引言

华南地区通常主要指南岭以南的中国地区，包括广东、广西、海南、福建。华南地区的降水特征已有很多研究(吴尚森等，1990；1992；李春晖等，2004；林爱兰等，1996；张爱华等，1997；郑彬等，2007；袁媛等，2012)，结果均表明华南地区降水与华北以及江淮流域有着不同的特征。但总的来说，上述研究大都是对华南汛期降水的基本特征及其年际变化进行分析，而对华南春季降水研究得较少，尤其是华南春季降水东西反位相分布特征的研究更少。由于春季正是华南农作物播种和生长期，自然降雨是作物需水的主要来源，因而对华南春季降水进行研究具有重要的实际意义。Xin等(2006)对华南晚春的干旱进行研究，指出20世纪70年代后期以后，华南晚春的降水有急剧的减少, 其原因是中国中东部对流层中上层的温度有显著的下降。Li等(2009)的研究表明华南春季降水及其相应的水汽输送具有显著的年代际变化特征。近年来的研究还表明PDO、ENSO和北印度洋及南海附近海温是影响华南3月降水年代际和年际异常的重要外强迫因子，而华南4、5月降水异常则与前期中西太平洋海温异常有着密切的关系(李宏毅，2009；李宏毅等，2010；2012)。纵观这些研究，都是对华南春季整体旱涝的特征进行研究。竺夏英等(2007)的研究表明尽管江淮梅雨期降水在多数年份具有一致的空间变率，然而在有些年份却呈现出南北反相的变化特征，据此将梅雨雨型分为南涝北旱和南旱北涝型，并对梅雨降水经向分布异常年的海气背景特征进行了深入的研究。吴尚森等(1992)分析了华南前汛期旱涝时空分布特征，给出了4个前汛期降水的典型分布场，分别为第一特征向量反映了整个华南地区降水偏多(偏少)一致的变化特点，第二特征向量表示东多(少)西少(多)雨型，第三特征向量表示北多(少)南少(多)雨型，第四特征向量表示东西多(少)中间少(多)雨型。目前对华南春季(3—5月)降水的空间分布及华南春季降水的空间分布异常年的大气环流背景特征均缺少深入细致的研究，而了解华南春季降水的时空特征对做好旱涝趋势预报很有必要。因此本文首先对华南春季(3—5月)降水异常进行EOF分析，找出春季降水异常的不同空间分布型及其对应的时间系数变化，得到空间分布型对应的典型年份，并着重对纬向非均匀分布型及异常年的大气环流背景特征进行深入的分析。

1 资料与方法介绍

本文所用资料包括：1951—2007年中国气象局整编的160站的逐月降水资料，1951—2007年NCEP/NCAR全球逐月2.5°×2.5°的风场和比湿(垂直方向为8层)、地面气压、位势高度场、温度场、海平面气压场和垂直速度场资料。

对于中国气象局整编的站点资料，我们按照华南地区的行政划分选取了广东、广西、海南、福建这4个省，主要包括浦城、福州、永安、厦门、梅县、汕头、曲江、河源、广州、阳江、湛江、海口、桂林、柳州、梧州、南宁、北海、百色，将这18个站作为华南地区的代表站。对于NCEP/NCAR的资料我们选取(18°~28°N、104°~120°E)作为华南区域来进行研究。

大气水汽输送的计算方法同文献(Wei et al, 2005; Zhou et al, 2005; 李宏毅等，2010)，分别计算经向和纬向的水汽通量以及水汽通量散度。

本文使用的分析方法主要为EOF分析法及合成分析法。

2 华南春季降水的EOF分析

对华南地区18站1951—2007年的春季降水量距平场进行EOF分析，得到前4个特征向量，其累计方差贡献率达76.29%(表 1)，表明前4个模态可以基本代表华南1951—2007年春季降水的雨型分布。

第一特征向量反映了华南地区春季降水异常具有全区一致性降水偏多或偏少的特征，其方差贡献率为47.05%，在各特征向量中占绝对主导地位，其中有两个最大值中心，一个位于阳江，另一个位于梅县以南，以广东省为中心，绝对值向北、向东和向西方向均减小(图 1a)。

