5月中国土壤湿度异常对7月华南睬嗖馗咴东部偶极子型降水年际变化的影响

王娟 范可 徐志清

摘要 利用1979—2019年ERA5再分析资料和站点降水资料，研究了5月中国土壤湿度异常对7月华南和青藏高原东部偶极子型降水年际变化的影响及其可能的物理过程。结果表明，当5月青藏高原土壤湿度偏湿，华中地区土壤湿度偏干时，对应7月华南（高原东部）降水偏多（偏少），两地降水呈偶极子型分布。通过进一步的诊断分析发现，青藏高原（华中地区）土壤湿度正（负）异常可从5月持续至7月，使得7月中国北方地区地表湍流热通量正异常，进而使得对流层中低层大气增暖，中国北方与贝加尔湖之间经向温度梯度和大气斜压性增强，天气尺度的瞬变波活动增强。通过瞬变的涡度强迫有利于中国北方及蒙古地区准正压异常高压和Rossby波波源的形成，相关的Rossby波向东南方向传播至我国南方，使得华南地区出现准正压结构的异常低压，有利于西北太平洋副热带高压东移，南亚高压西移。对应中国北方及蒙古-华南地区对流层中低层为反气旋-气旋式环流异常，进而导致华南地区（高原东部）降水增多（减少）。此外，中国北方-蒙古地区的异常高压与局地偏干的土壤湿度之间的正反馈过程，有利于上述物理过程的维持和增强，进而有利于7月偶极子降水的异常，反之亦然。

关键词5月土壤湿度;7月华南-青藏高原东部偶极子型降水;年际变化;影响机制

华南位于我国东南沿海，受南海夏季风、东亚夏季风和台风活动等影响，夏季洪涝灾害严重。研究表明华南地区夏季降水的年际变率自20世纪90年代后显著增强（Fan et al.，2014），华南极端干旱和洪涝事件频发，对当地的经济发展和人民的生产生活造成了严重的影响。青藏高原作为亚洲季风系统的重要成员，其热力和动力作用对区域乃至全球的天气、气候有重要影响。当青藏高原夏季热源增强时，高原东部四川盆地夏季降水增多，华南地区降水减少（罗会邦等，1995;Zhao and Chen，2001）。近期，Wang et al.（2023）发现，在年际尺度上，1979—2019年青藏高原东部和华南地区降水在7月呈显著的偶极子型变化（图1），由此定义了7月华南-青藏高原东部偶极子降水指数（7月华南和高原東部区域平均标准化降水之差），其中偶极子正（负）位相，表现为华南降水偏多（偏少），高原东部降水偏少（偏多）。此外，他们进一步分析发现7月华南-青藏高原东部偶极子型降水与同期厄尔尼诺-南方涛动（El Nio-Southern Oscillation，ENSO）密切相关。其中，在El Nio的发展阶段，7月赤道中东太平洋的暖海温异常可通过热带大气桥和激发热带外对流层高层的欧亚波列，使得华南-高原东部地区中低层出现异常气旋式环流，导致华南地区（高原东部）降水偏多（偏少）;反之亦然。7月华南-青藏高原东部降水呈偶极子变化的特点，可提升两区域降水预测能力。除了同期ENSO变化以外，是否还有前期影响因子，如土壤湿度的影响尚不清楚。一些研究指出，前期土壤湿度和ENSO可作为两个独立的因子，影响东亚夏季风和降水（Zhou et al.，2020）。因此，研究7月偶极子降水的前期影响因子及其物理过程，有助于更好地理解这种偶极子型降水的形成过程，进而有利于提高两地区短期气候预测能力。

陆面作为气候系统的重要组成部分，对区域、全球天气气候异常有重要影响（陈海山和孙照渤，2002;余波等，2020;陈海山等，2022）。土壤湿度作为陆面过程一个重要参数，与地表水循环和能量平衡密切相关（Gao et al.，2019，2020b;Zhong et al.，2019;Zhu et al.，2021）。已有研究表明，土壤湿度通过影响地表反照率和地表能量平衡，对大气环流和降水有重要作用（马柱国等，2001;陈海山和周晶，2013;Zuo and Zhang，2016;Ardilouze et al.，2022;Dong et al.，2022a，2022b;Sang et al.，2022），尤其在中纬度陆地区域，土壤湿度的作用尤为重要（Koster and Suarez，2001）。土壤湿度的气候效应，主要归因于土壤湿度长时间的“记忆性”（Entin et al.，2000;Koster and Suarez，2001;Rahman and Lu，2015）。此外，土壤湿度有较好的持续性，其异常通常能够持续1—2月（Rahman and Lu，2015;Liu et al.，2017;赵家臻等，2021），进而对气候产生滞后影响，是气候预测的一个重要指示因子（朱蒙等，2014;Yang and Wang，2019;Zhu et al.，2023）。

