覃衛(wèi)堅(jiān)，李耀先，廖雪萍

（1廣西壯族自治區(qū)氣候中心，廣西南寧530022；2廣西壯族自治區(qū)氣象局，廣西南寧530022）

引言

熱帶季節(jié)內(nèi)振蕩（MJO）是大氣中最顯著的一種振蕩現(xiàn)象，為氣候變率的重要分量，也是從短期天氣變化到季節(jié)變化、年際變化、年代際變化整個(gè)大氣多尺度振蕩鏈條中的重要一環(huán)，它既是高頻天氣變化直接背景，又是月季氣候主要分量，它是“天氣-氣候界面”，是天氣與氣候聯(lián)系的直接紐帶,是引起中期天氣以及月尺度天氣過(guò)程主要因子之一，對(duì)應(yīng)的環(huán)流低頻系統(tǒng)變化反映了未來(lái)幾周內(nèi)大尺度天氣系統(tǒng)生消、維持和衰減的循環(huán)過(guò)程，對(duì)月季尺度氣候預(yù)測(cè)有很好的指示意義。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外一些學(xué)者對(duì)MJO在延伸期預(yù)報(bào)中的應(yīng)用研究相當(dāng)活躍，如Wheeler等[1]利用MJO所在8個(gè)位相的周期和強(qiáng)度變化來(lái)預(yù)報(bào)澳大利亞夏季降水的中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)；Jones等[2]根據(jù)熱帶季節(jié)內(nèi)對(duì)流的異常，設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模型，推斷未來(lái)4-5候的低頻要素場(chǎng)的預(yù)報(bào)；丁一匯等[3]指出MJO是季節(jié)內(nèi)尺度變化，比高頻的天氣擾動(dòng)具有更長(zhǎng)的可預(yù)報(bào)性，是改進(jìn)東亞地區(qū)延伸預(yù)報(bào)的重要途徑。

廣西地處低緯度地區(qū)，南部瀕臨熱帶海洋，受熱帶季節(jié)內(nèi)振蕩（MJO）影響顯著，如廣西2009～2010年夏秋冬春持續(xù)干旱災(zāi)害的其中一個(gè)重要原因是印度洋MJO的活動(dòng)影響減弱了孟加拉灣水汽向廣西輸送；王黎娟等[4]在研究2001年臺(tái)風(fēng)“榴蓮”降水過(guò)程中，指出低緯度夏季風(fēng)MJO處于極端活躍位相時(shí)，低緯低頻西風(fēng)偏北及低頻水汽向北輸送至廣西南部，有利于低層輻合并提供充足水汽，對(duì)“榴蓮”臺(tái)風(fēng)暴雨增幅起重要作用；陶詩(shī)言等[5]、琚建華等[6-7]研究指出來(lái)自赤道MJO引起南海地區(qū)西風(fēng)的加強(qiáng)，觸發(fā)中國(guó)南部大陸出現(xiàn)季風(fēng)涌，造成南方暴雨發(fā)生；鮑名[8]、Lina Zhang[9]研究華南持續(xù)性暴雨過(guò)程與熱帶低頻振蕩的關(guān)系。而廣西屬于華南地區(qū)，瀕臨海洋，常年受副熱帶高壓[10-15]、熱帶低壓[16-18]、南海夏季風(fēng)[19-22]等熱帶天氣系統(tǒng)影響，因此MJO在廣西天氣氣候演變中扮演著重要的角色，對(duì)廣西階段性、持續(xù)性、頻發(fā)性高影響天氣事件具有重要的影響作用。

1 資料

本文采用的降水資料來(lái)自于1961～2013年廣西80個(gè)地面氣象觀測(cè)站的日降水資料。表征MJO對(duì)流的向外長(zhǎng)波輻射（Outgoing Long-wave Radiation，簡(jiǎn)稱(chēng)OLR）取自于NOAA的OLR日資料。MJO指數(shù)取自于NOAA氣候預(yù)測(cè)中心（Climate Prediction Center，CPC）逐候的MJO指數(shù)，該指數(shù)利用200 hPa速度勢(shì)函數(shù)，用EEOF計(jì)算得出，第一個(gè)EEOF特征函數(shù)（EEOF1）由10個(gè)時(shí)間滯后模組成，描述了約50天周期緯向1波的東傳振蕩，10個(gè)時(shí)間滯后模的200hPa速度勢(shì)異常中心分別位于10個(gè)不同的位置（分別位于80°E，100°E，120°E，140°E，160°E，120°W，40°W，10°W，20°E，70°E），代表了10個(gè)位相。當(dāng)MJO指數(shù)值為正時(shí)，表示200hPa速度勢(shì)異常為正值，將10個(gè)MJO空間模依次稱(chēng)為位相1、位相2、…、位相10。