第二特征向量反映了华南地区春季降水异常的东西反位相关系，其方差贡献率为14.21%。零度线位于113°E附近，113°E以西为正值，以东为负值，表示了以113°E为界，其西和其东地区降水表现出一种反位相的现象，也就是说当113°E以西华南地区降水相对偏多时，华南地区以东降水则相对偏少，反之，则情况相反(图 1b)。

第三特征向量反映了华南地区春季降水异常的南北反位相特征，其方差贡献率为8.16%，零度线位于23°N附近，也就是说当23°N以南的华南地区南部降水相对偏少时，华南北部降水相对偏多，反之，则情况相反(图 1c)。

第四特征向量反映了华南地区春季降水异常的东北部和西南部反位相的特点，其方差贡献率为6.87%，表示当华南地区东北部降水相对偏少时，华南西南部地区则降水相对偏多，反之，则情况相反(图 1d)。

如图 2a所示，第一时间系数结合其空间分布可得，从20世纪50年代末期到70年代初，整个华南地区表现为一致性的降水相对偏少，70年代初期到90年代初期整个华南地区为一致性的降水相对偏多，90年代初期以后，整个华南地区又表现为一致性的降水相对偏少。

如图 2b所示，第二时间系数结合其空间分布可得，20世纪60年代中期到70年代末期，华南西部降水相对偏多，华南东部降水相对偏少，80年代初期到90年代初期，华南西部降水相对偏少，华南东部降水相对偏多。

如图 2c所示，第三时间系数结合其空间分布可得，20世纪70年代初期到80年代初期，华南南部降水相对偏少，华南北部降水相对偏多，80年代初期90年代末期华南南部降水相对偏多，华南北部降水相对偏少。

如图 2d所示，从第四时间系数并结合空间分布可得，20世纪50年代初期到60年代中期，华南西南部地区降水相对偏少，华南东北部地区降水相对偏多，60年代中期到2000年代初期，华南西南部地区降水相对偏多，华南东北部地区降水相对偏少。

通过对华南春季降水进行EOF分析可得，华南春季降水的空间分布型有全区一致性，东西反位相、南北反位相及东北—西南反位相等特点。这个春季降水的空间分布型与华南前汛期降水(4—6月)EOF分析的前三个模态比较一致(吴尚森等，1992)，但第四模态有所不同，华南春季降水第四模态表现为东北部和西南部反位相的特点，而华南前汛期则表现为东西多(少)中间少(多)雨型。华南春季降水第一特征向量的时间序列与华南春季总降水量的时间序列变化相同(Li et al, 2009)，这也进一步说明第一特征向量所反映的全区一致性降水变化占主要地位。通过对第二、三、四特征向量时间系数和空间分布的分析，得出在某些年份华南东部和西部降水、南部和北部降水及东北部和西南部降水呈现出一种反位相的关系，但是具体某一年实际表现出来的降水分布型主要取决于所有特征向量相叠加之后的整体降水量异常。

3 华南春季降水的纬向非均匀分布特征

对于华南春季降水一致性的分布型，Li等(2009)已经进行过分析。本文主要研究华南春季降水东西反位相的特征。根据前2个主要特征向量的时间系数的比较，选出第二模态的典型年份，具体做法是：首先分别选出前2个特征向量的标准化时间系数绝对值>1.0的年份，如果选出的前2个特征向量的标准化时间系数绝对值>1.0的年份不是重叠的年份，则将第二特征向量的标准化时间系数绝对值>1.0的年份作为东西反位相的典型年份，但是如果选出的前2个特征向量的标准化时间系数绝对值>1.0的年份中有重叠的年份时，则当第二特征向量大于第一特征向量的标准化时间系数绝对值时，该年份才能选为东西反位相的典型年份(因为当第一模态的标准化时间系数绝对值大于第二模态的标准化时间系数绝对值时，往往表现为第一模态的空间分布性)，这样经过筛选之后，最后得到东西反位相的典型年份见表 2和表 3。

