0 引言
汉江流域作为长江最大的支流，涉及鄂、陕、豫、川、渝、甘6省市，是南水北调（中线）、引汉济渭、鄂北调水三大工程的核心区域，在全国发展战略中占据重要位置（白景锋，2014）。丹江口水库作为重要的调水枢纽，其蓄水量对缓解用水区缺水状况及保证跨区域调水的可持续性至关重要。作为丹江口水库水源区的汉江，其蓄水关键期为每年8月20日—10月底，恰逢秋雨季节。这一时期，随着北方冷空气势力不断增强，冷空气常停滞在汉江地区形成静止锋，易引发持续性降水和洪水。特别是自2010年以来，秋季降水增多，2011、2014、2017及2021年均发生了明显的汉江秋汛，这对防洪安全和水库满蓄目标的实现构成巨大挑战。2021年汉江秋雨开始时间比往年更早。尽管根据气象标准《华西秋雨》（国家气候中心等，2019），汉江秋雨应从8月21日开始计算（柯怡明等，2022），但早在8月8—13日，该流域就已经经历了一次强降水过程，导致8月降水量打破了自1961年以来的记录。根据降水的异常情况，水利部门提前启动了蓄水计划，丹江口水库首次实现了170 m满蓄目标。可见，全面了解气候异常特征和预测伏秋（8—10月）（李俊等，2020）降水情况，对统筹优化水库调度至关重要。
对汉江流域伏夏和秋季降水的研究表明，尽管汉江伏夏和秋季降水无明显线性变化趋势，但秋季降水存在年代际转折，20世纪末以来明显上升（汪成博等，2019；陈剀等，2020；郭广芬等，2021）。这种降水变化主要受副热带西风急流、欧亚中高纬环流、西太平洋副热带高压（简称“副高”）、印缅槽等系统影响，乌拉尔山长波脊偏强、巴尔喀什湖低槽加深、副高强且偏西、印缅槽偏深、西风急流位置偏北及异常的低纬偏南水汽输送等都会造成降水偏多（白虎志和董文杰，2004；肖科丽等，2014；肖科丽等，2016；徐曼琳等，2020）。海温是影响气候变化的重要因子之一，是降水异常的重要前期信号（Zhu，2011；郝立生等，2023）。伏夏降水增多与春季热带大西洋北部和印度洋西部海温正异常、初夏热带中东太平洋热源正异常有关（简茂球等，2007；程肖侠等，2014；李忠贤等，2019；张雯等，2023），而秋季降水增加更多受ENSO（El Niño-Southern Oscillation，厄尔尼诺-南方涛动）和印度洋偶极子的影响（谌芸和施能，2003；刘佳等，2015）。
虽然已有研究增进了对伏秋降水变化机理的理解，但通常将伏夏和秋季作为独立时段进行研究，较少关注两个时段之间的环流变化和海温的区别。2021年汉江流域出现了自1961年以来首次伏秋连汛异常（伏夏、秋汛面雨量标准化距平均大于1个标准差）。本文从2021年伏秋汉江降水季内变化特征出发，分析环流、水汽、波通量差异，揭示造成降水差异的海温关键区和影响机制，为汉江异常降水预测及旱涝灾害防治提供科学依据。
1 资料和方法
1.1 资料
本文所用资料：1）湖北省信息保障中心提供的1961—2021年汉江流域62个国家级地面气象观测站逐日降水量数据。其中汉江流域上游（汉中—丹江口段）32站，中游（丹江口—钟祥段）20站，下游（钟祥—武汉段）10站（图1）。2）美国国家环境预报中心/国家大气研究中心（National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research， NCEP/NCAR）1961—2021年高度场、纬向风、经向风和比湿等逐日大气环流数据及海表温度资料，水平网格距为2.5°×2.5°。各要素的气候平均为1991—2020年平均值。
图1
图1
汉江流域代表气象站空间分布
（粗实线为汉江，黑色三角从左至右分别为丹江口、钟祥）
Fig.1
The spatial distribution of representative meteorological stations in the Hanjiang River Basin
（Thick solid line represents Hanjiang， the black triangles represent Danjiangkou and Zhongxiang from left to right， respectively）
1.2 主要方法
对流域内所有站点的降水量进行算术平均以计算面雨量。采用百分位法定义单站极端降水事件的阈值：将日降水量大于0.1 mm的降水日按升序排列，取排序后降水序列的第95个百分位值作为极端降水事件阈值，当某日某站降水量超过该站阈值时，该日记为极端降水日。
采用T-N波作用通量诊断大气中Rossby波的传播。T-N波作用通量是对Plumb波作用通量的改进，能更准确地描述在纬向非均匀气流中较大振幅西风带的Rossby长波扰动（施春华等，2017）。
使用35°W—15°E、20°S—5°N区域平均海温距平表示热带东大西洋异常指数（Tropical East Atlantic Index，TEAI），170°E—140°W、5°S—5°N区域平均表示赤道中太平洋异常指数（Equatorial Middle Pacific Index，EMPI）。这两个指数的相关系数为0.14，未通过0.05的显著性检验，表明两者之间相互独立。
