5月中國土壤濕度異常對7月華南睬嗖馗咴東部偶極子型降水年際變化的影響

王娟 范可 徐志清

摘要 利用1979—2019年ERA5再分析資料和站點降水資料，研究了5月中國土壤濕度異常對7月華南和青藏高原東部偶極子型降水年際變化的影響及其可能的物理過程。結果表明，當5月青藏高原土壤濕度偏濕，華中地區土壤濕度偏干時，對應7月華南（高原東部）降水偏多（偏少），兩地降水呈偶極子型分布。通過進一步的診斷分析發現，青藏高原（華中地區）土壤濕度正（負）異?？蓮?月持續至7月，使得7月中國北方地區地表湍流熱通量正異常，進而使得對流層中低層大氣增暖，中國北方與貝加爾湖之間經向溫度梯度和大氣斜壓性增強，天氣尺度的瞬變波活動增強。通過瞬變的渦度強迫有利于中國北方及蒙古地區準正壓異常高壓和Rossby波波源的形成，相關的Rossby波向東南方向傳播至我國南方，使得華南地區出現準正壓結構的異常低壓，有利于西北太平洋副熱帶高壓東移，南亞高壓西移。對應中國北方及蒙古-華南地區對流層中低層為反氣旋-氣旋式環流異常，進而導致華南地區（高原東部）降水增多（減少）。此外，中國北方-蒙古地區的異常高壓與局地偏干的土壤濕度之間的正反饋過程，有利于上述物理過程的維持和增強，進而有利于7月偶極子降水的異常，反之亦然。

關鍵詞5月土壤濕度;7月華南-青藏高原東部偶極子型降水;年際變化;影響機制

華南位于我國東南沿海，受南海夏季風、東亞夏季風和臺風活動等影響，夏季洪澇災害嚴重。研究表明華南地區夏季降水的年際變率自20世紀90年代后顯著增強（Fan et al.，2014），華南極端干旱和洪澇事件頻發，對當地的經濟發展和人民的生產生活造成了嚴重的影響。青藏高原作為亞洲季風系統的重要成員，其熱力和動力作用對區域乃至全球的天氣、氣候有重要影響。當青藏高原夏季熱源增強時，高原東部四川盆地夏季降水增多，華南地區降水減少（羅會邦等，1995;Zhao and Chen，2001）。近期，Wang et al.（2023）發現，在年際尺度上，1979—2019年青藏高原東部和華南地區降水在7月呈顯著的偶極子型變化（圖1），由此定義了7月華南-青藏高原東部偶極子降水指數（7月華南和高原東部區域平均標準化降水之差），其中偶極子正（負）位相，表現為華南降水偏多（偏少），高原東部降水偏少（偏多）。此外，他們進一步分析發現7月華南-青藏高原東部偶極子型降水與同期厄爾尼諾-南方濤動（El Nio-Southern Oscillation，ENSO）密切相關。其中，在El Nio的發展階段，7月赤道中東太平洋的暖海溫異?？赏ㄟ^熱帶大氣橋和激發熱帶外對流層高層的歐亞波列，使得華南-高原東部地區中低層出現異常氣旋式環流，導致華南地區（高原東部）降水偏多（偏少）;反之亦然。7月華南-青藏高原東部降水呈偶極子變化的特點，可提升兩區域降水預測能力。除了同期ENSO變化以外，是否還有前期影響因子，如土壤濕度的影響尚不清楚。一些研究指出，前期土壤濕度和ENSO可作為兩個獨立的因子，影響東亞夏季風和降水（Zhou et al.，2020）。因此，研究7月偶極子降水的前期影響因子及其物理過程，有助于更好地理解這種偶極子型降水的形成過程，進而有利于提高兩地區短期氣候預測能力。

