寶雞市夏季旱澇變化與環(huán)流形勢(shì)分析

李恩莉，韓　潔

(寶雞市氣象局，陜西寶雞　721006)

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寶雞市夏季旱澇變化與環(huán)流形勢(shì)分析

李恩莉，韓潔

(寶雞市氣象局，陜西寶雞721006)

摘要：利用寶雞市1981—2013年11個(gè)氣象站的夏季降水資料和美國(guó)NECP/NCAR分辨率為2.5°×2.5°的再分析資料，統(tǒng)計(jì)分析寶雞市1981—2013年夏季旱澇變化特征及同期環(huán)流變化特征。結(jié)果表明：寶雞市夏季降水量整體呈減少趨勢(shì)，20世紀(jì)80年代為多雨期，90年代為少雨期，2000年以來(lái)寶雞夏季降水有所增加。全市空間分布呈南多東少特征，太白最多，眉縣扶風(fēng)一帶最少。寶雞夏季澇年和旱年的環(huán)流形勢(shì)存在明顯差異，當(dāng)100 hPa上南亞高壓較強(qiáng)，500 hPa高度距平場(chǎng)上歐亞中高緯度地區(qū)自西向東呈“正負(fù)正”距平波列，副熱帶高壓脊線偏南，陜西地區(qū)西南水汽輸送加強(qiáng)，對(duì)應(yīng)同期春季100 hPa南亞高壓增強(qiáng)、我國(guó)整體為東北向負(fù)距平、西南向正距平，500 hPa烏拉爾山—貝加爾湖以北為負(fù)距平，東北到日本為正距平，這種環(huán)流形勢(shì)配合有利于寶雞地區(qū)夏季洪澇發(fā)生，旱年的環(huán)流形勢(shì)則相反。

關(guān)鍵詞：夏季旱澇變化；大氣環(huán)流；水汽輸送；寶雞

在全球氣候變暖的背景下，極端氣候?yàn)?zāi)害頻繁發(fā)生，陜西洪澇和干旱異常氣候事件不斷出現(xiàn)[1]，不少學(xué)者對(duì)陜西省或渭河流域旱澇時(shí)空分布及成因進(jìn)行了諸多分析和研究[2]。寶雞市地處陜西省西部，屬曖溫帶半濕潤(rùn)半干旱大陸性季風(fēng)氣候，處于環(huán)境敏感區(qū)和氣候脆弱帶上。寶雞的降水量主要集中在夏季，由于不同年份西太平洋副熱帶高壓等大氣環(huán)流系統(tǒng)的活動(dòng)有較大差異，寶雞一些年份異常多雨，而另一些年份異常高溫干旱，旱澇災(zāi)害頻繁發(fā)生。李建芳對(duì)寶雞市區(qū)1934—2010年的旱澇變化特征做了相關(guān)研究[3]，但對(duì)災(zāi)害成因未做深入分析。研究寶雞地區(qū)夏季旱澇環(huán)流形勢(shì)特征，對(duì)提高夏季旱澇預(yù)測(cè)水平，進(jìn)而預(yù)防旱澇災(zāi)害提供科學(xué)決策依據(jù)具有十分重要的意義。

1資料與方法

利用寶雞11個(gè)縣區(qū)1981—2013年6—8月的逐月降水資料和美國(guó)NCEP/NCAR分辨率為2.5°×2.5°的再分析資料，分析寶雞夏季旱澇變化特征及同期環(huán)流變化特征。旱澇指標(biāo)主要有標(biāo)準(zhǔn)差指標(biāo)、降水距平百分率、降水Z指數(shù)和Bhalme-Mooley干旱指標(biāo)等。李紅梅比較了4種指標(biāo)在陜西各個(gè)季節(jié)的適用性，指出降水距平百分率更能較好的反映陜西夏季的旱澇實(shí)況[4]。

首先計(jì)算出1981—2013年寶雞全市逐年夏季區(qū)域平均降水量，再計(jì)算全市平均降水距平百分率的時(shí)間序列，選取降水距平百分率最大和最小的年份各5 a，作為典型旱澇年。多年平均值采用1981—2010年的平均值。