2 2021年汉江流域伏秋降水异常特征
2021年伏秋，汉江流域降水量空间分布不均匀，由上游至下游递减。上游及中游西部的降水量为450.0~1 221.7 mm，中游东部及下游大部为163.1~450.0 mm。与往年同期相比，下游部分地区降水量偏少4.2~36.7%，其他大部分地区偏多1.0~187.8%，偏多1倍以上区域主要位于上游（图2）。从降水距平百分率异常程度上排序，汉江上游高于中游、中游高于下游。
图2
图2
汉江流域2021年8—10月降水距平百分率空间分布（单位：%）
Fig.2
The spatial distributions of precipitation anomaly percentage in the Hanjiang River Basin from August to October in 2021 （Unit：%）
通过计算汉江流域上游、中游、下游面雨量，并参考历史数据排位，可进一步了解2021年伏秋期间各区域降水异常情况。2021年伏秋，汉江上游累计面雨量为733.9 mm，为1961年以来最高；中游累计面雨量为437.7 mm，排第9位；下游为284.3 mm，排第25位。在此期间，上游地区降水频率和强度均明显高于其他区域，8—9月上旬出现持续性降水天气，并在9月15日—10月31日出现了5次面雨量在10 mm以上的明显降水过程。而下游降水前多后少，8月9—24日也曾出现持续降水，但之后仅出现一次10 mm以上的明显降水过程。汉江上游为2021年伏秋降水最为异常的区域，也是丹江口水库的重要水源区。对该区域降水异常进行深入分析将有助于更好地理解和预测该地区的水资源状况，以制定有效的水资源管理和防洪策略。
图3
图3
1961—2021年8—10月汉江上游累积降水量箱型图（a）和极端降水累积站次（b）
（上虚线表示1个标准差，下虚线表示-1个标准差）
Fig.3
The box diagram of accumulated precipitation (a) and accumulated number of extreme precipitation stations (b) in the upper reaches of the Hanjiang River from August to October during1961-2021
(The upper dashed line represents 1 standard deviation, and the lower represents -1 standard deviation)
图4
图4
2021年8—10月汉江上游相邻两候降水量空间距离相似系数
（横坐标数值44表示第44候和第43候的相似系数，以此类推）
Fig.4
Spatial distance similarity coefficients of two adjacent pentad precipitation in the upper reaches of the Hanjiang River from August to October in 2021
（The horizontal axis value of 44 represents the similarity coefficient between 44th and 43rd candidates， and so on）
从汉江上游降水空间分布（图5）看，两个时段的降水均较常年同期偏多，但空间分布有着明显差异：P1时段，汉江上游降水偏多8.7~227.1%，呈现东、西两端向中部递增，偏多1倍以上的区域主要位于上游中东部；P2时段，汉江上游降水大部偏多10.0~242.2%，呈东南至西北递增，偏多一倍以上的区域主要位于上游西部和北部。P1、P2两个时段降水距平百分率的空间相关系数为-0.17，未通过0.05的显著性检验。在全国主要降水异常中心也有反映（图略），两个时段中东部多雨区均呈西南至东北走向：但P1多雨区位于长江至黄河之间，雨区偏南；而P2多雨区位于黄河流域中下游，雨区偏北。
图5
图5
2021年P1（a）、P2（b）时段汉江上游流域降水距平百分率（单位：%）
Fig.5
The precipitation anomaly percentage during P1 (a) and P2 (b) in the upper reaches of the Hanjiang River in 2021 (Unit: %)
3 降水异常季内差异环流成因分析
降水异常与大气环流密切相关，不同的环流配置会对降水产生不同影响。比较关键环流系统的差异，探讨P1、P2两个时段降水差异的可能原因。
