的大氣橋、赤道中東太平洋對流加熱激發的東傳暖性Kelvin波抑制對流等),而在ENSO衰減期對春夏季印太季風區環流造成影響的“電容器機制”中,熱帶印度洋又是關鍵的“電容器”區域,當地海表與大氣對ENSO的滯後響應,成為在次年夏季延續ENSO影響的重要機制。

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圖9:過去兩年間IOBW指數的演變

當前熱帶印度洋總體呈現略偏暖狀態,其中北印度洋大部和赤道地區以接近常年為主而熱帶-副熱帶南印度洋明顯偏暖。這樣的海溫模態與當前熱帶準定常波呈現顯著的2波型有明顯聯繫,其中上升支分別位於日界線附近與非洲大陸-西印度洋一帶,前者對應正在發展的中部型厄爾尼諾事件激發的響應,而後者則與熱帶印度洋和大西洋區域的變率明顯相關。中部型厄爾尼諾事件影響到太平洋Walker環流異常,通過大氣橋機制在熱帶南印度洋激發出顯著的下沉支,並與熱帶印度洋區域的準定常波下沉支疊加,使得熱帶南印度洋激發出低空異常反氣旋並抑制了對流活動,導致SSTA正異常顯著發展。不過值得注意的是,當前在日界線附近的速度勢負異常較非洲一側偏弱,表明當前中部型厄爾尼諾造成的響應仍然有限,熱帶印度洋與非洲大陸間的Walker環流異常與當地海區的相互作用是冬季熱帶南印度洋增暖與IOBW正異常發展的主力。不過隨著未來厄爾尼諾事件發展,日界線附近的異常上升支也將明顯增強,考慮到這個相對於多數厄爾尼諾事件偏西的異常上升支位置,這將導致印度洋一側的下沉支也相對偏西而偏向印度洋中部。在此影響下,熱帶印度洋總體將出現一定程度增暖,以中部地區最為明顯;但由於當前由ENSO引發的Walker異常環流圈強度有限,還不足以導致較強的下沉運動與增暖;此外熱帶東南印度洋偏強的信風將逐漸使得當地蒸發和蘇門答臘沿岸湧升流增強,使得熱帶東南印度洋將在未來快速冷卻。

(2) TIOD(熱帶印度洋偶極模態)

TIOD即熱帶印度洋SST的EOF2模態,表現為熱帶印度洋東西岸類似ENSO的偶極格局。作為印度洋明顯的SSTA緯向振盪,TIOD對緯向季風環流和印太沃克環流支的調控作用十分明顯;而它又連接了海洋性大陸區域(馬來群島),這樣TIOD同時和ENSO/太平洋沃克環流圈影響相關,通常被認為是印太齒輪中的重要一部分。而與IOBW一樣,TIOD也有很明顯的季節性鎖相特徵,但鎖相時間提前至8-10月,這可能是由於此階段印度洋氣候態有利於TIOD事件發生。

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圖10:TIOD正位相(左圖)和負位相(右圖)大氣環流異常的模型

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圖11:同圖9,但為TIOD指數演變

自去年夏季起,隨著赤道東印度洋持續的東南風應力異常,蘇門答臘海岸的離岸流明顯增強,對應有東南印度洋的顯著冷卻與夏末-秋季一次顯著的TIOD正位相事件形成,不過由於季節性鎖相特徵,當前海表模態已經十分微弱,而先前的信號,則已經是風應力作用下潛入海表之下,在溫躍層的複雜海洋動力學過程。在前期TIOD正位相的熱帶印度洋海氣狀態下,赤道印度洋表面在先前秋冬季存在持續東風應力異常,導致赤道南側存在明顯的反氣旋式應力異常與伴隨而來的Ekman異常輻聚下沉,導致赤道外東印度洋溫躍層出現一個異常暖區,並以暖性Rossby波形式在溫躍層內西傳,直至西南印度洋穹窿區。這個位於塞舌爾以南的區域,是氣候態上低緯度印度洋溫躍層最淺的一個區域,對應有海溫變率極大值區,也是溫躍層-上混合層水團交換最明顯的區域。隨著暖性R波的到達並上湧,熱帶西南印度洋已經出現了顯著的增暖,並逐漸造成一個跨赤道不對稱的經向海溫型(南印度洋偏暖而北印度洋增暖較弱)與跨赤道北風異常。這將在之後進入夏季風期時,導致南亞夏季風顯著偏弱。

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圖12:同圖1,但為印度洋地區海溫異常(填色)與850hPa風場異常(矢量箭頭)

(3)南印度洋副熱帶偶極(SIOD)

SIOD是北半球冬春季存在於副熱帶南印度洋區域的緯向偶極子模態,而SIOD和TIOD間的相互作用也是影響印度洋內部變率的一個重點。受熱帶印度洋的TIOD事件的強迫,秋季熱帶東南印度洋出現顯著離岸流並伴有顯著的東南風增強,配合熱帶南印度洋下沉支疊加,在熱帶南印度洋出現了激發出了低空異常反氣旋環流,在這樣的風應力異常作用下,SIOD發展出了一次顯著的正位相事件。考慮到季節鎖相特徵,在春夏季本次事件將會逐漸減弱,但其對大氣的影響將持續下去。在夏季風時期,SIOD正位相將導致馬斯克林高壓偏弱而澳大利亞高壓相對偏強,此時菲律賓和東側新幾內亞跨赤道氣流容易偏強而索馬里急流相對偏弱,容易導致西北太平洋季風活躍而南亞夏季風偏弱,並通過季風區的異常對流活動,激發出向熱帶外地區的遙相關影響。