2 MJO活動(dòng)及其對(duì)廣西降水的影響

利用OLR資料通過(guò)濾波后得到各時(shí)期MJO對(duì)流在各區(qū)域的活動(dòng)次數(shù)，結(jié)果表明：總的來(lái)看，各位相出現(xiàn)次數(shù)分布呈波動(dòng)分布，最高值在大陸或群島附近地區(qū)，在海洋中部出現(xiàn)最少。其中MJO對(duì)流在非洲大陸區(qū)域活動(dòng)最頻繁，占各位相總頻數(shù)的17.2%，其次為印度洋中西部地區(qū)，占總頻數(shù)的14.7%，向東減少，在印度洋中東部地區(qū)達(dá)到最少，僅占總數(shù)的3.4%，然后向東增加，在印度尼西亞?wèn)|部群島地區(qū)達(dá)到另一個(gè)活動(dòng)峰值，占各位相總頻數(shù)的11.8%，再向東逐漸減少，在東太平洋地區(qū)減到次低值，僅為5.4%。離廣西最近的100°E附近區(qū)域，MJO對(duì)流出現(xiàn)次數(shù)占總頻數(shù)的6.4%。

利用合成方法統(tǒng)計(jì)6月各候MJO對(duì)流所處位相同期廣西降水情況（圖1）：當(dāng)位于第10（印度洋中西部）、2（蘇門(mén)答臘島）位相時(shí)，廣西降水一致偏多；當(dāng)位于第1（印度洋中東部）、5（西太平洋）、6（東太平洋）、8（大西洋東部）位相時(shí)，廣西降水一致偏少；當(dāng)?shù)?（非洲大陸）、3（印度尼西亞?wèn)|部群島）、4（幾內(nèi)亞島）、7（大西洋西部）位相時(shí)，廣西降水為一半多一半少。在第10-3位相之間存在著第10位相時(shí)偏多→第1位相時(shí)偏少→第2位相時(shí)偏多→第3位相時(shí)大部偏少的明顯波列變化特征。

圖1 MJO對(duì)流所處位相時(shí)廣西降水距平值（a：第10位相；b：第1位相；c：第2位相；d：第3位相）

3 MJO對(duì)廣西降水的影響機(jī)理分析

3.1 MJO對(duì)大氣環(huán)流的影響

為了分析MJO對(duì)廣西降水的影響，統(tǒng)計(jì)分析了6月各候MJO對(duì)流所處各位相500hPa高度距平場(chǎng)，從圖2a中可以看出當(dāng)處于第10位相時(shí)，588西伸脊線位于北部灣，貝湖以東地區(qū)和阿留申群島的高度場(chǎng)為正距平，有利于在該地區(qū)形成高壓脊，貝湖以西地區(qū)為低壓槽，這樣形勢(shì)有利于冷空氣南下到較低緯度，副熱帶高壓西伸脊線位于北部灣有利南部水汽向廣西輸送，與北方冷空氣相交綏，為發(fā)生強(qiáng)降水提供了有利條件，因此MJO對(duì)流處于第10位相時(shí)廣西降水偏多。MJO對(duì)流處于第1位相時(shí)（圖2b），從圖中可以看出，歐亞大陸高度距平場(chǎng)為明顯的波列分布形式，烏拉爾山為正距平→貝湖地區(qū)為負(fù)距平→亞洲大槽為正距平→西北太平洋地區(qū)為負(fù)距平→阿留申群島為正距平，亞洲大槽偏弱，廣西多處高壓脊控制，副熱帶高壓較第10位相時(shí)位置東移、面積偏小，不利降水發(fā)生，因此第1位相時(shí)廣西降水偏少。MJO對(duì)流處于第2位相時(shí)（圖2c），從圖中可以看出，北緯70°N以北地區(qū)為負(fù)距平，蒙古及我國(guó)華北地區(qū)、阿留申群島為正距平，其中阿留申群島最強(qiáng)，這種形勢(shì)易在貝湖附近形成槽脊，引導(dǎo)冷空氣南下影響廣西，因此對(duì)流處于第2位相時(shí)廣西降水容易偏多。MJO對(duì)流處于第3位相時(shí)（如圖2d），副熱帶高壓有明顯的偏弱，588線有明顯東退，已不見(jiàn)蹤跡，烏拉爾山地區(qū)和上揚(yáng)斯克山脈附近地區(qū)為負(fù)距平，西伯利亞以北地區(qū)為正距平，這種形勢(shì)不利于冷空氣南下影響廣西，因此對(duì)流處于第3位相時(shí)不利于廣西發(fā)生強(qiáng)的降水。由此可見(jiàn)，MJO不僅影響著低緯度地區(qū)系統(tǒng)，即副熱帶高壓隨著MJO向東移動(dòng)而減弱東移，而且影響著中高緯度地區(qū)的波列分布和轉(zhuǎn)播。當(dāng)MJO對(duì)流位于第10、2位相時(shí)，形成的槽脊位置有利冷空氣南下影響廣西。