图6为500 hPa高度场及距平。P1时段，北半球极涡呈“单极型”分布，偏向楚科奇海，极涡中心附近的高度场负距平达100 gpm，表明极涡较常年同期偏强，冷空气势力也偏强。中高纬呈现正负距平相间的六波列波型，在欧亚上空表现为“两槽两脊”型分布，槽区从西西伯利亚、贝加尔湖延伸至中国东北，脊区位于里海和东北亚。受贝加尔湖槽前东北亚脊后控制，我国的冷空气路径偏东。副热带高度场异常表现为正距平，控制中国南方地区的副高强度强且西伸明显。这种环流背景有利于冷暖气流在汉江长时间对峙，导致降水偏多。P2时段，中高纬地区的长波发生调整，表现为三波型。欧亚中高纬上空为“两槽一脊”，槽区位于黑海至巴尔喀什湖以北，脊区位于欧洲，影响我国的冷空气路径偏西，主要由西风带波动东传控制。但由于巴尔喀什湖槽后是欧洲弱脊，冷空气势力较弱，副高也较P1时段弱，且在135°E附近断裂，中国主要受西段单体影响。当西路冷空气与西段副高单体外围的偏南水汽相遇时，会带来明显的降水过程。此外，副高的断裂与台风活动有关，这一时期西太平洋先后生成了8个台风，其中4个为北上路径，导致副高断裂，台风从其中间穿过北上。
图6
图6
2021年P1（a）、P2（b）时段500 hPa高度场（黑色等值线）及距平（填色）（单位：gpm）
（红色线为≥5 880gpm气候态位置）
Fig.6
The 500 hPa geopotential height field (black isolines) and anomaly (the color shaded) during P1 (a) and P2 (b) period in 2021 (Unit: gpm)
(The red lines indicate the climatic state greater than or equal to 5 880 gpm)
北半球对流层Rossby波能量的频散与大气遥相关密切相关，并对我国重要环流系统的形成和维持具有重要作用（焦敏等，2019）。图7为2021年P1、P2两个时段500 hPa扰动流函数及波作用通量的平均值。可以看出，P1和P2时段的气旋、反气旋中心与欧亚上空500 hPa高度距平场（图6）的正负异常中心相对应，波作用通量差异明显。P1时段，Rossby波能量在北大西洋聚集并向东传播，增强了北大西洋上空的高度场异常，并沿西风波导区向下游频散，对欧亚中高纬自西向东“两槽两脊”分布的形成与维持起重要作用。P2时段，Rossby波能量在北太平洋聚集并向东传播，增强了北太平洋上空的高度场异常，并沿西风波向下游频散，为三波型维持提供能量，在欧亚上空形成“两槽一脊”。
图7
图7
2021年P1（a）、P2（b）时段500 hPa T-N波作用通量（箭矢，单位：m2·s-2）和流函数距平（填色，单位：106 m2·s-1）空间分布
（红线区域为汉江上游。下同）
Fig.7
The spatial distribution of T-N wave activity flux (vectors, Unit: m2·s-2) and related stream function anomalies (the color shaded, Unit: 106 m2·s-1) during P1 (a) and P2 (b) period in 2021
(The red line indicates the upper reaches of the Hanjiang River. The same as below)
旱涝的形成在很大程度上受水汽条件影响，水汽输送通量能综合反映经向和纬向水汽输送的特征，水汽通量辐合位置与降水强度密切相关（王志毅等，2017）。图8为P1、P2两个时段的水汽通量及其散度距平。P1时段，主要有3条水汽通道：低纬有西路和南路水汽输送，阿拉伯海北部的水汽向东输送至印度北部，与孟加拉湾水汽汇合后作为西路水汽向长江输送；南路水汽主要由南海上空反气旋异常造成，西侧的偏南气流将海洋上的暖湿气流向北输送。这两条水汽在长江流域相遇，为汉江流域带来丰沛的水汽[图8（a）]。河套至华北区域上空为气旋异常，东侧的偏南气流将东亚沿海的水汽向中国东北输送，造成同期东北区域多雨。P2时段，主要受偏南水汽影响，P1时段的南海反气旋北抬至江南，西太平洋存在明显的水汽辐散中心，海洋上丰沛的水汽顺着反气旋西侧的偏南气流向长江以北输送，在这一区域造成了水汽辐合[图8（b）]。高纬冷空气与低纬暖湿水汽在汉江流域相遇、辐合，有利于大范围持续性强降水过程的出现，导致2021年伏秋期间汉江降水异常偏多。
图8
图8
2021年P1（a）、P2（b）时段垂直积分的水汽通量（箭矢，单位：kg·m-1·s-1）及水汽通量散度距平（填色，单位：10-5 kg·s-1·m-2）
Fig.8
The distribution of vertically integrated water vapor flux (vectors, Unit: kg·m-1·s-1), water vapor flux divergence (color shaded, Unit: 10-5 kg·s-1·m-2) during P1 (a), P2 (b) period in 2021
