引言

南亚高压是夏季位于南亚上空对流层高层和平流层低层的一个庞大的高压系统, 是亚洲夏季风的主要成员之一，作为一个行星尺度的环流背景, 它与夏季北半球大气环流和亚洲的区域天气气候关系密切^[1-3]。对于南亚高压各特征指数的年际与年代际变化已有不少研究，陈咸吉等^[4]指出南亚高压面积和脊线位置存在准3年振荡。张琼等^[5]指出南亚高压的位置和强度存在明显的年代际变化，1978年以后，南亚高压面积和强度增大增强。彭丽霞^[6]研究了南亚高压各指数之间的关系，指出南亚高压主中心强度增强，面积扩大，单位面积强度增强，同时高压范围东西扩展。

关于南亚高压各特征参数对我国夏季降水的影响，气象学者也进行了多方面的研究。罗四维等^[3]指出100 hPa南亚高压脊线位置，尤其是120°E处脊线位置与长江中下游梅雨期及伏旱期有密切的关系。张琼等^[7]研究了南亚高压强度与长江流域大范围旱涝的关系。王秀文等^[8]对南亚高压中心和脊线位置与2005年梅雨异常的关系进行了探讨。金荣花等^[9]、毛文书等^[10]也从不同方面对南亚高压与梅雨的关系进行了研究。黄撄等^[11]则研究了南亚高压中心经度与我国华北夏季降水的关系。康志明等^[12]研究了南亚高压对我国南方雨带异常的影响。刘晓冉等^[13]，于凤荣等^[14]分别研究了南亚高压与川渝伏旱和鲁西北秋雨之间的关系。

可见，以往对夏季南亚高压与东部降水的研究主要着眼于南亚高压脊线和强度等特征参数，对东脊点位置关注有所不足。另外由于南亚高压在100 hPa附近发展最强，是夏季100 hPa北半球最稳定的环流系统，以往成果比较关注100 hPa南亚高压的研究，然而从南亚高压与急流和水汽输送等的关系角度来说，较低等压面无疑是更好的选择。早前丁一汇^[15]分析了200 hPa环流结构对梅雨期的影响，指出高空反气旋的生成、维持和消失可能与梅雨的出现、维持和结束有关联。

本文在前人的基础上进一步讨论夏季200 hPa等压面上南亚高压各特征参数之间的关系，以及各特征参数与我国夏季降水的关系。文献[5]指出1978年以后，南亚高压多特征参数存在明显的年代际变化，因此本文从研究1979年以后南亚高压各特征参数的变化情况入手。第1节给出所用资料、方法，第2节给出了南亚高压各指数的定义及其之间的关系，第3节讨论南亚高压各指数与我国夏季降水的关系，第4节简要地给出研究结论。

1 资料与方法 1.1 资料的选取

本文采用1951—2008年NCEP/NCAR再分析月平均高度场和风场资料，水平分辨率为2.5°×2.5°经纬格距；国家气象中心提供的全国574站逐日降水资料。

1.2 相关统计量

本文用到的主要相关统计量有Pearson相关系数、偏相关系数、滑动相关系数^[16]。Pearson相关系数属于简单相关系数，简单相关系数是指在不考虑其他因素影响的条件下，所求两个变量之间的相关系数，因没有考虑其他相关变量对这两个变量的影响, 实际上并不能真实地反映两个相关变量间的相关联系, 而只有消除了其他相关变量的影响之后, 研究两个变量间的相关性, 才能真实地反映这两个变量的相关性质。偏相关分析就是固定其他相关变量不变而研究两个相关变量间相关性的统计分析方法。

${{r}_{xy,\rm{ }z}}=\frac{{{r}_{xy}}-{{r}_{xz}}{{r}_{yz}}}{\sqrt{(1-r_{xz}^{2})(1-r_{yz}^{2})}}$

r_{xy, z}为将变量z固定后变量x与变量y的偏相关系数。其中r_xy，r_xz，r_yz分别表示变量x与变量y，变量x与变量z和变量y与变量z的相关系数。同理可得r_{yz, x}, r_{zx, y}。偏相关的显著性检验一般采用t-检验法。其统计量的计算公式为：