2降水時(shí)空分布特征

寶雞地處高原東北側(cè)，秦巴山脈將其南北分割，秦嶺對(duì)氣流的強(qiáng)迫抬升和屏障作用十分明顯，加之寶雞向東開(kāi)擴(kuò)的喇叭口和西高東低的地形對(duì)華北南下的東路冷空氣有明顯的輻合和爬坡抬升作用，寶雞夏季降水呈南多東少的空間分布特征，其中位于秦嶺山脈中的太白、鳳縣夏季降水最多，渭河河谷的眉縣、扶風(fēng)夏季降水最少(圖1)。

圖1　寶雞市1981—2013年夏季降水量(單位為mm)空間分布圖

寶雞夏季降水不僅區(qū)域差異明顯，而且年際變率較大。從1981—2013年夏季降水年際變化(圖略)和降水距平百分率變化(圖2)來(lái)看，降水量1981年最多為533.1 mm，降水距平百分率為74%；1997年最少為93.9 mm，降水距平百分率為-69%。1981年以來(lái)降水量整體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，氣候傾向率為-12.5 mm/10 a。從20世紀(jì)80年代為多雨期，90年代為少雨期，2000年以來(lái)寶雞夏季降水有所增加。

圖2　寶雞市1981—2013年夏季降水距平百分率變化圖(直線為趨勢(shì)線)

3旱澇年份環(huán)流異常特征

大氣環(huán)流和水汽輸送是造成降水變化最重要和最直接的因子，其變化規(guī)律是認(rèn)識(shí)旱澇年份的關(guān)鍵。根據(jù)降水距平百分率選出的旱澇年份見(jiàn)表1。對(duì)旱澇年份的環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行合成分析，以此得出有助于預(yù)測(cè)夏季降水的依據(jù)。

表1　寶雞市1981—2013年夏季典型旱澇年份

3.1100 hPa高度場(chǎng)

南亞高壓是夏季北半球100 hPa強(qiáng)大并穩(wěn)定的大尺度系統(tǒng)之一，其強(qiáng)度、位置的異常變化直接影響著我國(guó)夏季旱澇災(zāi)害分布[5]。為了分析南亞高壓與寶雞旱澇的關(guān)系，對(duì)寶雞旱年和澇年的100 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)進(jìn)行合成分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)寶雞澇年100 hPa高度距平呈“正負(fù)正”分布(圖3a)，貝加爾湖為一閉合負(fù)距平中心(-12 gpm)，我國(guó)東部為正距平中心(9 gpm)，反映了南壓高壓偏強(qiáng)，高壓中心位置偏北偏東，加強(qiáng)了高空輻散，有利于陜西降水產(chǎn)生；而旱年100 hPa高度距平呈“負(fù)正負(fù)”分布(圖3b)，伊朗—青藏高原為負(fù)距平，南壓高壓強(qiáng)度偏弱，高空輻散減弱，不利于陜西降水產(chǎn)生，貝加爾湖為正距平中心(9 gpm)，負(fù)距平中心(-3 gpm)位于陜西中南部—四川一帶，寶雞處于負(fù)距平中心區(qū)。

為了對(duì)夏季旱澇趨勢(shì)預(yù)測(cè)提供幫助，分別對(duì)旱澇年份所對(duì)應(yīng)的春季100 hPa位勢(shì)高度距平場(chǎng)進(jìn)行合成分析。澇年(圖3c)，青藏高原以南為正距平，我國(guó)整體呈東北向負(fù)距平、西南向正距平的態(tài)勢(shì)；旱年(圖3d)，整個(gè)南亞地區(qū)為負(fù)距平控制，我國(guó)整體呈東北向正距平、西南向負(fù)距平的態(tài)勢(shì)，與澇年相反。

3.2500 hPa高度場(chǎng)