副热带西风急流是一条位于副热带地区上空的强风带，具有明显的季节变化特征，其北跳和南撤是大气环流季节转换的标志，也是东亚地区划分自然季节的重要依据（李崇银等，2004）。参照况雪源和张耀存（2006a）的方法，计算急流的多年平均位置及汉江上游面雨量与200 hPa风场的相关性（图9）。P1时段，西风急流（≥30 m·s-1）位于40°N—45°N，汉江上游面雨量与200 hPa纬向风在急流区域以南呈显著正相关，以北呈显著负相关。P2时段，西风急流南撤至35°N—40°N，汉江上游面雨量与200 hPa纬向风在急流区域以北呈显著正相关，以南呈显著负相关。这表明，两个时段西风急流位置与汉江上游面雨量的关系相反：P1时段，西风急流偏北（南）时，面雨量偏少（多）；P2时段，西风急流偏北（南）时，面雨量偏多（少）。定义西风急流轴线指数为200 hPa等压面上80°E—140°E、30°N—50°N区域内最大西风所在纬度的平均值，进一步计算1961—2021年P1、P2两个时段的西风急流轴线指数，并分别计算与同期面雨量的相关系数，得到相关系数分别为-0.49、0.44，均通过0.001的显著性检验。而整个时段（8—10月）西风急流轴线指数与同期面雨量的相关系数仅为0.13。这进一步证实了不同时段的西风急流与面雨量的关系存在差异。图10为2021年东亚（80°E—140°E）区域平均200 hPa西风急流随时间的变化。可以看出，8月上旬，西风急流加强南撤至38°N，中心强度可达40 m·s-1。8月中旬前期，西风急流短暂减弱，风速不足30 m·s-1，之后于8月17日再次加强，并稳定维持在40°N附近，直至9月上旬末。10月上旬，西风急流北抬至40°N以北，中心强度达50 m·s-1。10月中旬末，急流迅速南撤，10月底急流轴位于30°N，中心强度基本维持在45 m·s-1以上。
图9
图9
1961—2021年P1（a）、P2（b）时段汉江上游面雨量与同期200 hPa纬向风的相关系数分布
（阴影区气候态风速≥30 m·s-1，打点区通过0.05的显著性检验）
Fig.9
The distribution of correlation coefficients between areal rainfall in the upper reaches of the Hanjiang River and the zonal wind at 200 hPa during P1 (a) and P2 (b) period, 1961-2021
(Shaded areas with climatological wind speed greater than or equal to 30 m·s-1, the dotted area passed the significance test of α=0.05)
图10
图10
2021年8月1日—10月31日东亚（80°E—140°E）区域平均200 hPa纬向风纬度-时间剖面（单位：m·s-1）
（红色虚线表示各月西风急流轴气候态位置）
Fig.10
Latitude-time cross sections of zonal wind at 200 hPa averaged over 80°E—140°E from August 1 to October 31， 2021 （Unit： m·s-1）
（Red dotted lines represent climatological westerly jet axes）
气候进程上，急流8月处于最北位置，之后加强南退（况雪源和张耀存，2006b）。但2021年，P1时段急流位于40°N及以南，而P2时段急流北抬至40°N以北，造成前期偏南、后期偏北的异常特征，为维持汉江上游降水提供动力条件，同时也是P2时段雨区更偏北的主要原因之一。
综上所述，P1、P2两个时段的大尺度环流形势均为充沛的降水提供了有利背景，但存在明显差异。P1时段，北大西洋上空高度场正异常的Rossby波能量经西伯利亚向东频散，使欧亚上空维持“两槽两脊”分布，冷空气较强；副高强且西伸明显，有西南和偏东两支水汽通道向北输送暖湿气流，水汽条件好；冷暖气流在高空急流南侧辐合上升，造成降水异常。P2时段，北太平洋频散的Rossby波能量，使欧亚上空维持“两槽一脊”分布，冷空气较弱；副高断裂，西段单体外围偏南水汽强盛，水汽条件好；高空急流北抬，冷暖气流在其南侧辐合上升，雨区相对偏北。
4 降水异常前兆海温信号分析
4.1 热带海洋前期异常信号及与降水的可能联系
从2020—2021年海温指数月尺度时间变化看，TEAI在2020年全年均为正值，在2021年3月短暂地经历负距平后，于4月开始再次转为正距平，并在7月达到最大，中心位于赤道附近，距平值可达1.5 ℃以上，之后开始衰减[图11（a）]。根据国家气候中心的ENSO监测，2020—2021年赤道太平洋发生了两次拉尼娜事件，因此2021年为双拉尼娜事件年。EMPI在2020年7月由正距平转为负距平，并在2021年1月达到峰值；之后虽有所衰减但仍为负距平，2021年7月负距平再次增强[图11（b）]。从年际变化（图略）看，2021年8—10月TEAI为1961年以来同期最高，即2021年是热带东大西洋最暖的一年；在1961—2019年的13次拉尼娜事件中，第二年下半年继续发生拉尼娜事件的情况有4次，2021年为第5次。