$t=\frac{{{r}_{xy,\rm{ }z}}}{\sqrt{1-{{r}^{2}}_{xy,\rm{ }z}}}\sqrt{n-3}$

其中n为样本数^[17]。

2 夏季南亚高压特征参数的比较 2.1 南亚高压各指数的定义

以夏季200 hPa等压面上，30°E以东南亚高压区内位势高度≥1252 dagpm的总格点数表示南亚高压的面积指数，而该区域内＞1252 dagpm的格点值与1252 dagpm之差的总和记为南亚高压的强度指数。以1252 dagpm等值线东脊点的经度值表示南亚高压的东脊点位置指数。以200 hPa南亚高压区内西风分量的零线作为脊线，分别以逐日脊线与100°~140°E每隔5个经度，共9条经线交点处的平均纬度作为文中讨论的脊线位置。以南亚高压所在区域的最大极值中心的经度表示南亚高压的中心位置。

2.2 各指数年际变化比较分析

图 1为夏季南亚高压各指数1979—2008年的标准化序列，从图中可以看出除脊线外南亚高压面积、强度、东脊点位置、中心位置都存在显著的年代际变化。1979—1991年，南亚高压面积偏大，强度偏强，东脊点处于比较偏东的位置；1991年以后，除1998年外高压面积偏小，强度变弱，东脊点位置也普遍偏西(图 1a-1c)。高压中心位置由2000年以前的普遍偏东转为2000年以后的普遍偏西，和其他指数相比，夏季高压中心位置年际变化较为稳定(图 1d)。南亚高压脊线位置年际变化特征明显，2~3年的年际变化在图 1e中得到很好的反映。

表 1给出了1979—2008年夏季南亚高压各指数间的Pearson相关系数，可以看出，南亚高压脊线位置指数与其他各指数间的关系并不显著，高压东脊点位置和高压中心位置的相关系数达到α=0.05的显著性。高压面积、强度、东脊点位置之间存在着显著的线性相关关系，相关系数大于0.8，通过了0.001高相关显著性检验，这与文献[6]中所得结论一致。然而如方法中所说，当三个变量两两具有较好的简单相关关系时，单独计算两两间的相关系数时可能得到错误的结论，此时计算了它们的偏相关系数。

表 2给出了1979—2008年夏季南亚高压面积、强度和东脊点位置的偏相关系数，可以看出当东脊点位置不变时，高压面积和强度仍具有很好的偏相关性，而面积不变时，东脊点位置与高压强度之间不存在显著的偏相关，这说明南亚高压东脊点位置和高压强度之间的简单相关关系是没有显著的统计意义的。高压东脊点和面积之间的偏相关系数也达到α=0.05的显著性。可见当面积不变时，高压东脊点位置与高压强度之间并没有一一对应的关系，它与高压强度的关系主要是通过面积指数实现的。从表 1和表 2可知，南亚高压面积和强度有显著的正相关，高压强度增强，面积扩大，但并非如前人所指出的同时高压范围东西扩展。高压强度增强，东脊点位置不变或者变化很小的情况仍然存在，这一点是前人的研究所忽略的。

3 南亚高压各指数与我国夏季降水的关系 3.1 南亚高压指数与夏季降水的相关分布

图 2给出了南亚高压各指数与我国夏季降水(6—8月平均降水)的相关分布，图中阴影区达到α=0.05显著性水平。从图中可以得到，与南亚高压面积和强度指数相关性较好的区域主要分布在内蒙古东北部、东北部分地区和长江流域中游部分地区(图 2a，图 2b)。高压中心位置与华南部分地区夏季降水有着显著的负相关(图 2d)。高压脊线位置与黄河下游夏季降水有着显著的正相关(图 2e)，而南亚高压东脊点位置与内蒙古东北部和东北部分地区、长江流域中游部分地区、江淮流域的夏季降水有着显著的正相关，与华南夏季降水有着显著的负相关，且较其他各指数而言，高压东脊点在内蒙古东北部和东北部分地区，华南地区的相关显著性区域更大(图 2c)。

