引言

气候异常是大气环流异常的直接表现，而大气环流又在很大程度上受到海洋、雪盖、极冰等外强迫的影响。对大气和海洋异常特征进行分析，并讨论其与气候异常态的关联不仅有利于寻找造成气候异常的可能原因，而且为未来的预测提供了可能的思路和因子(高辉等，2008；张培群等，2009；艾婉秀等，2010；贾小龙等，2011；王朋岭等，2012)。为此，本文主要对2011年冬季至2012年秋季的海洋和大气环流异常进行分析，并介绍受此影响形成的中国气温和降水异常特征。

1 资料

本文主要使用了1961-2012年NCEP/NCAR的2.5°×2.5°逐日高度场、风场和比湿场等再分析资料。并使用了国家气象信息中心整编的中国地区723个台站1961-2012年月气温和降水量资料。本文使用的各要素气候平均值为1981-2010年平均值。

2 海温异常及影响 2.1 赤道中东太平洋海温

2011年冬季至2012年秋季最主要的海温异常特征表现为：2012年3月拉尼娜事件结束，赤道中东太平洋7-8月出现明显暖水波动，之后进入正常状态。

2011年9月至2012年2月赤道中东太平洋发生了一次拉尼娜事件。大气环流对此次拉尼娜事件的响应主要表现在后期，尤其是夏季，西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)脊线位置偏北，这造成了我国2012年夏季雨带明显偏北(张礼平等，2012；陈兴芳等，2000；王艳姣等，2013)。

继2012年3月拉尼娜事件结束后，赤道中东太平洋于7-8月出现厄尔尼诺状态。进入9月以后，日界线以东赤道中东太平洋区域的海表温度正异常明显减弱，9和10月Nino Z区海温指数分别为0.4℃和0.2℃，连续两个月低于0.5℃的阈值标准，表明暖水波动已经结束，海温进入正常状态。并且，这种正常状态在11月仍继续维持。大气环流对7、8月赤道中东太平洋的暖水波动出现了比较明显的响应，主要表现在9、10月西太副高明显偏强且面积偏大(Sun et al. 1999; 李崇银等，1987；应明等，2000)。偏大且偏强的西太副高在10月分裂为东西两个部分，东部偏东，不利于水汽向中国地区输送，使中国大部地区降水偏少；西部控制长江以南大部地区，造成中国南方地区降水异常偏少，气温偏高。

对历史上于1-4月结束的拉尼娜事件(共9个个例)分析表明，拉尼娜事件结束后热带太平洋变化趋势主要分为两类：第一类是暖海温事件发展，其中4个个例于当年夏秋季形成一次厄尔尼诺事件，分别为1957、1965、1972和1986年，1个个例(1976年)暖水波动维持5个月；第二类是弱的海温负距平维持(2个个例，分别为2001和2008年)或发展成一次新的拉尼娜事件(2个个例，分别为1962和2011年)。2012年，赤道中东太平洋海温经过短暂暖水波动后进入正常状态，类似海温演变特征在历史上较为少见。

2.2 印度洋海温

2012年8-9月，热带印度洋呈东冷西暖的“偶极子”模态正位相。定义热带印度洋海温偶极子指数为热带西印度洋(10°S~10°N、50°~70°E)的海表温度距平与热带东南印度洋(10°S~0°、90°~110°E)的海表温度距平差(Saji et al, 1999; Webster et al, 1999)。可以发现，8月的偶极子指数已超过1，而9月的偶极子指数也在0.8以上(图 2a)。大气对这种显著的印度洋偶极子模态产生响应，从而在热带东印度洋上空激发出一范围较大的异常反气旋环流(图 2b)。该反气旋环流的存在有利于西太副高加强西伸，其西北侧的强西南气流携带丰沛的水汽经孟加拉湾深入我国华西南部和华南一带，对我国华西南部出现明显的秋雨起到了重要作用。

3 北半球大气环流异常及影响 3.1 2011/2012年冬季

2011/2012年冬季，东亚大槽偏强，阻塞活跃，冬季风偏强，气温显著偏低。

季内，北极涛动(AO)位相转换明显，其在1月中旬前维持显著的正位相，至2月中旬左右迅速转入负位相，短暂维持之后再次进入正位相。欧亚中高纬500 hPa距平场自西向东维持“+ -+ -”波列分布，东亚大槽明显偏强，大西洋和乌拉尔山地区阻塞偏强，尤其是2月中旬该地区阻塞活跃。整个冬季西伯利亚高压几乎都维持强度偏强的特征。根据国家气候中心东亚冬季风强度指数(朱艳峰，2008)的监测结果，2011/2012年冬季，东亚冬季风指数为2.51(标准化值)，与1967年并列为1948年以来第一高值，表明2011年为强冬季风年(图 3)。这样的环流异常型有利于来自中高纬地区的冷空气南下影响东亚东部地区，是造成2011/2012年冬季中国气温显著偏低的一个重要原因(孙丞虎等，2012)。