土壤湿度对降水的影响可分为局地影响和非局地影响。一方面，土壤湿度的异常会通过蒸散发作用，调制局地降水异常（Dong et al.，2022a）。如土壤湿度偏湿时，地表蒸发增强，对流层中低层的水汽含量增多，使得低层大气的不稳定性增强，有利于异常上升运动的出现，局地降水增加;反之亦然（Dong et al.，2022a）。另一方面，土壤湿度的异常通过影响地表能量平衡，能够激发大气遥相关波列或引起大尺度大气环流的异常，从而产生非局地的气候影响（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）指出春季西伯利亚地区的积雪／土壤湿度异常，会改变夏季地表和大气的热力状况，引起大气瞬变波活动的异常，进而激发／增强大气Rossby波列，最后使得华南地区夏季降水异常。在季风区，春夏土壤湿度的异常会引起地表的热力平衡异常，进而调控大尺度季风环流的变化，从而影响季风区夏季降水的年际变化（Zuo and Zhang，2007;梁乐宁和陈海山，2010;Zhan and Lin，2011;Zhang and Zuo，2011;Zuo and Zhang，2016;Liu et al.，2017）。其中，中国东部中纬度地区处于气候干湿过渡带，春季土壤湿度的年际变率较大，是陆气耦合较强的关键区域（Zuo and Zhang，2009;Gao et al.，2018）。已有大量研究指出春季长江中下游-华北地区土壤湿度偏高，会使得夏季局地地表温度降低，海陆热力差异减小，东亚夏季风减弱，进而使得华南降水减少，长江流域降水增多（Zuo and Zhang，2007，2016;Zhang and Zuo，2011）。此外，青藏高原春季的土壤湿度（积雪）异常对中国夏季降水也有重要影响（于琳琳和陈海山，2012;Yang and Wang，2019;Yuan et al.，2021;Zhu et al.，2023）。其中青藏高原春季土壤湿度异常，主要通过调节地表感热和潜热的变化，引起青藏高原夏季非绝热加热的异常，进而影响南亚夏季风和东亚夏季风的强度，调制青藏高原和华南夏季降水的年际变化（Xiao and Duan，2016;Ullah et al.，2021;Zhu et al.，2023）。例如，春季青藏高原中东部异常偏高的土壤湿度，不仅会使得夏季高原的热力作用减弱，局地降水减少（Yang and Wang，2022），也会引起西北太平洋副热带高压（西太副高）减弱，使得华南地区低层出现异常气旋，夏季降水增多（Yuan et al.，2021）。

上述研究表明，土壤湿度作为影响气候的一个重要因子，对我国夏季降水的年际变化有重要影响。那么，7月华南和高原东部降水异常呈偶极子型变化是否也受前期土壤湿度的影响？因此，本文主要的研究问题为：7月青藏高原东部和华南偶极子型降水的年际变化与前期土壤湿度的联系如何？关键区春、夏土壤湿度的异常有何联系？前期关键区的土壤湿度异常影响7月偶极子降水的可能物理过程如何？

1 数据与方法

使用的资料包括：1）欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts;ECMWF）提供的ERA5月平均再分析资料，包括风场、垂直速度、位势高度、比湿、总云量、地表气压等大气环流资料，还有表层土壤湿度（0～7 cm）、地表潜热通量、地表感热通量、地表净短波辐射等。其中辐射通量均以向上为正。此外，ERA5的00、06、12、18时平均的日数据被用来进行瞬变波等动力诊断。月平均和日平均数据的水平分辨率均为1°×1°（Hersbach et al.，2020）;2）中国气象局563个站点的月平均降水资料;3）ETOPO5地形数据来自美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration;NOAA）的国家地球物理数据中心，水平分辨率约为0.083°×0.083°。研究时段均为1979—2019年，所有数据均去除了1979—2019年整个时段的线性趋势。

