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中南半岛地区是印度季风和南海-西北太平洋季风的过渡区,它的季风降水与印度季风和东亚季风关系密切,影响着东南亚地区的气候。相比于印度季风和东亚季风的研究,目前关于中南半岛气候变化的研究相对较少,并且之前研究多是针对境内某个国家或某些区域的降水变化的研究。整个中南半岛的气候特征和年际变化以及影响其变化的因子、过程还需要更系统和详细的分析。本文利用GPCC降水资料、ERA-interim再分析资料、HadISST海温资料和NSIDC积雪资料等多种观测和再分析数据,分析了整个中南半岛地区的雨季特征和雨季降水年际变化特征,区分了雨季降水的三个阶段,研究了热带印度洋-太平洋海温异常对该地区雨季降水年际变化的影响和物理过程,揭示了各个关键海区海温异常对各阶段降水的共同和单独作用,探讨了海温异常对中南半岛地区夏季降水与青藏高原东北部春季积雪变化关系的可能影响。主要结论如下:
(1)中南半岛雨季降水的特征和形成:中南半岛地区西岸和中东部等大部分地区降水经历明显两季,雨季从5月持续到10月,干季从11月到次年4月,降水峰值在6月到8月。东岸地区降水有准半年变化特征,最大峰值和次峰值分别出现在10-11月和5月。西岸和中东部大部分地区雨季降水与西南夏季风有关。东岸10-11月的大量降水与东北冬季风有关。地表热通量的季节变化对中南半岛地区雨季降水的形成有重要作用。春季地表热通量的增强,可加热大气气柱和加强海陆热力差异,利于形成上升运动和降水。上述过程可诱发区域纬向垂直环流,在南海北部上空形成下沉气流,有利于在南海夏季风爆发前南海地区的海温上升。
(2)中南半岛雨季各阶段降水的年际变化及其与海温异常的关系:基于10月和11月降水的相似性,将11月也考虑在雨季之内。根据雨季临近月份降水年际变化主要模态和对应的时间序列的相似性,将雨季分为三个阶段:第一阶段5-6月降水主要集中在中南半岛西岸,第二阶段7-8月降水在西岸和中东部山区,第三阶段10-11月降水在东岸越南地区。各阶段降水的年际变化与热带中东太平洋海温异常的超前滞后关系也有所不同:中南半岛地区5-6月降水正异常发生在La Ni(n)a衰减年,7-8月降水正异常主要在La Ni(n)a衰减年和/或E1Ni(n)o发展年,10-11月降水正异常发生在La Ni(n)a发展年。
(3)热带印度洋-太平洋海温异常对中南半岛雨季各阶段降水年际变化的影响和物理过程:当局地海温异常和降水异常关系为正,则认为是局地海温对降水产生强迫作用。根据这一原则,分别有3、2和2个关键海区海温异常影响中南半岛地区三个阶段降水的年际变化。赤道中东太平洋(EP)冷海温通过Walker环流使中南半岛5-6月降水增加,热带南印度洋(SIO)冷海温通过越赤道气流在北印度洋产生西风异常利于5-6月中南半岛降水增加,西北太平洋(WNP)暖海温通过Rossby波响应产生西风异常使5-6月降水增加。赤道中太平洋(ECP)暖海温和热带东南印度洋(SEIO)冷海温分别通过西伸的Rossby波响应和越赤道气流形成的西风异常影响中南半岛7-8月降水的年际变化,使得西岸和中东部降水偏多。赤道中东太平洋(EP)和热带西印度洋(WIO)负海温异常都通过Walker环流影响中南半岛东岸10-11月降水变化,使得降水增加。
(4)关键海区海温异常对中南半岛雨季降水的共同作用与单独作用:赤道中东太平洋、热带南印度洋和热带西北太平洋三个关键海区海温异常的共同作用使得中南半岛5-6月降水更大,其中赤道中东太平洋和热带南印度洋负海温异常有更重要作用。赤道中太平洋正海温异常和热带东南印度洋负海温异常的共同作用使中南半岛7-8月降水更大,共同作用更大程度上取决于赤道中太平洋海温异常的影响,尤其是赤道中太平洋暖海温的作用十分显著。赤道中东太平洋和热带西印度洋冷海温异常的共同作用使中南半岛10-11月降水更多,其中以赤道中东太平洋海温异常的作用更大。数值模式试验证实了关键海区海温异常对雨季降水年际变化的共同作用比单独作用更明显,证实了赤道中东太平洋和热带南印度洋海温异常对中南半岛5-6月降水变化有更为重要的作用,证实了赤道中太平洋海温异常对中南半岛7-8月降水变化有显著的作用,证实了赤道中东太平洋海温异常对中南半岛10-11月降水变化的重要作用。