图11
图11
2020年1月—2021年10月TEAI（a）和EMPI（b）逐月变化
Fig.11
Monthly variation of TEAI (a) and EMPI (b) from January, 2020 to October, 2021
图12为TEAI、EMPI海温指数与P1、P2时段面雨量之间的超前-滞后相关系数。考虑到气候变暖，去除海温趋势成分，并进行3个月滑动平均处理。结果显示，TEAI与P1时段面雨量关系密切，显著正相关关系于6月建立、8月最为显著，去趋势后相关系数提升，峰值由0.31提升至0.37；与P2时段面雨量相关不佳[图12（a）]。而EMPI与P2时段面雨量关系密切，显著的负相关在7月前后建立、10月最为显著，去趋势后相关系数无明显提升；与P1时段关系不佳[图12（b）]）。去趋势前后相关系数的变化与各物理量的周期有关。P1和P2时段汉江面雨量以及ENSO显著周期体现在年际尺度上（张丰启和何金海，1997；任福民等，2012），但大西洋存在明显的增暖趋势（Lin et al.，2019；Qiu et al.，2021）。加上高度场在20世纪70年代中后期发生了年代际气候突变（曾红玲等，2002），为了减少气候变暖的可能影响，其后做1961—2021年相关分析时，进行了去趋势处理。下面从海气相互作用角度出发，探讨2021年TEAI和EMPI前兆海温信号如何通过影响大气环流异常来造成降水异常。
图12
图12
TEAI（a）、EMPI（b）与P1、P2时段面雨量的超前-滞后相关系数
（点划线和长虚线分别表示通过0.05、0.01的显著性检验）
Fig.12
The lead-lag correlation coefficients between TEAI (a), EMPI (b) with area rainfall during P1 and P2 period
(The dash-dotted and long dashed lines indicate the significance test of α=0.05 and α=0.01, respectively)
4.2 前兆海温信号影响降水的机制分析
已有研究表明，大西洋海温异常主要通过两个途径影响我国：一是激发赤道波并东传至西太平洋，造成热带东风异常和西北太平洋反气旋异常（薛峰等，2018；覃皓等，2023）；二是影响北大西洋位势高度场异常，其能量沿大圆路径向下游传播，导致后期欧亚地区的纬向环流异常（陈晓光等，1996；郑佳喻和王春在，2021）。图13为1961—2021年6月平均TEAI与P1时段500 hPa高度场的相关及2021年P1时段500 hPa高度场。在TEAI影响下，P1时段500 hPa高度场在北大西洋存在一个显著的正相关区域，并在其下游的欧亚地区出现正负交替的纬向大气波列；在西太平洋至孟加拉湾也存在显著正相关区[图13（a）]。结合2021年环流异常分析可知，2021年P1时段，热带东大西洋海温正距平一方面激发赤道波并东传至西太平洋，使副高加强西伸，偏东通道水汽输送增强；另一方面，北大西洋上空的高度场异常增强，随着Rossby波能量向下游频散，北大西洋至贝加尔湖南部的高度距平呈现“正、负、正、负”波列分布，在欧亚地区引发并稳定维持“两槽两脊”格局，同时使西风急流偏南（张庆云等，2018），雨带位置偏南[图13（b）]。
图13
图13
1961—2021年6月平均TEAI与P1时段500 hPa高度场的相关系数（a）和2021年P1时段500 hPa高度场（黑色等值线）及其距平（填色）（b，单位：gpm）空间分布
（打点区通过0.05的显著性检验，红色线为≥5 880gpm气候态位置）
Fig.13
The distribution of correlation coefficients between the average June TEAI and 500 hPa geopotential height field in P1 period during 1961-2021, the 500 hPa geopotential height field (black isolines) and its anomaly (color shaded) during P1period in 2021 (b, Unit: gpm)
(The dotted area passed the significance test of α=0.05, the red lines represent the climate state greater than or equal to 5 880 gpm)