陸面作為氣候系統的重要組成部分，對區域、全球天氣氣候異常有重要影響（陳海山和孫照渤，2002;余波等，2020;陳海山等，2022）。土壤濕度作為陸面過程一個重要參數，與地表水循環和能量平衡密切相關（Gao et al.，2019，2020b;Zhong et al.，2019;Zhu et al.，2021）。已有研究表明，土壤濕度通過影響地表反照率和地表能量平衡，對大氣環流和降水有重要作用（馬柱國等，2001;陳海山和周晶，2013;Zuo and Zhang，2016;Ardilouze et al.，2022;Dong et al.，2022a，2022b;Sang et al.，2022），尤其在中緯度陸地區域，土壤濕度的作用尤為重要（Koster and Suarez，2001）。土壤濕度的氣候效應，主要歸因于土壤濕度長時間的“記憶性”（Entin et al.，2000;Koster and Suarez，2001;Rahman and Lu，2015）。此外，土壤濕度有較好的持續性，其異常通常能夠持續1—2月（Rahman and Lu，2015;Liu et al.，2017;趙家臻等，2021），進而對氣候產生滯后影響，是氣候預測的一個重要指示因子（朱蒙等，2014;Yang and Wang，2019;Zhu et al.，2023）。

土壤濕度對降水的影響可分為局地影響和非局地影響。一方面，土壤濕度的異常會通過蒸散發作用，調制局地降水異常（Dong et al.，2022a）。如土壤濕度偏濕時，地表蒸發增強，對流層中低層的水汽含量增多，使得低層大氣的不穩定性增強，有利于異常上升運動的出現，局地降水增加;反之亦然（Dong et al.，2022a）。另一方面，土壤濕度的異常通過影響地表能量平衡，能夠激發大氣遙相關波列或引起大尺度大氣環流的異常，從而產生非局地的氣候影響（Zuo and Zhang，2007;Zhan and Lin，2011;Gao et al.，2020a;Sun et al.，2021;Xu et al.，2021;Yang et al.，2021）。Xu et al.（2021）指出春季西伯利亞地區的積雪／土壤濕度異常，會改變夏季地表和大氣的熱力狀況，引起大氣瞬變波活動的異常，進而激發／增強大氣Rossby波列，最后使得華南地區夏季降水異常。在季風區，春夏土壤濕度的異常會引起地表的熱力平衡異常，進而調控大尺度季風環流的變化，從而影響季風區夏季降水的年際變化（Zuo and Zhang，2007;梁樂寧和陳海山，2010;Zhan and Lin，2011;Zhang and Zuo，2011;Zuo and Zhang，2016;Liu et al.，2017）。其中，中國東部中緯度地區處于氣候干濕過渡帶，春季土壤濕度的年際變率較大，是陸氣耦合較強的關鍵區域（Zuo and Zhang，2009;Gao et al.，2018）。已有大量研究指出春季長江中下游-華北地區土壤濕度偏高，會使得夏季局地地表溫度降低，海陸熱力差異減小，東亞夏季風減弱，進而使得華南降水減少，長江流域降水增多（Zuo and Zhang，2007，2016;Zhang and Zuo，2011）。此外，青藏高原春季的土壤濕度（積雪）異常對中國夏季降水也有重要影響（于琳琳和陳海山，2012;Yang and Wang，2019;Yuan et al.，2021;Zhu et al.，2023）。其中青藏高原春季土壤濕度異常，主要通過調節地表感熱和潛熱的變化，引起青藏高原夏季非絕熱加熱的異常，進而影響南亞夏季風和東亞夏季風的強度，調制青藏高原和華南夏季降水的年際變化（Xiao and Duan，2016;Ullah et al.，2021;Zhu et al.，2023）。例如，春季青藏高原中東部異常偏高的土壤濕度，不僅會使得夏季高原的熱力作用減弱，局地降水減少（Yang and Wang，2022），也會引起西北太平洋副熱帶高壓（西太副高）減弱，使得華南地區低層出現異常氣旋，夏季降水增多（Yuan et al.，2021）。

上述研究表明，土壤濕度作為影響氣候的一個重要因子，對我國夏季降水的年際變化有重要影響。那么，7月華南和高原東部降水異常呈偶極子型變化是否也受前期土壤濕度的影響？因此，本文主要的研究問題為：7月青藏高原東部和華南偶極子型降水的年際變化與前期土壤濕度的聯系如何？關鍵區春、夏土壤濕度的異常有何聯系？前期關鍵區的土壤濕度異常影響7月偶極子降水的可能物理過程如何？

