2018, Vol. 42
2 中国气象局广东省区域数值天气预报重点实验室, 广州 510641
3 重庆市气候中心, 重庆 401147
2 Guangdong Provincial Key Laboratory of Regional Numerical Weather Prediction, China Meteorological Administration, Guangzhou 510641
3 Chongqing Climate Center, Chongqing 401147
关于ENSO事件分布型的研究是近几年非常热门的话题，主要原因可能是2000年以来发生的厄尔尼诺事件基本都不同于传统的厄尔尼诺事件，最大海温正距平分布的区域不在传统定义ENSO事件的Niño3区，而是向西移动到日界线附近，由此带来的气候影响也与传统ENSO事件的影响有着明显的差异（ 任福民等，2012；袁媛等，2012a），因此，这一现象引起了气象学家广泛的关注。2005年以来，科学家们研究发现ENSO事件发展过程中，赤道中东太平洋海表温度异常的空间分布形态不仅对热带对流加热场分布特征的影响存在显著差异，其发生机理及气候影响也不同（Larkin and Harrison, 2005；Ashok et al., 2007；Weng et al., 2007；Kug et al., 2009；Kao and Yu, 2009；袁媛等, 2012a, 2014；徐霈强等，2016）。Yeh et al.（2009）提出中部型El Niño事件在1990年代后发生的频率显著增加可能与全球气候变暖，尤其是赤道太平洋海温的年代际增暖有关。中部型厄尔尼诺与东部型厄尔尼诺对南美、北美西海岸以及日本等气候的可能影响几乎相反（Larkin and Harrison, 2005；Ashok et al., 2007）。中部型厄尔尼诺会导致美国西部冬季常出现北干南湿，而东部型厄尔尼诺发生时美国西部冬季以偏湿的气候特征为主（Weng et al., 2007）。袁媛等（2012a）参考Kug et al.（2009）对厄尔尼诺事件的研究，根据厄尔尼诺事件发展达到盛期时海温距平分布特点，将1950年以来的厄尔尼诺事件分为东部型、中部型和混合型，分析指出不同分布型厄尔尼诺事件次年夏季中国主要雨带的分布可能会完全不同，东部型、中部型及混合型厄尔尼诺可能分别导致次年夏季中国降水雨带呈现南方型（Ⅲ类）、中间型（Ⅱ类）和北方型（Ⅰ类）雨型的分布特点。袁媛等（2014）指出，拉尼娜对东亚大气环流的影响在1980年以后发生变化的重要原因与1980年以后拉尼娜成熟区海温异常分布型的变化以及北半球大气环流的年代际变化有关。伍红雨等（2014）指出在拉尼娜事件发生的当年冬季华南气温以偏低为主，但中部型拉尼娜事件发生时华南冬季气温出现过显著偏高的情况。李丽平等（2015）根据El Niño事件期间SST最大正异常所在区域，将El Niño事件分为Niño3、Niño4和Niño3.4型，分析指出不同类型事件次年夏季，中国东部降水异常分布不同，相应的南亚高压和西太平洋副热带高压（副高）特征也存在差异。
2014年10月开始的超强厄尔尼诺事件，在2015年12月达到峰值，赤道东太平洋海温偏高2.8℃，于2016年4月结束，持续时间长达19个月，成为有观测记录以来历时最长、强度最强的超强厄尔尼诺事件，受其影响，热带太平洋至东亚副热带地区的大气环流表现出了显著的响应特征（袁媛等，2016；司东等，2016）。此次超强厄尔尼诺事件导致2015、2016年全球包括我国极端天气气候事件频发（邵勰等，2016；孙劭等，2017）。2015年南非、埃塞俄比亚、印度、巴西以及中南半岛等地先后出现严重干旱，巴基斯坦连遭强降水袭击，南美洲中部遭遇了暴雨和洪水等。2015年秋、冬季，我国长江以南大部降水偏多，尤其冬季华南地区平均降水量达历史第一，较常年同期偏多1.6倍以上（袁媛等，2016）。
气象学者对于ENSO与华南气候的关系做过相关的研究，并取得很有意义的成果（梁暖培和梁必骐，1995；梁建茵和吴尚森，2001；李宏毅等，2013），这些研究着重于分析El Niño和La Niña事件的出现对气温或降水的影响，主要分析事件的发生，不考虑事件的分型。华南地处低纬，南临南海，具有典型的季风气候特征，全年有8成左右的降水出现在汛期（4~9月），其中有4~5成的降水出现在前汛期（4~6月），强降水易造成洪涝灾害（郑彬等, 2006, 2007），所以华南前汛期降水一直是气象学者研究的热点。观测表明，厄尔尼诺事件次年，华南前汛期降水以正常到偏多为主，但也出现降水偏少的情况，如1969年、2003年、1995年，而这三年是中部型厄尔尼诺事件次年。所以厄尔尼诺次年华南前汛期降水不能只考虑厄尔尼诺事件的发生，还要研究其不同类型对华南前汛期降水的可能影响差异。华南前汛期降水异常与大气环流和海温密切相关（梁建茵和林元弼，1992；邓立平和王谦谦，2002；李春晖等，2004；陈艺敏和钱永甫，2005；谷德军等，2005；马慧等, 2009a, 2009b；袁媛等，2012b；林爱兰等，2013；强学民和杨修群，2013；李宏毅等，2013；王朋岭等，2015；伍红雨等，2015；张端禹等，2015），不同类型厄尔尼诺事件对不同区域气候的影响均有较大差异（Ashok et al., 2007；Feng and Li, 2011；Feng et al., 2011; Yuan and Yang, 2012；Chen et al., 2014）。
