引言

ENSO对我国气候异常的影响一直为我国气象工作者所关注，例如：董婕等(2000)认为El Nino和La Nina事件与中国温度、降水有一定关系, 与秋季降水关系最好。施能(1991)认为南方涛动强度与来年夏季黄河长江中下游降水关系呈北正南负的相关，与当年秋季降水北正南负相关更明显。陈桂英(2000)认为El Nino和La Nina发生以后, 其不同发展阶段, 大气环流、西太平洋副热带高压(以下简称副高)和东亚季风有不同的响应, 中国夏季降水和旱涝有不同的分布型。张志华等(2008)以正SSTA首先出现的区域及其传播特征作为分类的依据, 将El Nino事件分成3种类型, 认为西部型发展年, 黄河中上游流域降水偏少；在衰减年则相反, 黄河中上游流域降水异常偏多；东部型发展年和衰减年的夏季降水没有明显的反位相关系, 发展年我国主要以少雨为特征, 而多雨区主要集中在黄淮流域；驻波型发展年黄河夏季大部偏少，衰减年北部多。励申申等(2000)根据ENSO事件发生时间研究与降水的关系，认为秋冬季增暖的厄尔尼诺事件对应次年夏季江淮流域降水偏多, 春夏季开始发展的ENSO事件对应当年夏季江淮流域降水偏少。赵振国(1996)研究认为EL Nino开始年的春夏季, 我国东部地区大范围少雨，秋季到次年夏季, 大部分月份降水大都为南多北少的分布型，尤其是在开始年秋季南多北少最典型。赖比星(2005)认为El Nino事件的发生，导致黄河流域降水的减少和蒸发的增加，从而造成该流域径流减少。叶笃正等(1990)认为，ENSO处于发展阶段, 该年我国江淮流域夏季降水偏多, 而黄河流域、华北及江南等地降水偏少, 出现干旱; 当处于衰减阶段时正好相反。陶诗言等(1998)认为El Nino事件发生后的冬季, 亚洲中高纬度地区盛行纬向环流, 东亚上空的东亚大槽强度比常年偏弱。陶亦为等(2011)认为，当冬春季Nino3区SST为正常偏暖(正常偏冷)的年份或者略偏暖(略偏冷)的年份，夏季雨带与Nino3区SST异常对应关系不显著，主要雨带偏北和偏南的概率相当；当冬春季Nino3区SST为强暖事件(强冷事件)时，夏季雨带一般偏南(偏北)。吴正华等(1999)通过ENSO亊件对北京汛期早涝的影响分析，认为ENSO北京汛期降水影响是复杂的，ENSO亊件的冷暖性质、强度、持续长度和起始时间的不同，都会对北京汛期旱涝产生不同的影响。从前人的研究可以看出，ENSO事件的性质和发展状态与降水的关系非常复杂，研究结论都以定性描述为主，据国家气候中心统计，1961年以来共发生24次ENSO事件，其中12次El Nino事件，12次La Nina事件，若按ENSO事件的性质、发生的季节或发展状态再划分，每一种类型所占的样本更少，况且没有达到ENSO事件的年份占多数。以上主要是侧重ENSO事件与降水的同期统计关系及机理方面的研究。本文试图用一个指标来描述前期海温的发展状态，并与后期预测对象建立一个定量的统计关系，以期为每年的汛期预测提供参考。

1 资料和方法

本文采用的资料包括:(1)1961—2011年黄河流域45站降水资料，来自黄河流域气象中心气候业务所用, 黄河流域夏季降水就是本文45个站的夏季平均降水量; (2) NCEP/NCAR再分析资料中的月平均高度、风场资料，水平分辨率为2.5°×2.5°；(3) 全球月平均海温资料，水平分辨率为2°×2°；(4) 国家气候中心74项环流特征量指数。气候平均值1971—2000年，t检验方法具体见黄嘉佑(2004)和马开玉等(2004)文献中介绍。