1 數據與方法

使用的資料包括：1）歐洲中期天氣預報中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts;ECMWF）提供的ERA5月平均再分析資料，包括風場、垂直速度、位勢高度、比濕、總云量、地表氣壓等大氣環流資料，還有表層土壤濕度（0～7 cm）、地表潛熱通量、地表感熱通量、地表凈短波輻射等。其中輻射通量均以向上為正。此外，ERA5的00、06、12、18時平均的日數據被用來進行瞬變波等動力診斷。月平均和日平均數據的水平分辨率均為1°×1°（Hersbach et al.，2020）;2）中國氣象局563個站點的月平均降水資料;3）ETOPO5地形數據來自美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration;NOAA）的國家地球物理數據中心，水平分辨率約為0.083°×0.083°。研究時段均為1979—2019年，所有數據均去除了1979—2019年整個時段的線性趨勢。

研究主要采用了相關、回歸、旋轉經驗正交函數分解（REOF）等。同時，本文利用三維波作用通量（WAF）來表征羅斯貝波的傳播特征（Takaya and Nakamura，2001）。

由于大氣斜壓不穩定是誘發中高緯天氣系統的重要機制，本文使用了最大渦旋增長率（MEGR）表征大氣斜壓性的強度（Eady，1949;Lindzen et al.，1980）。如下：

MEGR=0.31fNdVdz，（1）

其中：f表示科氏力參數;N為浮力頻率;V為水平風速;z為垂直高度。

用天氣尺度瞬變渦旋的渦動動能來表征瞬變波活動的強度（公式（2））：

Ke=12（u′2+v′2），? （2）

其中：u′和v′為2～6 d帶通濾波的緯向風和經向風，橫杠代表時間平均。

為了診斷天氣尺度瞬變波活動對定常環流的影響。使用公式（3）來表征天氣尺度瞬變波的動力強迫對位勢傾向的影響。

2 前期5月土壤濕度異常對7月偶極子降水的影響

圖2a給出了1979—2019年7月偶極子降水指數回歸的5月表層土壤濕度的空間分布。由圖2a可知，7月偶極子降水與5月青藏高原地區的土壤濕度呈顯著正相關，而與華中地區的土壤濕度呈顯著負相關。進一步對5月中國標準化土壤濕度進行REOF分解，其中REOF的第二模態表現為青藏高原和華中地區的土壤濕度呈反位相變化（圖略），且為土壤濕度年際變率較大的地區。說明這兩個區域是土壤濕度異常的氣候敏感區，陸氣相互作用較強，這與以往研究結果相一致（Zuo and Zhang，2009）?；诖?，本文選取5月青藏高原和華中地區為土壤濕度異常變化的關鍵區，并將兩地區區域平均標準化后的土壤濕度之差定義為5月土壤濕度指數（SMI;圖2b）。其中青藏高原土壤濕度偏高，華中地區土壤濕度偏低為5月SMI的正位相，反之亦然。

如圖2b所示，5月SMI與7月偶極子降水指數均呈現出明顯的年際變化，且二者的相關系數為0.35，通過了95％的置信度檢驗。為了進一步驗證5月關鍵區土壤濕度異常對5—7月中國逐月降水的影響，圖3a—c給出了5月SMI回歸的5—7月逐月降水的空間分布。結果顯示，5月青藏高原土壤濕度偏高，華中地區土壤濕度偏低時，對應5月兩地區局地降水分別偏多、偏少;在6、7月華南地區降水偏多，而高原東部、內蒙古、東北、長江中下游部分地區降水偏少，其異常在7月更加顯著;反之亦然。以上結果均表明5月青藏高原和華中地區的土壤濕度異?？赡芘c7月偶極子降水異常在年際尺度上有緊密聯系。那么其中的影響過程如何？

圖4給出了5月SMI與5—7月土壤濕度的回歸場，5月青藏高原（華中）地區的土壤濕度偏高（偏低）時，對應6月和7月青藏高原（華中）地區土壤濕度異常偏高（偏低），但強度減弱（圖4b、c）;反之亦然。這表明5月土壤濕度異常能夠一直持續至7月，但異常強度有所減弱。同時，值得注意的是，6、7月內蒙古和我國東北地區的土壤濕度也有顯著的負異常，這可能與夏季土壤溫度升高有關（Gao et al.，2018）。此外，進一步計算了5月SMI與6、7月SMI的相關系數分別為0.58、0.42，均通過了99％的置信度檢驗。這進一步說明5—7月青藏高原和華中地區的土壤濕度異常有較好的月際持續性，也是兩個區域土壤濕度異常能影響6、7月環流和降水的一個重要原因。

