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近年来，许多研究开始关注我国冷暖冬的异常变化，并得到了影响我国冷冬和暖冬的部分大气和海洋因子[1-5].如2008年1月我国南方低温雨雪冰冻天气，表现为极涡中心偏向于东半球，欧亚呈现出“北高南低”的环流特征[6]，而以上环流异常与拉尼娜事件密切相关[7].孙丞虎等[8]分析了2011-2012年的冷冬异常，指出东亚冬季风偏强是造成我国气温偏低的主要原因.东亚西风急流作为冬季风系统重要成员，其强度偏强也将引起我国大部分地区陆面降温[9-11].杨小波等[12]分析了我国冷暖干湿年的前期环流特征，发现暖干(冷湿)型前期环流具有EU(反EU)遥相关特征，而暖湿(冷干)型前期环流具有反PNA(PNA)遥相关特征.另有研究表明，冬季西伯利亚高压、中东急流等因子对四川盆地冷湿型气候有重要影响[13-15].
许多学者致力于研究四川盆地气候变化规律，特别是对夏季气温、降水的分析并得到了很多有意义的结论[16-21]，但以往研究很少涉及对四川盆地冬季气温和降水的整体配置情况的分析，对冷暖干湿型前期环流特征的探讨也较少.针对以上问题，本文在综合考虑气温、降水整体配置的情况下，分析了1月四川盆地不同气候型的同期环流特征，并在此基础上分析了不同气候型的前期500 hPa高度场显著差异区，以期得到对四川盆地冬季气温、降水有重要影响的前期环流预测信号.
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本文选取的资料主要有四川盆地的都江堰、绵阳、雅安、乐山、宜宾、阆中、巴中、达州、遂宁、南充、奉节、梁平、万州、重庆沙坪坝、叙永、酉阳16个台站1961-2014年1月气温、降水资料以及NCEP/NCAR 1960年11月至2014年1月的逐日500 hPa和1 000 hPa高度场资料.
为了准确获取1月四川盆地典型冷暖干湿型气候的具体年份，这里主要参考杨小波等[12]给出的方法，计算并得到1961-2014年1月四川盆地16站气温、降水正距平站数序列，在去掉了该序列5年以上年代变化部分之后，得到1963-2012年气温、降水正距平站数新序列，并将此标准化之后的新序列记为S1和S2.以S1+S2，S1-S2的±2倍标准差大小为基准，将S1+S2大值定为暖湿年，小值定为冷干年；S1-S2大值定为暖干年，小值定为冷湿年.特别指出的是，这里滤掉5年以上年代际变化部分，可以最大限度消除气候变暖对S1+S2，S1-S2的影响，获得较为准确的冷暖干湿年份.随后利用合成分析方法，获得了暖干、冷湿、暖湿、冷干年的典型环流特征.最后，利用差异t检验方法，获得了典型环流年的前期和同期500 hPa高度场显著差异区域.
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图 1给出了S1和S2分别与1月四川盆地气温、降水的相关系数.可以看到，S2与降水有很好的正相关关系，中心位于盆地中部地区，其相关系数达到了0.6以上. S1与气温的相关系数基本都达到了0.7，说明气温的分布特征没有降水复杂，其代表性要好于降水.综合可知，气温、降水正距平站数变化能较好反映出盆地冷暖干湿的气候特征.
根据第一节介绍的方法，图 2给出了S1+S2和S1-S2的时间序列.根据S1+S2(实线)大小，得到典型暖湿年为1965，1971，1991年，典型冷干年为1981，1992年.同理，根据S1-S2(虚线)大小，得到典型暖干年为1966，1972，1975，1982，1987，2003，2010年，典型冷湿年为1974，1983，1989，2000，2005，2008年.普查历年气温、降水配置情况后发现，近50年四川盆地暖湿、冷干、暖干、冷湿型气候出现概率分别为23%，21%，27%，29%，表明冷干型气候出现概率相对最低，而冷湿型气候出现概率相对最高.同时还发现本文所选典型年份都能很好的反映出气温降水实况特征，这也说明该方法是可靠的.
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为了揭示四川盆地不同气候型的环流特征，图 3给出了暖干年平均和冷湿年平均的1月500 hPa高度距平场.从图中可以看到，当出现暖干型气候时，欧亚地区以45°N为界，以南为正距平区，以北为负距平区.表明乌拉尔山和鄂霍次克海地区没有出现阻塞高压，西伯利亚高压偏弱，同时，青藏高原低槽活动偏弱，南支槽偏弱，以上特征反映出北方冷空气活动偏弱，西南暖湿气流也不强盛，进而导致四川盆地气温偏高、降水偏少.当出现冷湿型气候时，里海至我国中部地区、菲律宾海至夏威夷群岛上空为负距平区，整个西伯利亚至北太平洋上空为正距平区.可以看出，乌拉尔山至鄂霍次克海有明显的阻塞高压，西伯利亚高压偏强，青藏高原地区多短波槽活动，同时南支槽活跃，来至印度洋的西南暖湿气流与强冷空气在四川盆地汇合，造成四川盆地气温偏低、降水偏多.