厄尔尼诺事件类型的划分一直以来由于划分标准不同，研究的区域、时段不同，研究结果也相应存在差异。在全球气候变暖的背景下，厄尔尼诺事件的类型在最近几十年已发生明显变化。2017年关于ENSO的划分气象行业标准（QT/T370-2017）颁布并在业务中使用，得到厄尔尼诺事件不同类型新的划分结果。根据国家气候中心最新颁布的华南汛期监测的各项指标，研究表明华南前汛期降水的多少与前汛期开始早晚、持续时间以及大气环流和海温密切相关（伍红雨等，2015；李多等，2017）。本文根据此气象行业标准以及国家气候中心最新颁布的华南汛期监测指标，统计不同类型、强度的厄尔尼诺事件与次年华南前汛期降水各项指标，包括前汛期开始日期、结束日期、持续时间和前汛期雨量强度、等级等的可能关系。在此基础上，采用NCEP/NCAR的日尺度和月尺度大气环流和海温资料，分析不同强度、类型的厄尔尼诺事件次年大气环流和海温特征，从而探讨不同强度、类型的厄尔尼诺事件对次年华南前汛期降水的可能影响及机理，这对与厄尔尼诺有关的气象服务和气候预测具有重要意义。
2 资料和方法（1）本文所用的数据为1961~2016年美国国家环境预测中心/美国国家大气研究中心（NCEP/ NCAR）的日尺度、月尺度全球高度场、风场、海平面气压场的大气环流再分析资料、NOAA月尺度海表温度资料（ERSST V4）。华南包括广东、广西、福建和海南4省（区）。
（2）厄尔尼诺事件的划分。厄尔尼诺事件是指赤道中、东太平洋海面出现大范围持续异常偏暖的现象，是热带海气相互作用的产物，其判别标准在国际上还存在一定差别，国内尚缺乏统一的判别标准，为了规范厄尔尼诺/拉尼娜事件的判别标准，2017年2月中国气象局颁布气象行业标准《厄尔尼诺/拉尼娜事件判别方法》（QT/T370-2017），定义赤道中、东太平洋海面温度距平（SSTA）中心位于赤道东太平洋，称为东部型（或东太平洋型）厄尔尼诺事件；SSTA中心位于赤道中太平洋，称为中部型（或中太平洋型、暖池型、日界线型）厄尔尼诺事件。图 1为厄尔尼诺事件的主要监测关键区，包括Niño1+2区（90°W~80°W，10°S~0°）、Niño3区（150°W~90°W，5°S~5°N）、Niño4区（160°E~150°W，5°S~5°N）、Niño3.4区（170°W~150°W，5°S~5°N）。其中，Niño3指数（INiño3）、Niño4指数（INiño4）、Niño3.4指数（INiño3.4）分别表示Niño3区、Niño4区、Niño3.4区的SSTA的平均值（单位：℃）。使用INiño3.4定义厄尔尼诺事件的起止、持续时间和强度（包括弱、中等、强、超强四个等级）。当INiño3.4的3个月滑动平均值达到或超过0.5℃、且至少持续5个月，判定为一次厄尔尼诺事件。IEP、ICP分别代表东部型、中部型厄尔尼诺指数（单位：℃）：
| $ {I_{{\rm{EP}}}} = {I_{{\rm{Ni\tilde no}}3}} - \alpha {I_{{\rm{Ni\tilde no}}4, }} $ | (1) |
| $ {I_{{\rm{CP}}}} = {I_{{\rm{Ni\tilde no4}}}} - \alpha {I_{{\rm{Ni\tilde no3, }}}} $ | (2) |
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图 1 热带太平洋海温距平监测关键区分布 Figure 1 Distribution of the key monitoring area for the tropical Pacific SSTA (sea surface temperature anomaly) |
根据历史经验，当INiño3×INiño4＞0时，α=0.4；当INiño3×INiño4≤0时，α=0。
事件过程中当IEP或ICP达到或超过0.5℃且持续至少3个月，判定为一次东部型或中部型厄尔尼诺事件；若一次事件同时出现上述两种情况，则将事件峰值所在的类型定义为事件主体类型，整个事件的类型以事件主体类型为准。依照上述判别标准得到1961年以来的厄尔尼诺事件基本信息表 1。本文厄尔尼诺事件发生当年为厄尔尼诺当年，事件发生第二年为厄尔尼诺次年。
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表 1 1961年以来发生的厄尔尼诺事件 Table 1 El Niño events since 1961 |