研究表明，土壤濕度的異?？赏ㄟ^改變地表能量平衡，進而影響大氣環流的異常（Zuo and Zhang，2016;Liu et al.，2017）。因此，首先分析了5月青藏高原和華中地區土壤濕度異常對應的6、7月陸面熱力異常特征。當5月青藏高原土壤偏濕、華中地區土壤偏干時，對應5—7月，青藏高原地區地表潛熱（感熱）通量呈現持續的正異常（負異常）;而華中大部分地區則表現為地表潛熱通量持續的負異常、地表感熱通量持續正異常（圖5a—f）。因此，5—7月兩地區地表潛熱、感熱通量異常均具有較好的月際持續性，但異常強度有所減弱（圖5a—f）。綜合來看，關鍵區地表湍流熱通量的異常亦有一定的類似性，但其異常強度和顯著性在各月有所差異（圖5g—i），這可能與各個月地表潛熱和感熱通量的相對貢獻不同有關。其中，5月青藏高原和華中地區地表湍流熱通量的異常主要由地表感熱主導（圖5a、d、g）。在6、7月，青藏高原地表潛熱通量和華中地區地表感熱通量的異常分別主導了兩地地表湍流熱通量的變化，使得6月和7月青藏高原和華中大部分地區地表湍流熱通量均呈現正異常（圖5h、i）。同時，值得注意的是，6—7月內蒙古東部及東北地區地表感熱和潛熱通量也呈現顯著的異常（圖5b、c、e、f），與6—7月中國北方土壤濕度的異常相對應（圖4b、c）。這是否與6、7月環流和季風的變化有關？

3 5月中國土壤濕度異常影響7月偶極子降水異常的可能過程

5—7月關鍵區（青藏高原、華中地區）土壤濕度異常，對應5—7月亞歐大陸中高緯大氣環流有明顯的異常。當5月SMI正位相時，5月歐亞中高緯的環流異常表現為歐洲東部-中國西北-東北亞地區位勢高度呈“負-正-負”分布，且基本呈準正壓結構（圖略）。對應5月西太副高和南亞高壓偏弱，副高位置偏東（圖略）。熱帶海洋的水汽難以輸送至華中地區，該地區低層有顯著的偏北風異常，有利于該地區降水減少，土壤濕度偏低。6月歐亞大陸對流層高層存在明顯東傳的Rossby波列（圖6a）。其中一支波列由歐洲東部東傳至蒙古及東北亞地區;另一支波列從歐洲東部東傳至中國西北地區，隨后向東南傳播至青藏高原及華中地區，進一步向北傳播至蒙古及東北亞地區（圖6a）。相應的環流異常表現為歐洲東部-蒙古及東北地區-我國南方地區位勢高度異常呈“負-正-負”分布，且呈現明顯的準正壓結構（圖6a—c）。這樣的環流異常有利于副高東移、南亞高壓西移（圖6a、b）。6月西太副高脊線與氣候態基本一致，位置比較偏南，但西脊點明顯偏東（圖6b）。來自熱帶西太平洋的水汽沿副高西北側輸送至華南地區，為華南地區降水提供了有利的水汽條件，但不利于水汽向高原東部輸送;而內蒙古東部、東北地區被中低層異常高壓控制（圖6b、c），不利于降水的產生。在對流層高層，6月南亞高壓范圍和強度與氣候態基本一致，但其東脊點比氣候態偏西（圖6a）。已有研究表明，南亞高壓東脊點位置的年際變化與我國夏季降水異常有顯著相關，其中當南亞高壓東脊點偏西時，東北、內蒙古東部地區、青藏高原東部及江淮流域部分地區降水偏少，而華南地區降水增多（胡景高等，2010;朱羿潔等，2022）。因此，副高東退、南亞高壓西撤有利于6月華南和高原東部降水異常呈偶極子型，中國北方地區（東北、內蒙古東部地區）降水偏少。

