那 瑩 王 冀 張英娟 張培群 陸日宇

1 北京市氣候中心，北京 100089

2 國家氣候中心，北京 100081

3 中國科學(xué)院大氣物理研究所 大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國家重點實驗室，北京 100029

提 要： 由于西太平洋副熱帶高壓(簡稱副高)東西部分的經(jīng)向位置對我國氣候有著不同影響，定義了西段、東段副高位置指數(shù)：分別為10°～60°N、110°～130°E和10°～60°N、130°～150°E范圍內(nèi)子午線上500 hPa位勢高度最大值所在的平均緯度，并將兩者平均值定義為副高中心位置指數(shù)。這些指數(shù)與我國東部夏季降水的相關(guān)性較業(yè)務(wù)副高脊線指數(shù)有所提高，尤其是西段副高位置指數(shù)與華北平原夏季降水的正相關(guān)關(guān)系，同時副高位置指數(shù)基本維持了業(yè)務(wù)副高脊線指數(shù)與長江流域降水的負相關(guān)關(guān)系和與華南降水的正相關(guān)關(guān)系。西段副高位置指數(shù)偏北時，對應(yīng)西北太平洋上500 hPa出現(xiàn)反氣旋環(huán)流，反氣旋中心位于38°N、130°E附近；而東段副高位置指數(shù)偏北對應(yīng)的反氣旋中心位置偏東偏北，位于40°N、145°E附近。此外，西段、東段副高位置指數(shù)偏南、偏北的不同配置對應(yīng)我國雨帶分布的四種類型。分段副高位置指數(shù)與我國夏季降水年際變化較好的相關(guān)性將為降水季節(jié)預(yù)測和季節(jié)內(nèi)雨帶移動的研究提供更多的指示意義。

引 言

西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱副高)作為東亞季風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)的主要成員，其邊緣輸送水汽對我國夏季雨帶的形成有重要的作用。前人研究表明，副高位置與我國東部降水的分布有很好的對應(yīng)關(guān)系。我國東部降水異常通常出現(xiàn)在西北太平洋反氣旋(氣旋)異常的北邊緣(Li and Lu，2019；趙思雄等，2018)，大約在副高脊線以北5～10個緯度(趙俊虎等，2012)。副高位置偏西偏南，我國降水呈南多北少型；副高位置偏北偏東時，我國降水呈北多南少型(劉蕓蕓等，2012；趙俊虎等，2012)。夏季副高脊線指數(shù)與我國夏季降水在長江流域呈顯著負相關(guān)(劉蕓蕓等，2012)，與華北區(qū)域相關(guān)性并不顯著，華北夏季降水和副高西伸脊點呈負相關(guān)(譚桂容和孫照勃，2004)。此外，一些外強迫因子，如太平洋海溫和印度洋海溫，都通過影響副高從而影響我國降水(He et al，2001；黃露等，2012)。例如，多數(shù)ENSO爆發(fā)年副高強度偏弱，位置偏東，次年夏季則有明顯的副高強度偏強，位置偏西，從而導(dǎo)致我國不同的旱澇分布(劉屹岷和吳國雄，2000；Wang et al，2000；Lin and Lu，2009；Li et al，2014；Chen et al，2016)；印度洋出現(xiàn)暖海溫異常時，會激發(fā)副高異常發(fā)展，從而導(dǎo)致我國南方降水偏多、華北降水偏少(吳國雄等，2000；陳文等，2006)。因此，副高作為連接外強迫因子與我國降水的橋梁，在降水季節(jié)預(yù)測中起到重要作用(Wang et al，2013)。

