阿拉伯海索马里急流与厄尔尼诺以及印度降水的关系外文翻译资料

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阿拉伯海索马里急流与厄尔尼诺以及印度降水的关系

D AVID H ALPERN AND P ETER M. W OICESHYN

地球和空间科学所,急流推进实验室,加利福尼亚理工学院,帕萨迪纳,加利福尼亚

(收稿日期：1999-09-22，定稿日期：2000-4-13)

摘要：1988年至1998年期间阿拉伯海区的索马里急流的年际变化与厄尔尼诺/拉尼娜事件以及印度西海岸降水量有关。使用特殊传感器微波成像仪所测得的表面风速来描述索马里急流的起始日期和月平均强度。每年索马里急流在阿拉伯海西部一个相似地区形成，并且始终在果阿季风降水开始之前。厄尔尼诺事件与拉尼娜事件相比较，索马里急流起始的平均日期是发生厄尔尼诺现象的两天后。在厄尔尼诺期间，索马里急流的月平均强度为0.4m/s，比拉尼娜期间弱。当索马里急流的月平均强度高于（低于）正常时，沿印度西海岸的降水量偏多（偏少）。

1 引言

夏季季风无疑是印度当地居民生活中关注的一个重要方面，无论是从经济（Webster等，1998）还是文化方面（Zimmermann，1987）考虑。阿拉伯海区强烈的西南风和印度西海岸的强降水都是夏季季风中重要的年度事件。在季风爆发前2-3个月，风很弱（4m/s）,天空无云没有降水。在阿拉伯海（Halpern and Woiceshyn，1999）季风爆发持续时间为6天时，印度降水期为3天（Das 1987）。

Fieux和Stommel（1977）的研究表明，5月25日，有天的不确定性是距索马里东北方向约500公里的阿拉伯海季风爆发的平均日期。Fieux和Stommel（1977）提供的位置由两条较大的水汽通道的交汇点预先确定，这些水汽通道提供了每日风观测的异常现象。 季风风的起始时间在整个阿拉伯海并不相同（Halpern和Woiceshyn，1999）。Fieux和Stommel（1977）发现季风爆发的时间早于印度西海岸季风降水的气候平均开始时间。 在印度西海岸出现季风降水的标准偏差为7天， 6月1日在特里凡得琅（8°N），7月6日在果阿（15°N），6月10日在孟买（19°N）（Das 1987）。

阿拉伯海西南季风和印度降水之间的联系在半个世纪以前就已表明（Findlater，1969）。 正如预期的那样，印度和东南亚的大范围季风累积降水以及阿拉伯海和印度的强烈风力相关（Ju和Slingo，1995）。Halpern和Woiceshyn（1999）在对阿拉伯海地表风向矢量模式的诊断过程中提供了一些详细说明，Halpern和Woiceshyn（1999）表明，索马里急流向东扩张增大了地面风辐合的强度，阿拉伯东部海域的整层水汽含量可能会影响印度西海岸的降水量。

索马里急流是西南风的狭窄区，2天平均速度大于12m/s（Halpern和Woiceshyn，1999）。索马里急流的横流1 / e尺寸约为200公里。 Halpern和Woiceshyn（1999）将美国国家航空航天局（NASA）用散射仪探测到索马里海域地表风达到12m/s时，并且风速在阿拉伯海西部3°3°区域内维持至少六天的情况定义为索马里急流的起始时间。最小持续时间约为三个惯性周期，这是Ekman气流发展的大致时间，风向的纬向分量是东向的。

自1988年以来，有足够的地面风资料可用于描述索马里急流在阿拉伯海的发生并研究其与厄尔尼诺/拉尼娜和印度降水的年际关系。然而，在西南季风爆发和厄尔尼诺/拉尼娜（例如Joseph et al。1994）之间已经进行了数值天气预报（NWP）风资料的研究。1988 - 99年期间有厄尔尼诺和拉尼娜事件的发生，但没有足够数量的事件来得到可靠的统计结果。另外，还没有发现西南季风年际变率的主导模式（Annamalai et al.1999），这说明季风的复杂性和预测其年际变化的难度。印度季风小的记录长度和大量复杂性可能会得不到一个确定的结论；所得的结果可能被认为是概念的示范。