7月的環流異常表現為西伯利亞經蒙古到華南地區中低層環流呈現“負-正-負”的異常分布（圖6d—f）。受此異常環流的影響，西太副高西伸脊點偏東、南亞高壓東脊點偏西，與6月的環流異常類似。但相對6月而言，7月歐洲東部的異常低壓東移至西伯利亞，而蒙古地區的異常高壓和我國南方地區的異常低壓均明顯減弱南移（圖6a、d）。其中西伯利亞地區顯著的低壓異常，可能與該地區夏季融雪量增加，導致土壤濕度偏高有關（Sun et al.，2021;Xu et al.，2021）。7月大氣環流系統的異常亦表現為副高東退、南亞高壓西撤;內蒙古及東北地區為準正壓的高壓異常，低層季風環流（南風）減弱。這樣的環流配置有利于進一步加強6月中國地區降水型的異常，即華南降水偏多，高原東部及江淮流域、東北、內蒙古東部等地區降水減少。因此，西太副高和南亞高壓脊點位置的變化，以及內蒙古及東北地區局地異常高低壓是影響6、7月華南和高原東部偶極子降水異常和中國北方地區（內蒙古東部、東北）降水（土壤濕度）異常的重要原因。那么，5月關鍵區（青藏高原、華中地區）的土壤濕度異常如何引起6、7月的環流異常？

土壤濕度作為陸面過程的重要物理量，可通過改變地表潛熱、感熱進而影響環流和降水異常（Liu et al.，2017;Sun et al.，2021）。5、6月青藏高原（華中地區）土壤濕度偏濕（偏干），對應6月青藏高原和華中部分區域的地表湍流熱通量正異常（圖5h），加熱中低層大氣使其增溫，進而激發北傳的Rossby波列（圖7a）。其中青藏高原和華中地區為重要的波源區，進而有利于我國南方—蒙古及東北亞地區“負正”型大氣波列的增強／維持（圖6a）。在該波列的影響下，蒙古東部及東北地區受中低層異常高壓控制（圖6b、c），降水減少。然而，我國南方地區準正壓的異常低壓，有利于副高東退、南亞高壓西撤（圖6a、b），使得華南降水增加、高原東部降水減少。由此，5月SMI正位相時，可通過影響地表能量平衡，使得6月華南和青藏高原東部降水異常呈現偶極子正位相。同時，內蒙古東部及東北地區降水減少，對應局地土壤濕度減小，這與上述結果相一致。這表明5月關鍵區的土壤濕度異?？赡軐?月中國北方地區降水、土壤濕度的異常有重要貢獻。

7月，青藏高原土壤濕度偏高、華中、內蒙古東部及東北地區土壤濕度偏低，中國北方大部分地區（中國35°N以北區域）地表湍流熱通量正異常，對流層中低層氣溫升高（圖8a）。使得中國北方與貝加爾湖之間（45°～55°N）對流層中低層經向溫度梯度和大氣斜壓性增強（圖8b），天氣尺度的瞬變波活動增強（圖8c、e）;而內蒙古與其南方區域之間（32°～40°N）對流層中低層經向溫度梯度減小，大氣斜壓性及瞬變波活動減弱（圖8b—e）。根據波流相互作用理論，瞬變波活動的異常會引起低頻位勢高度場的異常（Lau and Holopainen，1984;Lau and Nath，2014）。其中，瞬變波活動越強的地區，其南側（北側）表現為準正壓的異常高壓（低壓）強迫，反之亦然（Chen et al.，2017;Xu et al.，2021;張嬋等，2023）。由此，上述兩個區域瞬變波活動的異常通過瞬變渦度強迫，造成中國北方及蒙古地區出現正的位勢傾向異常（圖8d、f），有利于該地區準正壓結構的異常高壓和波源的形成（圖8d、f）。并通過向南傳播的Rossby波使得我國南方地區出現準正壓的異常低壓（圖7b）。同時，中國北方-蒙古地區中低層的異常高壓對應該地區的異常下沉運動（圖9a），造成局地降水和總云量減少（圖9b），向下的凈短波輻射增強（圖9c），地表土壤溫度升高（圖9d）。受降水減少和地表溫度升高的影響，中國北方及蒙古地區的土壤濕度偏低。

偏低的土壤濕度可改變中國北方及蒙古地區及其北側的經向溫度梯度和瞬變波活動，增強局地的異常高壓，從而在中國北方-蒙古地區形成土壤濕度和異常高低壓之間的正反饋過程。進而有利于中國北方及蒙古地區-我國南方地區異常高低壓的增強／維持。