考虑到Nino3区涵盖了赤道东太平洋的大部海域，其海温变化在El Nino和La Nina事件中具有很好的代表性，因为El Nino(La Nina)事件往往在年末到次年年初达到盛期，Nino3区海温从秋季到春季的变化可以间接地反映暖事件或冷事件发展或减弱的趋势，这里以10月代表秋季，4月代表春季，用4月减上年10月的Nino3区海温作为海温变化指数, 记为ΔI_SST3=I₄-I_-10，并标准化处理，取1倍标准差作为正负异常标准，得到10个正异常年(1963、1965、1972、1974、1976、1989、1993、2000、2008、2011年)和11个负异常年(1964、1966、1970、1973、1977、1978、1988、1995、1998、2003、2007年)。

2 前期Nino3区海温变化指数和夏季海温的关系

ΔI_SST3指数与随后的夏季赤道中东太平洋海温有显著的正相关关系(图 1)，这个区域的相关系数大都通过α=0.05显著性水平检验，正中心为0.6左右，而与我国南海到菲律宾半岛海区为显著负相关，负中心为-0.5左右，也就是说从上年秋季到次年春季Nino3海温升高(降低)时，未来夏季赤道中东太平洋海温易偏暖(冷)，我国南海到菲律宾半岛海区易偏冷(暖)。虽然ΔI_SST3正(负)异常不等同于El Nino(La Nina)，但将1961年以来发生的历次El Nino(La Nina)事件进行对比分析，发现Nino3区海温的升高或降低与ENSO循环有着密切的联系，显著升高与El Nino发展或La Nina的衰减有很好的对应，而显著降低则与El Nino衰减或La Nina发展关系密切，即ΔI_SST3正异常易发展成El Nino，ΔI_SST3负异常易发展成La Nina。

3 ΔI_SST3指数与夏季大气环流的关系

为了揭示ΔI_SST3指数的异常与夏季大气环流的关系，用定义的ΔI_SST3指数与夏季500 hPa高度场求相关(图 2)，ΔI_SST3指数与北半球500 hPa高度场100°E~80°W范围的副热带地区呈显著的负相关关系，负中心达-0.5左右，也就是说Nino3海温从上年秋季到次年春季升高，未来夏季500 hPa高度场副热带地区高度易偏低，副高偏弱、偏南，夏季风也偏弱，而降低时结论相反。

下面再对ΔI_SST3指数10个正异常年和11个负异常年的夏季500 hPa高度场、850 hPa风场的差值场进行分析(图 3)，并进行显著性检验(这里用ΔI_SST3正异常年减负异常年)，来进一步揭示黄河流域夏季降水差异的环流成因。

图 3a中显示，500 hPa高度差值场上，在我国大陆、热带和副热带太平洋地区高度场为负，鄂霍茨克海地区高度场为正, 说明正异常年，在我国大陆、热带和副热带太平洋地区高度场偏低，鄂霍茨克海地区高度场偏高；负异常年则相反。正负差异最显著的地区在副热带太平洋地区，表明从上年秋季到次年春季Nino3海温显著升温可导致次年夏季副热带太平洋地区的500 hPa高度场偏低，西太平洋副热带高压偏弱、偏东、偏南，与图 2的结果一致。

图 3b中显示，850 hPa风差值场上，110°~120°E附近有一支西南气流向北输送，并与高原南侧来的偏西气流汇合，在6°~15°N一带形成一支异常的西风距平，经海上扰动分别在菲律宾半岛西北部和热带西太平洋地区形成两个异常的气旋性环流, 而在西北太平洋激发一个反气旋性环流，我国东部沿海上海附近生成一个气旋性环流，使得我国东部大陆出现异常东北风距平。另外，中高纬度大陆上形成一个明显的蒙古气旋，黄河流域处于蒙古气旋南侧的反气旋环流中。这种环流形势的配置反映东亚夏季风偏弱，西南暖湿气流很难到达黄河流域，恰好与张志华等(2008)总结的西部型El Nino事件的发展年的850 hPa风场形势相似，此形势有利于黄河流域降水偏少，而负异常年则相反。

4 黄河流域夏季降水与ΔI_SST3指数的关系

经计算，黄河流域夏季降水与ΔI_SST3指数呈显著的负相关关系(图 4)，相关系数达-0.51，通过了α=0.01显著性水平检验，这表明ΔI_SST3升高时，黄河流域夏季降水将减少，降低时，黄河流域夏季降水将增加。

