MJO及海温异常对云南2019年春季干旱的影响
Influence of the MJO and sea surface temperature anomalies on spring drought in 2019 in Yunnan
通讯作者: 赵尔旭(1973—),男,云南人,高级工程师,主要从事季风与海气相互作用研究。E-mail:z_e_x@126.com。
责任编辑: 王涓力;校对:黄小燕
收稿日期: 2025-10-9 修回日期: 2026-01-7
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Received: 2025-10-9 Revised: 2026-01-7
作者简介 About authors
罗冬莉(1986—),女,云南人,工程师,主要从事干旱成因及季节内振荡研究。E-mail: 553529898@qq.com。
2019年春季,云南经历了一次严重的季节性干旱,其影响范围广、强度大,对当地农业生产和水资源造成了严重影响,利用云南125个气象站降水资料、美国国家环境预报中心和国家大气研究中心的再分析数据、美国国家海洋和大气管理局的高分辨率海面温度资料等,采用相关及合成分析等统计分析方法,从热带大气季节内振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)及海温异常变化的角度分析此次云南春旱成因。结果表明:(1)云南地区春季降水受MJO位相的显著调制,当MJO处于第3和第4位相时,通常有利于降水增多;而2019年4—5月降水关键期,MJO主要活跃于第8、第1位相所在的西半球及非洲区域,导致印度洋—西太平洋对流偏弱,向北水汽输送受到高压系统阻隔,致使该区域水汽辐合条件整体偏差。(2)2019年3—5月,中东太平洋持续的海温正距平削弱了热带纬向环流,进而抑制了东南亚及南海的对流活动,导致向云南输送的水汽减弱。云南大部地区处于水汽辐散区,不利于水汽聚集,降水偏少。(3)中东太平洋海温正距平导致Walker环流减弱,叠加MJO在西半球活跃所引发的环流异常,两者协同作用促使低纬副热带高压偏强西伸,阻断了孟加拉湾水汽向云南的输送,导致2019年春季降水显著偏少。
关键词:
In the spring of 2019, Yunnan experienced a severe seasonal drought characterized by its extensive impact area and high intensity, which significantly affected agricultural production and water resources. By utilizing precipitation data from 125 meteorological stations in Yunnan, reanalysis data from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR), and high-resolution sea surface temperature data from the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), and employing statistical analysis methods such as correlation and synthesis analysis, this study analyzed the causes of the spring drought in Yunnan from the perspective of tropical atmospheric intraseasonal oscillation (Madden-Julian Oscillation, MJO) and abnormal sea surface temperature changes. The results are as follows: (1) The spring precipitation in Yunnan region is significantly modulated by the phase of MJO. When MJO is in the third and fourth phases, it usually leads to an increase in precipitation. However, during the critical period of precipitation from April and May 2019, MJO was mainly active in the Western Hemisphere and the African region, corresponding to its 8th and 1st phases, resulting in weak convection over the Indian Ocean-West Pacific region and blocking the northward transport of moisture by high-pressure systems and resulting in unfavorable moisture convergence conditions over Yunnan. (2) From March to May in 2019, there was a persistent sea surface temperature positive anomaly in the central-eastern Pacific, which weakened the tropical zonal circulation, and the convective activities over southeast Asia and South China Sea were suppressed, further weakening the conditions for water vapor transport to Yunnan. Most areas of Yunnan were in a moisture divergence zone, which was unfavorable for water vapor accumulation and resulted in less precipitation. (3) The positive anomaly of sea surface temperature in the central-eastern Pacific caused a weakening of the Walker circulation, and coupled with the circulation anomalies induced by the active MJO over the Western Hemisphere, both the two factors worked together and caused the strong and westward extension of the low-latitude subtropical high pressure system, which blocked the transport of water vapor from the Bay of Bengal to Yunnan, resulting in significant decrease of precipitation there in spring of 2019.
Keywords:
本文引用格式
罗冬莉, 赵尔旭, 万云霞.
