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2008年1月我国南方发生了严重的雨雪冰冻灾害，造成了巨大的经济损失与一定的人员伤亡。这次罕见冰雪灾害天气是多种因素造成的，很多专家和学者把这次灾害和2007年第二季度开始出现的拉尼娜现象联系起来。
“拉尼娜”（La Nina），在西班牙语中是“圣女”之意，与意为“圣婴”的“厄尔尼诺”（EI Nino）相反。因而，“拉尼娜”也称为“反厄尔尼诺”或“冷事件”。拉尼娜现象是指赤道太平洋中东部水温持续异常下降，其引起的气候变化特征与厄尔尼诺现象相反。拉尼娜现象和厄尔尼诺现象会导致气候出现反常。很多研究都已经证实 ［1-3］ ，厄尔尼诺／拉尼娜事件是一个复杂的非线性系统，也是引起全球气候异常及年际气候变化的最强信号，它的发生严重影响全球各地区气候、生态、经济发展、人类生活等方面，并带来许多灾害 ［4-7］ ，2006年和2007年分别发生了厄尔尼诺与拉尼娜现象。
对于2008年1月我国南方地区出现的严重雨雪冰冻灾害，很多科学家注意到西太平洋副热带高压（副高）呈现出明显的偏西、偏北态势。这次百年不遇雨雪冰冻灾害的影响因子是多方面的，但是与2008年拉尼娜现象密切相关的副高在冬季的形态变异和异常西伸，是这次雨雪冰冻灾害环流背景和水汽通道稳定维持的重要原因。为此，本章用交叉小波和小波相干分析方法，对2008年初的副高形态与拉尼娜现象之间的关系进行分析诊断，以期找出它们之间的相互影响关系以及对大气环流的影响，进而揭示副高对2008年初雨雪冰冻灾害的影响作用。
采用美国国家环境预报中心（NCEP）和国家大气研究中心（NCAR）的2.5°×2.5°网格逐日再分析资料，资料时段：1958—2008年1月，共50年零1个月。
副高指数定义和计算：
（1）面积指数：5°×10°网格的500hPa位势高度图上，10°N以北，110°E～180°E范围内，平均位势高度大于5.8dagpm的网格点数称为副高的面积指数。
（2）西脊点：取90°E～180°E范围内5.8dagpm等值线最西位置所在的经度定义为副高的西脊点。
（3）脊线指数：取110°E～150°E范围内副高脊线与9条经线（可以看出每两条经线之间相差5°）交点的纬度的平均值为副高的脊线指数。
图3.1（a）、（b）分别是2008年1月逐日沿120°E与15°N的剖面图，从图3.1（a）中可以看出，1月中，副高在1月上旬与下旬经历了北抬—南撤—北抬的过程；从图3.1（b）中可以看出，在1月的上旬、中旬和下旬，副高的西伸脊点分别达到了98°E、120°E与113°E。综合图3.1（a）、（b）的结果，在1月份，副高经历了增强—减弱—增强的过程。
图3.1 2008年1月500hPa位势场沿经向、纬向剖面图
图3.2是1958年—2007年50年平均的1月平均脊线指数、2008年1月平均脊线指数、厄尔尼诺十年平均的1月平均脊线指数以及拉尼娜十年平均的1月平均脊线指数对比图。从图中可以看出，50年平均的脊线指数表明，在1月份，副高通常位于15°N以南。图中的2008年1月份数值明显大于50年平均，表明2008年1月份副高较平均位置显著偏北，其中2008年1月11号，脊线指数更是达到了19°N，表明在南方雨雪冰冻灾害期间，副高维持在较偏北的位置，不利于北方冷空气的进一步南下。
由于2007年发生了拉尼娜事件，下面对2008年1月份的副高状况和10年平均拉尼娜年的状况进行比较。从图中可以看出10年平均拉尼娜年也是数值明显大于50年平均，与2008年1月比较类似，表明在拉尼娜年副高也维持在较偏北的位置。而图中的10年平均厄尔尼诺年则明显有大于50年平均，也有小于50年平均的现象，与2008年1月和10年平均拉尼娜明显不同。