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圖13:同圖9,但為SIOD指數演變

1.1.6 大西洋概況

(1)大西洋Niño型

類似赤道太平洋著名的ENSO狀態,赤道東大西洋冷舌區也存在信風鬆弛和海溫異常上升的狀態,稱為“大西洋Niño型”,通常在6-8月溫躍層最淺時鎖相。只不過由於大西洋洋盆尺度小,Bjerknes反饋不如太平洋明顯,但也有研究認為它能在全球範圍內的熱帶海氣相互作用中起到一定輔助性調製作用,也能通過巴拿馬地橋區域的大氣橋等機制影響到太平洋過程。

隨著熱帶地區Wave2型準定常波的建立,西非地區存在有一個異常上升支發展,使得赤道大西洋異常西風逐漸發展,當地表層SST也將顯著增暖,並在今夏可能發展成一次正位相事件。在此作用下,橫跨大西洋的Walker環流上升支將偏向西非一側,使得當地深對流活躍的同時將導致南美一側的下沉,同時通過跨巴拿馬地峽的大氣橋作用,將使得南美沿岸和赤道東太平洋區域異常下沉支維持,對應當地低空顯著偏強的信風,通過Ekman輸運和平流作用將有助於南美西海岸湧升流的偏強與當地海溫的偏低,這將對未來厄爾尼諾事件的發展和空間型有明顯影響。

(2) 大西洋跨赤道經向模(AMM)

相比於赤道地區緯向異常模態的大西洋Nino型,熱帶大西洋更顯著的海溫模態當屬AMM,它表現為跨赤道的SSTA不對稱經向異常模態,與相伴隨的大氣環流場異常,與熱帶太平洋海區PMM模態集中在赤道以北一側也有明顯不同;但和PMM相同點在於其鎖相期出現在春季,這與3月前後大西洋ITCZ最靠南(最接近赤道)有關,此時微小經向擾動最容易激發出顯著的異常。

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圖14:同圖8,但為AMM對應的物理量異常

而在當前,正是這一模態重要的鎖相期,熱帶大西洋海溫出現了顯著的AMM負位相狀態,表現為熱帶南大西洋的顯著偏暖和赤道北側區域的偏冷,並伴有跨赤道的北風異常,這樣的風場又將通過WES機制進一步維持這一海溫異常型,這一海溫異常模態將維持到初夏。

圖15是3-5月AMM與PMM對隨後6-8月全球SST與降水異常的迴歸分析。可以看到,AMM和PMM不僅對所在區域有著顯著超前影響,也可以通過海溫異常激發的異常對流活動伴隨的響應,以Rossby波形式向西傳播,在PMM影響向西傳播到日界線西側後,AMM也可以通過巴拿馬地峽區域的大氣橋等機制影響到東太平洋區域,且兩個模態的響應間呈現較顯著負相關;同時值得注意的是,春季AMM對夏季北印度洋海溫與降水也存在洋盆尺度的較顯著正相關,但PMM的相關則不顯著,這表明熱帶大西洋除了以Matsuno-Gill響應激發的西傳大氣Rossby波外,還可能存在東傳至非洲大陸和印度洋的機制,這一過程應當與對流活動伴隨的大氣暖性Kelvin波相關。

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圖15:1981-2018年3-5月PMM指數(a、c)與AMM指數(b、d)分別對隨後6-8月月降水率(a、b,單位:mm/day)與海溫(c、d,單位:℃)的迴歸分析,打點區域為通過0.10顯著性檢驗區域

以當前情況與上述分析結合,可以得出:在當前AMM負位相模態影響下,向西激發的響應將通過巴拿馬地峽和Walker環流大氣橋影響東太平洋地區,在夏季延續PMM正位相影響;而同時這一模態將促進熱帶北大西洋在隨後春夏季的冷卻,在東傳的大氣K波作用下使得熱帶北印度洋也將有一定冷卻,抑制當地的顯著增暖過程。這將在夏季風期使得南亞夏季風的一定程度上的減弱,同時西太平洋副高強度也將因此出現一定減弱。

(3) NAO(北大西洋濤動)/NAT(北大西洋三極子)

NAO是大氣中緯度變率中的重要模態,而在季節尺度上這樣的大氣振盪型強迫出海表溫度的響應,對應出現北大西洋地區北向南的三極子SSTA的異常即NAT。

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圖16:NAT海溫模態

自冬季後期至今,NAT/NAO總體正處在顯著正位相狀態,副熱帶北大西洋區域逐漸發展的反氣旋式風應力異常,使得熱帶北大西洋區域出現了顯著偏強的信風,導致蒸發增強並顯著降溫;而赤道大西洋西非地區異常上升支區域活躍對流激發的波列也對此有一定貢獻。

在NAO/NAT正位相事件影響下,春季中高緯度很有可能出現大西洋洋中槽-西北歐阻塞-中亞異常槽-貝加爾湖異常脊位狀態;而信號延伸到夏季時,考慮到NAT對EAM的年際作用,當前NAT正位相事件將使得東亞夏季風更容易偏弱,後期這一信號將逐漸減弱。而在熱帶北大西洋方面,當前這裡的冷卻首先將通過巴拿馬地峽區域大氣橋,激發出赤道東太平洋沿岸的東北風異常,並引發較顯著離岸Ekman輸運和沿岸補充上升流,使得這一地區SSTA負異常顯著發展並隨平流作用向西延伸,將導致赤道東太平洋和南美沿岸的一定冷卻,也將影響到厄爾尼諾事件的發展和空間型;此外,熱帶北大西洋的海溫異常也將激發向西傳的遙相關波列,出現並通過大氣橋作用導致夏季西北太平洋副高出現一定程度的偏弱。

