2004年全國夏季降水異常及其成因

博爾楠·不都拉　恰里哈爾　阿衣敏

摘要 采用NCEP /NCAR再分析資料和中國國家氣候中心整理的160站降水量資料，在回顧2004年夏季我國降水分布的基礎上，探討了2004年夏季降水異常的可能原因。大氣環流異常、副高指數面積偏小、強度偏弱等，可能是造成2004年夏季降水異常的主要環流異常的原因。

關鍵詞 夏季降水；短期氣候預測；大氣環流；成因；全國

中圖分類號 S161.6 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）16-05159-02

氣候系統是目前大氣科學界的主要研究熱點之一，其中的氣候異常已成為廣泛關注的熱點問題。我國大范圍的旱澇和低溫、高溫等氣候災害對社會經濟的影響極其嚴重。據統計，每年氣候災害所造成的損失占國民生產總值的比重較大。由于全球氣候變暖，氣象災害造成的經濟損失越來越嚴重。我國氣候變化率很大，氣候災害出現的頻數很高，氣候異常造成的損失甚為嚴重。因此，盡可能早地、準確地預測氣候災害的發生及其影響程度對國民經濟建設具有重大經濟效益和社會效益。筆者利用NCEP/NCAR再分析資料和中國國家氣候中心整理的160站降水量資料，通過對2004年夏季/冬季500 hPa高空場距平、850 hPa風場以及副高的強度和位置分析，探討2004年夏季降水異常的可能原因。

1 資料與方法

所用的降水資料為國家氣候中心整編的1980～2009年160站月平均降水資料，格點資料使用NCEP/NCAR再分析數據，位勢高度場、氣壓場、風場等垂直方向17個等壓面層，水平分辨率為2.5°×2.5°，海溫資料的水平分辨率為2°×2°。

2 2014年夏季全國降水分布及EOF分析

與歷年同期值相比，2004年夏季東北大部、內蒙古東北部、西北大部及東南沿海一帶降水量偏少，而黃淮及湖北東部等地降水偏多，西南與西藏部分地區降水偏多，全國其余大部地區接近常年同期。2004年夏季東北西部和內蒙古東部降水偏少明顯，發生嚴重干旱。2004年夏季全國總體降水量略偏少，未發生流域性洪澇災害，但局部地區強降雨導致山洪爆發、山體滑坡和泥石流災害頻繁發生，造成嚴重的人員傷亡和經濟損失。由圖1可知，東北地區降水異常并不明顯，西部地區降水并無異常出現，降水異常主要集中在江淮流域到華北東部地區，所以特別選取江淮流域到華北東部地區進行分析，為了從氣候背景上分析其異常性，將選取1951～2010年的資料進行研究。

圖1 2004年夏季我國降水距平百分率距平 為進一步分析其異常特征，首先對1951～2010年的資料進行EOF分解。從江淮流域到華北東部夏季降水EOF分析第1模態及其標準化時間序列（圖略）可以看出，第1模態的降水分布主要是以淮河為界，淮河以東降水偏多，淮河以西降水偏少，另外，在東北東南部也有一個降水距平的大值區。根據合成差值分析方法，選取序列中≥1的年份為高值年份，≤-1的年份為低值年份，按照這個標準1980～2010年間的高值年份有8年，分別為1981、1984、1989、1990、1991、1992、2002和2003年，低值年份有3年，分別為1980、1982和2000年。

3 夏季降水異常成因分析

3.1 環流異常特征 由圖1可見，2004年夏季500 hPa環流距平圖上，北半球中低緯度基本為負距平，其中在貝加爾湖南側存在一正距平中心，表明2004年夏季東亞中緯度大陸高壓活動并不活躍，有利于夏季我國北方降水偏多，主要多雨帶位置偏北。在東亞沿岸的洋面上存在一個經向的相關系數偶極子分布，呈現出北正南負，即江淮流域到華北東部夏季降水和東亞60°N以北的高度場存在正相關，江淮流域到華北東部夏季降水和東亞60°N以南的高度場存在負相關。考慮到夏季長波調整，東亞大槽此時位于洋面上，所以夏季東亞大槽對我國江淮流域到華北東部夏季降水確實存在顯著的影響，具體表現為東亞槽偏強偏北會使我國江淮流域到華北東部地區帶來降水偏多的影響；另外，我國江淮地區到華北東部地區降水還與我國華北地區、北太平洋等區域上空的高度場存在負相關關系，說明這些區域位勢高度的減弱均會引起我國江淮地區到華北東部夏季降水的偏多。根據差值合成分析，選取標準化時間序列中超過±1的年份分別為高值年份和低值年份，合成高、低值年份的500 hPa高度場并求取其差值，通過t-檢驗的區域主要位于東亞東部地區和勘察加半島以東的洋面上以及北太平洋和北大西洋洋面。此時東亞大槽正位于此，說明東亞大槽對我國江淮流域到華北東部夏季降水存在顯著影響。