3.2 春季

2012年前春乌拉尔山和鄂霍茨克海阻塞高压发展，中期西太副高偏北，后期东北冷涡活跃且季风环流增强，华南前汛期降水经历“活跃-中断-活跃”。

4月初至5月中期，欧亚中高纬环流呈“两脊一槽”型分布，乌拉尔山和鄂霍茨克海阻塞高压和贝加尔湖低压发展加强，使冷空气不断南下影响我国南方地区(图 4a)。同时，孟加拉湾和西太副高不断向该地区输送水汽。冷暖气流交汇形成锋面降水导致华南前汛期开始，华南进入第一个降水集中期。5月下旬，南海夏季风爆发但阶段性偏弱，阻碍了夏季风环流的向北推进。而ITCZ北抬和西北太平洋台风活动使西太副高持续偏北，华南地区在副高主体控制下对流活动受到抑制进而雨季中断(图 4b)。6月3候起，南海夏季风突然加强北推，其与台风活动相叠加使华南地区在异常气旋性环流控制之下。同时，南海北上台风和东北冷涡的频繁活动使西太副高南落，且孟加拉湾季风槽出现再次加强，两者均促进南海及西北太平洋水汽向华南输送，华南前汛期雨季再次活跃，华南地区进入第二个降水集中期(图 4c)(袁媛等，2012)。

3.3 夏季

2012年夏季，欧亚中高纬多短波槽活动，西太副高异常偏北，东亚夏季风明显偏强，使东亚夏季风雨带明显偏北。

6-7月，500 hPa高度场在欧洲东部至西西伯利亚以及东西伯利亚等地上空为异常正高度距平区，而贝加尔湖附近和巴尔喀什湖地区为低槽区，短波槽较为活跃并不断南下影响我国(图 5a)。同时，受强东亚夏季风的影响及对前期拉尼娜事件的大气环流响应，西太副高位置偏北。冷暖气流在我国北方地区交汇形成丰沛降水，东亚夏季风雨带整体偏北。进入8月份，环流调整，欧亚中高纬度以纬向环流为主，冷空气不活跃，我国大部地区降水偏少(图 5b)。

3.4 秋季

2012年秋季，欧亚中高纬持续“+ -+”形势，我国北方大部气温偏低，东北、华北地区降水持续偏多；环绕西太副高的反气旋环流范围较大，位置明显偏西，影响我国东南地区多雨。

秋季各月，欧亚中高纬的环流型变化不大，欧洲至乌拉尔山一带维持正高度距平，巴尔喀什湖-贝加尔湖至东亚大部一带为低槽控制，同时鄂霍茨克海阻塞高压发展并长期维持(图 6a)。这种异常型有利于冷空气不断向我国北方地区爆发南下，造成我国北方大部秋季气温较常年偏低。同时，在鄂霍茨克海阻高西南侧强东南气流的影响下，日本海和我国东海一带的异常东南水汽输送源源不断地进入我国东北、华北一带，在此与频繁活动的冷空气交汇形成范围较大的水汽辐合区，造成东北、华北地区的降水持续偏多(图 6b)。还可以注意到，虽然西太副高的主体较气候态偏弱、偏东，但由于环绕西太副高的反气旋环流范围较大，其西边界一直西伸到孟加拉湾地区，从而有利于来自低纬度的西南暖湿水汽向我国东南沿海输送，并与北方南下的冷空气交汇，在这些地区形成明显的水汽通量辐合，使该区域降水偏多。

4 亚洲夏季风特征及影响

2012年南海夏季风爆发偏早1候，结束偏晚2候，强度偏弱；东亚夏季风为1951年以来第四强，有利于雨带偏北。

4.1 南海夏季风

2012年南海夏季风于5月4候爆发，较常年偏早1候。9月2候南海夏季风进入临近结束状态。10月2候，随着北方干冷空气向南侵袭到华南沿海和南海北部地区，南海地区的热力性质发生明显改变，监测区上空的平均假相当位温已稳定降到临界值(340 K)之下；同时，监测区上空的平均纬向风已稳定转为东风；对流层低层(850 hPa)，索马里及105°E附近的越赤道气流显著减弱, 赤道印度洋的西风也随之减弱，标志南海夏季风结束，结束日期较常年同期(9月6候)偏晚2候，也是连续第7年结束偏晚(图 7)。2012年南海夏季风强度指数为-0.47，较常年偏弱，主要在6月、7月5候至8月3候，9月6候至10月1候偏强，而其余时段以偏弱为主。

4.2 东亚夏季风

东亚副热带夏季风指数(张庆云等，2003)显示，2012年东亚副热带夏季风(6-8月)明显偏强，强度指数2.58，为近62年来第四高值，仅次于1985年(3.24)、1972年(2.89) 和2004年(2.72)，并与1978年持平(图 8)。强东亚夏季风有利于夏季主雨带北推并维持在偏北的位置。事实也证明，2012年夏季降水主要表现出了北方偏多的特征，新疆南部、甘肃西北部、青海、内蒙古大部、华北东部及辽宁等地降水较常年同期偏多50%以上。