圖4a為寶雞夏季澇年500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)和距平場(chǎng)合成圖，可見(jiàn)中高緯度歐亞地區(qū)呈現(xiàn)“正負(fù)正”距平波列分布，形成負(fù)的歐亞—太平洋(EUP)遙相關(guān)型[6]，其中烏拉爾山為正距平，表明烏拉爾山高壓脊偏強(qiáng)，貝加爾湖長(zhǎng)波槽偏深，西太平洋副熱帶高壓偏強(qiáng)偏西，有利于陜西降水偏多。寶雞旱年500 hPa高度距平場(chǎng)(圖4b)與澇年呈基本相反的分布形勢(shì)，歐亞中高緯度距平自西向東呈“負(fù)正負(fù)”距平波列分布，為正的歐亞—太平洋遙相關(guān)型[6]，表明中亞高脊偏強(qiáng)，西太平洋副熱帶高壓偏弱偏東，脊線位置偏南，寶雞主要受中亞高脊前西北氣流控制，多高溫天氣，不利于陜西降水產(chǎn)生，易出現(xiàn)干旱。

圖3　寶雞市1981—2013年夏季澇(旱)年及前期春季100 hPa位勢(shì)高度距平場(chǎng)合成(單位為gpm)(a 澇年，b 旱年，c 澇年前期春季，d 旱年前期春季)

圖4　寶雞市1981—2013年夏季澇年(a)、旱年(b)500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)合成(實(shí)線)和距平場(chǎng)合成(虛線)(單位為gpm)

對(duì)寶雞澇年同期夏季500 hPa高度場(chǎng)合成分析(圖4a)，可以看出烏拉爾山地區(qū)為一高壓脊，陜西中部地區(qū)處于高空淺槽中，并且位于584 dagpm線外圍，有較好的水汽輸送條件。而旱年的500 hPa高度場(chǎng)合成(圖4b)與澇年呈基本相反的形勢(shì)，烏拉爾山—貝加爾湖為低槽，陜西處于高壓脊前，且位于584 dagpm線南側(cè)。對(duì)比旱澇年份588 dagpm線的位置可知，澇年較旱年副高偏西偏南。

圖5a為寶雞夏季澇年前期春季500 hPa高度場(chǎng)合成分析，可以看出烏拉爾山—貝加爾湖以北為負(fù)距平，我國(guó)大部分地區(qū)受負(fù)距平控制，東北—日本為正距平；旱年(圖5b)，烏拉爾山—貝加爾湖為正距平中心，我國(guó)100°E以西為負(fù)距平，100°E以東為正距平，東北—日本以北為負(fù)距平。

圖5　寶雞市1981—2013年夏季澇年前期春季(a)和旱年前期春季(b)500 hPa高度距平場(chǎng)合成(單位為gpm)

3.3水汽輸送

水汽輸送的變化直接影響到旱澇的發(fā)生，田紅等[7]指出南海地區(qū)是輸入中國(guó)大陸的重要水汽通道，劉曉冉等[8]也指出川渝地區(qū)的水汽輸送主要來(lái)自孟加拉灣和南海的西南季風(fēng)的水汽輸送帶。圖6給出了寶雞夏季旱澇年的700 hPa水汽通量距平合成場(chǎng)。由圖可見(jiàn)澇年(圖6a)水汽通道主要有兩條，即孟加拉灣和南海。我國(guó)東南部地區(qū)為反氣旋式距平水汽輸送，陜西為顯著西南距平水汽輸送，增強(qiáng)了暖濕水汽輸送，有利于陜西降水的產(chǎn)生，容易出現(xiàn)洪澇；旱年(圖6b)的水汽來(lái)源主要為孟加拉灣。東亞中低緯度地區(qū)存在一氣旋式距平水汽輸送，陜西地區(qū)受偏東偏北向水汽輸送距平控制，減弱了來(lái)自南海的水汽輸送，使陜西容易出現(xiàn)干旱。

圖6　寶雞市1981—2013年夏季澇(a)、旱(b)年700 hPa水汽通量距平場(chǎng)(單位為g/( cm2·hPa·s))

4小結(jié)

通過(guò)分析近33 a(1981—2013年)寶雞市夏季旱澇時(shí)空變化特征及大氣環(huán)流異常特征，可以得到以下幾點(diǎn)主要結(jié)論。

(1)受地形影響，寶雞市夏季降水區(qū)域差異明顯，呈南多東少的空間分布特征，位于秦嶺山脈中的太白、鳳縣夏季降水最多，渭河河谷的眉縣、扶風(fēng)夏季降水最少。