（3）华南前汛期监测指标。根据中国气象局《华南汛期监测业务规定（试行）》（气预函〔2014〕2号），把华南261个国家气象观测站作为华南雨季监测站点，包括广东86站，广西90站，福建66站，海南19站，采用其1961~2016年日降水资料。根据指标得到华南1961~2016年逐年前汛期的起讫日期、持续时间、降水量、降水强度和等级系列，以及1961年以来东部型、中部型厄尔尼诺事件次年华南前汛期各项监测指标，包括得到华南前汛期雨量强度指标，由此把华南前汛期雨量强度指数（I）划分为5个等级：弱（I≤-1.5）、偏弱（-1.5＜I≤-0.5）、正常（-0.5≤I＜0.5）、偏强（0.5≤I＜1.5）、强（I≥1.5）。
（4）不同类型、强度的厄尔尼诺事件次年华南前汛期降水与海温和大气环流的关系分析采用相关分析、合成分析的方法。气候标准值为1981~2010年平均。
3 结果分析 3.1 不同类型、强度的厄尔尼诺事件与华南前汛期各监测指标统计从表 1统计得出，1961~2016年，赤道太平洋共发生17次厄尔尼诺事件，其中东部型11次，中部型6次，在2000年以来发生了5次厄尔尼诺事件，其中3次是中部型，说明2000年以来中部型厄尔尼诺出现的概率较之前明显增加。1961年以来发生的3次超强厄尔尼诺事件均为东部型。持续时间最长的厄尔尼诺事件发生在2014年10月至2016年4月和1986年8月至1988年2月，均为19个月，但在事件发展过程中都存在东部型和中部型的转变。根据任宏利等（2016）的分析，2014年10月至2016年4月这次事件是历时最长，强度最强的超强厄尔尼诺事件，期间存在由中部型向东部型的转变，可细分为2014年10月至2015年3月的弱等级中部型过程和2015年4月至2016年4月的超强东部型过程。1986年8月至1988年2月这次事件可细分为1986年8月至1987年9月的东部型过程和1987年10月至1988年2月的中部型过程，均为中等强度。据此，以下分析把这四次过程分别归到东部型、中部型来进行分析。
统计厄尔尼诺事件的类型、强度与华南前汛期各项监测指标的关系（表 2）得出，1961年以来发生的中等、强、超强以上强度东部型厄尔尼诺次年有7年（1966、1973、1983、1987、1992、1998、2016年），这7年对应的华南前汛期平均开汛日期3月24日，较常年（4月6日）偏早13天，平均结束日期超强、强等级是7月8日，中等强度是7月15日，较常年（7月5日）分别偏晚3天或10天。超强、强等级厄尔尼诺次年前汛期平均持续106天，较常年（91天）偏长15天，这7年中等及以上强度东部型厄尔尼诺次年华南前汛期雨量较常年偏多7%~60.2%，平均偏多28.6%，对应的前汛期雨量强度指数平均为1.0，雨量等级除2016年为正常外，其余6年均为偏强（4年）、强（2年）。1961年以来发生的弱强度等级的东部型厄尔尼诺次年有4年（1964、1977、1980、2007年），这4年对应的华南前汛期平均开汛日期4月17日，较常年偏晚11天，平均结束日期7月2日，较常年偏早3天，前汛期持续76天，较常年偏短15天，这4年华南前汛期雨量较常年偏少9%~29.2%，平均偏少15.1%，对应的前汛期雨量强度指数平均为-1.0，雨量等级两年偏弱、两年正常。
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表 2 1961年以来不同类型、强度的厄尔尼诺事件次年华南前汛期降水监测指标平均 Table 2 Averages of the monitoring indexes of precipitation in the subsequent first rainy season in South China corresponding to El Niño events of different types and intensity since 1961 |
1961年以来发生的中部型厄尔尼诺次年有8年（1969、1978、1988、1995、2003、2005、2010、2015年），强度均为中等或弱等级，这8年对应的华南前汛期平均开汛日期4月14日，较常年偏晚8天，平均结束日期6月30日，较常年偏早5天，前汛期持续77天，较常年偏短14天，这8年华南前汛期平均雨量较常年偏少11.6%，对应的前汛期雨量强度指数平均为-0.5，雨量等级5年偏弱、3年正常。统计厄尔尼诺事件峰值月份与华南前汛期各监测指标得出无明显的对应关系。
从1961~2016年华南前汛期雨量强度指数的变化（图 2）可得出，近55年来华南前汛期降水强度变化趋势不明显，但存在显著的年际变化特征。强度指数最高出现在1973年（2.74），为强等级东部型厄尔尼诺次年。华南前汛期降水强度指数名列前8位的年份，除2001年不是厄尔尼诺年外，其余7年均为厄尔尼诺年，其中2年是厄尔尼诺当年，5年是厄尔尼诺次年，说明华南前汛期降水强度与厄尔尼诺的发生密切相关，特别是1961年以来发生的强、超强东部型厄尔尼诺次年有4年（1973、1983、1998、2016年），对应的华南前汛期降水除2016年为正常（强度指数为0.34）外，其余3年均为1.21~2.74，显著偏多的可能性大。计算厄尔尼诺次年华南前汛期雨量强度指数平均得到，中等及以上强度东部型最高（1.0），其次是中部型（-0.5），弱等级东部型最低（-1.0）。弱等级东部型厄尔尼诺事件和中部型厄尔尼诺事件次年，华南前汛期降水以偏少到正常为主。