LUO Dongli, ZHAO Erxu, WAN Yunxia.
0 引言
云南地处低纬高原,地形复杂多样,属典型季风气候区,降水时空分布不均,干旱灾害频发,农业生产、水资源安全及生态环境长期面临干旱威胁(解明恩和程建刚,2004;彭贵芬等,2009)。在全球变暖背景下,云南极端干旱事件呈增多增强趋势(彭贵芬等,2009;Wang et al.,2021),并表现出提前发生、推迟结束的特点,导致干旱期明显延长(段旭等,2000)。从长期趋势来看,近60 a来(1954—2014年),云南降水年内分配不均和年际波动加剧,导致干旱与洪涝风险并存,区域气候呈现出“暖干化”及旱涝急转的演变特征(刘佳旭等,2016)。研究表明,海温异常与云南干旱有重要联系,如2009—2010年秋冬季云南特大干旱,就是一次中部型厄尔尼诺事件发生发展导致西太平洋副热带高压(简称西太副高)异常偏西偏强,配合印度洋海温异常,共同抑制了云南地区的降水(晏红明等,2012;张人禾等,2017),同时乌拉尔山至里海地区及青藏高原上空异常发展的阻塞高压,不仅阻挡了西风带扰动的东传,还协同强盛的西太副高,导致孟加拉湾南支槽减弱、水汽输送路径偏南偏东,致使冷空气难以与暖湿气流在云南地区交汇(杨辉等,2012)。此外,ENSO的不同类型和热带印度洋海温异常可通过大气遥相关作用影响区域水汽输送(张小玲等,1999;谭晶等,2015);同时,西太副高、东南亚夏季风、青藏高原夏季风以及欧亚中高纬环流型也被证实是影响云南干湿变化的关键环流系统(刘瑜等,2006;赵尔旭等,2006;范磊和刘秦玉,2009;邢冬等,2016;Tan et al.,2017;马萌萌等,2022)。
然而,除了上述季节和年际尺度的强迫因子外,季节内尺度变率,特别是热带大气季节内振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)(Madden and Julian,1971;Madden and Julian,1972),对全球天气和气候系统有着重要影响,是调节天气气候变率、触发和维持极端事件的重要因子。MJO的活动特征,如其传播路径、强度和对流耦合结构并非一成不变(夏嘉诚,2025),且受印太海盆热力状态等外强迫的显著调制(王礼松等,2024)。这些变化特征直接决定了MJO在全球范围内激发遥相关的位相与强度,进而对区域降水产生决定性影响。近年来,相关研究已证实MJO位相的演变是中国东部和南方持续性降水事件的关键驱动因子(李力锋等,2022;赵起帆和周洋,2024),其活跃时段与特定海域(如印度洋)的对流发展能显著调控下游关键区(如长江流域)的降水日数与强度(雷徐奔等,2022)。在全球变暖背景下,MJO自身的传播特征亦存在年代际调整,可能会进一步影响其对中国降水的调制作用(修军艺,2025)。
2019年春季云南遭遇的破纪录极端高温干旱事件,呈现发展迅速、高温极端、干热复合特征突出的特点(黄健等,2020)。观测显示,2019年春季云南区域平均气温创历史极值,降水异常偏少。以往研究多从海温分布型、中高纬环流异常和局地土壤湿度-大气正反馈等方面解释其成因(Ding and Gao,2020;Wang et al.,2021),但对此类突发性、极端性干旱事件中季节内尺度系统可能发挥的关键作用尚未给予充分关注。值得注意的是,近期研究已证实,MJO与海温异常的协同作用可通过调控副热带高压(简称副高)位置与水汽输送路径,显著影响西南地区春旱的强度与持续时间(陆晓娟等,2024)。因此,将MJO这一季节内变率纳入干旱成因分析,对于理解干旱,尤其是突发性、极端性干旱事件成因至关重要。
本文以2019年春季云南极端高温干旱为例,引入MJO这一季节内尺度信号,结合再分析资料与统计方法,从大气环流、热带季节内振荡及海温变化等方面分析干旱形成机制,旨在深化对极端干旱成因的理解,以期为未来气候变化背景下云南春季气候的精准预估提供一定参考。
1 资料与方法