研究主要采用了相关、回归、旋转经验正交函数分解（REOF）等。同时，本文利用三维波作用通量（WAF）来表征罗斯贝波的传播特征（Takaya and Nakamura，2001）。

由于大气斜压不稳定是诱发中高纬天气系统的重要机制，本文使用了最大涡旋增长率（MEGR）表征大气斜压性的强度（Eady，1949;Lindzen et al.，1980）。如下：

MEGR=0.31fNdVdz，（1）

其中：f表示科氏力参数;N为浮力频率;V为水平风速;z为垂直高度。

用天气尺度瞬变涡旋的涡动动能来表征瞬变波活动的强度（公式（2））：

Ke=12（u′2+v′2），  （2）

其中：u′和v′为2～6 d带通滤波的纬向风和经向风，横杠代表时间平均。

为了诊断天气尺度瞬变波活动对定常环流的影响。使用公式（3）来表征天气尺度瞬变波的动力强迫对位势倾向的影响。

2 前期5月土壤湿度异常对7月偶极子降水的影响

图2a给出了1979—2019年7月偶极子降水指数回归的5月表层土壤湿度的空间分布。由图2a可知，7月偶极子降水与5月青藏高原地区的土壤湿度呈显著正相关，而与华中地区的土壤湿度呈显著负相关。进一步对5月中国标准化土壤湿度进行REOF分解，其中REOF的第二模态表现为青藏高原和华中地区的土壤湿度呈反位相变化（图略），且为土壤湿度年际变率较大的地区。说明这两个区域是土壤湿度异常的气候敏感区，陆气相互作用较强，这与以往研究结果相一致（Zuo and Zhang，2009）。基于此，本文选取5月青藏高原和华中地区为土壤湿度异常变化的关键区，并将两地区区域平均标准化后的土壤湿度之差定义为5月土壤湿度指数（SMI;图2b）。其中青藏高原土壤湿度偏高，华中地区土壤湿度偏低为5月SMI的正位相，反之亦然。

如图2b所示，5月SMI与7月偶极子降水指数均呈现出明显的年际变化，且二者的相关系数为0.35，通过了95％的置信度检验。为了进一步验证5月关键区土壤湿度异常对5—7月中国逐月降水的影响，图3a—c给出了5月SMI回归的5—7月逐月降水的空间分布。结果显示，5月青藏高原土壤湿度偏高，华中地区土壤湿度偏低时，对应5月两地区局地降水分别偏多、偏少;在6、7月华南地区降水偏多，而高原东部、内蒙古、东北、长江中下游部分地区降水偏少，其异常在7月更加显著;反之亦然。以上结果均表明5月青藏高原和华中地区的土壤湿度异常可能与7月偶极子降水异常在年际尺度上有紧密联系。那么其中的影响过程如何？

图4给出了5月SMI与5—7月土壤湿度的回归场，5月青藏高原（华中）地区的土壤湿度偏高（偏低）时，对应6月和7月青藏高原（华中）地区土壤湿度异常偏高（偏低），但强度减弱（图4b、c）;反之亦然。这表明5月土壤湿度异常能够一直持续至7月，但异常强度有所减弱。同时，值得注意的是，6、7月内蒙古和我国东北地区的土壤湿度也有显著的负异常，这可能与夏季土壤温度升高有关（Gao et al.，2018）。此外，进一步计算了5月SMI与6、7月SMI的相关系数分别为0.58、0.42，均通过了99％的置信度检验。这进一步说明5—7月青藏高原和华中地区的土壤湿度异常有较好的月际持续性，也是两个区域土壤湿度异常能影响6、7月环流和降水的一个重要原因。