1.2 冰雪圈

冰雪圈在極地和高海拔地區的氣候系統內部作用中扮演了重要角色,也在全球的熱量收支平衡中起到了巨大作用。其中,海冰與陸地積雪是季節變率較大的成員,它們的變化對季節尺度的全球或區域氣候影響較明顯。下文將主要分析當前極地海冰與北半球陸地積雪的影響。

1.2.1 北極海冰

在過去的秋冬季,北極海冰增長仍然較歷史同期緩慢,甚至在異常頻繁的極地低空增暖作用下多次出現淨融化階段。據NSIDC數據,今冬北極海冰覆蓋面積已於2019年3月13日創下,此時北極海冰總面積約為1477.7萬km²,創下了衛星觀測記錄以來週年極大值的第八低值。至此,不僅僅再是夏季融冰期,在冬季北極海冰也出現了明顯的融化趨勢和年際變率,當地氣候可能會面臨危機並造成深遠影響。

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圖17:北極海冰覆蓋面積的時間演變

在空間分佈上,格陵蘭島東側、新地島西北側、白令海西部和巴倫支海海冰面積和密集度處在顯著偏低狀態,尤其是格陵蘭島和斯瓦爾巴群島間的弗拉姆海峽出現了一道顯著的融冰舌;而西伯利亞沿岸、格陵蘭西側戴維斯海峽和加拿大北極群島的海冰密集度則接近常年甚至略偏大。這和今年冬季環流型下,北冰洋地區偶極型極渦和活躍的阻塞活動(尤其白令海-波弗特海阻塞)對應的直接熱力場作用,以及此環流型下偏強的波弗特海冰漂流和偏弱的穿極漂流,以及楚科奇海北側異常氣旋環流等動力作用都用關聯。這也將影響到春夏季極地和極地外氣候。

厄爾尼諾的少數派:2019年春夏天氣趨勢及影響因素分析

圖18:2019年2月北極海冰密集度異常

在季節變率上,由12-2月海冰與後期春夏季500hPa高度場的SVD分析結果(圖19)看,最重要模態是一致性減少趨勢,其中又以巴倫支海、格陵蘭東岸和白令海變率較大,這一減少趨勢對應極地和中高緯度總體位勢高度正異常,即代表極渦的偏弱與極地對流層增暖,這一熱力場特徵將影響到隨後總體;而SVD第二模態則出現空間型振盪,反映出巴倫支海、白令海與加拿大北極群島地區間負相關,而這一模態則是和當前異常最為接近。考慮到這一模態激發的影響,亞歐大陸將對應西西伯利亞槽-貝加爾湖脊和偏強的東亞大槽,和前文海溫異常造成的影響接近。

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圖19:1981-2018年12-2月,北極海冰密集度(右列)與後期3-5月500hPa高度場的SVD分析,取前三模態

1.2.2 北半球陸面積雪

在過去的冬季內,北美眾多地區,尤其北美中西部積雪呈現明顯偏多特徵,而亞歐大陸陸面積雪分佈顯著不均,在積雪的具體空間分佈上,大體出現了整個歐洲大陸與蒙古-我國東北一帶降雪偏少,而青藏高原大部則出現了顯著偏多的情況。其中對於青藏高原而言,在過去的秋冬季至今,由於副熱帶急流上異常偏強的高原-印緬長波槽與孟加拉灣活躍的對流活動,青藏高原地區出現了頻繁的強降雪過程,絕大部分地區都出現了降雪顯著偏多的狀況,雖然氣溫有所偏高但積雪仍然明顯偏多。

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圖20:2019年2月全球陸地積雪距平百分率分佈

考慮到當前的歐亞大陸積雪的空間分佈,積雪的陸面強迫應當會激發對流層中層高度場上,春季巴倫支海西側正異常-中亞異常槽-貝加爾湖東側正異常-遠東偏強的異常槽這一波列,和先前提到的海溫強迫的結果基本同相,而二者接近同相的疊加會讓信號更加清晰明確。此外,考慮到最近高原東部積雪增多,春季南支印緬槽將穩定偏東。

而在高原積雪趨勢方面,注意南支異常波列的分佈,高原中西部將逐漸轉為異常槽後,因此春季青藏高原西部將以偏幹為主,積雪距平逐漸轉為接近常年;但東部地區的降雪量與積雪仍將明顯偏多。再考慮到積雪反饋的影響,春季高原東部南側的異常槽將進一步強化,同時高原南側南支急流偏強偏南;此外,高原的對流層內暖中心建立也將偏晚,這點將使得亞洲季風區季風爆發更傾向偏晚。但值得注意的是,在氣候態上,高原東部的積雪延續的時間尺度較短,在初夏起將很難延續先前信號,但西部較高海拔區域的積雪信號能有效延續至夏季。以這一觀點看,由冬季延續到春季的高原積雪顯著偏多的異常,將在夏季逐漸減弱並回歸常年平均,但積雪偏多的信號仍會造成一定影響。此時,夏季南亞高壓可能將呈現偏弱且中心偏離青藏高原的狀態,而高原熱力場的異常也將在春夏季激發Rossby波列並向東北方向傳播,並引發出類似負APO模態的環流異常,這也將影響今年夏季環流形勢。