所用资料:(1)1961—2019年云南125个国家气象站降水资料;(2)美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(National Center for Environmental Precidiction/National Center for Atmospheric Research,NCEP /NCAR)1979—2019年的逐月再分析数据,水平分辨率为2.5°×2.5°;(3)美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)的海表温度资料(OI SST V2)(水平分辨率为1°×1°)、逐月向外长波辐射(Outgoing Longwave Radiation,OLR)资料(水平分辨率为2.5°×2.5°)、Niño3.4指数资料,时间段都是1979—2019年;(4)澳大利亚天气和气候研究中心开发的多变量实时MJO指数(Wheeler and Hendon,2004)。
采用相关分析、合成分析等统计分析方法。
2 春季干旱情况及平均环流特征
2019年春季(3—5月),云南降水为1970年以来同期最少(图1)。从云南省气候公报(云南省气象局,2020)可见:3、4、5月降水分别偏少29.4%、39.8%、62.1%;与常年同期相比,全省有110个站点降水量偏少至特少,其中滇中及以西以南的105个站点偏少30%以上,滇西北东部、滇中西部、滇西南大部偏少80%以上(云南省气象局,2020)。另外,该年春季云南省平均气温为19.4 ℃,较常年同期偏高1.5 ℃,为历史同期最高纪录;其中,3、4月分别偏高0.5、1.8 ℃,为历史同期次高值,而5月偏高2.2 ℃,突破历史同期最高纪录。春季全省平均日照时数679.1 h,较常年同期偏多62.6 h(偏多10.2%),其中3、4、5月分别偏多4.0%、10.7%、16.5%。
图1
图1
云南省1961—2019年春季平均降水距平百分率逐年变化
Fig.1
The yearly variation of the average precipitation anomaly percentage in spring from 1961 to 2019 in Yunnan
2019年春季云南出现严重干旱,干旱灾害共造成753.5万人次受灾、128.7万人饮水困难,农作物受灾面积1 421.9×103 hm²、绝收面积101.8×103 hm²,直接经济损失71.8亿元人民币,其中农业经济损失70.0亿元人民币(云南省气象局,2020)。
图2为2019年春季500、700 hPa平均位势高度场、温度场与风场。可以看出:500 hPa,20°S—20°N的广阔低纬热带地区都受副高控制,15°N左右的印度洋上空存在一个反气旋中心,同一纬度的孟加拉湾至西太平洋一带均由反气旋气流控制,受此强大的低纬高压系统影响,低纬水汽向北输送的通道被隔断。云南中部及以南大部地区主要受比较平直的偏西气流控制,导致区域上空水汽条件不佳;中亚上空是一个高压脊,脊前的冷平流主体偏北偏东,对云南直接影响较小,虽然高原上有弱波动槽东移,带来的弱冷平流只会影响到滇西北及滇东北地区。700 hPa,南印度洋副高控制印度及孟加拉湾一带,阻隔了孟加拉湾水汽向北输送,西太副高异常强盛且西伸至100°E附近。尽管两高之间的赤道热带洋面存在低压环流,但在强盛副高控制下缺乏向北输送的气流,云南中部及以南大部地区仍受偏西气流控制;与500 hPa环流特征相似,中亚上空维持一宽广高压脊,脊前冷平流主体偏东,仅高原地区存在弱波动槽东移,对云南北部地区产生较弱影响。
图2
图2
2019年春季500 hPa(a)、700 hPa(b)平均位势高度场(黑色实线,单位:gpm)、温度场(红色虚线,单位:℃)及风场(绿色箭矢,单位:m·s-1)分布
(黑色方框表示云南区域,下同)
Fig.2
Distribution of average geopotential height field (black solid lines, Unit: gpm),temperature field (red dashed lines, Unit: ℃),and wind field(green arrow vectors, Unit: m·s-1) at 500 hPa (a) and 700 hPa (b) in spring of 2019
(The black box indicates the Yunnan region, the same as below)