研究表明，土壤湿度的异常可通过改变地表能量平衡，进而影响大气环流的异常（Zuo and Zhang，2016;Liu et al.，2017）。因此，首先分析了5月青藏高原和华中地区土壤湿度异常对应的6、7月陆面热力异常特征。当5月青藏高原土壤偏湿、华中地区土壤偏干时，对应5—7月，青藏高原地区地表潜热（感热）通量呈现持续的正异常（负异常）;而华中大部分地区则表现为地表潜热通量持续的负异常、地表感热通量持续正异常（图5a—f）。因此，5—7月两地区地表潜热、感热通量异常均具有较好的月际持续性，但异常强度有所减弱（图5a—f）。综合来看，关键区地表湍流热通量的异常亦有一定的类似性，但其异常强度和显著性在各月有所差异（图5g—i），这可能与各个月地表潜热和感热通量的相对贡献不同有关。其中，5月青藏高原和华中地区地表湍流热通量的异常主要由地表感热主导（图5a、d、g）。在6、7月，青藏高原地表潛热通量和华中地区地表感热通量的异常分别主导了两地地表湍流热通量的变化，使得6月和7月青藏高原和华中大部分地区地表湍流热通量均呈现正异常（图5h、i）。同时，值得注意的是，6—7月内蒙古东部及东北地区地表感热和潜热通量也呈现显著的异常（图5b、c、e、f），与6—7月中国北方土壤湿度的异常相对应（图4b、c）。这是否与6、7月环流和季风的变化有关？

3 5月中国土壤湿度异常影响7月偶极子降水异常的可能过程

5—7月关键区（青藏高原、华中地区）土壤湿度异常，对应5—7月亚欧大陆中高纬大气环流有明显的异常。当5月SMI正位相时，5月欧亚中高纬的环流异常表现为欧洲东部-中国西北-东北亚地区位势高度呈“负-正-负”分布，且基本呈准正压结构（图略）。对应5月西太副高和南亚高压偏弱，副高位置偏东（图略）。热带海洋的水汽难以输送至华中地区，该地区低层有显著的偏北风异常，有利于该地区降水减少，土壤湿度偏低。6月欧亚大陆对流层高层存在明显东传的Rossby波列（图6a）。其中一支波列由欧洲东部东传至蒙古及东北亚地区;另一支波列从欧洲东部东传至中国西北地区，随后向东南传播至青藏高原及华中地区，进一步向北传播至蒙古及东北亚地区（图6a）。相应的环流异常表现为欧洲东部-蒙古及东北地区-我国南方地区位势高度异常呈“负-正-负”分布，且呈现明显的准正压结构（图6a—c）。这样的环流异常有利于副高东移、南亚高压西移（图6a、b）。6月西太副高脊线与气候态基本一致，位置比较偏南，但西脊点明显偏东（图6b）。来自热带西太平洋的水汽沿副高西北侧输送至华南地区，为华南地区降水提供了有利的水汽条件，但不利于水汽向高原东部输送;而内蒙古东部、东北地区被中低层异常高压控制（图6b、c），不利于降水的产生。在对流层高层，6月南亚高压范围和强度与气候态基本一致，但其东脊点比气候态偏西（图6a）。已有研究表明，南亚高压东脊点位置的年际变化与我国夏季降水异常有显著相关，其中当南亚高压东脊点偏西时，东北、内蒙古东部地区、青藏高原东部及江淮流域部分地区降水偏少，而华南地区降水增多（胡景高等，2010;朱羿洁等，2022）。因此，副高东退、南亚高压西撤有利于6月华南和高原东部降水异常呈偶极子型，中国北方地区（东北、内蒙古东部地区）降水偏少。

7月的环流异常表现为西伯利亚经蒙古到华南地区中低层环流呈现“负-正-负”的异常分布（图6d—f）。受此异常环流的影响，西太副高西伸脊点偏东、南亚高压东脊点偏西，与6月的环流异常类似。但相对6月而言，7月欧洲东部的异常低压东移至西伯利亚，而蒙古地区的异常高压和我国南方地区的异常低压均明显减弱南移（图6a、d）。其中西伯利亚地区显著的低压异常，可能与该地区夏季融雪量增加，导致土壤湿度偏高有关（Sun et al.，2021;Xu et al.，2021）。7月大气环流系统的异常亦表现为副高东退、南亚高压西撤;内蒙古及东北地区为准正压的高压异常，低层季风环流（南风）减弱。这样的环流配置有利于进一步加强6月中国地区降水型的异常，即华南降水偏多，高原东部及江淮流域、东北、内蒙古东部等地区降水减少。因此，西太副高和南亚高压脊点位置的变化，以及内蒙古及东北地区局地异常高低压是影响6、7月华南和高原东部偶极子降水异常和中国北方地区（内蒙古东部、东北）降水（土壤湿度）异常的重要原因。那么，5月关键区（青藏高原、华中地区）的土壤湿度异常如何引起6、7月的环流异常？

