2014年6—7月湖北地區干旱特征及其異常環流分析

王海燕，溫泉沛，王珊珊，李銀娥

（1.武漢中心氣象臺，湖北 武漢430074；2.武漢區域氣候中心，湖北 武漢430074）

湖北地處亞熱帶，位于典型的季風區內，除高山地區外，大部分為亞熱帶季風性濕潤氣候，降水充沛，雨熱同季。然而2014年夏季湖北全省平均降水量為416 mm，較常年偏少109 mm，排歷史同期倒數第10位。6月降水量湖北大部偏少4～9成，7月鄂北地區降水偏少5～9成，截至8月9日89.4萬人、21.9萬頭大牲畜飲水困難，受旱農田達到6.7×105hm2，全省死水位以下水庫高達1356座，據民政廳統計，干旱直接經濟損失達到19.91億元。

決定干旱與否的關鍵條件是降水的多少[1-2]，而降水異常的直接原因是大氣環流的異常。國內學者從南亞高壓的角度做了很多研究，如：羅四維等[3]指出夏季南亞高壓與我國東部旱澇分布的關系密切；張瓊等[4]分析了長江流域大范圍旱澇與南亞高壓的關系；劉梅等[5-6]分析了南亞高壓與江蘇、川渝等地夏季降水的關系。還有一些學者從西太平洋副熱帶高壓的角度，分析其與湖南[7-8]、川渝地區[9]夏季干旱的關系，認為西太平洋副熱帶高壓的加強和維持是重要原因。以上研究主要是針對長江流域的高溫干旱，還有一些學者著力于研究西部干旱區的氣候變化特征[10-11]，而針對湖北地區的干旱成因分析較少。本文擬分析6—7月湖北干旱的氣候特征，并重點探討2014年6—7月湖北干旱的異常環流特征，以期為湖北干旱預測提供科學依據。

1 資料

湖北地面氣象觀測站中資料年代較長、代表性較好的76個站點（圖1）1981—2014年逐月降水資料；國家氣候中心提供的逐月大氣環流指數；美國NCEP/NCAR2.5°×2.5°再分析資料，包括逐月高度、相對濕度、風場資料。文中采用1981—2010年的平均值作為氣候平均態。

2 6—7月湖北干旱氣候特征

2.1 時間變化

圖1 湖北76個站點分布情況

統計湖北月降水距平百分率，以降水距平百分率超過20%算降水偏多、低于-20%算降水偏少（干旱）。可以看出，6月（圖2a）2004年以前降水偏多年和偏少年交替分布，之后降水偏少年增多，且負距平都在-20%以下。7月（圖2b）降水變幅較大，其中4年距平超過60%，最大正距平出現在1996年，為80.5%,最小負距平出現在1988年，為-63.9%。總體來看，2010—2014年湖北6—7月有降水偏少趨勢，2014年6、7月湖北降水距平分別為-40.1%和-23.6%。

2.2 空間分布

統計1981—2014年6—7月湖北各站點月降水距平百分率≤-20%的次數。6月（圖3a），湖北東部降水偏少年多于西部，全省除江漢平原東部和鄂西大部外，降水偏少年均在14次以上，其中鄂北崗地和鄂東南東部降水偏少年最多，達16~18次。7月（圖3b），降水偏少范圍較6月有所擴大，除鄂西北西部和南部、鄂西南西北部外，湖北大部降水偏少年均在14次以上，其中恩施地區南部、鄂北崗地和鄂東大部的降水偏少年最多，達16~19次。總之，6、7月鄂北崗地降水偏少年均達15次以上。

3 2014年6—7月湖北干旱特征

圖4給出了2014年6—7月的湖北降水距平百分率和氣溫距平分布。可以看出，6月除了鄂西北的西南部有降水正距平，其他地區均為降水負距平，尤其是鄂東北—江漢平原南部—恩施地區南部降水偏少50%以上。7月，鄂東北東部—鄂東南南部和巴東—興山地區出現了降水正距平；其他地區為降水負距平，其中鄂北崗地至江漢平原北部降水偏少50%以上。