1.2.3 南極海冰/南極濤動

在上世紀末開始,南極海冰出現了年際顯著增多的趨勢;但自2015年下半年起,這一趨勢突然出現急速反轉並很快轉入密集度偏低的狀態,並在隨後數年至今持續偏低,甚至在部分時段創下同期最低——這一時間尺度以2015-16強厄爾尼諾事件顯然不足以解釋,很可能仍有其他待發現的因子作用。

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圖21:同圖18,但為南極海冰密集度距平

除了南極海冰面積的全區域一致變率外,南極海冰濤動(SIO)是南極海冰另一個重要模態,它反映了羅斯海-南極半島附近的海冰的偶極型態勢。當前正處於羅斯海面積略偏小-南極半島偏大的負位相狀態,顯然有利於德雷克海峽區域繞極流分流和祕魯寒流的增強,這樣將使得厄爾尼諾事件事件容易偏向東部型且減弱較慢。綜合平流層下傳的信號和南極海冰的超前相關,以及北半球春季時AO通過跨赤道遙相關對AAO的負相關,可以大致推斷今年春夏季AAO將變化較大,但總體以負位相為主;但如果出現了SSW等極端天氣尺度擾動事件,則可能迎來一次向負位相的顯著轉折。

有研究指出春季AAO與春末-夏初(5-7月)東亞的季風雨帶密切相關,和東亞夏季風強度呈現顯著負相關,這和AAO的負值對應著南極極渦多向北偏移,南半球經向活動的增強與極鋒的明顯活躍正對應跨赤道氣流的偏強有關(正值反之)。而如果只考慮AAO一項,今年AAO的這種趨勢,將導致春季和初夏南方大部降水偏多和季風雨帶偏南。

1.3 平流層

1.3.1 極地平流層形勢

在過去的冬季中,北極地區平流層於12月底-1月初出現了一次顯著的Major SSW事件且顯著下傳至對流層,這深刻地影響了高緯度地區對流層環流,包括歐亞大陸地區顯著的長波調整與但在事件結束後,由於長期的異常東風成為Rossby波向上傳播的波阻區,整個北極平流層都處在低波通量和牛頓冷卻狀態,很快轉為顯著的偏冷狀態。在北極極夜期已經結束的當前,雖然在平流層高層出現了一次SSW事件,但強度較弱,並未導致以極渦與極夜急流崩潰為特徵的環流轉型,而這一異常增暖信號更是侷限在平流層高層並未有效下傳,極地平流層中低層仍然顯著偏冷,可以確定今年北極平流層換季將有所偏晚。考慮到偏晚的平流層換季,平流層極渦也將有所偏強,這將作為一個低頻信號支持春季極渦和北側冷源有所偏強。

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圖22:2019年以來北極地區平流層-對流層垂直剖面平均溫度異常

對於南極而言當前已臨近南極極夜,冬季環流態勢已經建立完畢,考慮南極平流層上層的位勢偏低,信號下傳的結果將對應南極極渦自對流層到平流層頂的全層面偏強,這將有利於北半球夏季時AAO正值態勢,但若綜合考慮影響因子,結論將是前文所提及的振幅較大的情形下總體偏向負位相。

1.3.2 赤道平流層準兩年振盪(QBO)

QBO是發生在赤道地區平流層的準兩年振盪,以緯向風的東西風交替的準26個月週期為特徵。這一週期相當穩定,除了2016年出現了異常維持的西風位相外都十分有規律地交替。在去年夏季,隨著赤道平流層高層西風異常動量下傳,QBO東風位相隨即宣告結束,並在秋季開始轉為西風位相,至今已接近西風位相頂峰;由週期特徵可以確定今年春夏都會在QBO西風位相的影響下。

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圖23:1980年以來赤道地區平流層緯向風距平的時間演變

QBO和ENSO通過全球平均大氣角動量(AAM)和低頻信號的垂直下傳存在一定的正相關,如果單從當前的QBO相位特徵看,這一點有利於厄爾尼諾事件的發展,但影響十分有限。此外根據QBO超前回歸,通常QBO西風位相年在日界線附近存在有顯著經向遙相關波列型,春季東亞大槽有偏東偏強的趨勢;而在夏季,亞洲副熱帶西風急流在動力上有明顯的偏南趨勢,在日本一帶存在有顯著氣旋式環流,這將在一定程度上不利於副熱帶高壓的北抬。當然值得注意的是,QBO這一信號對熱帶外對流層區域的影響仍然較弱,不可作為一個重要因子分析。

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圖24:1981-2018年12-2月QBO指數對隨後3-5月(左)與6-8月(右)500hPa高度場的迴歸分析。打點區域為通過0.10顯著性檢驗區域。

1.4 其他重要因子簡述

1.4.1 地球自轉參數

自轉也是整個地球系統中相當重要的特徵,它的變化也將對各系統成員產生顯著影響,其中地球自轉速度又是反映地球自轉的最重要特徵量。每日長度(LOD,Length Of Day)是最常用的描述地球自轉速度的指標,它的變化反映了固體地球-和表層流體圈層(大氣圈,水圈)相互作用中的角動量交換,也存在著和這些圈層運動有關、週期不等的眾多變率。