3.2 夏季南亚高压东脊点位置与我国江淮流域降水的关系

选取15个站(天门、武汉、固始、寿县、霍山、六安、合肥、盱眙、滁县、南京、巢湖、淮阴、高邮、射阳、东台，见图 3)1951—2008年共58年每年6—8月平均降水量代表长江以北淮河以南的江淮流域夏季降水(由于建站年份不同，1951年只有其中的6个站的降水数据，1952和1953年为7个站，直至1956年为15站)。

图 4给出了江淮流域降水量与同期南亚高压东脊点位置的距平分布，可以看出，20世纪80年代以前两者的年际变化一致性较差，80年代以后两者变化趋势比较一致。图 5对南亚高压东脊点序列做M-K突变检验，图中实线为顺序时间序列的秩序列，其与虚线相交于1978到1979年之间，且交叉点在信度值α=0.05之间，表明南亚高压东脊点位置在20世纪70年代末存在明显的突变，这与全球大气环流形势在20世纪70年代末发生改变相一致。表 3给出了突变前后两者的相关系数，1951—1978年，两者为负相关性，但相关性不显著。这与陈桂英等^[18]利用1956—1976年100 hPa月平均资料指出夏季南亚高压东伸脊点异常偏东时，我国江淮流域异常偏旱；东伸脊点不明显或偏西的年份，江淮流域降水易偏多的结论相吻合。1979年后两者呈正相关，通过α=0.05亦通过0.01的显著性检验；对于1951—2008年时间序列来说，两者依然呈不显著的正相关。

显然这里的相关是针对平均情况来说的，而未考虑相关性的年代际变化，对于检测相关关系的长期变化可采用Bell^[16]建议的滑动相关分析。图 6为经过11年滑动相关后得到的两者相关系数时间演变，由于作了11年滑动，图中时间长度为1956-2003年，长虚线以上通过α=0.05显著性检验。可以看出，南亚高压东脊点位置与夏季我国江淮流域降水的相关性存在明显的转折，20世纪70年代以前，两者呈负相关，70年代以后，两者呈正相关性，且相关系数逐渐增大，80年代初以后，两者的正相关系数通过α=0.05的显著性检验。90年代中期以后两者相关性虽未通过显著性检验，但相关系数依然比较高。

4 结论

通过分析，可以得到以下主要结论：

(1) 当东脊点位置不变时，夏季南亚高压面积和强度具有很好的偏相关性，而面积不变时，东脊点位置与高压强度之间不存在显著的偏相关，高压东脊点位置与高压强度之间并没有一一对应的关系，它与高压强度的关系主要是通过面积指数实现的。南亚高压强度增强，面积扩大，但并非如前人所指的同时高压范围东西扩展。高压强度增强，东脊点位置不变或者变化很小的情况仍然存在。

(2) 夏季南亚高压东脊点位置与长江流域中游部分地区和江淮流域的夏季降水有着显著的正相关，与华南夏季降水有着显著的负相关，且较其他各指数而言，南亚高压东脊点位置指数与全国夏季降水相关性更好。

(3) 南亚高压东脊点在20世纪70年代末出现年代际转折。滑动相关分析表明南亚高压东脊点位置与夏季我国江淮流域降水的相关性存在明显的转折，20世纪70年代以前，两者呈负相关，70年代以后，两者呈正相关性，且相关系数逐渐增大，80年代初，两者的正相关系数通过α=0.05的显著性检验。近30年，南亚高压东脊点位置与我国江淮流域夏季降水有较好的正相关性。

20世纪70年代末，江淮流域降水发生非常明显的年代际变化，90年代以来，洪灾多发，而南亚高压东脊点位置指数为我们研究和预测江淮地区的降水异常提供了一个有利的信号。