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图 2 1961~2016年厄尔尼诺事件次年华南前汛期雨量强度指数的变化。红点：中等及以上强度东部型；蓝点：弱强度东部型；绿点：中部型；黑色：非厄尔尼诺次年。虚线代表线性变化趋势 Figure 2 The change of precipitation intensity index in the subsequent first rainy season (PIISFRS) in South China of El Niño events during1961–2016. Red dots represent the eastern El Niño with medium and higher intensity, blue dots represent the eastern El Niño with weak intensity, green dots represent all the central Pacific El Niño, black dots represent non-El Nino in next years. The dashed line shows the linear trend |
可见厄尔尼诺事件的不同类型与不同强度对次年华南前汛期降水的影响存在明显差异。中等及以上强度东部型厄尔尼诺事件次年，华南前汛期开汛早、结束晚，降水多，雨量强度以偏强、强为主；而弱等级的东部型厄尔尼诺事件次年和所有中部型厄尔尼诺事件次年华南前汛期开汛晚、结束早，降水少，雨量强度偏弱到正常。
3.2 华南前汛期降水强度指数与海温的相关为了分析华南前汛期总体降水与海温的关系，计算1961~2016年华南前汛期雨量强度指数与不同时段的海温相关系数分布（图 3）。可见，华南前汛期雨量强度与上半年赤道太平洋、我国近海和低纬西太平洋暖池海温一直存在稳定显著相关区，特别与2~4月海温通过0.05、0.01显著性水平的相关系数最高、区域最广，说明华南前汛期降水与2~4月海温相关最显著。华南前汛期雨量强度指数与150°W以东的赤道东太平洋、我国近海，包括黄海、东海、渤海等以及南海中北部地区海温显著正相关，与低纬度西太平洋暖池（0°~20°N，150°E~180°）、中纬度北太平洋（30°N~40°N）日界线附近的海温以及阿拉伯海北部沿海海温显著负相关，北半球低纬到赤道太平洋海温自西向东呈“+ - +”的相关分布，与太平洋海温从南到北呈现“+ - + -”的相关分布。即赤道东太平洋以及我国近海、南海中北部海温偏高（低），而中低纬度西太平洋和阿拉伯海北部的海温偏低（高）有利于华南前汛期雨量偏强（弱）。
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图 3 1961~2016年华南前汛期雨量强度指数与不同时段的海温相关系数分布：（a）11~1月；（b）12~2月；（c）1~3月；（d）2~4月；（e）3~5月；（f）4~6月。阴影区由浅到深表示通过0.05、0.01和0.001显著性水平的显著性检验 Figure 3 Correlation coefficients between PIISFRS in South China and SST in different periods during 1961–2016: (a) Nov–Jan, (b) Dec–Feb, (c) Jan–Mar, (d) Feb–Apr, (e) Mar–May, (f) Apr–Jun. Areas shaded from light to dark indicate the correlation coefficients at the 0.05, 0.01, 0.001 significance levels, respectively |
从前面华南前汛期降水与不同时段全球海温相关系数分析得到，华南前汛期降水与2~4月的海温相关最显著。因此选取1961~2016年东部型厄尔尼诺事件次年共11年，其中，中等、强、超强以上强度东部型厄尔尼诺次年有7年：1966、1973、1983、1987、1992、1998、2016年（简称事件1），弱等级有4年：1964、1977、1980、2007年（简称事件2）；中部型厄尔尼诺事件次年有8年：1969，1978，1988，1995，2003，2005，2010，2015年（简称事件3）。对事件1、事件2、事件3对应要素场的合成场分别命名为P1、P2、P3，对2~4月海温距平进行合成，分析不同类型、强度的厄尔尼诺事件次年海温的特征。