图14为7月EMPI对P2时段环流的影响。7月EMPI与P2时段200 hPa纬向风的相关呈北负南正[图14（a）]，结合西风急流中心气候态位置，表明2021年双拉尼娜事件有利于西风急流偏北，导致汉江流域秋季降水增加（徐曼琳等，2020）。与P2时段500 hPa高度场的显著相关区主要集中在中低纬地区，呈现热带正相关、副热带负相关分布，特别是在北太平洋（160°E—140°W，25°N—45°N）和东亚出现显著的负相关中心[图14（b）]。北太平洋位势高度与汉江面雨量相关系数为0.35（通过了0.01的显著性检验）其可以通过中高纬太平洋—欧亚大陆大气波列影响汉江降水[图14（c）]。2021年北太平洋位势高度正距平打破了1961年以来的记录，激发出位势高度正负位相交替的大气波列，为欧亚上空环流异常维持提供能量，这与前面的T-N波作用通量分析结果一致[图14（d）]。此外，在拉尼娜影响下，纬向Walker环流和经向Hadley环流加强，引发副热带气流异常下沉，使副高加强并向北移动，增强了偏南水汽向北的输送（肖莺等，2016）。
图14
图14
1961—2021年7月平均EMPI与200 hPa纬向风（a）、500 hPa位势高度（b）的相关系数，P2时段北太平洋位势高度场关键区与500 hPa高度的相关系数（填色）（c），2021年9月11日—10月31日500 hPa高度场（黑色等值线）及其距平（填色）（单位：gpm）（d）
（打点区通过0.05的显著性检验，红色线为≥5 880 gpm气候态位置）
Fig.14
The correlation fields between the average July EMPI and 200 hPa zonal winds (a), 500 hPa geopotential heights (b) from 1961 to 2021, the correlation fields between geopotential height field in the key area with 500 hPa geopotential heights during P2 period in the North Pacific (color shaded) (c), 500 hPa height field (black isolines) and its anomalies (color shaded) from September 11 to October 31, 2021 (Unit: gpm) (d)
(The dotted area passed the significance test of α=0.05, the red lines indicate the climatic state greater than or equal to 5 880 gpm)
综上，2021年汉江伏秋连汛的主要海温强迫因子有两个：一是热带东大西洋海温正异常，主要影响P1时段降水；二是赤道中太平洋海温正异常，主要影响P2时段降水。两者通过引发欧亚上空环流、副高强度及位置等环流系统异常，造成2021年汉江伏秋连汛[图15]。
图15
图15
2021年汉江伏夏（a）、秋季（b）海-气系统条件框图
Fig.15
Schematic diagram of atmosphere-ocean system conditions for the formation of summer (a) and autumn (b) flood of the Hanjiang River in 2021
5 结论与讨论
5.1 结论
2021年伏秋，汉江流域出现了罕见的伏秋连汛，降水特征表现为极端性强、总量多。季节内，伏夏和秋季两个时段的降水存在明显差异。伏夏期间，热带东大西洋海温正异常引起北大西洋位势高度的正异常，随Rossby波能量向下游频散，在欧亚地区生成“两槽两脊”并稳定维持，冷空气路径偏东。同时，赤道波东传至西太平洋使副高加强西伸，偏东、西南两支水汽与冷空气长时间对峙，导致汉江上游中东部区域降水量偏多1倍以上。秋季，受赤道中太平洋冷海温影响，北太平洋位势高度正距平值打破了1961年以来的历史同期记录，激发出正负位相交替的大气波列，为欧亚上空“两槽一脊”环流异常的维持提供能量，导致西风急流偏北，冷空气路径偏西。同时，纬向Walker环流和经向Hadley环流的加强引发副热带气流异常下沉，增强了副高外围的偏南水汽输送，导致黄河中下游流域降水偏多，多雨区较前一时段偏北，汉江上游西北部区域降水量偏多1倍以上。
5.2 讨论
本文在诊断分析2021年伏秋降水和环流季内差异的基础上，确定了前兆海温信号及其影响途径，但仍存在一些问题值得进一步研究。首先，本文初步探讨了热带东大西洋和赤道中太平洋海温变化对汉江2021年伏秋连汛的影响机制，这些结果还需要在数值模式中进一步验证。其次，本文结合2021年伏秋海温异常状况，聚焦于热带太平洋和大西洋海气耦合相互作用对降水的影响。但不同年份主导前兆海温信号不同，影响贡献也存在差异，需要根据个例年具体情况展开分析。此外，关于中高纬海域甚至陆面冷热源对这次伏秋连汛的贡献，有待进一步研究。
参考文献
华西秋雨的气候特征及成因分析
[J].