图3.2 2008年1月的副高脊线指数和50年平均，厄尔尼诺10年平均，拉尼娜10年平均副高脊线指数的比较图
进一步选取1973年、1984年与1999年的强拉尼娜事件，1967年、1970年、1975年、1988年与1995年为中等强度的事件，下面分别对强与中等强度的拉尼娜事件发生年份1月份的副高状况进行比较分析。
图3.3是强拉尼娜事件发生年份（1973年、1984年和1999年）、中等强度的拉尼娜事件发生年份（1967年、1970年、1975年、1988年与1995年）以及50年1月份平均的脊线指数。从图中可以看出，强拉尼娜发生年份1月份的副高脊线指数有时大于平均状况，有时小于平均状况。另一个显著特征是中等强度的拉尼娜事件发生年份整体大于平均状况，且整体大于强拉尼娜年份，前面我们已经分析过2008年1月份的脊线指数大于平均状况，这里我们发现，中等强度的拉尼娜事件发生年份的副高要比强拉尼娜事件发生年份更为偏北，这是值得进一步讨论的问题，也更加说明了2008年1月份副高偏北。
图3.3 强与中等强度的拉尼娜事件发生年份1月份副高脊线指数
与上面类似，下面画出2008年1月的副高面积指数和50年平均，厄尔尼诺5年平均中等强度，拉尼娜5年平均中等强度副高面积指数的比较图如下。
图3.4 2008年1月的副高面积指数和50年平均，厄尔尼诺5年平均，拉尼娜5年平均副高面积指数的比较图
图3.4是1958年—2007年50年平均的1月平均强度指数与2008年1月强度指数，以及厄尔尼诺5年平均中等强度、拉尼娜5年平均中等强度副高面积指数。从图中可以看出，除了2008年1月中旬有数天的副高强度指数小于50年平均的副高强度指数外，在大部分时间段，2008年1月份的副高强度指数要大于50年平均的副高强度指数，这与中等强度拉尼娜类似，但与中等强度厄尔尼诺则很不相同。表明2008年1月份副高是偏强的，不利于冷空气的南下。
为描述和刻画副高的上述活动特征，对副高指数进行小波分析。上一章对小波功率谱和能量谱等都进行了详细介绍，这里不再赘述。本节分别讨论副高脊线和西脊点指数的小波功率谱，以及2007年11月份到2008年2月份、50年平均、10年厄尔尼诺平均和10年拉尼娜平均，进行比较得出它们的相同与不同。
图3.5 2007年11月到2008年2月，50年平均，10年厄尔尼诺平均以及10年拉尼娜平均面积指数小波能量谱
从图3.5中可以看出副高活动存在季节内中、短期变化，1958—2007年50年平均冬半年面积指数的小波能量谱和十年平均厄尔尼诺面积指数的小波能量谱基本没有周期，十年平均拉尼娜面积指数的小波能量谱则很好地表现出了副高一周左右（3—10 d）的短期活动，特别是1月份在2—10 d周期范围内出现一个显著的能量高值区。而2007年11月到2008年2月冬半年面积指数的小波能量谱则更好地反映了副高半月左右（10—20 d）的中期活动和一周左右（3—10 d）的短期活动，特别是1月份，除了与拉尼娜有一样的3—10 d周期范围能量高值区之外，还有一个独立的高频的16—24 d周期范围能量高值区。可以看出2007年11月到2008年2月的面积指数小波能量谱与十年平均拉尼娜既有相似，又有不同。
图3.6 2007年11月到2008年2月，50年平均，10年厄尔尼诺平均以及10年拉尼娜平均西脊点指数小波能量谱