从P1的2~4月海温距平合成分布（图 4a）可见，海温异常介于-0.6~1.2℃之间，明显异常的区域位于太平洋，从南到北呈现“+ - + -”的异常分布。在80°W~180°赤道中东太平洋存在0.2~1.2℃的海温正距平区域，中心位于赤道东太平洋120°W~170°W，海温距平达1.2℃，这是典型东部型厄尔尼诺海温异常分布特征。我国近海、日本岛及以东附近海温为正距平，低纬度西太平洋暖池（0°~20°N，120°E~170°E）和西北太平洋大部为负海温距平控制，东太平洋为海温正距平。印度洋的阿拉伯海大部和孟加拉湾大部为0~0.2℃的海温弱正距平，但阿拉伯海北部海温为负距平，大西洋海温为-0.2~0℃的海温负距平。北半球低纬到赤道太平洋海温自西向东呈“+ - +”的距平分布，这和前面华南前汛期雨量强度指数与2~4月海温的相关得到的结果一致，即P1发生时，这种海温分布有利于华南前汛期雨量偏强。
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图 4 1961~2016年厄尔尼诺事件次年2~4月海温距平（单位：℃）合成：（a）中等及以上强度东部型；（b）弱强度东部型；（c）所有中部型 Figure 4 Composites of SSTA (units: ℃) during Feb–Apr in the subsequent years of El Niño events from 1961 to 2016: (a) East Pacific El Niño events with medium and higher intensity; (b) East Pacific El Niño events with weak intensity; (c) all the central Pacific El Niño events |
从P2的2~4月海温距平合成分布（图 4b）可见，全球海温的异常介于-0.6℃~0.6℃，较P1的海温异常明显减弱，除150°E~130°W的中低纬太平洋存在0~0.2℃的海温正距平外，其余以海温负距平为主，包括印度洋中北部，西太平洋、中低纬东太平洋以及大西洋北部存在-0.4~0℃的海温负距平，低纬到赤道太平洋海温自西向东呈“- +-”的距平分布，与P1的分布相反，即不利于华南前汛期雨量偏多，有利于前汛期雨量偏弱或正常。
从P3的2~4月海温距平分布（图 4c）可见，除（20°N~40°N，160°E~140°W）的中纬度太平洋为海温负距平控制外，北太平洋的其余地区、印度洋中北部、北大西洋大部地区为海温正距平，0.6℃的距平中心位于日界线附近。可见P3反映了中部型厄尔尼诺事件的特征，赤道太平洋海温自西向东主要是正距平分布，且海温异常程度没有P1明显，这种海温异常分布与P1和前面相关分析的多雨分布有很大差异，不利于华南前汛期降水偏多。
合成分析得到和前面统计和相关分析相一致的结果，即P1发生时，海温分布有利于华南前汛期雨量偏强，而P2和P3发生时，华南前汛期雨量偏少或正常。
3.4 不同类型、强度厄尔尼诺事件次年大气环流场特征 3.4.1 华南前汛期降水强度指数与4~6月大气环流的相关统计得出华南前汛期平均的开汛日期为4月6日，结束时间为7月4日，平均持续时间89天，可见前汛期主要集中在4~6月，因此计算1961~2016年华南前汛期雨量强度指数与4~6月对流层各层大气环流场的相关系数分布（图 5），由此分析华南前汛期雨量与大气环流的关系。
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图 5 1961~2016年华南前汛期雨量强度指数与4~6月大气环流的相关：（a）200 hPa风场；（b）500 hPa高度场；（c）850 hPa风场；（d）海平面气压场。阴影区由浅到深表示通过0.05、0.01和0.001显著性水平的显著性检验 Figure 5 Correlation between PIISFRS in South China and the atmospheric variables in Apr–Jun during 1961–2016: (a) 200-hPa wind; (b) 500-hPa geopotential height, (c) 850-hPa wind, (d) sea level pressure. Areas shaded from light to dark indicate the correlation at 0.05, 0.01, 0.001 significance levels, respectively |