Arpe等人（1998）调整的概念模型探讨了索马里急流越过阿拉伯海与厄尔尼诺/拉尼娜之间的遥相关。 在厄尔尼诺期间，作为索马里急流引导因素的印度次大陆上空的对流区将向东移动，因此，下沉的气流将替代上升的气流，并且上升的气流的强度将减小。与拉尼娜相比，最低的低气压在厄尔尼诺现象中变化会更大，在晚些时候达到其最低值。例如，孟买（Mumbai）的海平面气压在1987年的厄尔尼诺事件中与1988年的拉尼娜事件中相比大约高出2.7 hPa（Vernekar和Ji 1999）；然而，由于许多因素影响西南季风，拉尼娜（厄尔尼诺）条件下低（高）大气压强的发生可能是巧合的。人们很容易猜测，在厄尔尼诺期间，西部阿拉伯海和印度之间的水平气压梯度力将会减弱，从而产生强度减弱的索马里急流。此外，地面风速将达到12m/s需要更多时间，因此，与拉尼娜相比，厄尔尼诺事件将影响到索马里急流的起始日期。

2 数据和方法

a. 地面风

1）特殊传感器微波成像仪

我们选择1988年作为研究的起始时间，因为1987年7月在美国国防气象卫星计划（DMSP）的空间飞行器上发射了一系列相同的特殊传感器微波成像仪（SSM / I）无源微波仪器。提供SSM / I风速测量的DMSP航天器的数量在1988 - 1990年为1个，1991 - 94年为2个，1995 - 96年为3个，然后是4个。在2天的时间间隔内，25 km 25 km测量范围的 SSM / I风速测量的个数在阿拉伯海岸1°1°区域内从20个增加到80个。但风速测量的仪器数量和它们的面积覆盖不足以描述索马里急流在阿拉伯海的起始情况。我们选择SSM / I数据进行分析，而不是NWP地面风资料产品，因为NWP产品无法充分捕获空间尺度小于500 km的风变化（Halpern et al.1999）。 此外，与同化到NWP预报分析系统的大量现场观测数据形成对比，西南季风内一个1°*1°地区的SSM / I数据在2天内保持接近一致。另外，要使用NWP数据产品是有争议的。在阿拉伯海，两个NWP的 850 hPa 的6—9月风速分析相差超过2 m/s（Annamalai et al.1999），两个NWP月平均地面风速分析与SSM / I风速相差1- 2 m/s（Ramesh Kumaret al.1999）。而物理海洋学意义上的月平均风速为1 m/s（Halpern et al.1999）。 1991年7月开始欧洲遥感卫星散射仪的使用很大程度上影响了索马里急流的研究，因为单边散射仪有3天的重复周期。

除1987年12月至1988年1月之外，SSM / I 10米高的风速数据产品是连续的，对分析没有影响。由Wentz（1997）研发的SSM / I风速测量相对于浮标数据具有0.9 m/s的均方根（rms）差异，可在http：//www.remss.com上在线检索。对于每一天，SSM / I数据档案包含在当地时间约0530-0830的下降轨道时在frac14;°frac14;°区域内记录的平均风速，同时还取决于航天器和当地时间1730-2030上升的轨道，分别命名为SSMI / AM 和“SSMI / PM”。由于海面发射的微波电磁辐射受风速的影响，并且在较小程度上受风向的影响（Wentz 1992）。因为下降和上升轨道的相关地表风向相差180° ，对于相同的地面风速和方向，下降轨道上的SSM / I将探测到稍微不同的辐射模式与上升轨道记录的辐射模式相比较。

2）SSMI / AM

1997年6月15日至16日，当索马里急流首次出现在1997年（Halpern和Woiceshyn，1999年），SSMI / AM和SSMI / PM所测得的风速之间的相关系数和均方根差分别为0.87和2.1 m/s。 对于2天的SSMI / AM风速为21m/s，SSMI / PM至少可以预测速度平方线性正交回归分析为13.7m/s。因此，基于SSM / I特定等风速线受航天器方向的影响而得到的结论，例如风速为12m/s。 此外，请注意，如果使用其他SSM / I风速数据产品（例如Goodberlet等，1989; Bates，1991; Schluessel和Luthardt，1991），结果可能略有不同。

图 1（a）阿拉伯海西部索马里急流起始时间和果阿季风降水量。

（b）根据索马里急流发生期间，在5月或6月期间Nino-3海面温度的异常情况。

随后的分析使用SSMI / AM数据，与SSMI / PM比较，发现与2天平均1°*1°区域的NSCAT数据更为一致。1997年6月15日至16日，SSMI / AM和NSCAT所测得速度之间的相关系数和偏差分别为0.81和0.2m/s。对于12m/s的NSCAT风速，最小二乘回归分析计算的SSMI / AM风速为12.5m/s。 我们继续使用12m/s的NSCAT标准来定义索马里急流，因为NSCAT和SSMI / AM速度之间的0.5 m/s差异远小于风速显著差异相关的1.0 m/s阈值。尽管Atlas等人（1996）使用SSM / I没有探测到风向。也没有得出SSM / I风矢量数据产品。 但在索马里急流发生期间，风向指向印度的假设非常合理。在1988 - 1997年期间产生稳定扰动的西风气流,没有发生涡旋（Krishnamurti等，1981）[也参见“天气、季风季节（6月 - 9月）”或“印度天气，季风季节（6月 - 9月 ）”在Mausam的七月版中，1989-98；July Mausam 1999]。

b. 厄尔尼诺和拉尼娜

长期以来，厄尔尼诺和拉尼娜一直用于确定印度夏季风降水的年际变化（Kane 1998）。为了研究厄尔尼诺/拉尼娜与阿拉伯海季风之间的相关模式，因为没有普遍的定义，我们对厄尔尼诺/拉尼娜事件进行了定量描述。

