我国西南地区（后文简称为西南地区）位于青藏高原东南侧，区内地势高亢、地形复杂，拥有多种气候带（徐裕华，1991；丁一汇，2013），且在夏季风盛行期间同时受西南季风和东南季风的共同作用，降水年循环有明显的干、湿季之分。每年的湿季（5~10月）雨量可占年降水总量的85%以上（晏红明等，2013）。和同纬度的江南、华南相比，西南雨季开始时间晚，平均雨季日期在5月中旬前后。由于冬春季通常为西南地区的干季，因此若某年雨季来临晚易使春末夏初雨量少，导致该地区发生春旱甚至是冬春或春夏连旱。例如1982年西南雨季开始日期较常年明显偏晚，云南发生严重春旱，昆明5月降水量仅8毫米，是之前八十多年来的最低值（丁一汇，2008）。1983年雨季开始时间继续偏晚，西南春末夏初再次经历严重旱情，给当地的农业生产造成了重大的经济损失。对西南地区而言，雨季开始不仅对应于该地区主汛期的开始，其早晚也会对区域旱涝发生发展及社会经济有直接影响。

和华南前汛期、梅雨等我国东部地区雨季相比，西南地区范围广，影响因子复杂。早期对西南雨季开始日期的判断大多基于各省资料。赵恕（1965）将入春后五日滑动总雨量达到或超出当地多年平均旬雨量时，五日的最后一日定义为雨季开始日期。王恒康和王明（1982）用云南平均日雨量超过多年日平均雨量3倍作为开始日期，并同时参考之后连续5日、10日和30日降水相对强度。近年来，随着台站降水观测资料的丰富，西南雨季监测范围开始针对整个西南地区。晏红明等（2013）利用西南地区气象观测站的逐日雨量和全年逐候平均降水作比较，确定出平均雨季开始日期在5月第3候。中国气象局关于西南雨季的监测标准则首先确定区域内单站的雨季开始日期，若西南区域内监测站点有60%达到雨季开始日期，即为西南雨季开始日期（详见中国气象局《西南雨季监测业务规定》）。

考虑到西南雨季早晚对该地区生产生活有较大影响，因此自上世纪七十年代末，我国气象工作者就开始探索雨季开始前后大气环流的变化特征及其早晚的前兆信号。沈如桂和李家垣（1979）认为印度西南季风环流建立后西南及长江流域雨季才开始。尤丽钰等（1981）指出，当印度南端季风低空急流建立、孟加拉湾西南季风爆发，随后季风经缅甸影响云南，云南雨季开始，雨季开始期的水汽来自西南季风的输送。徐国钧（1982）发现后季风期孟加拉湾气旋的活动状况与次年昆明雨季开始日期有密切关系。但王恒康和王明（1982）认为大多数年份早在印度西南季风爆发之前云南雨季已经开始。云南雨季早晚主要受副热带季风或来自澳大利亚的越赤道偏南季风影响。后者推进到云南早，云南雨季就开始早，反之亦然。此外，刘瑜（2000）发现在对流层高层南亚高压及中层中亚位势高度变化也和云南雨季有密切关系。晏红明等（2013）研究表明，西南雨季爆发日介于孟加拉湾夏季风爆发和南海夏季风爆发之间，雨季的变化可能更主要受孟加拉湾季风影响。

从上述研究可以看出，热带西南季风系统对西南雨季有重要影响，但作为西南季风系统最主要成员之一的索马里越赤道气流，其对雨季的影响之前却较少提及。研究表明，在北半球夏季，索马里急流附近的扰动能量可沿大圆路径向东北方向传播，将扰动能量频散到东亚地区，进而影响我国降水尤其是我国南方降水的分布（王会军和薛峰，2003；汪卫平和杨修群，2008；邱金晶和孙照渤，2013）。除降水本身外，索马里越赤道气流也是南半球影响亚洲夏季风和东亚天气气候的纽带（李崇银和吴静波，2002；Xue et al., 2003；薛峰，2005；薛峰和何卷雄，2005；范可，2006；范可和王会军, 2006a, 2006b, 2006c, 2007；孙建奇等，2008；明静等，2015），且索马里急流建立时间早，中心强度也强于其它几支越赤道气流（高辉，2004）。赤道印度洋西风和印缅季风槽前西南气流可追溯到索马里越赤道气流进入北半球后转向所致的西风分量。那么索马里越赤道气流是否会对西南雨季开始早晚产生超前影响。这一影响若存在，可否为该地区雨季的气候监测预测业务提供可用信息？这是本文工作的出发点。