和歷史同期相比，6月湖北西部氣溫偏低-1～0℃，東部大部偏高0～1℃（圖4c）；7月湖北除恩施和十堰地區略偏高外，大部地區氣溫偏低，東部偏低-2～-1℃（圖4d）。綜上可見，2014年6—7月湖北降水偏少，但高溫特征不明顯。下文將從南亞高壓、西太平洋副熱帶高壓及中緯度環流等方面進行分析。

4 2014年6—7月異常環流分析

4.1 南亞高壓特征

圖2 1981—2014年6月（a）和7月（b）湖北降水距平百分率分布及變化趨勢

圖3 1981—2014年6月（a）和7月（b）湖北各站點降水距平百分率≤-20%的次數分布

圖4 2014年6月（a）和7月（b）湖北降水距平百分率色斑圖及6月（c）和7月（d）湖北氣溫距平色斑圖

結合李永華等[12]和張瓊[13]定義的南亞高壓指數，南亞高壓主中心的地理位置指100 hPa高度場上（10°~50°N，10°~140°E）區域內最大位勢高度值（在16 600 gpm等值線范圍內）對應的經度和緯度。根據該定義，6月氣候平均態南亞高壓主中心在青藏高原，7月氣候平均態南亞高壓主中心有2個，分別在青藏高原和伊朗高原。2014年6、7月南亞高壓主中心的地理位置分別為（27.5°N，90°E）和（32.5°N，87.5°E），都位于青藏高原。

錢永甫等[14]利用多年逐候平均資料，分析得到盛夏南亞高壓的兩類平衡態——青藏高壓和伊朗高壓，它們又各可分為東西部型，并指出青藏高壓的平衡態位置范圍為82.5°～95°E。根據該定義，2014年6—7月青藏高壓的主中心位置都在平衡態范圍內。

從100 hPa月平均高度場及同期距平來看，2014年6月南亞高壓中心加強到1 680 dagpm，其1 678 dagpm特征線較氣候平均態范圍擴大，向東擴展了近15個經距（圖5a）。2014年7月南亞高壓中心加強到1 688 dagpm，其1 684 dagpm特征線較氣候平均態范圍擴大、向東擴展了5個經距左右（圖5b）。此外，2014年6—7月南亞高壓所在區域都是正距平，說明南亞高壓較氣候平均態東擴的同時，強度也有所加強。

4.2 西太平洋副熱帶高壓及中緯度環流特征

根據國家氣候中心《百項氣候系統指數集》，統計1981—2014年6—7月降水偏多年、偏少年的西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱副高）特征參數并進行合成，得到表1。副高特征參數的定義如下：

（1）副高面積指數：500 hPa高度場，10°~60°N、110°~180°E區域內≥5 880 gpm區域的球面面積。

圖5 2014年6月（a）和7月（b）100 hPa高度場（黑色等值線）和距平場（陰影）

（2）副高強度指數：500 hPa高度場，10°~60°N、110°~180°E范圍≥5 880 gpm的區域內，格點位勢高度與5 870 gpm之差乘以格點面積的累積值。

（3）副高脊線位置指數：500 hPa高度場，10°~60°N、110°~150°E區域內，逐條經線上副熱帶高壓中心（即緯向風u=0、且?u/?y >0）位置所在緯度的平均值。

（4）副高西伸脊點指數：500hPa高度場，10°~60°N、90°~180°E 區域內，5880 gpm等值線最西端位置所在經度。

很多研究認為[7-9]，某地處在副高控制下是發生持續高溫干旱的直接原因。但是由表1可見6、7月湖北降水偏少年較降水偏多年，副高面積指數和強度指數均偏小，脊線位置均偏北，西伸脊點均偏東，說明西太平洋副高偏東偏北偏弱時，也容易造成湖北干旱。