华南前汛期雨量强度指数与4~6月高层200 hPa风场的相关系数分布（图 5a）可见，在（15°N~30°N，60°E~180°）的东亚中低纬的纬向风与华南前汛期雨量强度存在显著正相关，表明4~6月高层西风急流加强（减弱）有利于华南前汛期雨量偏强（偏弱）。中层500 hPa位势高度场（图 5b）上，在（20°N~40°N，120°E~160°W）的西北太平洋高度场与华南前汛期雨量强度存在显著负相关，在50°N~60°N的高度场与华南前汛期雨量强度显著正相关，表明4~6月东亚大槽加强，有利于华南前汛期雨量强度偏强。同时华南前汛期雨量强度与（0°~20°N，100°E~160°W）的低纬高度场正相关，说明华南北侧的高度场降低，南侧高度场升高，华南南北高度场的反相变化，对应的华南前汛期雨量偏强，反之雨量偏弱。这与吴志伟等（2006）指出的华南前汛期降水与其北侧有无低值系统向南发展密切相关相吻合。低层850 hPa风场（图 5c）在（0°~20°N，100°E~160°E）的西太平洋存在一个巨大显著相关异常反气旋环流，环流中心位于菲律宾以东加罗林群岛附近。同时反气旋环流左侧的转向偏南气流与我国东部的偏北风均与华南前汛期雨量强度显著相关，表明4~6月在菲律宾附近存在反气旋异常环流，我国东部存在北风距平，中南半岛和华南南部存在南风距平时，华南前汛期雨量偏强；反之偏弱。说明菲律宾附近反气旋环流的存在以及南北气流在华南的交汇与华南前汛期雨量强度密切相关，这与强学民和杨修群（2013）指出的菲律宾附近存在反气旋异常环流有利于华南降水偏多相一致。在海平面气压场上（图 5d），华南前汛期雨量强度指数与高纬的鄂霍次克海以及低纬的菲律宾附近的海平面气压显著正相关，与中纬度北太平洋气压负相关，反映高、中、低纬度太平洋海平面气压“+ - +”的分布结构，有利于华南前汛期雨量强度加强，反之减弱。同时，华南前汛期雨量强度指数与欧亚大陆海平面气压是正相关，与中纬度北太平洋负相关，反映了中纬度大陆与海洋海平面气压差增大有利于华南前汛期雨量增强。
3.4.2 不同类型、强度厄尔尼诺事件次年前汛期大气环流合成分析为进一步了解不同类型、强度的厄尔尼诺事件次年华南前汛期大气环流特征，采用NCEP/NCAR逐日再分析资料，对不同强度的东部型厄尼诺事件P1－P2，不同类型厄尔尼诺事件P1－P3和P2－P3的大气环流差值场进行分析。
图 6a为不同强度的东部型厄尔尼诺事件次年华南前汛期200 hPa风场差值分布。可见P1－P2风场差异大且通过0.05显著性水平的地区主要出现在20°S~20°N的低纬度地区，低纬（0°~30°N，30°E~60°W）的西风急流明显加强，并且在北美上空存在通过0.05显著性水平的异常气旋环流。图 6c为P1－P3在华南前汛期200 hPa风场差值分布。可见，在0°~30°N的北半球低纬地区，西风急流明显加强，但北美上空的差值异常气旋环流减弱，没有通过显著性检验。
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图 6 厄尔尼诺事件次年前汛期200 hPa风场（左，单位：m s-1）和海平面气压（右，单位：hPa）在不同情况下合成场差值：（a、b）：P1–P2；（c、d）：P1–P3；（e、f）：P2–P3。P1：中等及以上强度东部型；P2：弱强度东部型；P3：中部型。红色矢量和绿点分别代表风速差值和海平面气压差值通过0.05显著性水平的显著性检验 Figure 6 Composite differences of 200-hPa wind fields (left, units: m s-1) and sea level pressures (right, units: hPa) in the first rainy season in South China in the subsequent years of El Niño events under different circumstances: (a, b) P1－P2; (c, d) P1－P3; (e, f): P2－P3. P1: East Pacific El Niño events with medium and higher intensity; P2: East Pacific El Niño events with weak intensity; P3: all the central Pacific El Niño events. Red vectors and green dots indicate the wind speed and sea level pressure differences at 0.05 significance level |
图 6b、6d为不同强度的东部型厄尔尼诺事件次年华南前汛期海平面气压场差值分布。可见，P1－P2（图 6b）时，欧亚大陆、中低纬度西太平洋、印度洋、北美洲都是海平面气压正差值，而东太平洋海平面气压负差值，中高纬度北太平洋为明显负差值，说明，特别是北太平洋高压明显降低，还可看到海平面气压差值通过0.05显著性水平的区域非常大，包括中高纬度欧亚大陆、北美洲、中低纬度的西太平洋的正差值和中高纬度北太平洋的负差值，这种中纬度东亚气压场的“+ - +”的气压差分布形势，与前面华南前汛期雨量强度与海平面气压相关分析得到的结果一致，有利于华南前汛期雨量偏强。图 6d为P1－P3在华南前汛期的海平面气压场差值分布。得到图 6b相类似的结果，但差值大小和通过0.05显著性水平的范围较图 6b小，特别是北太平洋高压差异变小，而北美洲北部的差值正异常变为差值负异常，中高纬度大陆与海洋的气压差的差异减小。