4.3 夏季风雨带进退特征

2012年6月3候以前，东亚副热带夏季风主要维持在我国华南至江南一带。江南地区于6月7日入梅，之后雨带逐渐北推，长江沿江和江淮地区于6月6候进入梅雨期。此后，随东亚夏季风的向北推进，雨带进一步向北扩张，于7月第2候抵达华北南部，此时华北雨季开始。8月5候，随着副高的南落以及季风的南撤，季风雨带也开始南移。9月3候，我国华西地区降水明显增多，华西进入秋雨季。9月5候，季风雨带南移至长江以南，我国华南及其附近地区出现明显降水(图 9)。10月2候，随着北方冷空气南下影响我国华南沿海和南海地区，南海地区的热力性质出现明显改变，夏季风开始撤离南海地区，南海夏季风结束。

5 中国气候异常

受前述海温、大气环流异常的影响，我国自2011/2012年冬季至2012年秋季出现了冬冷秋冷、春夏热和夏季降水“北多南少”的气候特征。

2011/2012年冬季，全国平均气温-4.8℃，较常年同期(-3.8℃)偏低1.0℃，为1986年以来最低值。除青藏高原大部和云南气温偏高外，全国其余大部气温偏低，尤其是北方地区气温偏低尤为明显(图 10a)。冬季全国平均降水量38.8 mm，接近常年同期(40.5 mm)。同样呈现出全国大部地区降水偏少的分布特征，仅新疆南部、青海、四川东部、东南沿海等地降水偏多5成至2倍(图 10b)。

2012年春季(3-5月)，全国平均气温10.5℃，较常年同期(9.9℃)偏高0.6℃。除局部地区气温偏低外，全国大部地区偏暖(图 11a)。季内，全国平均降水量为144.3 mm，较常年同期(138.1 mm)偏多5%。青海省西南部、内蒙古中西部、江南东北部等地降水偏多明显，而新疆、西藏南部、云南西北部等地降水偏少明显(图 11b)。

2012年夏季，全国平均气温为21.4℃，较常年同期(20.9℃)偏高0.5℃。除东北中部和南部、华北大部、内蒙古东南部、西南东南部和广西东部等地气温偏低外，全国大部地区偏暖(图 12a)。夏季，全国平均降水量332.9 mm，较常年同期(324.9 mm)偏多2.5%。降水距平百分率呈“北多南少”分布，这主要是受东亚夏季风偏强影响所致(图 12b)。

2012年秋季，全国平均气温9.6℃，较常年同期(9.9℃)偏低0.3℃。除新疆西南部、西藏西北部、青海西部、云南大部、河南大部和黑龙江中西部气温偏高0.5~1℃；新疆中部、内蒙古中部和华北北部等地部分地区气温偏低1~2℃外，全国其余大部气温接近常年同期(图 13a)。季内，全国平均降水量135.1 mm，较常年同期(119.7 mm)偏多12.7%。降水在空间分布上主要呈“东多西少”态势，而东部降水又自南向北呈“+ -+”的异常型，东北和内蒙古东部，江南东部降水明显偏多(图 13b)。

6 主要结论

对2011/2012年冬季至2012年秋季的主要海洋和大气环流异常及其对中国气温和降水的影响分析发现：

2011年9月至2012年2月赤道中东太平洋发生了一次拉尼娜事件，受此影响，夏季副高脊线位置偏北，影响了我国2012年夏季雨带明显偏北。拉尼娜事件结束后，赤道中东太平洋于7-8月出现厄尔尼诺状态，大气环流在9和10月出现明显响应，西太副高偏强且面积偏大。8-9月，热带印度洋呈“偶极子”模态正位相，在热带东印度洋上空激发出一范围较大的异常反气旋环流，有利于暖湿气流向我国华西南部和华南一带输送，对我国华西南部出现明显秋雨起到了重要作用。

2012年南海夏季风爆发偏早1候，结束偏晚2候，强度偏弱；东亚副热带夏季风为1951年以来第四强，有利于雨带偏北，新疆南部、甘肃西北部、青海、内蒙古大部、华北东部及辽宁等地降水较常年同期偏多50%以上。

受东亚副热带夏季风活动影响，我国江南地区于6月7日入梅，长江沿江和江淮地区于6月6候进入梅雨期；7月2候华北雨季开始；8月5候季风雨带开始南落；9月3候华西秋雨开始；10月2候南海季风结束。

2011/2012年冬季，东亚大槽偏强，乌拉尔山和鄂霍茨克海阻塞高压发展，冬季风偏强，全国大部气温显著偏低。2012年前春阻高活跃，仲春西太副高偏北，后期东北冷涡活跃且季风环流增强，华南前汛期降水经历“活跃-中断-活跃”。夏季，欧亚中高纬多短波槽活动，西太副高异常偏北，东亚夏季风明显偏强，使东亚夏季风雨带明显偏北。秋季，欧亚中高纬持续“+ -+”形势，我国北方大部气温偏低，东北、华北地区降水持续偏多；西太副高偏西，影响我国东南地区多雨。总体而言，2011/2012年度冬季至2012年秋季，我国气候的主要特征为：冬冷、秋冷、春夏热，夏季降水“北多南少”。