综上所述,2019年春季高低层环流配置显示,异常强盛的副高阻断了热带水汽向云南地区的输送通道,同时北方冷空气主体活动位置偏北偏东,难以影响云南区域。整体大气环流形势异常,不利于该区域产生有效降水,为极端春旱的发生提供了关键环流背景。
3 MJO异常对云南2019年春旱的影响
图3为云南125站1979—2018年春季日平均降水距平百分率在MJO第1~第8位相的合成。可以看出,当MJO处于第3、第4位相时,云南春季降水正距平最明显,这与春季影响云南的水汽主要通过孟加拉湾的南支槽输送有关,此时MJO对流活跃区位于印度洋至中南半岛一带,该区域正是春季影响云南降水的重要水汽源地;当MJO位于第1、第8位相时,云南春季降水呈现弱的正距平,此时MJO对流主体位置远在西半球,对云南降水的直接影响有限,反映出该区域春季降水受多种因素共同影响。为了进一步说明MJO第3及第4位相与云南春季降水的关系,选取2008—2018年3—5月逐日降水分别与同期MJO第3、第4位相做点二列相关分析(图略),样本数有1 012个。降水与第3位相的相关系数为0.055,t统计量为1.75,通过0.10的显著性检验;与第4位相的相关系数为0.064,t统计量为2.04,通过0.05的显著性检验。表明MJO第3及第4位相对云南春季降水具有一定的调制作用。
图3
图3
1979—2018年春季云南125站日平均降水距平百分率在MJO 1~8位相的合成
Fig.3
Composition of the daily average precipitation anomaly percentage at 125 stations in Yunnan during MJO phases1-8 in spring from 1979 to 2018
3月云南正处于干季少雨期,降水主要集中在4月下旬,并于雨季开始后逐渐增多。选用2019年4月22日—5月31日的MJO位相图(图4),可以看出该时段MJO对流传播经历了一个完整周期(40 d左右),且整个周期内MJO强度较强。2019年4月22日,MJO处于第2位相西印度洋附近,随后快速通过第2位相及第3位相的中东印度洋;4月28日—5月3日又快速通过第4、第5位相的海洋性大陆;5月4—12日处于第6、第7位相的西太平洋,其中有7 d在第7位相;5月13—29日共17 d一直处于第8、第1位相的西半球和非洲地区。从2019年4月下旬至5月MJO的活动来看,其位置主要集中在第7、第8及第1位相。第3~第6位相对应印度洋到西太平洋广阔的热带洋面,这些区域也是低纬热带地区向云南输送水汽的最主要区域,MJO活动中心处于第3及第4位相时,云南春季降水正距平百分率最为明显(图3),该结论与李汀等(2012)、罗冬莉等(2022)的研究结果一致。但从2019年春季MJO活动位置来看,在第3、第4位相停留时间很短,对流主体主要在遥远的西半球,对云南影响较大的热带洋面对流活动不明显,因此,该年春季MJO的异常位置不利于云南春季降水。
图4
图4
2019年4月22日-5月31日MJO位相图
Fig.4
Phase diagram of the MJO from April 22 to May 31,2019
图5是2019年春季及5月平均的OLR距平场分布。可见,2019年春季从印度洋到西太平洋的热带海洋地区均是OLR正距平区,说明热带海洋地区的对流活动较常年同期明显偏弱,不利于热带对流的生成与发展。同时,孟加拉湾至云南一带同样为OLR正距平区,反映出该区域对流受到抑制,不利于热带水汽向北输送至云南地区。在常年气候背景下,云南雨季一般开始于5月(彭贵芬等,2010),进入5月后降水逐渐增多。然而,2019年5月,影响云南降水的主要热带海域大多处于OLR正距平区控制下,加之孟加拉湾至云南一带同样为OLR距平正值区,热带对流发展受到显著抑制,不利于热带水汽向北输送。此外,OLR的分布特征与MJO活动位置具有较好的对应关系:MJO在影响云南降水关键区域快速通过,导致这些区域未能形成持续有效的对流系统,从而对同期云南的降水产生了不利影响。
图5
图5
2019年春季(a)及5月(b)平均的OLR距平场分布(单位:W·m-2)
(填色区域数值大于等于10)
Fig.5