鑒于副高對我國降水的重要影響以及降水異?？赡茉斐傻淖匀粸?zāi)害和社會影響，準確刻畫副高的位置特征并研究其對降水的影響一直是我國氣象工作者所關(guān)心的問題。我國《西太平洋副熱帶高壓監(jiān)測業(yè)務(wù)規(guī)定》中將500 hPa上588 dagpm(或584 dagpm)等值線包圍區(qū)域內(nèi)緯向風(fēng)切變線的平均緯度定義為副高脊線指數(shù)，將588 dagpm最西點所在的經(jīng)度定義為西伸脊點。副高北界指數(shù)被定義為588 dagpm等值線最北端所在緯度的平均值。Lu(2002)將10°～30°N、110°～150°E和30°～40°N、120°～150°E范圍內(nèi)850 hPa位勢高度異常用來描述副高在東西方向和南北方向上的偏移。Yang et al(2017)將副高脊線上最大經(jīng)向風(fēng)速所在位置定義為西伸脊點。

《西太平洋副熱帶高壓監(jiān)測業(yè)務(wù)規(guī)定》中的定義方法聚焦在500 hPa上位勢高度值大于588 dagpm(或584dagpm)的副高主體上，但實際上，有時副高強度較弱，500 hPa上不存在大于588 dagpm(或584 dagpm)的值，這時需要考慮副熱帶高壓帶中相對高值區(qū)域的南北位置對我國天氣氣候的影響。此外，夏季副高主體是否西伸至我國上空也對我國天氣氣候有不同影響(陶詩言和衛(wèi)捷，2006)，所以有必要對我國上空和西太平洋上空的副熱帶高壓帶的位置分別進行討論。因此，本文根據(jù)副熱帶高壓帶相對高值區(qū)域所在緯度定義了副高位置指數(shù)，并分為東、西兩段，以探討副高位置對我國夏季降水的不同影響。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù) 據(jù)

本文使用1951—2020年美國NCEP/NCAR Reanalysis 1再分析資料中逐月位勢高度場和風(fēng)場(Kalnay et al,1996)，其水平格點分辨率為2.5°×2.5°。降水?dāng)?shù)據(jù)來源于1951—2020年中國地面氣候資料月值數(shù)據(jù)集(任芝花等，2012)，該數(shù)據(jù)集涵蓋我國2400多個地面觀測站的月平均降水量，其中1979—2020年缺測較少，因此本文使用1979—2020年作為研究夏季副高與我國降水關(guān)聯(lián)的時間范圍。氣候態(tài)平均取1981—2010年。此外，本文使用國家氣候中心提供的1951—2020年逐月副高脊線指數(shù)作為參考(劉蕓蕓等，2012)。

1.2 副高位置指數(shù)定義方法

已有的業(yè)務(wù)指數(shù)所定義的副高脊線位置是將區(qū)域設(shè)定在110°～150°E范圍內(nèi)，由于我國主要位于130°E以西，且副高西伸脊點位置是否越過130°E以西對我國氣候有不同影響(陶詩言和衛(wèi)捷，2006)，因此本文分為110°～130°E、130°～150°E東西兩段分別研究副高位置的南北移動。將西太平洋副熱帶高壓帶相對高值區(qū)域的平均緯度位置定義為副高位置指數(shù)，計算方法為：在10°～60°N、110°～130°E(或130°～150°E)范圍內(nèi)，計算每條子午線上500 hPa位勢高度最大值及其所在緯度(如出現(xiàn)兩個或以上相同的值同時為最大值，則進行二次比較，選取該點和其周圍共9個點位勢高度平均較大的)，2.5°的再分析資料在20個經(jīng)度范圍內(nèi)共有9個值，取其中最大的半數(shù)，即5個位勢高度值所在緯度的平均記為西段副高位置指數(shù)(或東段副高位置指數(shù))，簡稱為Index_NEW_west(Index_NEW_east)。取西段、東段兩個指數(shù)的平均值作為副高中心位置指數(shù)，簡稱為Index_NEW。本文計算方法和副高位置指數(shù)請見https:∥github.com/YingNa1993/WPSH_index.git。