文中所用逐日降水资料时段为1981~2014年，取自中国气象局国家气象信息中心发布的《中国国家级地面气象站基本气象要素日值数据集（V3.0）》（任芝花等，2012）。该数据集集中解决基础气象资料质量和国家级、省级存档资料不一致的问题，数据质量和空间分辨率（测站数）比之前观测降水资料均有明显提高，已在业务和科研中得到广泛应用。同时段逐年西南雨季开始日期监测序列由国家气候中心提供。大气环流资料为NCEP/NCAR逐日再分析资料集中的500 hPa位势高度场和850 hPa水平风场。该资料水平分辨率为2.5°×2.5°（Kalnay et al., 1996；Kistler et al., 2001）。为滤去高频天气尺度扰动，文中将逐日资料处理成逐候资料。

图 1红色点表示中国气象局西南雨季监测业务标准中所用站点分布，蓝色虚框包围站点为晏红明等（2013）研究所使用监测区域。二者重合站点主要位于云南、四川和贵州西部等地。统计表明，两个监测区域在5月1日至6月30日间逐日平均降水的三十年线性相关系数值基本稳定在0.8左右，最低值也超过0.53，通过99.9%信度检验，表明二者具有非常一致的变化特征。考虑到业务应用实际，本文采用中国气象局发布的西南雨季监测指标。

图 1 我国两千多气象台站位置分布图。红色点为中国气象局西南雨季监测业务标准规定所用站点分布，蓝色虚框为晏红明等（2013）研究所使用监测区域 Figure 1 Geographic location of meteorological stations in China. The red dots indicate the stations that follow the Monitoring Standard of Rainy Season in Southwest China by CMA (China Meteorological Administration), and stations enclosed in the blue dashed box indicate those used by Yan et al. (2013)

在中国气象局西南雨季监测业务标准中，计算某站自4月21日起任意5日滑动累计雨量与5~10月候雨量气候平均的比值，在该比值大于等于1的5日之中雨量最大的一日确定为雨季开始待定日，在之后的15日内又出现该比值大于等于1的情况，即将雨季开始待定日确定为雨季开始日，雨季开始日所在的候为雨季开始候；但若在之后的15日之内再未出现该比值大于等于1的情况，则重复前一步骤，重新确定雨季开始待定日和雨季开始日。

就气候平均而言，西南雨季一般于5月中下旬开始。王恒康和王明（1982）基于云南省1954~1979年降水资料得出该省雨季平均开始日期为5月22日。刘瑜（2000）得出相同结论。晏红明等（2013）基于最新资料确定西南雨季平均开始日期为5月第3候。这种差异主要和各自研究区域的不同有关。例如，贵州雨季来临时间要早于云南（赵恕，1965）。从国家气候中心监测的1981~2014年逐年西南雨季开始日期（图 2）看，平均时间为5月19日（5月第4候），略晚于晏红明等（2013）给出的日期。从图 2还可以发现，西南雨季开始日期在2000年前后有从偏晚向偏早转变的趋势。在1981~2000年的20年中，偏晚年份有12年，占全部年份的60%，其中有6年（30%）明显偏晚（雨季开始日期标准化值超过1）。但在2001~2014年间，偏晚年份只有4年（29%），其中仅2年异常偏晚（14%）。下文中以雨季开始日期大于（小于）平均日期1个标准差作为异常的判断标准，则雨季开始日期偏早的年份共有8年，分别为1985、1988、1989、1993、1999、2003、2010和2011年；偏晚的年份也有8年，分别为1982、1983、1987、1991、1994、1997、2005和2014年。

图 2 1981~2014年西南雨季开始日期（直方图）及平均日期（实线）和距离平均日期的一个标准差（两条水平虚线） Figure 2 Onset dates of rainy season in Southwest China from 1981 to 2014 (histogram) and the climatological mean (the thick solid line). The two thick dashed lines indicate one-standard deviation of the beginning date