圖2 MJO各對(duì)流所處位相時(shí)500hPa高度場(chǎng)及距平圖（a：第10位相；b：第1位相；c：第2位相；d：第3位相）

3.2 MJO對(duì)風(fēng)場(chǎng)及水汽輸送的影響分析

為了分析熱帶季節(jié)內(nèi)振蕩對(duì)水汽輸送的影響，統(tǒng)計(jì)了6月各候MJO對(duì)流所處各位相的850hPa風(fēng)場(chǎng)和水汽場(chǎng)合成，如圖3a，當(dāng)MJO對(duì)流位于第10位相時(shí)，在阿拉伯海有強(qiáng)的水汽輸送中心，水汽輸送帶向東偏南到達(dá)孟加拉灣，之后向東偏北達(dá)到了廣西，從水汽輸送帶來(lái)看當(dāng)MJO對(duì)流位于第10位相時(shí)很有利于水汽向廣西輸送的；從風(fēng)場(chǎng)輻合帶來(lái)看，輻合帶位于長(zhǎng)江流域的上游。如圖3b，當(dāng)MJO對(duì)流位于第1位相時(shí)，阿拉伯海強(qiáng)的水汽輸送中心面積有向東擴(kuò)大，輸送帶比第10位相輸送的緯度更高了，廣西上空南風(fēng)風(fēng)速比第10位相時(shí)大，水汽輸送也強(qiáng)，中國(guó)大陸的風(fēng)場(chǎng)輻合帶位置較第10位相時(shí)略偏北，在蒙古附近有一個(gè)明顯的低渦，因此MJO對(duì)流位于第1位相時(shí)廣西降水偏少的原因可能為南北風(fēng)輻合帶位置偏北，造成主雨帶偏北。如圖3c，當(dāng)MJO對(duì)流位于第2位相時(shí)，孟加拉灣水汽輸送帶向廣西輸送水汽較第10和第1位相有明顯減弱，輸送帶通過(guò)孟加拉灣后有明顯的向南向東發(fā)展，向北分量弱，廣西上空的水汽主要來(lái)源于南面的北部灣和華南沿海的海面；風(fēng)場(chǎng)輻合帶位于長(zhǎng)江流域，廣西上空風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速較第10、1位相稍弱，風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，中高緯度地區(qū)北風(fēng)風(fēng)速也比較弱。如圖3d，當(dāng)MJO對(duì)流位于第3位相時(shí)，孟加拉灣水汽帶向東輸送到南海，廣西上空水汽少，風(fēng)速弱，因此廣西降水少。由以上分析可見(jiàn)，在MJO對(duì)流所處位相向東移動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)位于印度洋西部時(shí)，孟加拉灣水汽輸送到達(dá)廣西最強(qiáng)，隨著逐漸向東減弱，當(dāng)位于第2位相以后，廣西上空水汽輸送來(lái)源轉(zhuǎn)為南海地區(qū)。

圖3 6月MJO各對(duì)流所處位相時(shí)850hPa風(fēng)場(chǎng)及水汽場(chǎng)（a：第10位相；b：第1位相；c：第2位相；d：第3位相）