在冬季，極地地區的高度距平為正值，極渦強度減弱。東亞大槽變化不太明顯。而北美大槽和歐洲東部的槽都有所加深。因此，我國大部分地區的冬季相對受到冷空氣的影響較弱。江淮地區到華北東部夏季降水第1模態和前期冬季500 hPa高度場的相關系數主要通過信度檢驗的區域位于北太平洋洋面上經向的偶極子分布和北美東岸北大西洋的負相關，說明這些地區冬季位勢高度的異常會對隨后夏季我國江淮流域到華北東部夏季降水產生顯著影響[1-2]；類似的結果也可以從合成差值場中得到體現，主要通過t-檢驗的區域與相關系數的分布是類似的，說明前期冬季北太平洋和北大西洋上空的位勢高度異常會影響到隨后夏季我國江淮流域到華北東部降水。

分析2004年6～8月850 hPa風場發現，我國大陸主要為東風控制，從日本以東海面帶來一些水汽。另外，北冰洋也存在一股氣流南下，在我國東北、蒙古國一帶形成輻合。孟加拉灣的水汽由于東北風向，不易到達我國大陸[3-4]。由于日本海的海面帶來的氣流沒有孟加拉灣等地帶來的氣流溫度高、水汽足，所以2004年夏季的降水條件較差，降水情況可能比多年平均要弱。再分析2003年12月～2004年2月850 hPa風場發現，我國大陸盛行由貝加爾湖附近南下的西北氣流，與多年平均的冬季風向相似，孟加拉灣的低層出現輻合。

3.2 副高對我國降水的影響 2004年副高強度指數僅為0.12，副高面積指數為0.35，明顯低于多年平均；2004年西伸極點系數為0.81，與往年相比處于平均水平，副高北界系數為1.59，明顯偏高。由此可知2004年副高強度較弱，面積較小，但副高位置明顯偏北，使我國2004年的雨帶中心北抬。副高指數與第1、第2模態時間系數顯著性檢驗結果表明，副高強度與降水主要模態相關性明顯弱于副高位置，這可能表明了副高位置對降水異常的影響比強度的影響更明顯。

4 結論與討論

（1）2004年我國降水屬于中間型。首先從副高的位置可以看出，2004年夏季的西太平洋副高位置比多年的平均略微北抬；其次是夏季850 hPa的風場孟加拉灣的西南水汽表現不明顯，水汽的主要來源為北冰洋南下的冷性水汽，其到達的位置為我國的淮河流域；再次，從2004年空間第1模態可以看出，我國東部地區由北向南降雨分布呈負正負，當降雨位置主要在淮河流域，長江以南和黃河以北的地區降雨就會減少，這種分布正好符合中間型；最后由于冬季的赤道東太平洋海溫偏高，我國夏季降雨位置偏南，反之偏北。

（2）2004年我國夏季的雨量偏少。2004年我國夏季副高指數和副高面積比多年平均偏小，而副高的強度則明顯偏弱，實事上，副高的強弱又直接影響我國東部夏季降水量；2004年夏季500 hPa的距平圖來看我國北部的西伯利亞高原位勢高度降低，不利于中高緯度的阻高形成和發展，因此會阻礙北方的干冷空氣與來自孟加拉灣和我國南海的暖濕空氣結合。另外，我國北部的高度距平為較大的正值，大陸高壓維持，通過高低緯環流相互作用使東亞夏季風和冷空氣影響減弱，從而雨量減少；從2004年夏季850 hPa風場可以看出，由于風場作用，孟加拉灣的水汽在印度半島北部被阻隔，無法順利達到我國華東地區。事實上，只有西太平洋和我國南海有部分暖濕空氣可以在華東地區與北方干冷空氣匯聚，水汽的來源大大降低，從而使我國東部夏季雨量較多年平均而言偏少。此外就是從第1模態時間系數來看，2004年處于極小值點，會比往年降水量減少。綜上可知，2004年我國東部夏季降水量應為偏少的情況。

（3）由相關合成分析可知，夏季500 hPa位勢高度對我國江淮流域到華北東部夏季降水確實存在顯著的影響，尤其夏季東亞大槽的強度和位置對該江淮流域到華北東部降水的影響十分明顯，表現為東亞槽偏強偏北和偏弱偏東會使江淮流域到華北東部地區的夏季降水偏多，反之則會使降水偏少。前冬北太平洋和北大西洋上空的位勢高度異常、赤道太平洋海溫的異常、ENSO循環中的El Nio事件常會影響到隨后夏季我國江淮流域到華北東部降水。

參考文獻

[1] 倪東鴻，孫照渤，陳海山，等.冬季黑潮區域SSTA及其與中國夏季降水的聯系[J].南京氣象學院學報，2004，27（3）：310-316.

[2] 余貞壽，孫照渤，王學忠.東部夏季降水變化及其與北太平洋SSTA 的聯系[J].南京氣象學院學報，2005，28（2）：189-196.

[3] 朱益民，楊修群，謝倩，等.冬季太平洋海表溫度與北半球中緯度大氣環流異常的共變模態[J].自然科學進展，2008，18（2）：161-171.

[4] 顧偉宗，陳海山，孫照渤.華北春季降水及其與前期印度洋海溫的關系[J].南京氣象學院學報，2006，29（4）：484-490.