西南雨季开始前，中低层大气环流有非常明显的季节性演变特征。图 3给出了气候平均的5月1~4候850 hPa风场和500 hPa位势高度。在5月第1候和第2候（图 3a、b），索马里越赤道气流已经建立，但由于非洲高压东段位于阿拉伯半岛上空，其东南侧的热带印度洋5°N以北地区上空仍为东风所控制，源自索马里越赤道气流的西南水汽输送通道没有建立。索马里以东的其它几支越道气流处南风风量很弱。5月第3候（图 3c）开始，环流有了明显的变化。阿拉伯半岛上空的非洲高压北跳，索马里越赤道气流同时加强，整个热带印度洋上空均为西风风量，进入东亚和南亚的西南水汽输送明显增强。水汽追踪可以看出，进入我国西南地区的水汽主要为索马里越赤道气流进入北半球转向后经印度洋和孟加拉湾输送所致。5月第4候（图 3d），无论是索马里越赤道气流还是其它几支越赤道气流强度均增强，使热带印度洋和孟加拉湾上空西南水汽输送通道完全建立并输送至西南地区。因此，就气候平均而言，索马里越赤道气流对西南雨季的开始有重要触发作用。

图 3 气候平均的5月1~4候（分别对应a-d）850 hPa风场（箭头，单位：m s-1）和500 hPa位势高度（等值线，单位：gpm） Figure 3 Climatological 850-hPa horizontal winds (arrows, units: m s-1) and 500-hPa geopotential height (contours, units: gpm) (a-d) from the 1st to 4th pentad of May

图 4a给出了西南雨季开始日期与5月大气环流的相关场。可以看出，在对流层低层风场上，最显著的相关区位于源自索马里越赤道气流沿赤道印度洋北侧并经孟加拉湾直至我国西南地区的水汽输送通道，具体表现为沿赤道40°E~60°E区域为显著负相关。由于5月索马里越赤道气流已经建立，且中心强度可达8 m s^-1，这一负相关表明索马里急流强对应于西南雨季开始早，反之偏晚。和索马里急流区负相关相对应，在北半球赤道印度洋上空即（5°N~10°N，60°E~90°E）区域亦为显著负相关，而这一区域在5月主要盛行西风，即索马里急流穿越赤道后受柯氏力作用在赤道以北转向所致。由于赤道印度洋西风在90°E~100°E附近即孟加拉湾转为西南气流，通过缅甸直达我国西南地区，因此在图 4a的相关场上该地区也为显著相关区。从该图还可以看出，在孟加拉湾越赤道气流通道偏西处（80°E附近）也为负相关，这和之前研究工作认为孟加拉湾越赤道气流对西南雨季有影响的结论一致，但相关强度要明显弱于雨季日期和索马里越赤道气流的相关。此外，索马里和孟加拉湾北侧各有一显著正相关区，中心位置分别与850 hPa上索马里越赤道气流由偏南风转为偏西风的最大变率处及孟加拉湾西风转为西南风的最大变率处相对应。这表明两支越赤道气流会导致印度—孟加拉湾地区的季风槽活跃，触发了雨季的开始。

图 4 （a）西南雨季开始日期和（b）西南301站5月降水量分别与5月850 hPa风场（箭头，其中粗箭头通过95%置信度）和500 hPa位势高度（等值线和阴影，其中阴影区通过95%信度检验）相关系数的空间分布 Figure 4 Correlation coefficients between (a) the onset date of rainy season and (b) precipitation in May in Southwest China with 850-hPa horizontal winds (arrows, thick arrows are for values that pass the 95% confidence level) and the 500-hPa geopotential height (contours, shaded areas indicate the values pass the 95% confidence level) in May

与图 4a相关型相反，在西南5月降水量与同期风场和高度场相关图上（图 4b），可以清楚看出索马里越赤道气流偏强后导致赤道印度洋和孟加拉湾西南水汽输送偏强并输送至我国西南上空。由于多年平均的南海夏季风爆发日期为5月中下旬，就气候平均而言，我国北方尤其是长江以北地区的偏北风依然维持（图略），在西南北部仍为北风分量相关场。因此，强的索马里越赤道气流易使冷暖气流在西南地区交汇，促使西南降水增多，雨季提早。