为研究这些年份华南春季降水纬向非均匀分布特征，又计算了华南18站、华南西部9个站(图 1b中的正值区)、华南东部9个站(图 1b中负值区)57年春季降水量的标准化距平S₁₈、S_eth9和S_wth9，并定义降水量标准化距平绝对值 < 1.0个标准差的年份，即标准化降水量值在[-1.0, 1.0]之间的年份为降水正常年份，降水量标准化距平值>1.0( < -1.0) 的年份则为偏涝(旱)年。

从表 2和表 3可以看出，华南春季降水纬向非均匀分布异常年，就华南地区整体而言，除1992年以外，其余年份降水量标准化距平绝对值均小于1.0个标准差，即整个华南地区降水量属于正常范围内，但是华南西部和东部地区的标准化降水量符号基本相反，最明显的是1954、1965、1971、1997、1980、1987、1989和1992年，华南西部或东部地区的标准化降水量绝对值>1.0，其他年份至少有一侧(华南西部或东部)地区的标准化降水量绝对值>0.5，表明该地区春季降水量异常偏多或偏少。由此可以看出，表 2和表 3选出的华南春季降水纬向非均匀分布异常年是比较合理的。

从表 2可以看出，在西涝东旱年，华南西部地区标准化降水量均为正值，而华南东部除了1998年均为负值，表明华南西部地区降水偏多，东部地区降水偏少。1998年，虽然3个标准化值均大于0，但华南西部地区的标准化值趋于1，而东部地区的标准化值则很小，表明西部地区的降水量明显偏多，因此仍可归为西涝东旱年。为了进一步验证上述结果，又计算了西涝东旱年降水量距平场合成图，不难发现，零度线位于114°E附近，114°E以西的华南西部地区降水距平为正值，正的降水距平可达到250 mm，而114°E以东的华南东部地区则降水距平为负值，东西相差很大(图 3a)。

从表 3可以看出，在西旱东涝年，华南西部地区标准化降水量(除了1992年)均为负值，而华南东部地区均为正值，这正好与西涝东旱年的情况相反。1992年，虽然整个华南地区的标准化值大于1，表明整个华南地区降水偏多，但华南东部的标准化值为1.80，而华南西部的标准化值仅0.40，表明华南东部的降水明显偏多，而西部降水则表现为正常，因此仍可归于西旱东涝年。同样，由西旱东涝年降水量距平合成图易见：零度线位于111°E附近，111°E以西的华南西部地区降水距平为负值，111°E以东的华南东部地区降水距平为正值，降水距平中心值达到了300 mm，东西相差明显(图 3b)。

4 华南春季降水纬向非均匀性分布异常年同期大气环流背景特征

图 4为华南春季西涝东旱年减去西旱东涝年的合成海平面气压场差值图。由图可得，西涝东旱年与西旱东涝年相比，华南西北部(34°N、98°E)存在一个气压的正异常，中心数值大于2 hPa，因此该正异常气压的东北部有利于盛行异常的西北风，冷空气向南爆发加强；该正异常的南部存在一个弱的负异常，中心数值约为-0.5 hPa，该负异常的东南部有利于盛行异常的西南风，暖湿的西南风水汽输送增强，因此干冷的西北风与暖湿的西南风在华南西部形成水汽的异常辐合，有利于华南西部的降水增加。另外华南东部及其东部海面上存在一个范围较大的气压正异常，中心数值约为0.5 hPa，该高压西南侧的东南风也增强了向华南西部地区的水汽输送，这也是西部降水偏多的原因之一。而华南东部处于范围较大的高压控制之下，有利于华南东部低层风场的异常辐散，从而造成了华南东部的降水偏少。