再从ΔI_SST3与夏季黄河流域降水相关的空间分布来看(图 5)，除黄河源头呈正相关外，其他区域均呈负相关，中游相关最好，大部分区域都通过了α=0.05的显著性水平检验。

将ΔI_SST3指数与副高强度、面积、西伸脊点、北界位置这4个序列求相关，其相关系数分别为：-0.33、-0.35、0.37、-0.13，其中，ΔI_SST3指数与副高面积、西伸脊点的相关通过了0.01的显著性水平检验，与副高强度的相关也通过了0.05的显著性水平检验，与北界位置的关系不显著。也就是说ΔI_SST3表现为升温时，夏季副高易偏弱、偏小、偏西，降温时则相反。

按照前面定义的ΔI_SST3正负异常标准，分别分析正负异常年黄河流域夏季降水和副高是否存在显著差异。表 1给出了ΔI_SST3异常对夏季副高指数和黄河流域降水的影响，从表 1可以看出，10个正异常年中，黄河流域平均夏季降水距平为-24.8 mm, 负距平的年份有8年，夏季副高以偏弱、偏东为主，10次ΔI_SST3正异常年份的降水合成图上(图略)除黄河源头降水为正距平外，其他大部分区域都为负距平，负距平中心在上游的甘肃和宁夏境内以及河套东北部地区。

ΔI_SST3负异常的11年中，黄河流域平均夏季降水距平为33.7 mm, 距平全部为正，夏季副高以偏强、偏西为主，11次ΔI_SST3负异常年份夏季降水合成图(图略)上除黄河源头降水为负距平外，其他大部分区域都为正距平。

经对ΔI_SST3正负异常年夏季降水及副高特征量与其多年平均值差异的显著性检验(表 1)，虽然正负异常年之间t₁、t₂符号完全相反，但只有负异常年的夏季降水通过了显著性水平检验，副高特征量和正异常年降水均没有通过显著性水平检验，表明负异常年对黄河流域夏季降水影响显著，正异常年对降水的影响相对不明显，而正负异常年对夏季副高特征量的影响均没有达到显著性检验的水平。

在ΔI_SST3正负异常年降水差值场(正减负)的空间分布上(图 6)，可以看出，最显著的地区位于黄河流域上游甘肃和宁夏境内、河套东北部以及陕西、山西、河南三省交界处，与前面相关性分布检验比较略有差异。

5 结论

通过分析前期Nino3区海温的升降变化，探讨其对后期海温和大气环流以及降水的影响，得到如下结论：

(1) 夏季海温对ΔI_SST3指数的升降有较好的响应, ΔI_SST3显著升温(降温)，夏季赤道中东太平洋海温易偏暖(冷)，我国南海到菲律宾半岛海区易偏冷(暖)。说明Nino3区海温的升降与ENSO循环有着密切的联系，显著增温与El Nino发展或La Nina的衰减有很好的对应，即ΔI_SST3正异常易发展成El Nino，而显著降温则与El Nino衰减或La Nina发展关系密切，即ΔI_SST3负异常易发展成La Nina。

(2) ΔI_SST3升温(降温)时，500 hPa高度场上，夏季热带和太平洋副热带地区的高度场偏低(高)；850 hPa风场差值场上，在赤道北侧西风(东风)距平异常。也就是说ΔI_SST3升温(降温)时，西太平洋副热带高压偏弱(强)，我国东部盛行偏北(南)气流，暖湿气流不活跃(活跃)，季风偏弱(强)，大陆上蒙古北部气旋(反气旋)发展，河套地区处在反气旋性(气旋性)环流中。

(3) ΔI_SST3指数与夏季黄河流域降水呈显著的负相关关系，ΔI_SST3正异常时，夏季黄河流域降水易偏少；负异常时，夏季黄河流域降水易偏多。ΔI_SST3指数可以作为夏季黄河流域降水的先兆信号之一，特别是负异常对夏季降水的影响更显著，对预测的指示意义更大。

(4) 由于影响黄河流域夏季降水的因素比较复杂，今后还要加强其他外强迫信号对流域降水影响的研究，进一步提高预测准确率。