由上述分析可知，5月青藏高原（華中地區）的土壤濕度正（負）異常，持續至7月，通過影響地表能量平衡，進而改變大氣的熱力結構，引起大氣瞬變波活動的異常，最后導致中國北方及蒙古地區-華南地區中低層環流呈“反氣旋-氣旋”異常分布。其中青藏高原東部地區位于蒙古異常反氣旋的南側和華南異常氣旋的西側，有顯著的偏北風異常（圖10b）。該地區異常的偏北風帶來了異常冷平流（圖10d），有利于異常下沉運動的出現。同時，異常的偏北風減弱了氣候態西南風向高原東部的水汽輸送，造成該地區水汽通量異常輻散（圖10c）。受異常冷平流和水汽通量異常輻散的影響，高原東部7月降水偏少。與此同時，華南地區受中低層異常氣旋控制（圖10a、b），有利于異常的上升運動，為該地區降水的形成提供了良好的動力條件;其次，異常氣旋南側的西風異常和東側的東南風異常分別將印度洋、西太平洋的水汽輸送至華南地區，為華南地區的降水提供了充沛的水汽條件（圖10c）。受上述異常環流的影響，華南地區7月降水增多。因此，5月SMI正位相時，華南降水偏多，高原東部降水偏少，呈現偶極子分布;負位相則反之。

4 結論與討論

1979—2019年7月偶極子降水的年際變化與前期5月青藏高原（華中地區）的土壤濕度呈顯著正（負）相關。由此，定義5月SMI為5月青藏高原和華中地區區域平均標準化的土壤濕度之差，其中青藏高原土壤濕度偏高，華中地區土壤濕度偏低為5月SMI的正位相;反之亦然。通過分析發現，7月偶極子降水異常直接源于西太副高、南亞高壓脊點位置的變化和局地環流的異常。5月關鍵區（青藏高原、華中地區）土壤濕度異常對6、7月中國區域的降水異常有重要影響。5月青藏高原（華中地區）土壤濕度偏高（偏低），持續至6月，通過影響地表的熱力平衡，進而激發了對流層中高層北傳的Rossby波列，使得6月內蒙古東部及東北亞地區出現準正壓的異常高壓，降水減少，相應的局地土壤濕度減小。7月，青藏高原土壤濕度偏高、華中及內蒙古東部及東北地區土壤濕度偏低，局地地表湍流熱通量正異常，使得中國北方地區（中國35°N以北區域）對流層中低層大氣增暖，造成中國北方與貝加爾湖（內蒙古與其南側區域）之間經向溫度梯度和大氣斜壓性增強（減弱），瞬變波活動增強（減弱）。通過瞬變渦度的強迫在中國北方-蒙古地區造成正的位勢高度傾向，有利于該地區準正壓的異常高壓和波源的形成，通過相關的Rossby波向東南方向傳播至我國南方，使得華南地區出現準正壓結構的異常低壓。同時，中國北方及蒙古地區異常高壓會使得局地土壤變干，進而通過上述過程加強局地異常高壓。受上述波列的影響，西太副高東移南亞高壓西移，有利于華南地區水汽異常輻合，降水偏多。然而，青藏高原東部受異常偏北風的影響，對應異常的冷平流和水汽異常輻散，使得該地區出現異常下沉運動，降水減少。5月SMI負位相時，則反之。從水汽收支方程來看，華南地區降水偏多與異常上升運動引起的垂直水汽輸送以及氣候態風場相關的異常水汽平流有關，而高原東部地區降水減少則主要與異常下沉運動和異常水平風導致的水汽輻散有關。因此，5月關鍵區土壤濕度異常引起的高原東部和華南地區的風場和垂直運動異常是影響7月偶極子降水年際變化的重要前期因子之一，這與上述結果一致。