The distribution of the average OLR anomaly fields in the spring of 2019 (a) and May 2019 (b)(Unit: W·m-2)
(The shaded area represents the value greater than or equal to 10)
从2019年春季热带对流活动看,MJO的活动位相及热带地区的对流发展均对同期云南降水产生不利影响。此外,热带洋面上存在的高压带也阻碍了热带对流活动的北传。
4 热带海温变化对2019年春季云南干旱的影响
图6为1979—2018年气候平均的3—5月风场和垂直速度沿赤道的经度-高度剖面。可以看出,春季(3—5月)赤道印度洋至太平洋地区(100°E—160°E)存在显著上升气流,最强支位于100°E—120°E;下沉气流主要分为两支,一支位于太平洋130°W—100°W海域,构成赤道太平洋Walker环流圈的下沉支,另一支位于印度洋50°E—70°E海域,形成赤道印度洋反Walker环流圈的下沉支。上述两个纬向环流圈的交汇区域集中于赤道东南亚及南海附近,其强度变化可直接调控东南亚及南海地区的季风爆发进程,而该区域季风爆发的早晚与强度又对云南春季降水具有关键影响(吴国雄和孟文,1998;赵尔旭等,2011)。基于此,下文将重点探讨热带太平洋海温异常对上述纬向环流圈强弱演变的调控机制。
图6
图6
1979—2018年气候平均的3—5月风场(箭矢,单位:m·s-1)和垂直速度(填色,单位:-10-2 Pa·s-1)沿赤道的经度-高度剖面
Fig.6
The longitudinal-altitude cross-section of the wind field (arrow vectors,Unit: m·s-1) and vertical velocity (the color shaded,Unit: -10-2 Pa·s-1) along the equator averaged from March to May during the period 1979-2018
为定量表征赤道纬向垂直环流(Walker环流)的强度和形态演变特征,本文采用何敏(1999)定义的Walker环流指数(简称WI)及祝从文等(2000)拓展定义的反Walker环流指数(简称WYI)。其中,WI的计算公式为WI=U200-U850(区域为0°—10°N,140°E—120°W),U850和U200分别为850 hPa和200 hPa纬向风速(下同),该指数反映赤道太平洋地区东西向垂直环流的强度(正值增大表示低层东风和高层西风增强,对应Walker环流加强;负值或减小表示环流减弱或反向),其变化常与El Niño事件相联系。WYI的计算公式为WYI=U850-U200(区域为0°—10°N,40°E—90°E),主要用于表征赤道印度洋至西太平洋边缘区域的纬向垂直环流,其正值增大反映该区域低层西风和高层东风配置加强,常对应印度洋纬向环流发展或与太平洋Walker环流反向变化的现象,在印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)正位相期间表现显著。
WI与WYI在年际尺度上常呈反位相变化,共同描述热带太平洋与印度洋之间大气环流的协同调整,是诊断ENSO-IOD相互作用及相关气候异常的重要动力指标(何金海和李峰,2003)。
Niño3.4指数是赤道中东太平洋(5°S—5°N,170°W—120°W)区域海表温度距平的面积加权平均值,其物理意义在于量化赤道中东太平洋海温异常(Trenberth,1997)。Niño3.4指数与WI、WYI三者共同构成了理解ENSO动力学的完整视角。
图7
图7
1979—2018年3月(a)及4月(b)Niño3.4指数、WYI、WI的逐年变化
Fig.7
Yearly variations of the Niño3.4 index, WYI, and WI in March (a) and April (b) during the period of 1979-2018
表1 1979—2018年3—5月WYI与WI及Niño3.4指数与WYI、WI的相关系数
Tab.1
| 月份 | WI与WYI | Niño3.4与WYI | Niño3.4与WI |
|---|---|---|---|