前面分析指出，西南雨季的开始日期在21世纪有明显偏早的趋势，为分析这一年代际变化是否也和索马里越赤道气流有关，我们合成了1981~1999年和2000~2014年两个时段的850 hPa经向风差值（图略），考虑到西南雨季的开始时间主要集中在5月，因此经向风合成时间也是5月。从合成结果可以看出在这两个时段索马里越赤道气流的强度确实存在年代际变化，且在后一个时段增强明显，差值中心强度超过2 m s^-1，是东半球几支越赤道气流年代际变化最明显的一支，而在其它几支越赤道气流通道处，经向风速年代际变化很小。因此，从年代际时间尺度而言，索马里越赤道气流对西南雨季开始早晚亦有明显影响。

为分析索马里越赤道气流对西南雨季开始的触发影响，此处用越赤道气流中心点经向风速对西南逐日降水作超前相关（图 5a）。可见索马里急流对西南降水有明显的超前影响，且在约8日前二者相关达到95%信度标准，此后相关不断增强，并在5~6日达到最大值。同样计算其它几支东半球低层越赤道气流通道中心经向风速和降水的关系（图略），均明显弱于图 5a中所揭示的关系，这和图 4a的结果一致。受索马里急流作用，赤道印度洋西风与降水的关系在约7日前转为正相关（图 5b），并不断增强西传，并在超前4日时达到95%信度标准。这一方面表明在西南雨季开始过程中，孟加拉湾上空西风起着至关重要的作用，另一方面其强度异常也受到索马里越赤道气流的影响。

图 5 索马里越赤道气流中心点（a）850 hPa经向风速和（b）（10°N~15°N，80°E~90°E）850 hPa纬向风速对西南301站降水的超前相关。降水和风速资料均作5天平滑处理。横坐标为降水时间，纵坐标为越赤道气流或赤道印度洋纬向风超前时段，其中0为同期，-10至-1分别表示超前10至1日。阴影区通过95%信度检验 Figure 5 Correlation coefficients of precipitation in Southwest China with (a) the 850-hPa horizontal wind speed at the center of Somalia cross-equator flow and (b) 850-hPa zonal wind speed averaged over (10°-15°N, 80°-90°E) respectively. All the data are smoothed by a 5-day running average. The dates in the abscissa are the precipitation time, and the numbers in the ordinate are the leading days of the wind. Here "0" means the same period, "-10" means the leading time is 10 days, and so on. The shaded areas indicate the correlation passes the test at 95% confidence level

进一步给出同期及分别超前2、4、6日的沿赤道经向风和（10°N~15°N）平均850 hPa纬向风对西南5月逐日降水的超前相关以验证图 5的结果。前已指出，夏季东半球低层主要有五支自南向北的越赤道气流，分别在索马里、孟加拉湾（中心约在85°E）、南海（中心约在105°E）、西太平洋（中心位于125°E）及巴布亚新几内亚（中心约在150°E处）附近。但在图 6中（左列）可以看到，显著影响西南降水量的水汽通道仅有两支，分别是索马里和孟加拉湾越赤道气流。相比于后者，索马里越赤道气流对西南降水的影响更强、超前时间更早，其影响可以追溯至5月初，并在5月中旬开始影响最为显著，而位于80°E~90°E的孟加拉湾越赤道气流影响时段在5月中旬，但无论是和降水量的相关强度还是影响时间都弱于索马里急流。而在其它三支越赤道气流处，看不到显著的相关区。同图 5b类似，低层纬向风与降水和雨季时间的显著超前相关也基本发生于5月中下旬，且集中于50°E~100°E区域。和经向风相比，纬向风的超前影响有数日的滞后。这也确实表明影响雨季开始的印度洋—孟加拉湾西风受到上游索马里和孟加拉湾越赤道气流的影响。

图 6 850 hPa沿赤道经向风速（左列）和（10°N~15°N）平均850 hPa纬向风速（右列）对西南5月逐日降水的超前相关：（a、b）同期相关；（c、d）超前2日；（e、f）超前4日；（g、h）超前6日。阴影区通过95%信度检验 Figure 6 Leading correlations of precipitation in May in Southwest China with 850-hPa meridional wind speed along the equator (left column) and with 850-hPa zonal wind speed averaged over 10°N-15°N (right column). (a, b) The same time; (c, d) the leading time of the wind is 2 days; (e, f) the leading time is 4 days; (g, h) the leading time is 6 days. Shaded areas indicate the correlation pass the test at 95% confidence level.