與降水偏少年副高的普遍特征相比，2014年6、7月副高均呈現兩點差異：一是副高偏南偏西，二是面積指數和強度指數偏大。環流形勢與氣候平均態相比，受南亞高壓東進的影響[15]，其588線均有所西伸。6月（圖6a）鄂霍次克海低槽區為負距平，說明該槽異常偏強，槽后脊前偏北氣流穩定，阻礙著上游西風氣流和天氣系統的東移，即中緯度地區冷空氣活動較弱，而副高脊線偏南、西伸脊點偏西，致使湖北上空受副高外圍偏西氣流控制，冷暖空氣難以在湖北交匯形成降水。7月（圖6b）中緯度地區有一淺槽寬而平，且為正距平，說明該槽強度偏弱，湖北處于槽底、氣流平直，而副高偏南，其外圍西南氣流不能與淺槽前的西南氣流結合，難以使槽加深產生降水。從圖6可見，湖北沒有處在副高控制下，因而高溫天氣并不明顯，僅出梅后出現2段短暫的高溫天氣過程：7月20—23日、7月28—31日。

綜上，6—7月湖北降水偏少年副高的普遍特征是偏東偏北偏弱，但2014年6、7月的副高和普遍特征相比偏西偏南，且中緯度環流平直，不易引導冷暖空氣在湖北上空交匯，從而降水減少。

4.3 水汽輸送特征

從850 hPa月平均風場和水汽通量散度距平來看，2014年6月湖北吹偏東風（圖7a），2014年7月湖北吹西南風（圖7b），平均風力都較弱，只有2 m/s。總體來看，湖北低層均沒有形成切變線，且孟加拉灣（湖北的主要水汽來源區[16-17]）至湖北地區沒有形成西南急流，不利于孟加拉灣水汽向湖北輸送，致使水汽通量散度為正距平（圖7），說明水汽輸送異常輻散。

從風場距平來看，2014年6月850 hPa（圖8a），我國東南沿海有異常氣旋性環流，其頂部的東北風距平吹向湖北及川渝地區，湖北除恩施以外的地區相對濕度距平為-8%～0；2014年7月850 hPa，南海至菲律賓以東洋面有強盛的異常氣旋性環流（圖8b），其頂部也有東北風距平吹向湖北及川渝地區，湖北除鄂東南以外的地區相對濕度距平也為-8%～0。值得注意的是，2014年6—7月影響我國的臺風主要是海貝思、威馬遜和麥德姆，6月海貝思在廣東汕頭登陸，影響地區包括臺灣、福建、廣東等地，7月威馬遜和麥德姆，則分別從菲律賓和臺灣登陸。說明當西太平洋臺風對我國的影響區域偏南時，湖北受臺風頂部東北氣流影響，其上空相對濕度減少，為負距平。

表1 西太平洋副高特征參數

圖6 2014年6月（a）和7月（b）500 hPa高度場（黑色等值線）和距平場（陰影）

圖7 2014年6月（a）和7月（b）850 hPa風場和水汽通量散度距平（單位：10-5g·hPa-1·cm-2·s-1）

圖8 2014年6月（a）和7月（b）850 hPa風場距平（流線）和相對濕度距平（陰影）

此外，研究表明中低層西南渦的東移發展是湖北形成暴雨的重要因子[16-17]，而從2014年6—7月850 hPa渦度距平分布來看，川渝地區為負渦度距平，說明西南渦活動較常年減弱，不利于湖北形成降水。

5 結論

湖北夏季干旱往往伴隨高溫天氣發生，然而2014年6—7月湖北降水偏少，溫度卻總體偏低，本文著重分析其環流異常特征，得出以下結論：

（1）2014年6—7月南亞高壓主中心位置均在青藏高原，中心經度均在平衡態范圍內；但和氣候平均態相比，其外圍特征線東擴、強度加強。

（2）西太平洋副高偏西偏南，中緯度地區環流平直，同時北方冷空氣偏弱，湖北上空冷暖空氣不易交匯，進而造成降水偏少。

（3）湖北中低層沒有形成西南急流和切變線，且川渝地區西南渦活動較弱，均不利于湖北強降水的發生。

（4）由于西太平洋臺風對我國的影響區域偏南，受臺風頂部東北氣流影響，孟加拉灣至湖北地區沒有形成水汽通道，造成湖北上空水汽通量輻散。此外，低層東北氣流不利于湖北形成高溫酷暑天氣，造成氣溫偏低。