土壤湿度作为陆面过程的重要物理量，可通过改变地表潜热、感热进而影响环流和降水异常（Liu et al.，2017;Sun et al.，2021）。5、6月青藏高原（华中地区）土壤湿度偏湿（偏干），对应6月青藏高原和华中部分区域的地表湍流热通量正异常（图5h），加热中低层大气使其增温，进而激发北传的Rossby波列（图7a）。其中青藏高原和华中地区为重要的波源区，进而有利于我国南方—蒙古及东北亚地区“负正”型大气波列的增强／维持（图6a）。在该波列的影响下，蒙古东部及东北地区受中低层异常高压控制（图6b、c），降水减少。然而，我国南方地区准正压的异常低压，有利于副高东退、南亚高压西撤（图6a、b），使得华南降水增加、高原东部降水减少。由此，5月SMI正位相时，可通过影响地表能量平衡，使得6月华南和青藏高原东部降水异常呈现偶极子正位相。同时，内蒙古东部及东北地区降水减少，对应局地土壤湿度减小，这与上述结果相一致。这表明5月关键区的土壤湿度异常可能对6月中国北方地区降水、土壤湿度的异常有重要贡献。

7月，青藏高原土壤湿度偏高、华中、内蒙古东部及东北地区土壤湿度偏低，中国北方大部分地区（中国35°N以北区域）地表湍流热通量正异常，对流层中低层气温升高（图8a）。使得中国北方与贝加尔湖之间（45°～55°N）对流层中低层经向温度梯度和大气斜压性增强（图8b），天气尺度的瞬变波活动增强（图8c、e）;而内蒙古与其南方区域之间（32°～40°N）对流层中低层经向温度梯度减小，大气斜压性及瞬变波活动减弱（图8b—e）。根据波流相互作用理论，瞬变波活动的异常会引起低频位势高度场的异常（Lau and Holopainen，1984;Lau and Nath，2014）。其中，瞬变波活动越强的地区，其南侧（北侧）表现为准正压的异常高压（低压）强迫，反之亦然（Chen et al.，2017;Xu et al.，2021;张婵等，2023）。由此，上述两个区域瞬变波活动的异常通过瞬变涡度强迫，造成中国北方及蒙古地区出现正的位势倾向异常（图8d、f），有利于该地区准正压结构的异常高压和波源的形成（图8d、f）。并通过向南传播的Rossby波使得我国南方地区出现准正压的异常低压（图7b）。同时，中国北方-蒙古地区中低层的异常高压对应该地区的异常下沉运动（图9a），造成局地降水和总云量减少（图9b），向下的净短波辐射增强（图9c），地表土壤温度升高（图9d）。受降水减少和地表温度升高的影响，中国北方及蒙古地区的土壤湿度偏低。

偏低的土壤湿度可改变中国北方及蒙古地区及其北侧的经向温度梯度和瞬变波活动，增强局地的异常高压，从而在中国北方-蒙古地区形成土壤湿度和异常高低压之间的正反馈过程。进而有利于中国北方及蒙古地区-我国南方地区异常高低压的增强／维持。

由上述分析可知，5月青藏高原（华中地区）的土壤湿度正（负）异常，持续至7月，通过影响地表能量平衡，进而改变大气的热力结构，引起大气瞬变波活动的异常，最后导致中国北方及蒙古地区-华南地区中低层环流呈“反气旋-气旋”异常分布。其中青藏高原东部地区位于蒙古异常反气旋的南侧和华南异常气旋的西侧，有显著的偏北风异常（图10b）。该地区异常的偏北风带来了异常冷平流（图10d），有利于异常下沉运动的出现。同时，异常的偏北风减弱了气候态西南风向高原东部的水汽输送，造成该地区水汽通量异常辐散（图10c）。受异常冷平流和水汽通量异常辐散的影响，高原东部7月降水偏少。與此同时，华南地区受中低层异常气旋控制（图10a、b），有利于异常的上升运动，为该地区降水的形成提供了良好的动力条件;其次，异常气旋南侧的西风异常和东侧的东南风异常分别将印度洋、西太平洋的水汽输送至华南地区，为华南地区的降水提供了充沛的水汽条件（图10c）。受上述异常环流的影响，华南地区7月降水增多。因此，5月SMI正位相时，华南降水偏多，高原东部降水偏少，呈现偶极子分布;负位相则反之。