为更清楚看出西南雨季开始前低层越赤道气流和北半球低纬纬向风的日变化，合成了雨季开始前十日逐日沿赤道经向风速（2.5°S~2.5°N平均）和10°N~15°N平均纬向风速的日较差（即后一日与前一日差值）如图 7所示。这里设第i年西南雨季开始日期为day(i)日，其前一日为day(i)-1日，i为1981~2014年，则经向风日变化定义为$\Delta v=\sum\limits_{i=1981}^{2014}{({{v}_{\text{day}(i)}}-{{v}_{\text{day}(i)-1}})}/34$，纬向风定义类似。可见在索马里和孟加拉湾地区的经向风在雨季爆发前10日均为正的日较差（图 7a），即经向风持续增强，且均在雨季平均开始8日前日增强幅度超过0.5 m s^-1。但索马里急流超过1 m s^-1的增强要早于孟加拉湾。相比于这两支越赤道气流，其它三支（105°E、125°E及150°E附近）无论是季内增强时间还是强度都明显偏弱，这也进一步表明索马里和孟加拉湾越赤道气流对西南雨季的触发作用。这两支气流季内增强后的5日左右，赤道印度洋西风出现季内增强，风速的日增量也可达1 m s^-1以上（图 7b），并向东扩展与孟加拉湾越西南风合并，形成稳定的水汽通道，从而为西南雨季的爆发提供稳定充沛的水汽条件。

图 7 西南雨季开始前850 hPa风速日变化（后一日与前一日差值，单位：m s-1）：（a）沿赤道经向风速（2.5°S~2.5°N平均）；（b）（10°N~15°N）平均纬向风速。纵坐标上数值-10至-1分别表示雨季开始前10至1日，0为同期，阴影区风速超过1 m s-1 Figure 7 Daily differences in 850-hPa wind speed before the onset of the rainy season in Southwest China: (a) Meridional wind speed along the equator (2.5°S-2.5°N mean); (b) zonal wind speed averaged over 10°-15°N. The numbers in the ordinate indicate the days before the rainy season. Speeds greater than 1 m s-1 are shaded

本文首先基于中国气象局最新的西南雨季监测标准和高空间分辨率的台站日降水资料，揭示出西南雨季的气候平均开始时间为5月第4候且在2000年前后有从偏晚向偏早转变的趋势，这和他人研究西南降水的年代际变化特征一致。统计分析结果表明，在东半球低层的几支越赤道气流中，只有索马里和孟加拉湾越赤道气流的强弱会影响到雨季开始早晚和雨量大小，且都对应于急流强雨季早、急流弱雨季晚的特征，但索马里越赤道气流影响更强。急流通道中心经向风和热带印度洋纬向风对雨季的超前相关及逐日变率合成分析表明，索马里经向风速在雨季爆发前10日开始为正的日较差，即两候前经向风持续增强，并在约7日至5日前作用最为显著，从而对西南雨季起到触发作用。在这一触发过程中，索马里急流的超前影响要早于孟加拉湾越赤道气流。受上游越赤道气流影响，热带印度洋西风和孟加拉湾西南气流也会增强，为西南地区提供充沛的水汽。

本文所得结论可在一定程度上为西南雨季开始日期的中期时段预报提供参考信息。例如，根据中国气象局国家气候中心的监测，2016年西南雨季于5月24日开始，而索马里越赤道气流在5月中旬后期有一次明显的增强，这和文中所得结论相符。但本文研究范围仅限于北半球中低纬度地区，且在更长的预报时效上仍需要延长。作为对流层低层最强的越赤道气流，索马里急流是南北半球间大气质量、水汽等的输送纽带。在冬夏季节转换过程中，其强度深受南半球中高纬度大气环流影响，如马斯克林高压和南极涛动。近年来，大量的研究揭示了南半球对东亚气候异常明显的前兆作用，并作为东亚降水和夏季风季节预测中的指示信号。来自于南半球中高纬度的大气环流是否会对西南雨季的爆发起到更早的触发作用仍需要今后进一步分析。另外，已有的研究表明，印度洋海温异常也会影响到越赤道气流和印度洋西风，尤其是索马里急流的强弱，并进而对我国南方地区降水有重要作用（杨明珠等，2007；曾刚等，2011）。因此，印度洋海洋异常对西南雨季早晚和大范围旱涝的影响同样需要深入研究。