图 4为暖湿年平均和冷干年平均的1月500 hPa高度距平场.当为暖湿型气候时，阿留申群岛及其附近地区为正距平区，其余大部地区为负距平区.表明乌拉尔山地区无阻塞高压，阿留申低压偏弱，东亚大槽槽线偏浅，冷空气活动较弱，同时高原高度场偏低，南支槽偏强，进入盆地的暖湿气流强盛，以上环流将导致四川盆地气温偏高，降水偏多.与之相反，当为冷干型气候时，热带太平洋、亚洲大陆为正距平区，阿留申群岛及其附近地区为负距平区.表明乌拉尔山至贝湖地区出现阻塞高压，西伯利亚冷高压偏强，东亚大槽槽线偏深，阿留申低压偏强，造成四川盆地气温偏低、降水偏少.
为了得到4类气候型所对应的典型环流显著性差异区，图 5给出了1月500 hPa高度场的t检验值分布.从暖干、冷湿型气候的环流差异场可以看出，明显正差异区位于伊朗高原至青藏高原地区，明显负差异区位于整个西伯利亚地区.表明暖干、冷湿型气候所对应的环流特征是欧亚中高纬度地区表现出南北气压场的差异.暖干(冷湿)型气候所对应的环流特征是乌拉尔山至贝湖为低压槽(高压脊)，西伯利亚高压偏弱(强)，青藏高原高度场偏高(低)，南支槽偏弱(强)，这直接造成四川盆地气温偏高(低)、降水偏少(多).从暖湿、冷干型气候的环流差异场看到，明显正差异区主要位于中高纬度的北太平洋地区，明显负差异区主要位于西伯利亚地区.表明整个中高纬度地区呈现出东西气压场的差异，当为暖湿(冷干)型气候时，贝湖为低压槽(高压脊)，西伯利亚高压偏弱(强)，阿留申低压偏弱(强)，东亚大槽槽线偏浅(深)，这直接造成盆地气温偏高(低)、降水偏多(少).
从图 5知道，阿留申低压对盆地暖湿、冷干型气候有重要影响，但其是通过什么途径影响盆地呢？针对此问题，本文将关键区(图 5b中黑框，范围为180°-150°W，40°-55°N)的标准化500 hPa区域平均高度场定义为Ik，以此来反映阿留申低压的变化. 图 6给出了Ik分别对500 hPa和1 000 hPa高度场的回归.从500 hPa高度场看到，当阿留申低压减弱时，将导致乌拉尔山至青藏高原地区、热带印度洋至太平洋上空高度场明显降低.表明东亚副热带西风急流偏弱，东亚大槽槽线偏浅，乌拉尔山地区没有阻塞高压，贝湖为低压槽，西伯利亚高压偏弱，中高纬度盛行纬向环流，冷空气较弱；高原地区多低值系统活动，南支槽偏强，来自印度洋和孟加拉湾的西南暖湿气流强盛，导致四川盆地气温偏高、降水偏多，反之亦然. 1 000 hPa环流场也表现出了类似的分布特征.
东亚冬季风是一个深厚的环流系统，强(弱)冬季风年对应低层西伯利亚高压偏强(弱)，阿留申低压偏深(浅)，高层副热带西风急流偏强(弱)[22]，此种异常将导致我国大部地区气温偏低(高)，降水偏少(多)[23].结合前面分析可知，阿留申低压从侧面表征了东亚冬季风的强弱变化.阿留申低压减弱的同时，东亚冬季风也随之减弱，导致乌拉尔山地区不易形成阻塞高压，贝湖地区为低压槽，东亚大槽槽线偏浅，同时高原高度场偏低，南支槽偏强，造成盆地出现暖湿型气候，反之亦然.
综合前面分析可知，暖型(冷型)气候所对应的环流特征表现为乌拉尔山至贝湖地区为低压槽(高压脊)，西伯利亚高压偏弱(强)，中高纬度地区盛行纬向(经向)环流，冷空气不易(容易)向南扩散至中低纬度地区，造成四川盆地气温偏高(低)；干型(湿型)气候所对应的环流特征表现为青藏高原地区高度场偏高(低)，南支槽偏弱(强)，来至印度洋和孟加拉湾的西南暖湿气流偏弱(强)，造成四川盆地降水偏少(多).差异t检验表明，暖干、冷湿型气候所对应的环流场表现为南北气压场的差异，而暖湿、冷干型气候则表现为东西气压场的差异.