按照《西太平洋副熱帶高壓監(jiān)測業(yè)務(wù)規(guī)定》，本文重新計算了業(yè)務(wù)脊線指數(shù)及其東西分段的脊線指數(shù)。具體計算方法為：在10°N以北、110°～150°E范圍內(nèi)(或110°～130°E、130°～150°E范圍內(nèi))，取500 hPa高度場上588 dagpm等值線(若不存在588 dagpm 等值線，則改為584 dagpm等值線)所包圍的副高體內(nèi)緯向風(fēng)切變線(即u=0，?u/?y>0)所在緯度位置的平均值，定義為業(yè)務(wù)副高脊線指數(shù)(或西段業(yè)務(wù)副高脊線指數(shù)、東段業(yè)務(wù)副高脊線指數(shù))，簡稱Index_NCC(或Index_NCC_west、Index_NCC_east)。若在某月計算范圍內(nèi)不存在584 dagpm等值線，則以該月歷史最小值代替。計算得到的業(yè)務(wù)副高脊線指數(shù)與國家氣候中心提供的參考數(shù)據(jù)是一致的。

本文副高位置指數(shù)的計算僅使用了位勢高度場資料，沒有使用風(fēng)場資料，較業(yè)務(wù)副高脊線指數(shù)的計算方法簡化了流程。考慮到即使副高強度較弱時，其南北位置移動仍可影響我國氣候，因此本文副高位置指數(shù)的定義未局限在588 dagpm或584 dagpm等高線范圍內(nèi)，而是直接刻畫了副熱帶高壓帶中相對高值區(qū)域的平均緯度位置，避免了副高強度較弱時的缺測情況。以往研究中多使用脊線指數(shù)和西伸脊點共同刻畫副高對我國氣候的影響，這樣可以對副高強度較強但其中心位置偏東時、副高的南北位置移動對我國氣候影響并不明顯的情況有一個東西位置指標的補充描述。本文沒有引入西伸脊點這一指標，而是將副高位置指數(shù)分為東西兩段，來直接探討西段和東段副高南北位置移動對我國氣候的影響。

2 逐月副高位置指數(shù)及其與業(yè)務(wù)副高脊線指數(shù)的差異

圖1給出了1981—2010年氣候態(tài)平均的副高指數(shù)分布。副高位置指數(shù)逐月變化顯示，副高自5月開始北抬，在8月位置達到最北，為28.7°N，隨后逐漸南撤。東、西段位置指數(shù)呈現(xiàn)一致的南北移動，但西段位置指數(shù)比東段位置指數(shù)偏南2°左右。東、西段位置指數(shù)在6月差異最大，接近4°。東段副高北抬較早，在5—6月北抬最為明顯，為4.5°，西段副高北抬較晚，在6—7月北抬最為明顯，為6°，從而使得東、西段副高位置在6月差異最大，在7月差異減小，這與以588 dagpm等值線定義的副高主體在6月、7月逐漸西伸北抬是一致的。隨后，8月東、西段副高位置差異又增大，是由于東段副高北抬較多導(dǎo)致，這也體現(xiàn)了副高主體在8月雖北抬但東撤的特征。

圖1 1981—2010年1—12月平均副高指數(shù)分布

分段脊線指數(shù)與副高位置指數(shù)呈現(xiàn)一致的逐月變化和東、西段差異，位置指數(shù)較脊線指數(shù)偏北，氣候態(tài)平均值存在0.2°左右的偏差。位置指數(shù)與脊線指數(shù)在1951—2020年各月的相關(guān)系數(shù)如表1所示。兩種方法定義的指數(shù)相關(guān)性較好，各月均超過0.01顯著性水平。東段指數(shù)的相關(guān)性比西段指數(shù)的相關(guān)性更好。7月和9月副高位置指數(shù)和脊線指數(shù)相關(guān)性較弱，7月最弱，只有0.60。

表1 1951—2020年1—12月副高位置指數(shù)與業(yè)務(wù)副高脊線指數(shù)的相關(guān)系數(shù)(CC，CCW，CCE分別為整段、西段、東段的相關(guān)系數(shù))