在分析华西秋雨气候特征的基础上,设计了综合考虑秋季降水量和降水日数的秋雨指数,并进行了EOF和REOF分解以及秋雨主要影响因素分析。结果表明:第一模态反映了长江中上游以北地区与以南地区降水相反的形势,第二模态反映了华西降水的一致性;REOF将华西秋雨可分为6个气候区。华西秋雨的变化趋势表明,1960年代到1970年代初期、1980年代初期为相对多秋雨期,1970年代中后期、1980年代中后期到20世纪末华西秋雨相对较少。21世纪开始又出现了较明显的华西秋雨现象。西太平洋副热带高压、印缅槽、贝加尔湖低槽是华西秋雨的主要影响系统,当贝加尔湖、印缅槽深且副热带高压强时,有利于华西多秋雨;反之,则秋雨不明显。
基于县域的生态脆弱区人均粮食时空格局变动及驱动力分析——以南水北调中线水源区为例
[J].粮食问题是关系生态脆弱区发展的关键问题。在耕地面积有限、城市化加速、人口增长和生态保护急需加强的背景下,人均粮食的区域差异和驱动力研究对生态脆弱区生态安全具有重要意义。县级行政区是粮食生产和消费的基本单元,县域人均粮食变化的机制对于生态脆弱区发展至关重要。以南水北调中线水源区37个县为研究单位,借助ESDA和GWR模型,揭示南水北调中线水源区人均粮食区域差异的空间异质性及变化的驱动力。结果表明：2000~2011年,研究区县域人均粮食空间自相关特征明显,区域人均粮食变化的驱动因素呈现非均衡联动的局域性特征,单位面积产量对人均粮食变化的影响最大,耕地面积变动是第二大影响因素,都呈正相关。影响因素具有明显的平原向山区、亚热带向暖温带过渡的特征。因此,应结合南水北调中线水源区当前人均粮食的现状和驱动因子的效应机理,积极采取相应的有效措施,保障其粮食安全,促进区域生态保护。生态脆弱区自然生态环境复杂,在社会经济发展决策时,要充分考虑小尺度地理单元的特性,才能保证脆弱的生态环境能持续发展。
近20年全球冬、夏季海平面气压场和500 hPa高度场年代际变化特征分析
[J].利用1958-1997年全球海平面气压场和500hPa高度场的月平均资料分析了70年代中后期年代际突变前后16a平均的冬、夏海平面气压场和500hPa高度场的变化特征。结果表明,发生在70年代中后期的年代际气候突变是全球性的;突变后与突变前相比,冬季海平面气压场上的阿留申低压增强并发生了东移,与之对应的冬季500hPa高度场上的东亚大槽减弱,同时也发生了明显的系统性东移;冬季,蒙古高压北部减弱,南部稍有增强;夏季,印度低压和东亚的季风低压均减弱;而副热带高压系统普遍增强。
陕西盛夏极端降水频次及其与全球海温的遥相关研究
[J].基于陕西省78个测站1961～2011年盛夏逐日降水量资料以及NOAA全球2°×2°海温场资料，分析了陕西盛夏极端降水事件气候特征及其与海温场的遥相关关系。结果表明:(1)盛夏，陕西南部、关中西部及陕北南部是极端降水事件高发区;(2)近年来盛夏极端降水事件呈上升趋势，1976年后显著上升;(3)极端降水事件与前期海温场具有较好的遥相关关系，与同期(同月)海温场相关性不显著;(4)上年秋季、冬季赤道中东太平洋和上年秋季阿拉伯海海温异常偏暖，赤道中东太平洋南北两侧海温偏冷，以及前期2月印度洋和中国近海海温异常偏暖，关中中东部及陕南中东部局地7月极端降水偏多，反之亦然;上年秋季印度洋和赤道东太平洋、上年冬季及当年春季印度洋西部海温异常偏暖，关中中西部地区8月极端降水偏多，反之亦然。
印度洋偶极子和华西秋雨的关系
[J].利用统计方法对印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole, IOD)与华西秋雨的关系进行分析。结果发现:(1)相对于IOD的季节锁相特征, 华西秋雨与印度洋偶极子指数(Indian Ocean Dipole Index, IODI)相关性也呈现相应的变化特征:春、夏季正相关发展、范围扩大;秋季稳定且正相关性较高, 与夏季时滞相关较为一致;前期冬季减弱并呈反相关关系。(2)对印度洋偶极子时期异常环流场、水汽场以及射出长波辐射(Outgoing Longwave Radiation, OLR)场特征分析发现, IOD正位相年, 500 hPa高度场距平在冬、春季为负异常, 春、秋季西太平洋副热带高压偏强、偏北, 且夏季华西区域受中层异常浅槽的西南气流影响, 850 hPa经向风合成在冬、春季以负异常为主, 夏、秋季转为正异常, 且华西区域秋季为异常气旋性环流控制, 赤道印度洋低空东风异常, 这些异常环流都利于华西区域降水偏多, 并对偶极子的延续起到作用。(3)正位相年, 冬、春季华西大部区域为水汽辐散区, 夏、秋季四川东北部及黔渝大部为水汽辐合区, 水汽输送依靠孟湾西南气流和西太平洋副热带高压外围的偏东气流完成。(4)对应于印度洋海温正(负)异常, 秋季华西区域上空的热状况异常分布将使其大气对流增强(减弱)。因此, 夏季IOD异常位相为华西秋雨预报提供了一个有用的前期信号, 而秋季IOD正位相则对华西秋雨的发生发展起到较好的延续作用。
陕西8月降水时空分布特征及成因
[J].基于1961～2013年陕西月降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料，采用EOF和REOF方法分析了陕西8月降水的区域气候特征，并用合成分析方法讨论了陕西8月一致多雨和少雨年的大气环流特征。结果表明：陕西8月降水的EOF分析前3个特征向量场较好地反映了降水区域分布特征，而REOF分析则显示了陕西8月降水区域差异特征。陕西8月一致多雨年南亚高压范围偏大、强度偏强，西太平副热带高压强度偏强、位置偏北偏西，欧亚中高纬度西风带乌拉尔山长波脊偏强，青藏高原低值系统活跃，印缅槽偏深；一致少雨年我国北方大部主要受大陆带状高压控制，相应的对流层低层高原东侧为偏北风距平，这支偏北风距平减弱了偏南风的水汽向北输送。
西北地区东部春夏季旱涝转换环流特征及其与大西洋海温的关系