图 6e为P2－P3在华南前汛期200 hPa风场差值分布，得到和前面P1－P3几乎相反的结果。在北半球中低纬地区存在显著的异常东风气流，说明西风急流明显减弱，北美上空存在显著的异常反气旋环流。从这三个差值的分布看，P1－P2的风速差异最显著，其次是P1－P2，而P2－P3差异较小。说明在厄尔尼诺事件发生次年的华南前汛期，在中等及以上强度的东部型厄尔尼诺事件发生时，高层西风急流偏强最显著，其次是弱等级东部型厄尔尼诺，而中部型厄尔尼诺发生时西风急流最弱。图 6f为P2－P3在华南前汛期的海平面气压场差值分布，得到和图 6b、6d大部分相反的结果。在欧亚大陆、印度洋、北美洲以及中低纬度太平洋大部为海平面气压负差值分布，而中高纬度和东太平洋大部为海平面气压正差值分布，通过0.05显著性水平的区域主要位于中高纬度的北太平洋，北太平洋与大陆之间的东西气压差明显加大，不利于北方系统和西风系统的南压和东移影响，不利于华南前汛期降水的发生。从这三个差值的分布看，P1－P3的海平面气压差异最大，其次是P1－P2，而P2－P3的差值分布与前两个几乎相反，P1相对P2、P3的差值在高、中、低纬度大陆和太平洋海平面气压呈“+ - +”的异常分布，得到和前面相关分析近似的结果，P1这种分布有利于华南前汛期雨量偏强。
图 7a、7c为不同强度东部型厄尔尼诺事件次年华南前汛期500 hPa高度差值场分布和通过0.05显著性水平的区域。可见在P1－P2时（图 7a），500 hPa高度场的差异主要在20°N附近呈北低南高的反位相差值分布，而华南北侧的高度场降低，南侧的高度场上升，说明副高偏强，但不显著。同时东亚中高纬经向环流加强，对应东亚大槽和极涡都明显加强。图 7c为P1－P3在华南前汛期500 hPa高度差值场。得到图 7a相类似的结果，但在高纬度的高度场差值均为通过0.05显著性水平，说明中等以上强度东部型厄尔尼诺事件次年比中部型厄尔尼诺东部型极涡明显加强，冷空气强。图 7e为P2－P3的500 hPa高度差值场，可见20°N附近南北高度场的差异分布与图 7a、7c的分布几乎相反。20°N附近以南的高度差值为负，高度场差异最大的区域出现在（20°S~20°N，120°E~60°W）的低纬热带太平洋地区以及阿拉伯海北部，通过了0.05显著性水平，而20°N~60°N的中纬度地区大部为正高度差值，同时在东亚到北太平洋存在高度场正差值中心，说明在华南前汛期，弱强度东部型相对中部型厄尔尼诺事件次年，中低纬到赤道太平洋高度场明显下降，副高减弱，也说明中部型厄尔尼诺事件次年华南前汛期副高是明显加强的，同时东亚大槽减弱，不利于华南前汛期降水的增加。得到和前面华南前汛期雨量强度指数和高度场相关分析一致的结果。
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图 7 同图6，但为500 hPa高度场（单位：gpm）和850 hPa风场（单位：m s-1） Figure 7 As in Fig. 6, but for 500-hPa geopotential height (units: gpm) and 850-hPa wind (units: m s-1) |
图 7b、7d为不同强度东部型厄尔尼诺事件次年华南前汛期850 hPa风场差值和通过0.05显著性水平的分布。可见P1－P2（图 7b）时，风场的显著差异主要出现在太平洋和印度洋，北太平洋存在异常气旋性环流，西太平洋和南海存在异常反气旋环流，中心位于菲律宾以东，同时在日界线以东赤道太平洋为西风气流，日界线以西为东风气流；印度洋存在异常气旋环流。华南处于北风和西风交汇，有利于气流辐合和降水产生，得到和前面华南前汛期雨量强度指数和850 hPa风场相关分析一致的结果。说明菲律宾附近反气旋异常环流的存在有利于华南前汛期降水偏多。图 7d为P1－P3，风场差异与图 7b相似，但风速差值较小，且通过显著性检验的区域也变小。
图 7f为P2–P3的850 hPa风场在华南前汛期差值分布。风场差异显著的地区在北太平洋，在菲律宾以东存在异常气旋环流，在（40°N~60°N，180°~120°W）的东北太平洋存在反气旋异常环流，赤道太平洋的风场分布与图 6b、6d相反；但在图 7d、7f华南的南风气流达到60°N，说明中等或以上强度的东部型厄尔尼诺次年的华南前汛期冷空气强，中部型的冷空气最弱，而弱等级东部型厄尔尼诺介于两者之间。
图 8为不同强度、类型的厄尔尼诺事件次年华南前汛期整层水汽输送差异和水汽的辐合辐散差值分布，可见，在P1－P2时（图 8a），华南地区存在北风和西风异常的冷暖气流的交汇，并有明显水汽辐合配合，与李宏毅等（2013）分析指出这样暖湿气流与北方东部异常冷空气在华南地区形成水汽辐合，导致华南3月降水显著增多相一致。而P1－P3（图 8b）时，华南南部存在偏西风和偏南风的交汇，但水汽辐合的区域没有图 8a大。而P2－P3（图 8c）时，南风异常增大，水汽辐合区北抬到长江中下游，华南和南海北部为水汽辐散区，不利于华南前汛期降水的发生。