由于夏季6、7、8月副高位置對我國氣候的影響最顯著，本文主要根據(jù)夏季情況對副高位置指數(shù)和脊線指數(shù)的差異進行說明。圖2給出了1951—2020年夏季共210個月中西段副高指數(shù)差異最大的6個月，它們也是整段副高指數(shù)差異較大的幾個月，其中有4個為7月，與表2中西段副高指數(shù)的相關(guān)性在7月較差一致。2002年7月(圖2a)，以110°～130°E范圍內(nèi)緯向風(fēng)切變線定義的西段脊線指數(shù)為27.4°N，較氣候態(tài)偏北，以位勢高度強度中心定義的西段副高位置指數(shù)為14.0°N，較氣候態(tài)偏南。實際上該月110°～130°E范圍內(nèi)有臺風(fēng)生成，副熱帶高壓帶被臺風(fēng)阻斷，使得位勢高度相對高值區(qū)域更為偏南，因此與緯向風(fēng)切變線定義的西段脊線指數(shù)產(chǎn)生較大差異。1997年8月、1963年6月、2015年7月(圖2b,2d,2e)兩種方法定義的副高指數(shù)產(chǎn)生較大差異的原因與2002年7月類似，當(dāng)出現(xiàn)南北兩條緯向風(fēng)切變線時，位置指數(shù)定義在了位勢高度較強的區(qū)域。1972年7月(圖2c)，由于110°～130°E范圍內(nèi)584 dagpm等值線包含區(qū)域不存在緯向風(fēng)切變線，因此西段脊線指數(shù)為缺測，以歷史最小值21.3°N 代替，此時，以位勢高度最大值所在緯度定義西段副高位置為10°N。2008年7月(圖2f)，由于115°～120°E范圍內(nèi)緯向風(fēng)切變線位置偏南，使得西段脊線指數(shù)(24.0°N)也偏南，西段副高位置指數(shù)(29.5°N)則刻畫了位勢高度值較大區(qū)域所在的緯度位置。

圖2 (a)2002年7月,(b)1997年8月,(c)1972年7月,(d)1963年6月,(e)2015年7月,(f)2008年7月降水距平百分率(填色)、500 hPa位勢高度場(黑色等值線，單位：dagpm)和風(fēng)場(風(fēng)矢,單位：m·s-1)，[紅色線為584、586和588 dagpm等值線,黑色和紅色短劃線分別為西段脊線指數(shù)和西段位置指數(shù)所在位置,右上角標注數(shù)字分別為西段脊線指數(shù)(左)、西段位置指數(shù)(右)值，例如27.4°N;14.0°N即西段脊線指數(shù)為27.4°N、西段位置指數(shù)為14.0°N]

綜上所述，本文定義的副高位置指數(shù)與前人定義的副高脊線指數(shù)的差異主要體現(xiàn)在：首先，副高脊線指數(shù)以風(fēng)場切變的位置定義，副高位置指數(shù)以位勢高度相對高值區(qū)定義，逐月副高指數(shù)都以月平均的風(fēng)場、位勢高度場計算，通常情況下它們差異較小。但當(dāng)有臺風(fēng)生成時，例如臺風(fēng)頻發(fā)的7月，由于副高被臺風(fēng)阻斷，可能出現(xiàn)南北兩個位勢高度強度中心或南北兩條緯向風(fēng)切變線，因此導(dǎo)致副高脊線指數(shù)和副高位置指數(shù)的差異。其次，前人定義方法使用脊線指數(shù)和西伸脊點指數(shù)共同刻畫副高體的位置；而本文則分為東、西兩段，直接以位勢高度相對高值區(qū)域刻畫副高位置。

3 夏季副高位置指數(shù)的年際變化及其與我國降水的關(guān)聯(lián)