(2)寶雞夏季降水年際變化較大，1981年以來(lái)降水量整體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。降水量1981年最多為533.1 mm，降水距平百分率為74%；1997年最少為93.9 mm，降水距平百分率為-69%。1981年以來(lái)整體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，20世紀(jì)80年代為多雨期，90年代為少雨期，2000年以來(lái)寶雞夏季降水有所增加。

(3)寶雞夏季澇年和旱年的環(huán)流形勢(shì)存在明顯差異，影響寶雞旱澇的基本模型為：夏季，當(dāng)高層100 hPa上南亞高壓較強(qiáng)(弱)時(shí)，寶雞地區(qū)高空輻散加強(qiáng)(減弱)，中層500 hPa高度距平場(chǎng)上歐亞中高緯度地區(qū)自西向東呈“正負(fù)正(負(fù)正負(fù))”距平波列時(shí)，表明烏拉爾山有(無(wú))高壓脊發(fā)展，而在低緯度地區(qū)，副熱帶高壓偏東偏南(偏西偏北)，陜西地區(qū)的西南水汽輸送加強(qiáng)(減弱)，對(duì)應(yīng)同期春季南亞高壓增強(qiáng)(減弱)、100 hPa我國(guó)整體為東北向負(fù)距平、西南向正距平(東北向正距平、西南向負(fù)距平)，500 hPa烏拉爾山到貝加爾湖以北為負(fù)(正)距平，東北到日本為正(負(fù))距平，這種環(huán)流形勢(shì)配合有利于寶雞地區(qū)夏季洪澇(干旱)的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖科麗，趙國(guó)令，方建剛，等.陜西省汛期降水氣候異常成因分析及預(yù)測(cè)[J].陜西氣象，2008(2)：20-22.

[2]畢彩霞，穆興民，趙廣舉，等.1960—2010年渭河流域旱澇時(shí)空分布特征[J].水土保持通報(bào)，2013,33(2)：281-284.

[3]李建芳.近80年寶雞市旱澇變化特征分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2002,26(10)：13-17.

[4]李紅梅.4種干旱指標(biāo)在陜西的適用性比較分析[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2014(11)：50-54.

[5]錢永甫,張瓊,張學(xué)洪.南亞高壓與我國(guó)盛夏氣候異常[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2002,38(3)：295-307.

[6]張慶云,陶詩(shī)言.亞洲中高緯度環(huán)流對(duì)東亞夏季降水的影響[J].氣象學(xué)報(bào),1998,56(2)：199-211.

[7]田紅，郭品文，陸維松.中國(guó)夏季降水的水汽通道特征及其影響因子分析[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，2004，20(4)：401-408.

[8]劉曉冉, 程炳巖,李國(guó)平.三峽庫(kù)區(qū)夏季旱澇變化特征及成因[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2010,21(5)：590-596.

[9]田武文，王越.陜西省春季異常多(少)雨的環(huán)流信號(hào)研究[J].陜西氣象，2014(5)：1-6.

[10]侯明全.1994年夏季西太平洋副高與陜西旱澇的初步分析[J].陜西氣象,1996(1)：1-2.

[11]盧萍，鄭偉鵬，俞永強(qiáng).FGOALS模式對(duì)中國(guó)西南地區(qū)干旱氣候的模擬研究[J].高原山地氣象研究，2013,33(1)：9-16.

[12]李常德，陳少勇，李曉霞，等.黃河中上游8月旱澇變化及環(huán)流異常特征[J].高原山地氣象研究，2014,34(2)：22-29.

中圖分類號(hào)：P434

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

基金項(xiàng)目：寶雞市氣象局創(chuàng)新基金項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：李恩莉(1985—)，女，陜西蒲城人，學(xué)士，工程師，從事短期天氣預(yù)報(bào)與短期氣候預(yù)測(cè)。

收稿日期：2015-03-16

文章編號(hào)：1006-4354(2016)02-0014-05

李恩莉，韓潔. 寶雞市夏季旱澇變化與環(huán)流形勢(shì)分析[J].陜西氣象，2016(2)：14-18.