| 3 | 0.35* | -0.32* | -0.76** |
| 4 | 0.42** | -0.49** | -0.87** |
| 5 | 0.42** | -0.49** | -0.72** |
注:“*”与“**”分别表示相关性通过0.05、0.01的显著性检验。
4月,WYI与WI的正相关性更为显著,相关系数通过0.01的显著性检验,表明两个纬向环流圈联系更紧密,呈现Walker环流偏强(偏弱)时反Walker环流同步偏强(偏弱)的协同变化特征;同期Niño3.4指数与WI、WYI的负相关性亦显著增强,相关系数均通过0.01的显著性检验,说明中东太平洋海温对两个赤道纬向环流圈的强度已产生显著调控作用。
5月各指数间的相关特征与4月基本一致(图略),且所有相关系数均通过0.01的显著性检验。
图8
图8
2019年春季(a)及5月(b)平均海温场与1979—2018年同期平均海温场的差值分布(单位:℃)
Fig.8
The distribution of the difference between the average sea surface temperature field in spring (a) and May (b) of 2019 and the average sea surface temperature field of the same period from 1979 to 2018 (Unit: °C)
MJO表现为热带地区对流的振荡传播,它与热带海温相互作用。选取热带地区(0°—10°N,80°E—90°E)的OLR进行区域平均,分析与海温场的相关性(图9)。可见,0°—10°N,80°E—90°E的OLR与赤道中东太平洋海温呈显著正相关,当中东太平洋海温偏暖时,OLR较强,此时该区域对流受到抑制;反之,当中东太平洋海温偏冷时,OLR较弱,此时该区域对流活动较为活跃。已有研究指出,0°—10°N,80°E—90°E区域的对流强度对云南春季降水具有重要影响,该区域对流增强有利于云南春季降水增多(吴国雄和孟文,1998;赵尔旭等,2011)。由此可见,赤道中东太平洋海温可通过调制MJO相关对流活动,影响云南春季降水。
图9
图9
1982—2018年0°—10°N,80°E—90°E区域春季平均的OLR与同期海温场的相关系数
(黄色和红色区域分别通过0.05、0.01的显著性检验)
Fig.9
The correlation coefficients between the average OLR over the 0°-10°N,80°E-90°E region in spring from 1982 to 2018 and the sea surface temperature field in the same period
(The yellow and red areas pass the significance tests at the 0.05 and 0.01 levels,respectively)
水汽输送是降水产生的关键条件,图10为2019年春季700 hPa水汽通量及水汽通量散度的空间分布。可以看出,2019年春季云南省整体处于不利的水汽输送环境中。首先,从水汽通量输送看,受中东太平洋海温持续偏暖的影响,赤道太平洋区域Walker环流减弱,热带西太平洋至东南亚一带的对流活动因此受到抑制;孟加拉湾地区受异常偏北气流控制,阻碍了热带印度洋与孟加拉湾水汽向云南方向输送;同时,云南大部地区上空受持续偏西干性气流控制,来自南海和西太平洋的东南水汽输送显著偏弱,整体水汽输送条件明显不足。其次,从水汽辐合条件看,2019年春季云南大部区域700 hPa水汽通量散度均表现为明显正值,为水汽辐散区,云系发展与降水系统的形成均受到抑制,进一步加剧了春季降水偏少的态势。
图10
图10
2019年春季700 hPa水汽通量(箭矢,单位:10-5 kg·m-1·hPa-1·s-1)与水汽通量散度场(填色,单位:10-8 kg·m-2·hPa-1·s-1)分布
Fig.10