圖3給出了1951—2020年夏季平均的副高指數(shù)隨時間的變化。副高位置指數(shù)夏季平均值為26.0°N，在22.5°～29.9°N范圍內(nèi)移動，西段(東段)副高位置指數(shù)夏季平均值為24.9°N(27.1°N)，移動范圍為18.6°～29.4°N(22.1°～30.9°N)，西段副高位置指數(shù)的標準差(2.35)大于東段副高位置指數(shù)(1.50)，它們可達到的最北緯度相差較小、都在30.0°N 左右，西段副高位置指數(shù)的最小值比東段副高指數(shù)最小值偏南。東、西段副高指數(shù)差異較大的年份為副高主體位置偏東偏北的年份。副高脊線指數(shù)的平均值較副高位置指數(shù)略為偏南，西段副高脊線指數(shù)的標準差(1.95)小于西段副高位置指數(shù)，說明西段副高位置指數(shù)的南北移動幅度較大。

圖3 1951—2020年夏季6—8月平均的副高指數(shù)時間序列

圖4給出了1979—2020年夏季平均副高指數(shù)與我國夏季降水的相關(guān)系數(shù)分布。整段副高指數(shù)與我國夏季降水在華北、東北南部和華南地區(qū)呈正相關(guān)，在西南、長江流域和東北北部呈負相關(guān)(圖4a,4d)；西段指數(shù)與我國降水的相關(guān)性分布與整段指數(shù)類似，在華北地區(qū)的正相關(guān)更為顯著(圖4b,4e)，尤其是太行山以東、淮河以北的區(qū)域；東段指數(shù)與夏季降水的相關(guān)性在我國大部分地區(qū)呈負相關(guān)，只在東北南部和華北、華南部分地區(qū)呈弱的正相關(guān)(圖4c,4f)。以上相關(guān)系數(shù)的空間分布說明夏季副高位置越偏北，華北地區(qū)夏季降水越多、長江流域降水越少。從副高位置指數(shù)與脊線指數(shù)比較來看，位置指數(shù)與華北夏季降水的正相關(guān)較脊線指數(shù)有了明顯提高，尤其是西段指數(shù)與降水的相關(guān)性提高更顯著。

本文定義圖4a中上方黑色虛線方框包含區(qū)域35°～41°N、114°～120°E為華北平原，該區(qū)域內(nèi)共有278個站點。副高位置指數(shù)(副高脊線指數(shù))與夏季降水的相關(guān)系數(shù)在華北平原平均為0.26(0.15)，最大可達0.52(0.45)，有40%(12%)的站點相關(guān)系數(shù)通過0.05顯著性水平檢驗(即相關(guān)系數(shù)大于0.30)；西段副高位置指數(shù)(西段副高脊線指數(shù))與華北平原降水相關(guān)系數(shù)平均為0.40(0.27)，最大可達0.63(0.56)，有84%(37%)的站點相關(guān)系數(shù)通過0.05顯著性水平檢驗；東段副高指數(shù)與華北平原降水的相關(guān)性非常小，幾乎為0。根據(jù)相關(guān)系數(shù)的公式，即副高指數(shù)和降水的協(xié)方差除以它們各自的方差，盡管西段位置指數(shù)年際變化的方差大于西段脊線指數(shù)，不利于對相關(guān)系數(shù)的貢獻，但西段位置指數(shù)和華北平均降水的協(xié)方差也更大，這有利于對相關(guān)系數(shù)的貢獻。通過比較華北區(qū)域平均降水與西段指數(shù)的年際變化(圖略)，在華北降水異常偏少年，如1997年、2002年，西段位置指數(shù)較西段脊線指數(shù)更為偏南；在華北降水異常偏多年，如1996、1998、2008年，西段位置指數(shù)較西段脊線指數(shù)也更為偏北，因此西段位置指數(shù)與華北夏季降水的相關(guān)性明顯優(yōu)于西段脊線指數(shù)。