厄尔尼诺和拉尼娜事件分别对应Nino-3（5°S-5°N，150°-90°W）地区的3个月平均海表温度异常高于0.2°C和低于-0.2°C。从ftp://nic.fb4.noaa.gov/pub/cac/cddb/indices/sstoi.indices可以检索每月Nino-3海表温度异常。当3个月的平均Nino-3海表温度异常小于| 0.2 |°C时，厄尔尼诺或拉尼娜没有定义。厄尔尼诺和拉尼娜的这一定义指的是赤道东太平洋海表温度的“变暖”或“降温”，并且比其他特征的限制性更小（Trenberth 1997）。

用于确定厄尔尼诺或拉尼娜与索马里急流发生相关关系的月份是发生的月份前2个月加上当前月份。对于与索马里急流月平均强度相关的厄尔尼诺/拉尼娜事件，我们研究的月份为前2个月加上正在研究的月份。例如，1988年6月与拉尼娜事件相吻合，因为1988年4月，5月和6月期间平均Nino-3海表温度异常是-1.2°C。

C. 降水

1）果阿

Halpern和Woiceshyn（1999）将果阿1997年季风降水时间定义为第二天连续至少连续3天，其中4个地点的日平均降雨量大于5厘米。对于1988 - 97年，我们获得了印度气象局（IMD）Vengurla和Panjim两个沿海地区的日均降雨量，相隔50海里，纬度距离为15°N。Panjim位于果阿州。 尽管Vengurla位于果阿以北几公里处，为便于讨论，它被认为是在果阿。 在另一个台站，降水次数多，与前一个台站降水情况不同。从两个台站获得的数据显示，季风雨开始的标准与Halpern和Woiceshyn（1999）描述的标准略有不同。季风降水的开始是连续两天中果阿的平均降雨量超过5厘米，并且为3日内积累降水量大于15厘米的3天中的第二天。 完成果阿地区降水发生时间分析后（图1），我们发现了另一个开始时间来源。1988-97年果阿季风降水的起始时间是根据IMD创建的图表估算的，1989年至1998年7月Mausam期刊（1999年7月Mausam未提供）发表。IMD将季风降水的开始定义为降水突然增加的非重叠候选积累降水的中间日期（Das 1987）；IMD预报员的经验在预报季风爆发日期方面起着关键作用（Joseph et al.1994）。果阿降水的IMD发生时间总是早于每日降雨量数据计算的值；平均时间差值为5天。

2）印度西海岸

Halpern和Woiceshyn（1999）认为，阿拉伯海和印度西海岸的索马里急流积聚可能因为阿拉伯东部海面地表风力汇聚和整层水汽含量同时增加而存在的因果关系。SSM / I风速数据不能用来计算地面风的辐合。我们允许索马里急流的强度与阿拉伯东部海域的地面风辐合成比例，根据数据推测，这种辐合是由索马里急流遇到陆地时的摩擦滞留造成的。AlleIndia降雨量不被认为对索马里急流的强度有响应，因为印度受到来自从孟加拉湾气流中大量的季风雨。

1988 - 1998年间，我们在印度西海岸从8°到22°N区域内（Bell et al.1999）每月使用2°* 2°分辨率计算6月，7月，8月和9月累积降水。每个2°2°区域中心的南北经度分别为77°,75°,75°,73°,73°,73°和71°E。1988 – 97年的6月（4297毫米），7月（5476毫米），8月（3165毫米）和9月（1501毫米）的平均印度西海岸积累降水用于计算平均累积降水异常。

3 索马里急流的起始时间和果阿的降水量

a 索马里急流

当平均1°1°的风速在阿拉伯海西部平均3°3°地区高于12 m/s时,索马里急流起始的时间是风速连续2天或者连续3天的2天间隔。索马里急流起始的时间（图1）是通过目视检查每年5月和6月平均1°1°的2日平均SSMI / AM风速地图来确定的。1988 - 97年间的平均起始日期是5月30日。索马里急流在五次厄尔尼诺和四次拉尼娜事件中的平均起始时间分别为6月1日和5月2

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