Distribution of the 700 hPa water vapor flux (arrow vectors,Unit: 10-5 kg·m-1·hPa-1·s-1) and the water vapor flux divergence (the colored shaded,Unit: 10-8 kg·m-2·hPa-1·s-1) in spring of 2019
综上所述,2019年春季云南省异常干旱的形成,与区域水汽条件异常密切相关,且受多因素耦合机制的共同影响:中东太平洋海温正距平导致Walker环流强度减弱,叠加MJO在西半球活跃所引发的环流异常,共同促使低纬副热带高压异常偏强且西伸明显。该环流形势不仅阻断了孟加拉湾水汽向云南的输送通道,还进一步增强了云南上空的水汽辐散环境,最终导致春季降水显著偏少。
5 结论与讨论
2019年春季,云南出现了一次严重的季节性干旱,本文通过分析热带对流活动及海温场的演变特征,探讨这次干旱事件成因,得出以下具体结论。
(1)MJO位相异常是诱发2019年云南春旱的重要因素之一。通常MJO活跃于第3、第4位相时,有利于云南春季降水的形成,但2019年4—5月降水关键期,MJO主要活跃在第8和第1位相对应的西半球及非洲地区,导致印度洋至西太平洋的热带对流活动受到显著抑制,向北的水汽输送通道受阻,进而不利于云南地区降水的形成。
(2)2019年3—5月中东太平洋海温持续维持正距平状态,导致热带纬向环流系统显著减弱,东南亚及南海区域的对流活动受到抑制,云南大部地区上空以水汽辐散为主,缺乏有力的水汽聚集条件,最终造成春季降水偏少。
(3)中东太平洋海温正距平引发的Walker环流减弱,与MJO在西半球活跃所激发的环流异常形成协同作用,共同导致低纬副热带高压异常偏强且西伸,直接阻断了孟加拉湾向云南地区的水汽输送路径,叠加区域水汽辐散的不利条件,最终导致2019年云南春季降水显著偏少。
本文只分析了中东太平洋海域海温变化对云南春季降水的影响,尚未涉及其他海域。另外,研究对象仅为2019年云南春季干旱这一典型个例,关于海温异常与热带对流变化对该区域春季降水影响的普遍性规律,仍需开展更为深入的后续研究。
参考文献
云南旱涝特征
[J].利用云南1901~1997年的降水量资料,研究了云南年、季旱涝时空变化特征。结果表明:云南主要气候灾害是干旱,冬春和初夏干旱是大面积的,几乎覆盖全省范围,特别是冬春季节,平均10年中有8年为干旱年;近百年来云南呈现出明显的干旱化趋势,但90年代中期以后,干旱化趋势减弱并有向湿润化气候变化的趋势;在较大时间尺度上,云南旱涝变化最显著,其中20~50年代云南气候最干旱,60~80年代中期则降水量偏多。
西太平洋副热带高压与海表温度的关系
[J].利用超前滞后相关分析研究了西太平洋副热带高压与海表面温度异常的关系。选取各关键海区分析海温与西太副高在不同时段上的超前滞后相关, 结果表明,冬季东太平洋海温与滞后其2—3个月的副高异常达最大正相关,热带印度洋海温异常与冬季同期副高异常的正相关最显著;西太平洋海温在冬春季与同期的副高负相关最显著;北太平洋海温在冬春季滞后副高1—2个月时存在负相关,大西洋暖池区6月与西太副高的同期正相关最大;对南太平洋来说,冬季的西太副高与从前秋到春季的SST都存在最大负相关。海表温度的异常主要解释冬春季的西太副高异常,而对于夏秋季副热带高压,SST的作用比较有限
海温和MJO对2023年西南春旱的协同影响
[J].2023年春季,我国西南地区发生了严重的气象干旱,对当地社会经济造成严重影响。为深入认识这次干旱事件的成因、并为未来西南地区春旱的预测提供科学依据,本文利用站点观测数据、美国国家环境预测中心和国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)再分析数据、美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)的海表温度等,采用T-N波作用通量和合成分析等方法,从海温和热带大气季节内振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)的角度深入探讨此次春旱成因。结果表明:(1)2023年我国西南春旱是高温干旱复合事件,3月干旱发生在中部,4月干旱加剧并向西扩展,5月干旱持续。(2)3月北太平洋的马蹄形海温异常导致西风急流偏南偏西,抑制了西南地区的降水。(3)4月印度洋暖海温通过Kelvin波导致孟加拉湾附近的反气旋式环流异常,西北太平洋暖海温通过Rossby波导致南海至菲律宾的气旋式环流异常,造成西南地区南部出现偏北风,导致水汽辐散,加剧干旱。(4)5月MJO长时间维持在西太平洋,通过Gill响应引发南海至菲律宾对流层低层的气旋异常,减少偏南水汽的输送,从而使得西南干旱持续。