圖4a中間黑色虛線方框包含區(qū)域28°～32°N、105°～120°E定義為長江流域，該區(qū)域內(nèi)共有326個站點。副高位置指數(shù)(副高脊線指數(shù))與夏季降水的相關(guān)系數(shù)在長江流域平均為-0.20(-0.25)，最小可達-0.46(-0.50)，有16%(37%)的站點通過0.05顯著性水平檢驗；西段位置指數(shù)(西段脊線指數(shù))與長江流域降水相關(guān)系數(shù)平均為-0.13(-0.27)，最小可達-0.47(-0.48)，有10%(24%)的站點通過0.05顯著性水平檢驗；東段位置指數(shù)(東段脊線指數(shù))與長江流域降水相關(guān)系數(shù)平均為-0.19(-0.21)，最小可達-0.63(-0.55)，都有25%的站點通過0.05顯著性水平檢驗。圖4a中下方黑色虛線方框包含區(qū)域18°～25°N、105°～116°E定義為華南區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)共有176個站點。副高位置指數(shù)(副高脊線指數(shù))與夏季降水的相關(guān)系數(shù)在華南區(qū)域平均為0.10(0.06)，最大可達0.50(0.52)，有15%(14%)的站點通過0.05顯著性水平檢驗；西段位置指數(shù)(西段脊線指數(shù))與華南區(qū)域降水相關(guān)系數(shù)平均為0.10(0.13)，最大可達0.55(0.57)，有14%(16%)的站點通過0.05顯著性水平檢驗；東段位置指數(shù)(東段脊線指數(shù))與華南區(qū)域降水相關(guān)較弱。

圖4 1979—2020年夏季平均(a～c)副高位置指數(shù)，(d～f)副高脊線指數(shù)與夏季降水的相關(guān)系數(shù)分布(a，d)整段指數(shù)，(b，e)西段指數(shù)，(c，f)東段指數(shù)[彩色點區(qū)域為相關(guān)系數(shù)通過0.05顯著性水平檢驗的站點；圖4a中黑色虛線方框分別定義為華北平原(35°～41°N、114°～120°E)、 長江流域(28°～32°N、105°～120°E)和華南(18°～25°N、105°～116°E)]

綜上，副高指數(shù)與我國華北、華南區(qū)域夏季降水呈正相關(guān)，與長江流域夏季降水呈負相關(guān)。西段位置指數(shù)與華北降水的正相關(guān)較西段脊線指數(shù)有了明顯提高，尤其是京津冀和山東等地；雖然西段位置指數(shù)與長江流域降水的負相關(guān)性較西段脊線指數(shù)略弱，但東段位置指數(shù)基本維持了脊線指數(shù)與長江流域降水的負相關(guān)；副高位置指數(shù)和脊線指數(shù)與華南降水的正相關(guān)性較為一致，西段指數(shù)優(yōu)于東段指數(shù)。

圖5給出了1979—2020年夏季副高位置指數(shù)回歸的500 hPa風(fēng)場和降水距平百分率。圖5a顯示整段副高位置指數(shù)回歸的500 hPa風(fēng)場在日本海附近為反氣旋環(huán)流，反氣旋環(huán)流中心位于39°N、135°E附近。我國華北平原位于反氣旋環(huán)流西側(cè)，東南和偏南氣流有利于水汽輸送和風(fēng)場幅合，副高位置越偏北，華北平原降水越偏多，偏多可達10%左右。長江流域受偏東氣流影響，南北兩側(cè)氣流有助于風(fēng)場幅散，副高位置越偏北，長江流域降水越偏少，偏少約為6%左右。副高位置指數(shù)在南海附近回歸風(fēng)場為氣旋式環(huán)流，氣旋式環(huán)流中心位于19°N、115°E附近，我國華南位于氣旋式環(huán)流北側(cè)，東南和偏東氣流有利于將海洋上的水汽輸送至華南區(qū)域，副高位置越偏北，華南降水越偏多，偏多為4%左右。東、西段位置指數(shù)回歸的風(fēng)場和降水距平場存在明顯差異(圖5b,5c)。西段位置指數(shù)的回歸場與整段指數(shù)類似，但強度稍弱，日本海附近的反氣旋環(huán)流中心位于38°N、130°E附近，西段位置指數(shù)回歸的降水距平在華北、華南為正，在長江流域為負。東段位置指數(shù)回歸的風(fēng)場在西北太平洋為反氣旋環(huán)流，反氣旋中心偏東、偏北，位于40°N、145°E。我國華北受回歸風(fēng)場影響較小，回歸的降水距平也較小。東段指數(shù)在長江流域回歸的降水負距平較強，可達-8%左右。東段位置指數(shù)在南海附近回歸的氣旋式環(huán)流中心也偏東偏北，位于20°N、123°E附近，華南區(qū)域受偏東和東南氣流影響，回歸降水距平為7%左右。