西脊点的情况比面积指数的情况要复杂，从图3.6中可以看出，1958—2007年50年平均冬半年西脊点指数的小波能量谱基本没有周期，十年平均厄尔尼诺西脊点指数的小波能量谱则很好地表现出了副高一周左右（3—10 d）的短期活动，主要在2.8d，时间主要在12月末到2月初，而十年平均拉尼娜西脊点指数的小波能量谱周期与厄尔尼诺一样主要在2—8天，时间略短，主要集中在1月中旬到2月初，然而2007年11月到2008年2月冬半年西脊点指数的小波能量谱则比它们复杂，周期主要有三段，分别是2.8天，4—15天和18—28天，其中1月中旬到2月中旬除了有一个2.8天的周期与拉尼娜的情况比较相近外，其他两个大周期则集中在1月之前，这点拉尼娜和厄尔尼诺都没有。
小波能量谱分析发现，2007—2008年冬半年副高与50年平均和10年厄尔尼诺平均的副高活动形态相似性不大，但与10年拉尼娜平均的副高活动相似性较大，且又存在差异，为此本节对副高面积指数和西脊点指数进行交叉小波相干谱分析及相应的关联分析。
图3.7 2007年10月到2008年2月和厄尔尼诺十年平均、拉尼娜十年平均以及1958—2007年50年平均面积指数交叉小波相干谱
从图3.7中可以明显看出，2007年10月到2008年2月冬半年面积指数和厄尔尼诺十年平均面积指数的交叉小波相干谱相关关系不好且杂乱，特别是1月份没有明显的相关能量区间，而2007年10月到2008年2月冬半年面积指数和拉尼娜十年平均面积指数的交叉小波相干谱中相关关系较好，有两个显著的相关能量区，且都在1月份，周期分别为3.8天，位相差为92°±18°，即拉尼娜十年平均的面积指数提前冬半年1/4±1/20个周期（1—2天）。还有一个周期为16—24天，位相差为270°，即拉尼娜十年平均的面积指数提前冬半年3/4±1/20个周期（12—18天）。而2007年10月到2008年2月冬半年面积指数和1958—2007年50年平均面积指数的交叉小波相干谱与10年厄尔尼诺一样，相关关系不好且杂乱，基本没有明显的相关能量区间。
图3.8 2007年10月到2008年2月和厄尔尼诺十年平均、拉尼娜十年平均以及50年平均西脊点指数交叉小波相干谱
西脊点的情况要比面积指数的情况复杂很多，从图3.8中可以看出2007年10月到2008年2月冬半年西脊点指数和厄尔尼诺十年平均西脊点指数的交叉小波相干谱有三个较小的相关区，分别在12月底和2月中旬，位相差分别为90°、270°和120°，但在1月份并没有明显的相关能量区间，说明在1月份它们没有什么相关性。
而2007年10月到2008年2月冬半年西脊点指数和拉尼娜十年平均西脊点指数的交叉小波相干谱则有一个较大的相关区，正好在1月中旬到2月中旬，位相差为60°±20°，在1月份有明显的相关能量区间，说明拉尼娜十年平均西脊点指数先于冬半年指数1/6±1/18个周期，其显著周期为5.8天，即提前1.2天。
最后，2007年10月到2008年2月冬半年西脊点指数和1958—2007年50年平均的西脊点指数的交叉小波相干谱基本没有明显的相关能量区间。
针对2008年初我国南方雨雪冰冻灾害事件中副高的形态和活动特征及其影响作用，进行了该年副高特征指数（面积指数、脊线指数和西脊点指数）与拉尼娜年、厄尔尼诺年以及50年平均状况的时频分析和相关特征分析，得到以下几点结论：
（1）与历史年份平均状况相比，2008年1月西太平洋副高异常西伸，位置偏北、强度偏强，这是我国0801雨雪冰冻灾害的重要原因之一。
（2）中等强度拉尼娜发生年份的冬季（1月份），副高位置不仅较平均年份偏北，且比强拉尼娜发生年份冬季（1月份）的副高位置偏北，值得进一步深入研究。
（3）交叉小波能量谱和相干谱分析发现，2008年初副高的形态和活动表现出较为独立的特性，与多年平均状况和厄尔尼诺年的状况存在较大差异，与拉尼娜年在短期活动上有所类同，但中、长期活动上又有明显不同。
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