4 结论与讨论

1979—2019年7月偶极子降水的年际变化与前期5月青藏高原（华中地区）的土壤湿度呈显著正（负）相关。由此，定义5月SMI为5月青藏高原和华中地区区域平均标准化的土壤湿度之差，其中青藏高原土壤湿度偏高，华中地区土壤湿度偏低为5月SMI的正位相;反之亦然。通过分析发现，7月偶极子降水异常直接源于西太副高、南亚高压脊点位置的变化和局地环流的异常。5月关键区（青藏高原、华中地区）土壤湿度异常对6、7月中国区域的降水异常有重要影响。5月青藏高原（华中地区）土壤濕度偏高（偏低），持续至6月，通过影响地表的热力平衡，进而激发了对流层中高层北传的Rossby波列，使得6月内蒙古东部及东北亚地区出现准正压的异常高压，降水减少，相应的局地土壤湿度减小。7月，青藏高原土壤湿度偏高、华中及内蒙古东部及东北地区土壤湿度偏低，局地地表湍流热通量正异常，使得中国北方地区（中国35°N以北区域）对流层中低层大气增暖，造成中国北方与贝加尔湖（内蒙古与其南侧区域）之间经向温度梯度和大气斜压性增强（减弱），瞬变波活动增强（减弱）。通过瞬变涡度的强迫在中国北方-蒙古地区造成正的位势高度倾向，有利于该地区准正压的异常高压和波源的形成，通过相关的Rossby波向东南方向传播至我国南方，使得华南地区出现准正压结构的异常低压。同时，中国北方及蒙古地区异常高压会使得局地土壤变干，进而通过上述过程加强局地异常高压。受上述波列的影响，西太副高东移南亚高压西移，有利于华南地区水汽异常辐合，降水偏多。然而，青藏高原东部受异常偏北风的影响，对应异常的冷平流和水汽异常辐散，使得该地区出现异常下沉运动，降水减少。5月SMI负位相时，则反之。从水汽收支方程来看，华南地区降水偏多与异常上升运动引起的垂直水汽输送以及气候态风场相关的异常水汽平流有关，而高原东部地区降水减少则主要与异常下沉运动和异常水平风导致的水汽辐散有关。因此，5月关键区土壤湿度异常引起的高原东部和华南地区的风场和垂直运动异常是影响7月偶极子降水年际变化的重要前期因子之一，这与上述结果一致。

本文计算了前期5、6、7月SMI与7月Nio3.4指数的相关系数分别为0.09、-0.03、0.01，均没有通过显著性检验。这表明前期5—7月关键区的土壤湿度与7月ENSO的发展是线性独立的。此外，7月偶极子降水指数与前期5、6、7月SMI的相关系数分别为0.35、0.30、0.38，均通过了90％的置信度检验;而与5、6、7月Nio3.4指数的相关系数分别为0.24（未通过显著性检验）、0.42（99％的置信度检验）、0.50（99％的置信度检验）。这说明5月青藏高原和华中地区的土壤湿度异常，以及同期ENSO的发展均对7月偶极子降水有重要影响。其中，5月中国土壤湿度的异常，主要通过陆面热力异常影响中高纬瞬变波活动异常，进而影响7月东亚地区的环流和降水异常。然而，同期ENSO的发展可通过影响热带地区Walker环流和局地经向环流异常，以及激发热带外对流层高层的欧亚波列进而调制7月偶极子降水的年际变化。虽然二者分别是前期、同期因子，且对7月偶极子降水的影响过程有所不同，但他们均对7月偶极子降水有重要贡献。此外，分析发现1979—2019年5月SMI与7月偶极子降水指数的相关关系不稳定，其中它们的关系在1998年左右发生了年代际转折。1979—1997年，两者的相关系数达0.51，通过了95％的置信度检验;而1998年之后，两者的相关仅为0.25，未通过显著性检验。其中的原因和物理过程尚不清楚，有待于今后的工作中进一步探索研究。由于观测资料的限制，土壤湿度采用了ERA5的再分析资料。在今后的工作中，有必要使用多源观测的土壤湿度资料进行对比验证。此外，本文主要基于统计和动力诊断方法分析了5月关键区土壤湿度异常对7月偶极子降水的影响，在后续的工作中可进一步结合数值试验来验证相关物理过程。

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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

（責任编辑：袁东敏）