當前而言,經過濾波去除週年變率與更長期年代際變率後,LOD已經較前幾年顯著下降,表明當前固體地球自轉角速度明顯加快;考慮到整個系統角動量守恆,這有利於眾多低緯度地區信風偏強和海表西向流的增強,這樣的大氣圈與海洋的響應,會在一定程度上阻礙隨後春夏季赤道中東太平洋的增暖與厄爾尼諾事件的發展。

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圖25:LOD指數在2015年底以來的演變

1.4.2 太陽活動簡述

當前太陽活動已進入24週期-25週期交接的活動最低谷期,其中今年截至目前無黑子日已經超過60%,可以反映出當前通常而言,太陽活動的準11a週期影響對地面滯後約2年為主,但即使如此,當前也可以用接近谷值期的狀態作為一個潛在外強迫。以陸地表面氣溫與SST和太陽活動作為變量,可以看到太陽活動與ENSO/PDO出現了類似正相關的狀況,因此單考慮太陽活動的準11a週期這一點,今年夏季將有類似PDO負位相狀態的大氣海表強迫信號出現。當然,在季節尺度上,這一類天文因子的影響程度,較氣候系統內部的變率小很多。

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圖26:第24週期相關的太陽黑子數時間序列

2019年春夏氣候展望

2.1 春季氣候展望(4-5月)

極地環流:雖然海冰密集度有所偏低,但考慮到短期內影響更大的動力學因子——北極平流層偏晚的換季和當前較平靜的高緯度波通量,這一大氣動力信號指向春季AO偏向正位相態勢,總體經向活動程度偏弱;但結合下墊面海冰的空間型,考慮到巴倫支海和白令海密集度偏低而加拿大北極群島側偏高,極渦呈現偶極型態勢為主,主極渦更容易偏向北美沿岸一側,挪威海-巴倫支海與阿留申群島區域容易出現異常反氣旋和阻塞活動。

中高緯度方面:由於AO/NAO總體偏向正位相,對應一個高緯度地區偏北偏強的冷源,這樣總體冷空氣活動頻數將偏少且活動偏北,但由於冷源實力較強,一旦出現顯著的長波調整,將出現顯著的強冷空氣活動。再考慮中高緯度低頻振盪週期,下一個活躍的週期大概在3月底-4月上旬間。在長波分佈方面,考慮到前文所述海溫和陸面積雪等下墊面強迫信號分析,總體對應歐亞地區北歐沿岸異常脊(或阻塞高壓)-西西伯利亞/中亞地區異常槽-貝加爾湖附近異常脊-遠東異常槽和勘察加-阿留申異常脊位,我國東部(尤其東北地區)在這個異常槽槽後偏北氣流控制下,冷空氣活動可能較為頻繁;而南支方面,在上游受到北美東岸-北大西洋地區活躍的瞬變擾動影響,下游地中海到我國南方一帶多活躍的短波槽脊活動,而在北側北支長波相位、青藏高原積雪和副熱帶西北太平洋海氣狀態影響下,亞歐地區南支總體有一個位於高原的寬脊和東亞沿海的異常槽(對應有印緬槽較偏東),我國東南沿海不少地區將處在這個異常槽區。

低緯度地區:熱帶太平洋上的厄爾尼諾事件仍將在這一階段發展,不過在春季強度尚屬較弱,但由於該事件已發展較久,其造成的熱帶和熱帶外大氣響應已經較為明顯且將在春季維持。熱帶印度洋總體略偏暖,但空間模態不對稱性較明顯,而熱帶大西洋Nino型的仍將維持。可以得出,太平洋Walker異常上升支將偏向日界線西側區域,由Matsuno-Gill響應,在當地將激發出一顯著低空氣旋式環流異常,西北側也將因下沉Rossby波激發出一個低空反氣旋,使得西太平洋副高明顯偏強偏西,而反氣旋西側和北側的南海與日本以南洋麵將盛行異常西南風,海溫仍將顯著偏高;這與偏強的副熱帶高壓一道,在其西側的長江沿線及其以北地區有異常偏南風,配合偏強的印緬南支槽,使得長江以南眾多地區降水將有所偏多。

因而在春季氣溫方面,由於緯向環流較為盛行和長波形勢上貝加爾湖附近的異常暖脊-遠東地區異常槽的配置,東北地區將因異常槽槽後的偏北氣流控制而有所偏冷或接近常年,北方沿海區域偏暖程度也將較弱。而青藏高原將因前期顯著偏多的積雪和激發的異常槽位而總體偏冷,青藏高原東部地區更為明顯而西部可能轉為接近常年;同時臨近的西南部分地區也將受此影響,氣溫將接近常年或僅有較弱偏暖。除此之外,全國大部分地區都將以偏暖為主,其中以西北和華北南部偏暖最為顯著,而長江以南因為偏多的降水,偏暖程度也將有所偏弱。但由於上游不穩定瞬變擾動發展,配合較顯著的極地冷源,還是會存在有過程性的強冷空氣和劇烈的冷暖起伏。

而在春季降水方面,夏季風爆發前,在菲律賓以東低空異常反氣旋式環流配合下,西太平洋副高將顯著偏強偏西,長江以南大部受異常西南風控制,降水將明顯偏多;而在北側的北方大部分地區,由於處在異常槽後偏北氣流與負渦度平流控制,降水將有所偏少,以西北地區東部到華北最為明顯。此外,受平直的北支西風裡的短波影響的北疆和東北地區也有偏多的降水,其他地區降水則將偏少。而在夏季風爆發後,由於南海SSTA的明顯偏高與副高西側異常偏南風的水汽輸送,華南前汛期降水仍將明顯偏多;但偏高的南海SSTA將使得南海夏季風水汽通量偏強的同時北進程度較弱,長江以北地區降水偏少的局面也很難得到改觀。