(5)海温异常对中南半岛夏季降水年际变化与青藏高原东北部春季积雪关系的可能影响:中南半岛地区夏季降水的年际变化与青藏高原东北部春季积雪在1973-2016年呈现负相关关系。这种关系在1989/1990年发生了年代际转变,在1973-1989年(P1时段)相关性不显著,在1990-2006年(P2时段)是较强的负相关关系,并在2007年后又变得不显著。赤道中太平洋和热带东南印度洋海温异常可能影响着两者关系在1989/1990年的年代际转变。春季两个关键区海温异常与春季积雪关系经历由弱变强的年代际变化,夏季海温异常对中南半岛夏季降水的影响有由弱变强的年代际变化。可能正是因为赤道中太平洋和热带东南印度洋海温异常在P1和P2两个时段的强度和位相转换的不同,影响着夏季中南半岛降水和春季青藏高原积雪的关系从P1到P2时段由弱变强。
(1)中南半岛雨季降水的特征和形成:中南半岛地区西岸和中东部等大部分地区降水经历明显两季,雨季从5月持续到10月,干季从11月到次年4月,降水峰值在6月到8月。东岸地区降水有准半年变化特征,最大峰值和次峰值分别出现在10-11月和5月。西岸和中东部大部分地区雨季降水与西南夏季风有关。东岸10-11月的大量降水与东北冬季风有关。地表热通量的季节变化对中南半岛地区雨季降水的形成有重要作用。春季地表热通量的增强,可加热大气气柱和加强海陆热力差异,利于形成上升运动和降水。上述过程可诱发区域纬向垂直环流,在南海北部上空形成下沉气流,有利于在南海夏季风爆发前南海地区的海温上升。
(2)中南半岛雨季各阶段降水的年际变化及其与海温异常的关系:基于10月和11月降水的相似性,将11月也考虑在雨季之内。根据雨季临近月份降水年际变化主要模态和对应的时间序列的相似性,将雨季分为三个阶段:第一阶段5-6月降水主要集中在中南半岛西岸,第二阶段7-8月降水在西岸和中东部山区,第三阶段10-11月降水在东岸越南地区。各阶段降水的年际变化与热带中东太平洋海温异常的超前滞后关系也有所不同:中南半岛地区5-6月降水正异常发生在La Ni(n)a衰减年,7-8月降水正异常主要在La Ni(n)a衰减年和/或E1Ni(n)o发展年,10-11月降水正异常发生在La Ni(n)a发展年。
(3)热带印度洋-太平洋海温异常对中南半岛雨季各阶段降水年际变化的影响和物理过程:当局地海温异常和降水异常关系为正,则认为是局地海温对降水产生强迫作用。根据这一原则,分别有3、2和2个关键海区海温异常影响中南半岛地区三个阶段降水的年际变化。赤道中东太平洋(EP)冷海温通过Walker环流使中南半岛5-6月降水增加,热带南印度洋(SIO)冷海温通过越赤道气流在北印度洋产生西风异常利于5-6月中南半岛降水增加,西北太平洋(WNP)暖海温通过Rossby波响应产生西风异常使5-6月降水增加。赤道中太平洋(ECP)暖海温和热带东南印度洋(SEIO)冷海温分别通过西伸的Rossby波响应和越赤道气流形成的西风异常影响中南半岛7-8月降水的年际变化,使得西岸和中东部降水偏多。赤道中东太平洋(EP)和热带西印度洋(WIO)负海温异常都通过Walker环流影响中南半岛东岸10-11月降水变化,使得降水增加。
(4)关键海区海温异常对中南半岛雨季降水的共同作用与单独作用:赤道中东太平洋、热带南印度洋和热带西北太平洋三个关键海区海温异常的共同作用使得中南半岛5-6月降水更大,其中赤道中东太平洋和热带南印度洋负海温异常有更重要作用。赤道中太平洋正海温异常和热带东南印度洋负海温异常的共同作用使中南半岛7-8月降水更大,共同作用更大程度上取决于赤道中太平洋海温异常的影响,尤其是赤道中太平洋暖海温的作用十分显著。赤道中东太平洋和热带西印度洋冷海温异常的共同作用使中南半岛10-11月降水更多,其中以赤道中东太平洋海温异常的作用更大。数值模式试验证实了关键海区海温异常对雨季降水年际变化的共同作用比单独作用更明显,证实了赤道中东太平洋和热带南印度洋海温异常对中南半岛5-6月降水变化有更为重要的作用,证实了赤道中太平洋海温异常对中南半岛7-8月降水变化有显著的作用,证实了赤道中东太平洋海温异常对中南半岛10-11月降水变化的重要作用。
(5)海温异常对中南半岛夏季降水年际变化与青藏高原东北部春季积雪关系的可能影响:中南半岛地区夏季降水的年际变化与青藏高原东北部春季积雪在1973-2016年呈现负相关关系。这种关系在1989/1990年发生了年代际转变,在1973-1989年(P1时段)相关性不显著,在1990-2006年(P2时段)是较强的负相关关系,并在2007年后又变得不显著。赤道中太平洋和热带东南印度洋海温异常可能影响着两者关系在1989/1990年的年代际转变。春季两个关键区海温异常与春季积雪关系经历由弱变强的年代际变化,夏季海温异常对中南半岛夏季降水的影响有由弱变强的年代际变化。可能正是因为赤道中太平洋和热带东南印度洋海温异常在P1和P2两个时段的强度和位相转换的不同,影响着夏季中南半岛降水和春季青藏高原积雪的关系从P1到P2时段由弱变强。