圖5 1979—2020年夏季副高位置指數(shù)回歸的500 hPa風(fēng)場(風(fēng)矢，單位：m·s-1)和降水距平百分率(填色)(a)整段指數(shù)，(b)西段指數(shù)，(c)東段指數(shù)

為了探究我國東部夏季降水異常受副高位置南北偏移的影響，圖6給出了西段、東段位置指數(shù)不同配置年份時我國夏季降水異常的分布和850 hPa風(fēng)場異常，西段、東段位置指數(shù)的不同配置對應(yīng)著我國不同的降水類型。首先將1979—2020年西段、東段位置指數(shù)大于/小于0.5倍標準差的年份分別定義為西段、東段副高異常偏北/偏南的年份，其中西段、東段指數(shù)都偏北的年份為1994、2001、2004、2011、2012、2018和2020年，西段、東段指數(shù)都偏南的年份為1983、1987、1988和1998年，西段指數(shù)偏北、東段指數(shù)偏南的年份為1984、1996和2016年，西段指數(shù)偏南、東段指數(shù)偏北的年份為1999、2002和2015年。當(dāng)東、西段位置指數(shù)都偏北時(圖6a)，主雨帶在華北附近，在華東有弱的降水正異常。在日本至我國華北、東北存在明顯反氣旋式環(huán)流異常，我國華北地區(qū)為東南風(fēng)異常，有利于水汽輸送產(chǎn)生降水。當(dāng)東、西段位置指數(shù)都偏南時(圖6b)，長江流域降水偏多，這種配置包括了1983年和1998年典型的長江流域強降水年份。在南海附近有明顯的反氣旋式環(huán)流異常，長江流域受西南風(fēng)異常影響。當(dāng)西段指數(shù)偏北、東段指數(shù)偏南時(圖6c)，兩條主雨帶分別位于華北和長江流域。我國東部上空低層風(fēng)場異常較弱，而中高層上我國東部位于蒙古附近的氣旋式異常下游(圖略)，有利于降水偏多。當(dāng)西段指數(shù)偏南、東段指數(shù)偏北時(圖6d)，我國呈明顯的南澇北旱型。北方大部分地區(qū)受蒙古反氣旋式異常環(huán)流影響，降水異常偏少，我國東南地區(qū)和西太平洋上為氣旋式環(huán)流異常。以上結(jié)果表明西段、東段副高位置的不同配置對應(yīng)著我國主雨帶分布的四種類型，基本符合魏鳳英等(2012),楊柳等(2018)研究中的我國雨型分布，且相對于趙俊虎等(2012)中副高脊線和西伸脊點的不同配置對應(yīng)的雨型特征更明顯。因此，分別刻畫西段、東段副高的南北位置并研究它們的不同配置將更有助于我國夏季降水的研究和預(yù)測。

圖6 1979—2020年中夏季副高位置指數(shù)(a)西段、東段都偏北年,(b)西段、東段都偏南年,(c)西段偏北、東段偏南年,(d)西段偏南、東段偏北年合成的降水距平百分率(彩色點)和850 hPa風(fēng)場異常(風(fēng)矢,單位：m·s-1)(彩色點區(qū)域為通過0.05顯著性水平檢驗的區(qū)域)