[J].随着全球变暖，旱涝异常的强度和频率不断增加，为增进对旱涝异常转换事件的认识，提高西北地区东部降水预测水平，利用1979—2020年我国西北地区东部逐月降水、海表温度（Sea Surface Temperature， SST）数据以及NCEP/NCAR环流再分析资料，通过建立旱涝转换指数，对西北地区东部春、夏季旱涝转换环流特征进行分析，并围绕大西洋SST异常对其可能产生的影响进行探讨。结果表明：西北地区东部旱转涝年，春季极涡偏弱，乌拉尔山阻塞高压偏强，东亚大槽偏深，西北地区东部受西北干冷气流控制，降水易偏少；夏季上游低值系统活跃，南亚高压偏强，西太平洋副热带高压偏强、偏西，西北地区东部受副热带高压和上游低槽系统共同影响，且有暖湿气流，降水易偏多，涝转旱年情况相反。上年冬季至当年夏季，大西洋类“三极子”型的SST异常是造成季节间降水明显差异的关键因子，旱转涝年春季大西洋类“三极子”负位相的SST状态激发出一支纬向型遥相关波列，经欧洲中西部、巴尔喀什湖地区东传至我国东北至日本海一带，此时中高纬环流形势有利于西北地区东部降水偏少；夏季SST异常激发的波列强度减弱、位置西移，中高纬关键环流系统的强度和位置较春季明显调整，转为有利于研究区降水偏多的环流形势，涝转旱年相反。
Influence of the tropical Pacific east-west thermal contrast on the autumn precipitation in South China
[J].
Two regimes of Atlantic multidecadal oscillation: cross-basin dependent or Atlantic-intrinsic
[J].The Atlantic Multidedal Oscillation (AMO) is a prominent mode of sea surface temperature variability in the Atlantic and incurs significant global influence. Most coupled models failed to reproduce the observed 50-80-year AMO, but were overwhelmed by a 10-30-year AMO. Here we show that the 50-80-year AMO and 10-30-year AMO represent two different AMO regimes. The key differences are: (1) the 50-80-year AMO involves transport of warm and saline Atlantic water into the Greenland-Iceland-Norwegian (GIN) Seas prior to reaching its maximum positive phase, while such a transport is weak for the 10-30-year AMO; (2) the zonality of atmospheric variability associated with the 50-80 year AMO favors the transport of warm and saline water into the GIN Seas; (3) the disappearance of Pacific variability weakens the zonality of atmospheric variability and the transport of warm and saline water into the GIN Seas, leading to the weakening of the 50-80-year AMO. In contrast, the 10-30-year AMO does not show dependence on the variability in Pacific and in the GIN Seas and may be an Atlantic-intrinsic mode. Our results suggest that differentiating these AMO regimes and a better understanding of the cross-basin connections are essential to reconcile the current debate on the nature of AMO and hence to its reliable prediction, which is still lacking in most of coupled models.Copyright © 2019 Science China Press. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.
Different impacts of spring tropical Atlantic SST anomalies on Eurasia spring climate during the periods of 1970-1995 and 1996-2018
[J].
Observed decadal transition in trend of autumn rainfall over central China in the late 1990s
[J].
A seasonal prediction model for the summer rainfall in Northeast China using the year-to-year increment approach
[J].