2.2 夏季(6-8月)氣候展望

在極地和中高緯度區域,熱力場因素的北極海冰持續偏少讓夏季維持北極濤動負值的概率較高,而極渦容易偏向北美/北亞高緯度沿岸區;在中高緯度環流方面,結合夏季AO偏向負值與QBO西風相位下,東亞地區高空副熱帶急流更容易偏南偏弱,經向活動總體將偏強;而考慮到春季陸面積雪的信號延續和中高緯度海溫的演變,長波分佈上將對應有東北-遠東異常槽和鄂霍茨克海長波脊態勢,整個中緯度北太平洋洋區都將有顯著位勢正異常。在此情形下,初夏東北長波槽內出現冷渦的頻數仍然可觀。

而在低緯度區域,日界線附近深對流激發的CISK-K波緩慢東傳,並伴隨海表風應力異常和海洋內部動力過程,厄爾尼諾事件將出現進一步發展,在夏季將達到中等強度;但空間型分佈上,將出現中太平洋偏暖更顯著而東太平洋稍弱的局面,此外南美沿岸仍可能出現偏冷局面。此外,厄爾尼諾事件激發的西太平洋副熱帶反氣旋響應仍將在夏季初期維持,但厄爾尼諾持續發展的同時,亞洲季風區氣候態發生明顯季節性轉變,其與厄爾尼諾事件激發的異常響應相互作用,將使得西太平洋異常反氣旋顯著東移,導致副熱帶高壓也將明顯東移,東亞副熱帶季風也將因而出現先偏強後轉偏弱的情形。當前春季熱帶印度洋跨赤道不對稱型海溫分佈,將使得盛夏北印度洋各支跨赤道氣流將顯著偏弱,南亞夏季風也將因此偏弱。不過在早期,由於西太平洋副高偏強,此時南亞-北印度洋夏季風夏季風更多沿著副高西緣匯入副熱帶鋒區,但在後期,隨著副熱帶高壓有所東移減弱,匯入副熱帶鋒區的水汽通量也將減小。綜合而看,初夏東亞副熱帶鋒區雨帶將有所偏南且降水偏多,但由於南亞夏季風的偏弱,偏多程度有限;而在盛夏期,隨著氣候態的季節變化,厄爾尼諾激發的異常響應此時與背景態的作用,將使得西太副高轉為偏東狀態,強度有所減弱但仍然偏強。此外,注意到強烈PMM正位相使得日界線西側的西太平洋遠洋的增暖,這也將使馬里亞納群島以東的熱帶西太平洋遠洋地區出現氣旋式環流異常,當地對流活躍的同時也使得遠洋副高較為偏北。

這樣,夏季前期(6月-7月上半月)南亞夏季風偏弱且南海-菲律賓季風活動較弱,東亞熱帶夏季風偏弱,西太副高偏西偏南且強度偏強,脊線略呈現西南西-東北東走向,同時副熱帶季風偏強;東亞為貝加爾湖東側槽-鄂海阻形勢,副熱帶急流偏南偏弱,經向活躍。這種態勢下,副熱帶鋒區對應的雨帶總體偏南,總體為西南偏西-東北偏東走向,水汽通量與降雨強度也將有所偏強;不過由於北印度洋一帶的增暖有限,南亞夏季風也明顯偏弱,這限制了降水偏強的程度,加之副熱帶季風的偏弱使得季風雨帶內降水強度較弱。由於高緯度冷源的衰弱與槽脊配置,西北在這一時段容易出現降水偏少且氣溫偏高的態勢,而東北在頻繁的冷渦影響下溫度偏高不明顯,且多對流活動。

進入後期(7月下半月-8月),隨著ENSO激發的大氣響應與氣候態的季節變化共同作用,副熱帶高壓將在此時逐漸轉向偏東,偏南程度也有所減弱,且遠洋副高因熱帶西太平洋遠洋活躍對流而有所偏北,但日本海一帶仍然有異常槽活動。此時雨帶仍然有所偏南,華北和東北南部的降水將有所偏少;而黃河以南直至長江中下游地區,則因雨帶偏南而降水偏多而氣溫有所偏低,這些地區的伏旱將偏弱;而華南地區則由於偏弱的季風槽而同樣出現降水偏少的局面。

總體而言,今夏全國氣溫距平將呈現顯著的經向分佈,中東部氣溫總體將自南向北出現華南偏高-長江流域略偏低-華北顯著偏高-東北偏低的局面,而在西部地區,西北大部分地區氣溫也將明顯偏高,青藏高原和西南地區則偏高程度較弱或接近常年。而降水方面,中東部地區夏季總體會呈現厄爾尼諾事件發展期典型的四極子模態,即在偏弱的東亞夏季風和總體偏南的副高作用下,呈現華南地區降水略有偏少-長江流域降水偏多-華北與黃淮地區偏少-東北地區接近常年或略偏多的情形。此外,西南地區因南亞夏季風的偏弱,降水也將偏少;而西北地區則因異常脊的控制而同樣降水偏少。但具體而言,降水將呈現顯著的階段性過程,各階段各區域降水異常變化較大,這將在隨後的具體階段分析裡提及。此外,長江流域降水的偏多將出現一定的中小規模洪水的風險,但發生全流域大洪水的概率極低。