图 5为华南春季西涝东旱年减去西旱东涝年的合成850 hPa高度场差值图。由图可见，850 hPa高度场与海平面气压场有着很好的一致性，表现为华南西北部存在高度场的正异常中心，中心数值大于10 m，负异常位于华南的西南部地区，中心数值约为-5 m，华南东部及其东部海面上存在大范围的正异常，中心数值约为5 m。这也表明了在西涝东旱年，华南西北部存在的高度场正异常有利于其东北部冷空气的南下，华南西南部的负异常中心有利于其东南部盛行异常的西南风，另外华南东部及其东部海面上的正异常高度场的西南部地区有利于盛行东南风异常，因此偏北风异常与偏南风异常在华南西部形成风场的辐合，增强了华南西部的降水。而华南东部处于范围较大的正的高度场距平控制之下，不利于风场及水汽场的辐合，因此导致华南东部降水的减少。在西旱东涝年时，则情况相反。

图 6a为西涝东旱年合成的850 hPa风场距平图，由图可见，华南大部分地区被反气旋性风场距平环流所控制，华南的西北部地区存在西北风距平，华南的西部存在东南风距平，因此有利于冷空气和暖空气在华南西部形成辐合，导致华南西部降水增加。华南东部以南盛行东北风距平，华南东部以北盛行西南风距平，华南东部处于风场辐散的控制之下，因此造成了华南东部地区的降水偏少。

图 6b为西旱东涝年合成的850 hPa风场距平图，由图可见，华南大部分地区位于气旋性风场距平环流控制之下，该气旋性环流距平的中心位置位于华南东北部地区，因此华南西部以偏北风为主，没有明显的暖湿空气输送，造成华南西部的降水减少。相反，华南东部以南地区为西南风距平，东部以北为东北风距平，华南东部处于西南风和东北风的辐合控制下，因此有利于华南东部降水的增多。

从合成的850 hPa涡度差值场来看(图 7)，西涝东旱年与西旱东涝年相比，华南区域存在强度较大的负涡度距平，中心位置偏向华南东北部地区，且中心数值小于-5×10^-6 s^-1。表明在西涝东旱年，华南东北部地区处于异常的反气旋性环流控制之下，这与850 hPa风场距平具有很好的一致性(图 6a)。反之，在西旱东涝年，华南区域的涡度距平为正值，华南则处于异常的气旋性环流控制下，中心位置位于华南东北部地区，这也与图 6b中850 hPa风场距平在华南东北部地区为异常的气旋性环流相一致。

从合成的200 hPa散度差值场来看(图 8)，华南西部存在一个强度和范围均较大的正异常中心，中心数值大于0.6×10^-6 s^-1，华南东北部则位于强度和范围较大的负异常散度距平场控制之下，中心数值小于-1.5×10^-6 s^-1。这就表明了在西涝东旱年，华南西部200 hPa高空为异常辐散风，这有利于低层风场和水汽场的辐合上升，导致华南西部降水的增加，华南东部200 hPa高空为异常辐合的风场，这将导致高空气流的辐散下沉运动，不利于华南东部的降水。反之，在西旱东涝年，情况则相反。

从合成的850 hPa垂直速度差值场来看(图 9)，华南西南部存在一个负异常中心，中心数值小于-0.01 hPa·s^-1，华南东北部存在一个正异常中心，中心数值大于0.02 hPa·s^-1。这进一步说明了在西涝东旱年，华南西部的低层850 hPa存在异常的上升运动，有利于水汽的上升凝结，导致华南西部降水的增加，而华南东部地区的低层850 hPa存在异常的下沉运动，抑制了水汽的凝结，造成降水的减少。反之，在西旱东涝年，情况则相反。

图 10a为西涝东旱年合成的整层积分的大气水汽输送通量及其散度距平图。由图可见，在西涝东旱年，华南西部水汽通量散度距平为负值，中心数值小于-10×10^-5 kg·m^-2·s^-1，表明在华南西部水汽为异常辐合的，有利于西部降水的增加；华南东部水汽通量散度为正值，中心数值大于10×10^-5 kg·m^-2·s^-1，表明在东部水汽为异常辐散的，造成了东部降水的减少。从水汽通量矢量来看，华南西北部地区存在的水汽通量矢量为东北方向的，华南西部的水汽通量矢量为偏东方向的，因此有利于水汽在华南西部的辐合，造成西部的降水偏多。而华南东部以南为东北向水汽通量矢量，东部以北为西南向水汽通量矢量，造成了华南东部水汽的辐散，最终导致华南东部降水偏少。