3.3 MJO對(duì)哈德萊環(huán)流的影響分析

為了分析MJO對(duì)哈德萊環(huán)流的影響，制作從經(jīng)度107.5°E垂直風(fēng)速的緯度高度剖面圖，該路線剛好從廣西經(jīng)過(guò)，廣西所處緯度為21~26°N之間，圖4a為MJO對(duì)流處第10位相時(shí)風(fēng)垂直速度的合成圖，從圖中可見(jiàn)廣西上空分別在近地面層和200~600hPa高度有兩個(gè)強(qiáng)的上升氣流區(qū)，上升氣流達(dá)到了100hPa的高度，說(shuō)明廣西地區(qū)對(duì)流強(qiáng)，利于強(qiáng)降水發(fā)生，在40~50°N區(qū)域有強(qiáng)的下沉氣流。MJO對(duì)流處第1位相時(shí)，廣西地區(qū)近地面層和400~500hPa高度存在著上升氣流，上升氣流高度明顯比第10位相低，僅達(dá)到300hPa，300hPa以上為下沉氣流，在40~50?N區(qū)域有強(qiáng)的下沉氣流，在赤道地區(qū)的高空存在著強(qiáng)的上升氣流。MJO對(duì)流處第2、3位相時(shí)，廣西地區(qū)近地面層和300~600hPa高度存在著上升氣流，這兩個(gè)位相哈德萊環(huán)流差不多，因?yàn)樗鼈兎謩e位于100°E和120°E，處于107.5°E的左右兩側(cè)。從不同位相來(lái)看，當(dāng)MJO對(duì)流處于和廣西距離稍遠(yuǎn)的位相時(shí)，位于廣西的哈德萊上升支的主要區(qū)別在上升氣流高度略有不同和高空的強(qiáng)上升氣流區(qū)分布范圍不同。當(dāng)MJO對(duì)流處于印度洋中西部時(shí)，上升氣流高度高，在近地面層和200~600hPa高度有兩個(gè)強(qiáng)的上升氣流區(qū)。當(dāng)MJO對(duì)流東移到印度洋中東部時(shí)，上升氣流高度明顯降低，同時(shí)兩個(gè)強(qiáng)的上升氣流區(qū)范圍變小。當(dāng)MJO對(duì)流處于和廣西距離近的位相時(shí)，哈德萊環(huán)流區(qū)別不大。

圖4 MJO各對(duì)流所處位相時(shí)風(fēng)垂直速度經(jīng)向剖面圖（a：第10位相；b：第1位相；c：第2位相；d：第3位相）

4 結(jié)論和討論

通過(guò)分析研究得到以下結(jié)論：

（1）從統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，MJO在各位相出現(xiàn)次數(shù)分布呈波動(dòng)分布，最多出現(xiàn)在大陸或群島附近地區(qū)，在海洋中部出現(xiàn)最少。廣西降水在第10~3位相之間存在著明顯波列變化特征，第10位相時(shí)偏多→第1位相時(shí)偏少→第2位相時(shí)偏多→第3位相時(shí)大部偏少的。

（2）副熱帶高壓隨著MJO向東移動(dòng)而減弱東移，而且影響著中高緯度地區(qū)的波列分布和轉(zhuǎn)播，當(dāng)MJO對(duì)流位于第10、2位相時(shí)，形成的槽脊位置有利冷空氣南下影響廣西。

（3）在MJO對(duì)流所處位相向東移動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)位于印度洋西部時(shí)，孟加拉灣水汽輸送到達(dá)廣西最

強(qiáng)，隨著逐漸向東減弱，當(dāng)位于第2位相以后，廣西上空水汽輸送來(lái)源轉(zhuǎn)為南海地區(qū)。

（4）從不同位相來(lái)看，當(dāng)MJO對(duì)流處于和廣西距離稍遠(yuǎn)的位相時(shí)，位于廣西的哈德萊上升支的主要區(qū)別在上升氣流高度略有不同和高空的強(qiáng)上升氣流區(qū)分布范圍不同。當(dāng)MJO對(duì)流處于印度洋中西部時(shí)，上升氣流高度高，在近地面層和200-600hPa高度有兩個(gè)強(qiáng)的上升氣流區(qū)。當(dāng)MJO對(duì)流東移到印度洋中東部時(shí)，上升氣流高度明顯降低，同時(shí)兩個(gè)強(qiáng)的上升氣流區(qū)范圍變小。當(dāng)MJO對(duì)流處于和廣西距離近的位相時(shí)，哈德萊環(huán)流區(qū)別不大。

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