2.3具體氣候過程事件分析

2.3.1 春季冷空氣&沙塵天氣總體趨勢展望

由前面的分析可知,由於春季冷源偏強,冷空氣實力將相對偏強;僅有疊加在偏強西風上的短波較為活躍,因此冷空氣活動頻數較少且路徑偏北,但如果遇到上游不穩定發展擾動或長波調整,容易出現階段性強冷空氣。今年冷空氣多以北路和東北路居多,華北、東北地區和東部沿海受影響最明顯。至於沙塵天氣,從當前主要沙源地的降水率距平來看,今年冬季沙源地降水量也有所偏少,前期積雪也顯著偏少,加之活躍的短波間激發頻繁的蒙古氣旋活動,因此今年4-5月沙塵天氣頻數較多,但強度也普遍較強,時段主要集中在4月-5月初,影響地區包括整個西北地區、華北和東北西部一帶。

2.3.2 東亞夏季風總體態勢

東亞夏季風主要分為熱帶季風支(南海-西太平洋夏季風)和副熱帶季風支(源於西太副高的東南季風)。這裡將討論南海夏季風爆發態勢和兩支夏季風在夏季的演變。

就當前狀態來看,在中部型厄爾尼諾事件發展的背景下,熱帶東印度洋-海洋性大陸地區被異常Walker環流下沉支控制,對流活動顯著偏弱並伴有低空異常反氣旋控制,西太平洋副高偏強;在當地西太平洋暖池熱含量在春季將呈現負距平,但隨著西太平洋異常偏強的副高控制,入射短波輻射的增強將使得當地海溫負異常逐漸減弱;春季IOBW維持偏向正值狀態,將導致印太間Walker環流偏弱。綜合以上因子,總體將導致今年初夏南海夏季風的爆發偏晚的概率更大。

而關於二者強度,初夏在西太副高偏南偏強、熱帶北印度洋海溫仍然偏高且南海海溫偏低狀態下,南海夏季風總體偏弱而西北太平洋熱帶夏季風將有所偏強,同時副熱帶季風因副高偏強而增強。但由於南海海溫顯著偏高,實際的水汽輸送仍然偏強。此外北印度洋到南海海溫的偏高和高原積雪偏多,會導致夏季風北進程度偏弱,雨帶也將偏南。當進入盛夏之時,隨著中部型厄爾尼諾事件增強,東印度洋-海洋性大陸地區仍然維持較顯著Walker環流下沉支異常且稍有增強,南亞與東亞夏季風強度依舊偏弱。但由於ENSO激發的波列響應發生變化,副高逐漸轉向偏東,此時副熱帶季風強度也將從前期偏強減弱。。

2.3.3 汛期降水展望

綜合前文分析,可以得出以下結論:

江南春汛與華南前汛期(4月-6月初);在今年春季南海海溫明顯偏高,副高偏強偏西的作用下,長江以南大部分地區處在異常偏強的副熱帶高壓西側偏南風控制下,水汽通量將顯著偏多,且在南支西風異常印緬槽槽前上升運動區域控制,這有利於江南與華南降水的偏多,且由於副高相對偏南和東北側偏強的東亞大槽,華南地區將更為明顯。總體看春季時雨帶稍有偏南,江南南部到華南降雨將顯著偏多,而江南北部則相對接近常年。而在夏季風爆發後,華南前汛期進入了第二階段;雖然今年夏季風爆發偏晚的概率較大,但此時南海和孟加拉灣海溫將有所偏高,且西太暖池區域海溫也將從當前偏冷逐漸升高,此時輸送向華南的水汽通量偏大且偏南(海陸熱力差異相對偏小)。這樣看,此階段華南前汛期降水仍將偏多,且由於偏強的遠東異常槽帶來較明顯冷平流,強對流過程也將頻發;而北側的長江以北直至華北地區,降水將處於偏少狀態。

接下來,便是6月-7月初的副高的一次北跳和長江流域梅雨期到來——通常而言,長江流域平均入梅期在6月第4候(不同區域有所差異)。根據歷史上入梅狀況的合成來看,入梅偏早(晚)年,通常春季赤道太平洋多呈ENSO類拉尼娜(類厄爾尼諾)狀態海溫分佈,副高偏北偏弱(偏南偏強)同時青藏高原暖心偏強(偏弱)。而今年的狀況看和入梅晚年特徵高度吻合。綜合考慮,今年長江流域入梅時間將偏早,其中東部的長江下游地區偏早更為明顯。至於梅雨強度,考慮到屆時西太平洋副熱帶高壓仍然有所偏強,東亞熱帶季風偏弱而副熱帶季風將有所偏強;南亞夏季風因厄爾尼諾事件強迫的下沉支偏弱,輸送向梅雨鋒的水汽通量偏少,此外青藏高原上南亞高壓偏南偏弱。綜合上述條件看,屆時雨帶內降水總體偏多,但偏多程度有限;此外雨帶將有所偏南。此外,考慮到長波配置上,屆時出現貝湖東側槽-鄂海脊位的概率較大,冷空氣路徑偏東,這樣雨帶東段(江淮下游地區-日本列島)降水可能進一步偏多,而西段的華中降水偏多不顯著。當然此時,華南和江南南部將在雨帶南側異常下沉控制,降水偏少。