本文計算了前期5、6、7月SMI與7月Nio3.4指數的相關系數分別為0.09、-0.03、0.01，均沒有通過顯著性檢驗。這表明前期5—7月關鍵區的土壤濕度與7月ENSO的發展是線性獨立的。此外，7月偶極子降水指數與前期5、6、7月SMI的相關系數分別為0.35、0.30、0.38，均通過了90％的置信度檢驗;而與5、6、7月Nio3.4指數的相關系數分別為0.24（未通過顯著性檢驗）、0.42（99％的置信度檢驗）、0.50（99％的置信度檢驗）。這說明5月青藏高原和華中地區的土壤濕度異常，以及同期ENSO的發展均對7月偶極子降水有重要影響。其中，5月中國土壤濕度的異常，主要通過陸面熱力異常影響中高緯瞬變波活動異常，進而影響7月東亞地區的環流和降水異常。然而，同期ENSO的發展可通過影響熱帶地區Walker環流和局地經向環流異常，以及激發熱帶外對流層高層的歐亞波列進而調制7月偶極子降水的年際變化。雖然二者分別是前期、同期因子，且對7月偶極子降水的影響過程有所不同，但他們均對7月偶極子降水有重要貢獻。此外，分析發現1979—2019年5月SMI與7月偶極子降水指數的相關關系不穩定，其中它們的關系在1998年左右發生了年代際轉折。1979—1997年，兩者的相關系數達0.51，通過了95％的置信度檢驗;而1998年之后，兩者的相關僅為0.25，未通過顯著性檢驗。其中的原因和物理過程尚不清楚，有待于今后的工作中進一步探索研究。由于觀測資料的限制，土壤濕度采用了ERA5的再分析資料。在今后的工作中，有必要使用多源觀測的土壤濕度資料進行對比驗證。此外，本文主要基于統計和動力診斷方法分析了5月關鍵區土壤濕度異常對7月偶極子降水的影響，在后續的工作中可進一步結合數值試驗來驗證相關物理過程。

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·ARTICLE·

Impact of May soil moisture anomalies in China on the interannual variation of July precipitation dipole over South China and the eastern Tibetan Plateau

WANG Juan1，FAN Ke1，XU Zhiqing2

1School of Atmospheric Sciences，Sun Yat-sen University，and Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory （Zhuhai），Zhuhai 519082，China;

2Institute of Atmospheric Physics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China

Abstract During the period of 1979—2019，there was a significant negative correlation between the interannual variation in precipitation anomalies over South China （SC） and those in the eastern Tibetan Plateau （ETP） in July，with a correlation coefficient of -0.60 between the area-averaged precipitation over the two regions.It is statistically significant at the 99％ confidence level.Therefore，a precipitation dipole index （PDI） is defined as the difference in the standardized area-averaged precipitation between SC （20°—26°N，108°—123°E） and the ETP （28°—35°N，90°—108°E） in July.The positive phase of the July precipitation dipole is characterized by increased （decreased） precipitation over SC （the ETP），and vice versa.Based on this，we utilize ERA5 reanalysis data and station precipitation data from the period of 1979—2019 to investigate the influence of soil moisture anomalies in May on the interannual variation of the July precipitation dipole，along with its underlying physical processes.The study results show that higher soil moisture in the TP and lower soil moisture in Central China （CC） in May tend to lead to increased （decreased） precipitation over SC （the ETP） in July，displaying a dipole pattern of precipitation over the two regions.Further analysis reveals that the positive （negative） soil moisture anomalies in the TP （CC） may persist from May to July，resulting in positive surface turbulent heat flux anomalies in the Northern China （NC） region in July.This in turn causes local middle to lower troposphere warming，thus intensifying the meridional temperature gradient and atmospheric baroclinicity between NC and Lake Baikal.Correspondingly，enhanced synoptic-scale transient wave activity is observed，which creates an anomalous high pressure with an equivalent barotropic structure and Rossby wave sources over NC-Mongolia by transient vorticity forcing.The associated Rossby waves propagate southeastward to SC.Subsequently，an anomalous low pressure appears over SC with an equivalent barotropic structure，which facilitates the eastward shift of the western Pacific subtropical high and westward shift of the South Asian high.This anomalous circulation respectively corresponds to anticyclone and cyclone anomalies in the middle and lower troposphere over Mongolia and SC，and consequently enhanced （suppressed） precipitation occurs in SC （the ETP）.In addition，the positive feedback process between the anomalous high over Mongolia and local low soil moisture is favorable to the formation of the July precipitation dipole by intensifying and maintaining the above physical process，and vice versa.

Keywords soil moisture in May;a dipole pattern of precipitation over South China and the eastern Tibetan Plateau in July;interannual variability;physical mechanism

doi：10.13878／j.cnki.dqkxxb.20230616001

（責任編輯：袁東敏）