值得注意的是，在夏季西段、東段位置指數(shù)都偏北的2020年，長江流域夏季降水異常偏多，明顯多于所有指數(shù)偏北年份的合成結(jié)果(圖6a)，這是由于副高位置的季節(jié)內(nèi)變化導(dǎo)致的。2020年6月副高北抬偏早、7月在江淮流域南北波動(劉蕓蕓和丁一匯，2020)，使得西段位置指數(shù)6月偏北、7月偏南，導(dǎo)致6—7月長江流域降水異常偏多，這有別于其他副高位置指數(shù)偏北的年份。7月底副高明顯北抬，8月西段位置指數(shù)異常偏北，對應(yīng)華北降水偏多，這與其他年份較為一致。因此，盡管2020年夏季平均的西段、東段位置指數(shù)都偏北，該年長江流域夏季降水異常仍為偏多，與其他副高指數(shù)偏北年略有不同。

4 結(jié)論與討論

本文以10°～60°N、110°～150°E范圍內(nèi)500 hPa位勢高度相對高值區(qū)域的平均緯度定義為西太平洋副高位置指數(shù)，并以130°E為界同樣定義了西段和東段副高位置指數(shù)。對比了副高位置指數(shù)與目前業(yè)務(wù)上所用脊線指數(shù)的異同，并利用該指數(shù)分析了副高對我國夏季降水的影響，得到結(jié)論如下：

(1)副高位置指數(shù)較業(yè)務(wù)脊線指數(shù)有諸多優(yōu)勢，在計算時，僅使用了位勢高度場資料，不需使用風(fēng)場資料，定義方法簡化了計算流程；指數(shù)定義未局限在588 dagpm或584 dagpm等高線范圍內(nèi)，而是直接刻畫了副熱帶高壓帶中相對高值區(qū)域的緯度位置，避免了副高強度較弱時的缺測情況；利用東段、西段副高位置指數(shù)分別來研究副高對我國降水的影響，所揭示的副高位置與降水的對應(yīng)關(guān)系更好，位置指數(shù)與我國站點降水的相關(guān)性較業(yè)務(wù)脊線指數(shù)有了明顯提高。

(2)夏季平均的副高位置指數(shù)年際變化與我國夏季降水的年際變化存在很好的相關(guān)性，在華北、黃淮區(qū)域為正相關(guān)，在西南、長江流域為負相關(guān)，在華南為正相關(guān)，這與以往的研究結(jié)論是一致的。西段位置指數(shù)與華北平原夏季降水的相關(guān)性更好，平均為0.40，最大可達0.63，在華北平原有84%的站點相關(guān)系數(shù)通過0.05顯著性水平檢驗，而使用業(yè)務(wù)方法定義的西段脊線指數(shù)與華北平原降水的相關(guān)系數(shù)僅為0.27。這是由于在某些華北降水異常偏多、偏少年，西段位置指數(shù)異常偏北、偏南的幅度較西段脊線指數(shù)更為明顯。此外，東段位置指數(shù)保持了脊線指數(shù)與長江流域降水的負相關(guān)，平均為-0.19，最小可達-0.63；西段位置指數(shù)與華南夏季降水的相關(guān)系數(shù)平均為0.10，最大為0.55，與脊線指數(shù)基本一致。

(3)西段、東段副高位置偏南、偏北的不同配置對應(yīng)的我國主雨帶位置有明顯差異，都偏北年主雨帶位于華北；都偏南年主雨帶位于長江流域；西段偏北、東段偏南年，通常出現(xiàn)兩條主雨帶，分別位于華北和長江流域；西段偏南、東段偏北年，我國東部降水呈明顯的南多北少型。

以往研究中多使用西伸脊點判斷副高東西位置、用脊線位置判斷副高南北位置，用兩個指數(shù)共同研究副高對我國降水的影響。本文直接將副高分為東、西兩段，結(jié)果表明東段、西段副高位置對我國夏季降水的年際變化的確有不同影響，且它們偏南、偏北的不同配置對應(yīng)的我國雨帶的位置不同。由于副高位置直接受到前期海溫和大氣環(huán)流的影響，這為我國夏季降水的季節(jié)預(yù)測提供了更多指示意義，也為季節(jié)內(nèi)副高位置和雨帶移動關(guān)系的研究提供了更好前提。