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为了找出对后期环流有预报指示意义的前期环流信号，本文利用不同滑动时段500 hPa逐日高度场资料，计算了暖干型与冷湿型的前期高度场偏差t检验分布值(图 7).当超前时段为11月1日-11月30日时，贝湖至阿拉伯海高度场为负值显著性差异区，乌拉尔山地区为正值显著性差异区，表明乌拉尔山有阻塞高压，贝湖为一低压槽. 11月6日-12月5日基本维持11月1日-11月30日的t检验值分布特征.当超前时段为11月11日-12月10日时，乌拉尔山地区阻塞高压和贝湖低压槽继续维持，同时，新西伯利亚群岛及其以东地区高度场出现负值显著性差异区，表明极涡偏强，中心略偏向于西半球.当超前时段为11月16日-12月15日和11月21日-12月20日时，基本维持11月11日-12月10日的环流特征，但乌拉尔山地区阻塞高压有减弱趋势，贝湖至新西伯利亚群岛一线的负值区也完全打通.当超前时段为11月26日-12月25日时，极地负值区有所减弱，中南半岛至日本一线正值区有加强西伸趋势，已经出现类似“北低南高”的环流型式.
由此可知，超前时段为11月16日-12月15日、11月21日-12月20日、11月26日-12月25日的环流场对暖干、冷湿型气候有较好的预报指示意义.显著差异区主要位于贝湖和极地地区，当贝湖为低压槽(高压脊)，极涡偏强(弱)时，后期1月四川盆地气温偏高(低)、降水偏少(多).
图 8为暖湿型与冷干型的前期高度场偏差t检验分布值.当超前时段为11月1日至11月30日时，整个东亚-太平洋地区以30°N为界，以南为负值显著性差异区，以北为正值显著性差异区，表明阿留申低压和西风急流都有明显的减弱趋势.当超前时段为11月6日-12月5日和11月11日-12月10日时，正值显著性差异区北移到阿留申群岛附近.当超前时段为11月16日-12月15日时，基本维持前期的环流分布特征，但阿留申群岛的正值区有所减弱. 11月21日-12月20日基本维持11月16日-12月15日的趋势，但阿留申群岛的正值显著性差异区又出现明显增强，青藏高原高度场明显偏低，同时中西伯利亚地区负值区有加强趋势.超前时段为11月26日-12月25日时，威克岛至夏威夷群岛附近的热带太平洋负值区明显减弱，青藏高原地区为不显著的负值区，贝湖附近地区出现了负值显著性差异区，阿留申群岛正值显著性差异区明显扩大，中高纬度地区呈现出显著的“西低东高”特征.对比图 5b可知，超前时段为11月26日-12月25日的环流场已经表现出暖湿、冷干型特征.
综合可知，超前时段为11月1日至11月30日、11月6日-12月5日、11月21日-12月20日和11月26日-12月25日的环流场对暖湿、冷干型气候有较好的预报指示意义.其显著性差异区主要位于威克岛至夏威夷群岛附近的热带太平洋地区、阿留申群岛以及贝湖地区，当前期威克岛至夏威夷群岛附近的热带太平洋地区高度场偏低(高)，阿留申低压偏弱(强)，贝湖为低压槽(高压脊)时，后期1月四川盆地气温偏高(低)、降水偏多(少).
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本文利用四川盆地气温、降水资料和NCEP/NCAR高度场再分析资料，分析了1月四川盆地暖湿、暖干、冷湿、冷干年同期环流特征，并对同期、前期环流进行了差异t检验，得到如下结论：
1) 1月暖型(冷型)气候所对应的环流特征表现为乌拉尔山至贝湖地区为低压槽(高压脊)，西伯利亚高压偏弱(强)，中高纬度地区盛行纬向(经向)环流，冷空气活动偏弱(强)；干型(湿型)气候所对应的环流特征表现为青藏高原地区高度场偏高(低)，南支槽偏弱(强).差异t检验表明，暖干、冷湿型气候所对应的环流场表现为南北气压场的差异，而暖湿、冷干型气候则表现为东西气压场的差异.
2) 阿留申低压表征了东亚冬季风的强弱变化，当阿留申低压减弱(增强)时，表明东亚冬季风减弱(增强)，这将导致乌拉尔山至贝湖地区为低压槽(高压脊)，东亚大槽槽线偏浅(深)，同时高原高度场偏低(高)，南支槽偏强(偏弱).
3) 差异t检验表明，超前时段为11月16日-12月15日、11月21日-12月20日、11月26日-12月25日的差异场对暖干(冷湿)型气候有较好预报意义，表现为贝湖地区为低压槽(高压脊)，极涡偏强(弱).超前时段为11月1日至11月30日、11月6日-12月5日、11月21日-12月20日和11月26日-12月25日的差异场对暖湿(冷干)型气候有较好预报意义，表现为威克岛至夏威夷群岛附近的热带太平洋地区高度场偏低(高)，阿留申低压偏弱(强)，贝湖为低压槽(高压脊).
青藏高原及其邻近地区环流系统对四川盆地气候有重要影响，而进一步研究其影响机理有利于提高区域气候预测水平.气候异常信号在前期环流场上就有一定的体现，而充分利用大气环流持续性异常信号对提升延伸期1月内预报水平具有非常重要的现实意义.