青藏高原夏季风和北半球夏季季节内振荡对中国西南地区雨季旱涝的影响及协同作用
[J].中国西南地区旱涝变化受多种天气系统影响,青藏高原夏季风(Qinghai-Tibetan Plateau summer monsoon,QTPSM)和北半球夏季季节内振荡(boreal summer intraseasonal oscillation,BSISO)等次季节系统的强弱都会导致中国西南地区雨季旱涝变化,但目前这2个系统的协同作用机制尚缺乏系统性研究。因此,本文利用1981—2020年美国国家海洋与大气管理局气候预报中心日降水量和美国国家环境预报中心日再分析资料等,采用青藏高原季风指数(QTPM index,QTPMI)和BSISO指数,分析QTPSM和BSISO对中国西南地区雨季旱涝的影响及协同作用机制。结果表明:(1)QTPSM的强度与中国西南地区雨季降水量呈反相关,活跃阶段的QTPSM(active QTPSM,AQ)抑制西南地区降水,抑制阶段的QTPSM(inactive QTPSM,IAQ)促进西南地区降水。(2)在BSISO第一模态的5、6相位和第二模态的3、4相位期间,中国西南地区雨季极端降水发生概率增大;而在BSISO第一模态的2、3相位和第二模态的6、7相位期间,中国西南地区雨季极端降水发生概率减小。(3)在协同作用中,BSISO第二模态的6、7相位和QTPSM组合对中国西南地区雨季旱涝影响最大,降水正距平分布范围最广;当BSISO相位与AQ组合转为与IAQ组合时,中国西南地区雨季降水正距平大值区由北部转为南部。(4)在AQ组合相位中,中国西南地区雨季对流层中层盛行东南风,低层东西两侧均为“一高一低”的环流配置,促使印度洋、西太平洋水汽输送至西南地区北部,形成水汽辐合区;在IAQ组合相位中,中国西南地区雨季对流层中层盛行偏北风,低层受强气旋环流控制,促使印度洋水汽持续输送至西南地区南部,形成水汽辐合带。
The record-breaking extreme drought in Yunnan province,Southwest China during spring-early summer of 2019 and possible causes
[J].
Detection of a 40-50 day oscillation in the zonal wind in the tropical Pacific
[J].
Description of global-scale circulation cells in the tropics with a 40-50 day period
[J].
The definition of El Niño
[J].
Decadal winter drought in Southwest China since the late 1990s and its atmospheric teleconnection
[J].
Attribution of 2019 extreme spring-early summer hot drought over Yunnan in Southwestern China
[J].
An all-season real-time multivariate MJO index: Development of an index for monitoring and prediction
[J].
Correlation in seasonal variations of weather, VIII:A preliminary study of world weather
[J].
Correlation in seasonal variations of weather, IX:A further study of world weather
[J].
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