图 10b为西旱东涝年合成的整层积分的大气水汽输送通量及其散度距平图。由图可见，华南西部的水汽通量散度距平为正值，中心数值大于10×10^-5 kg·m^-2·s^-1，表明在华南西部水汽为异常辐散的，造成了华南西部降水的偏少；华南东部水汽通量散度距平为负值，中心数值小于-10×10^-5 kg·m^-2·s^-1，表明在华南东部水汽为异常辐合的，有利于华南东部降水的增加。从水汽通量矢量场来看，华南西部地区存在西北向的水汽通量矢量异常，不利于水汽向华南西部输送，因此造成西部降水的偏少。而在华南东部以南存在异常西南向的水汽通量矢量，有利于从孟加拉湾向华南东部水汽输送的增强，华南东部以北存在东北向的水汽通量矢量距平，有利于冷空气的南下，因此水汽在华南东部地区为异常辐合的，从而导致华南东部降水偏多。

从1000 hPa的温度差值场来看(图 11)，西涝东旱年与西旱东涝年相比，华南西南部存在冷异常，中心数值小于-0.6℃，华南东北部存在暖异常，中心数值大于0.9℃。表明在西涝东旱年，华南西部1000 hPa温度偏冷与西部降水偏多有关，华南东部1000 hPa温度偏暖与东部降水偏少有着密切的关系。这也进一步从1000 hPa的温度差值场的西冷冬暖证实了华南西涝东旱的降水特征。在西旱东涝年时，则情况相反。

5 总结和讨论

华南春季降水异常虽然在多数年份呈现出一致的旱涝变化趋势，但在某些年份却表现为东西反位相的变化特征，造成旱涝灾害，而前人对此研究的较少。因此，本文首先对华南地区18站1951—2007年春季(3—5月)降水量距平场进行EOF分析，结果发现华南春季降水异常具有全区一致性、东西反位相、南北反位相及东北—西南反位相等特点。第二特征向量反映的是华南春季降水异常的空间分布呈现东西反位相的变化特征，据此将华南春季降水型分为西涝东旱型和西旱东涝型，并选出相应的典型年份。

进一步分析发现，大多数西涝(旱)东旱(涝)年整个华南地区的春季降水量接近正常年份，然后运用合成分析方法，分析了华南春季降水纬向非均匀分布异常年同期的大气环流异常特征。结果表明：在西涝东旱年，华南西北部地区存在一个海平面气压和高度场的正异常中心，因此该正异常气压的东北部有利于盛行异常的西北风，加强了冷空气的南下，该正异常的南部存在一个海平面气压场和高度场的负异常，该负异常的东南部有利于盛行西南风距平，华南东部及其东部海面上存在范围较大的气压场和高度场正异常，该正异常的西南侧有利于盛行东南风异常，因此偏北风异常与偏南风异常在华南西部形成风场和水汽场的异常辐合，最终导致华南西部的降水增多。而华南东部处于范围较大的正异常的海平面气压场和高度场控制之下，华南东部以南盛行异常的东北风，华南东部以北盛行西南风距平，因此华南东部的低层风场和水汽场为异常辐散的，从而造成华南东部的降水偏少。与此同时，850 hPa涡度场、200 hPa散度场、850 hPa垂直速度场和1000 hPa温度场均呈现出有利于华南西部降水偏多和东部降水偏少的环流形势。在西旱东涝年，情况则相反。

本文关于华南春季降水纬向非均匀性特征的分析，主要分析其降水本身的空间分布特征及同期环流场异常的特征，而外部强迫如何影响华南春季降水的纬向非均匀性分布，则需要进一步的研究。

另外，华南春季降水EOF分析的第三特征向量(方差贡献仅为8.16%)反映了华南地区春季降水异常的南北反位相特征，这就表明了华南春季降水在空间分布上除了纬向非均匀分布之外，在某些年份则表现为经向非均匀分布的特征。由于方差贡献较小，因此南旱北涝型和南涝北旱型的典型年份较少，这里不作赘述。