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图 8 厄尔尼诺事件次年华南前汛期对流层整层（1000～300 hPa）水汽通量（矢量，单位：kg m-1 s-1）及水汽通量散度（阴影区，单位：10-5 kg s-1m-2）在不同情况下合成场差值：(a）P1–P2；（b）P1–P3；（c）P2–P3 Figure 8 Composite differences of moisture fluxes (vectors, units: kg m-1 s-1) vertically integrated from 1000 hPa to 300 hPa and moisture fluxes divergence (color shaded, units: 10-5 kg s-1 m-2) in the first rainy season in South China in the subsequent years of El Niño events under different circumstance: (a) P1－P2, (b) P1－P3, (c) P2－P3 |
以上分析可见不同强度、类型的厄尔尼诺事件次年由于海温正异常中心的位置和强度的不同，热带大气对其响应存在明显差异，导致次年华南前汛期雨量强度不同。当中等及以上强度的东部型厄尔尼诺事件发生的次年上半年，特别是2~4月赤道东太平洋海温异常偏高，而赤道西太平洋海温异常偏低，中高纬度的西北太平洋海温异常偏低，低纬太平洋海温自西向东呈“+ - +”的距平分布，大气对这种海温的响应是通过对流层低层在菲律宾以东洋面激发异常反气旋环流和南风异常来实现（Wang et al., 2000），低层孟加拉湾到中南半岛、南海中北部的偏南气流明显加强并与北风异常在华南交汇，且华南为存在水汽辐合；中层极涡和东亚大槽均明显加强，导致南下的冷空气偏强，华南北侧为高度负距平，南侧为高度正距平，欧亚中高纬经向环流明显加强。对流层高层中低纬存在显著西风急流，导致华南前汛期雨量偏强。而弱等级东部型厄尔尼诺次年和中部型厄尔尼诺次年，1~6月低纬太平洋海温自西向东呈“- + -”的距平分布，西太平洋暖池异常偏暖，导致Walker环流及东亚太平洋中低纬局地Hadley环流增强，该异常通过影响东亚到太平洋遥相关波列，使前汛期期间副高加强西伸，华南地区对流活动受到抑制（强学民和杨修群，2013）。同时高层西风急流明显减弱，中层东亚大槽和极涡均明显减弱，导致冷空气弱，水汽辐合区北抬，华南区域没有水汽的辐合，不利于华南前汛期降水的发生。当然厄尔尼诺事件对降水的影响，除了与厄尔尼诺的不同类型、强度有关外，还与年际、年代际变化等有关（何溪澄等，2008；宗海锋等，2010），华南前汛期雨量强度是多种因素共同作用的结果，需要综合考虑。
4 结论（1）根据气象行业标准（QT/T370-2017）对厄尔尼诺事件不同类型的划分结果统计，1961~2016年共发生了17次厄尔尼诺事件，其中东部型11次，中部型6次，2000年以来中部型厄尔尼诺事件出现的概率较之前明显增多。1961年以来发生的3次超强厄尔尼诺事件均为东部型。
（2）根据国家气候中心最新颁布的华南前汛期业务监测标准，统计不同强度、类型的厄尔尼诺事件对次年华南前汛期各监测指标的影响得出，厄尔尼诺事件的不同类型与不同强度对次年华南前汛期降水的影响存在明显差异。中等及以上强度东部型厄尔尼诺事件次年，华南前汛期开汛早、结束晚，降水多，雨量强度以偏强、强为主；而弱等级的东部型厄尔尼诺事件次年和所有中部型厄尔尼诺事件次年华南前汛期开汛晚、结束早，降水少，雨量强度偏弱到正常。
（3）华南前汛期雨量强度指数与2~4月海温的相关最显著。赤道东太平洋以及我国近海、南海中北部海温偏高（低），而中低纬度西太平洋和阿拉伯海北部的海温偏低（高）有利于华南前汛期雨量偏强（弱）。.
（4）华南前汛期雨量强度指数与4~6月欧亚高中低纬度的大气环流显著相关，说明大气环流对华南前汛期雨量强度有显著影响，包括高层西风急流加强，中层东亚大槽加强，华南南北高度场的反相变化；低层菲律宾附近反气旋环流的存在以及南北气流在华南的交汇等密切相关。
（5）相关和合成分析表明，中等及以上强度东部型厄尔尼诺事件次年，大气对这种海温的响应是通过在对流层低层在菲律宾以东洋面激发异常反气旋环流和南风异常来实现，低层阿拉伯海—孟加拉湾—中南半岛—华南的偏西气流和南海到华南的偏南气流明显加强并在华南存在水汽的辐合；东亚大槽和极涡均明显加强；对流层高层中低纬存在西风急流，导致华南前汛期雨量偏强。而弱等级东部型或中部型厄尔尼诺事件次年，高层西风急流明显减弱；中层东亚大槽和极涡均明显减弱，导致冷空气弱，水汽辐合区北抬，华南区域没有水汽的辐合，不利于华南前汛期降水的发生。
致谢: 感谢审稿专家对文章提出非常好的修改建议！感谢国家气候中心王遵娅提供华南汛期监测数据！
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