接下來一步(7月中旬-8月中旬),將是北方雨季,江南伏旱和華南後汛期了。由前文對盛夏環流形勢的判斷,雨帶將明顯偏南,且由於此時副高逐漸轉為偏東狀態,輸送向華北的副熱帶季風水汽支也將偏弱,而南亞夏季風的偏弱也將使得當地通過遙相關的影響造成北方大部分區的降水偏少。以西北地區東部經華北和東北南部地區最為明顯。此時長江流域也進入伏旱期,對應有出梅(或伏旱開始)偏晚,且由於副高和副熱帶鋒區雨帶的偏南,長江中下游沿岸的降水仍然會偏多,氣溫也將略有偏低,出現大範圍持續性高溫天氣概率較低。同時華東沿與此同時,華南地區也進入了熱帶系統帶來的後汛期,但由於南海和菲律賓季風槽的偏南偏弱,華南地區會受到異常反氣旋控制且對流活動較弱,後汛期降水總體偏少的概率較大,但如果出現颱風活動,則可能出現在時空上不均勻型的降水集中。

總體而言,今年夏季風雨帶的階段性明顯,總體呈現北方偏少而南方偏多,而在緯向分佈上則是東部沿海較多而季風區西部偏少。階段性分析看,春季到初夏的華南前汛期,長江以南的江南與華南地區降水偏多,以華南地區最為明顯;而長江以北將不同程度偏少,以華北地區降水偏少最為明顯。而在初夏梅雨季節,長江流域梅雨區降雨偏多,以東部的長江下游-江南東部更為明顯,但偏多程度不會很大;而中游地區的降水偏多程度則相對較小,此時華南和華北地區降水都將偏少,東北則可能有冷渦帶來的雷雨;而盛夏北方雨季時,雨帶偏南且降水偏少,華北和東北南部地區降水將明顯偏少,但東北北部地區因活躍的冷渦雷雨活動,降水偏少程度較弱;但與此同時,黃河以南直到長江中下游地區,降水將因雨帶偏南所偏多。而在華南地區,則會因季風槽的偏弱而導致後汛期降水偏少東南沿海受颱風影響較多而降水偏多以外,其他地區降水都將有所偏少,而前期持續降水偏少的華南則迴歸正常或略偏多的水平。

因此,今年全國出現洪澇災害的概率較高,但以中小規模為主,發生大規模全流域洪水的概率極低。其中容易發生中小規模洪澇的區域,包括5月的華南和江南南部區域、6月下旬到7月中旬的長江下游地區;此外,由於中小尺度對流系統引發的局地山洪等災害,也需要注意。與此同時,華北、黃淮和東北南部地區在今年夏季將可能出現一定程度旱情,其中華北可能出現自春季的連旱,需要注意。

2.4 附錄:西北太平洋颱風展望

2.4.1 春季-初夏(4-6月)

此階段當前的厄爾尼諾事件仍將繼續發展,菲律賓周邊與南海出現異常反氣旋式環流且對流活動偏弱,但140°E以東的西太平洋遠洋區域接近異常上升支區域,且伴有PMM正位相態勢的發展,導致當地仍會有較明顯對流活動。

綜合先前分析,可以得出結論:

(1)今年春季和初夏颱風活動數量將略偏少或接近常年,生成個數為2-4個。

(2)生成區域偏東,最有可能在140°E-160°E一帶;

(3)考慮到副熱帶高壓的演變態勢,登陸初臺出現時間將正常或略偏晚。

(4)南海夏季風爆發後,也許有出現在季風槽末端-梅雨鋒前曇花一現的颱風。

(5)總體路徑以遠洋轉向北上或西行至南海為主。但如果生成在梅雨鋒前,則必然是沿著副高北緣向東北方向移動。

2.4.2 盛夏(7-8月)

厄爾尼諾事件在此時將進一步發展,達到中等強度,而在空間型方面,雖然整個赤道中東太平洋將明顯增暖,但仍然最為集中在日界線附近的中太平洋地區,且南美沿岸可能有所偏冷。北印度洋此時有所偏暖但不顯著,菲律賓周邊的下沉支也將相對偏弱。總體而言,受厄爾尼諾事件影響,這一階段南海-菲律賓季風槽將有所偏弱,但由於事件的空間型和PMM的影響,西太平洋遠洋季風槽將相對活躍。

綜合先前分析,可以得出結論:

(1)今年盛夏颱風活動數量將接近常年,7-8月預計生成8-11個颱風;

(2)考慮到西太暖池在此階段已逐漸轉為海溫略偏高條件,且高空南亞高壓偏南偏東,輻散條件良好,颱風總體強度將有所偏強;

(3)颱風生成地較為偏東,總體在135°E以東者居多,且在此基礎上,前期相對偏西而後期進一步偏東;在經向方向上,前期相對偏南而後期有所北抬接近常年。

(4)QBO西風位相下,南亞高壓將偏南為主,配合北側經向活動和副熱帶急流軸,出現近岸爆發的概率偏大。

(5)路徑方面,在副高總體偏南的局面下,颱風以西行、較低緯度西北行和轉向路徑為主,其中前期副高偏強時西行佔優,影響華南的颱風偏多,而影響華東的颱風減少;而在後期,隨著副高有所東退,此時颱風路徑將逐漸偏北偏東,將出現較多轉向路徑和影響日韓的颱風,影響華南的颱風則有所減少。

注:(1)本文作者系新浪微博@風雲夢遠,已獲得原作者授權。本文僅為個人分析,僅供學習交流與參考,不具備法律效力。如需要諮詢更詳細的氣候趨勢,請聯繫國家氣候中心或各地氣象局。(3)本文未說明條件下,季節均指北半球季節。

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