葫蘆島市夏季干旱的大氣環流背景特征及成因分析

李長紅

(遼寧省葫蘆島水文局，遼寧 葫蘆島 125000)

0 引 言

干旱是自然災害現象，主要表現在干旱區域的降水量過低，如果某個區域的降水量持續的低于正常水平，那么干旱災害的發生就會對當地農業生產和經濟社會造成直接影響。干旱事件的發生頻率隨著全球氣溫的不斷變暖日趨增大，且影響強度顯著增強，對社會持續發展和人類的生存構成嚴重的威脅，對造成干旱的成因及其影響的已成為當前學術研究的重要課題之一。葫蘆島市位于我國遼寧省西南部，下轄興城、綏中、建昌三個縣(市)和連山、龍港、南票三個區，存在地形地貌復雜、丘陵起伏、山嶺重疊、水系縱橫交錯、南北跨度大等特征，素有“遼西走廊”之稱。該區域為亞濕潤季風氣候，四季分明，年降水量560-630mm，屬于遼西地區主要旱區。葫蘆島地區自然災害損失較嚴重、出現頻率較高的為旱災，統計資料顯示旱災和澇災占葫蘆島氣象災害的58%、12%，其他自然災害占30%，干旱對葫蘆島農業生產和經濟發展已構成嚴重的威脅[1-7]。

針對干旱災害問題許多學者做了大量研究，并取得一些成果和有意義的結論，如李耀先[8]、張凌云[9]等系統分析了廣西和柳州等地的干旱時空特征，進一步分析了當地的春旱成因和分布特征；李新周等[10]深入分析了全球變暖與7大干旱區干旱頻率的關系；石崇等[11]對東半球近60年的干旱化變率和趨勢利用SPEI法進行了分析，并認為當前大部分地區正在趨于干旱化。秋季農作物的生長發育受7-9月份降水量的影響顯著，將在很大程度上降低秋作的品質和產量，而當前涉及夏旱的研究還鮮有報道。據此，結合葫蘆島市1971-2015年相關數據資料，研究了當地夏季干旱特征及大氣環流變化規律，以期為準確預測干旱災害提供科學的依據，為促進葫蘆島農業經濟發展和防災減災提供決策依據。

1 研究方法

研究數據來源于葫蘆島及其所轄興城市、建昌縣、綏中縣1971-2015年逐日降水資料，數據精度為2.5°×2.5°的全海平面氣壓slp、NCAR/NCEP數據資料、高空17層經向及緯向風、比濕及p坐標垂直速度，1970-2015年分辨率為2.0°×2.0°NOAA擴展重構海表溫度及國家中心的74項逐月環流特征量資料。

(1)

另外，采用季平均和月平均處理分別處理以上獲取的大氣水汽通量逐日整層計算結果，從而得到大氣水汽通量在季節和逐月尺度上的整層數據。

2 大氣環流背景特征

2.1 夏旱年水汽通量場特征

根據葫蘆島旱年水汽通量距平合成場和夏季平均水汽通量場可知，在渤海附近北折而上升向遼寧地區輸送水汽的來源于孟加拉灣偏西氣流水汽輸送帶，處于輻合區中的葫蘆島有利于降水。夏旱年，氣旋式水汽通量距平場處于黃海及其以東洋面上空，處于平氣流水汽輸送帶中的葫蘆島地區的水汽通量距平散度表現出輻散現象，葫蘆島地區的幅散增強且水汽通量輻合減弱，輸送至該區域上空的水汽通量較平均年明顯減弱，從而使得降水量偏小。

2.2 夏旱年850hPa風特征

結合葫蘆島夏旱年850hPa風場距平合成場和夏季850hPa平均風場可知，前文分析的水汽通量場特征與它們表現出相似的變化特征。經孟加拉灣至遼東本島后的印度洋上空低壓北側強盛的偏西氣流，南上對華南地區產生影響作用，所以偏南氣流為葫蘆島夏季850hPa上空的主要特征，對于水汽輸送具有積極作用。夏旱年，反氣旋式距平場控制的中太平洋西部-遼東半島區域，處于該東北氣流距平常中的葫蘆島地層輻射增強，西南季風和輻合區減弱，同時距平強輻散區位于葫蘆島上空的一個區域。因此，對于地層輻合降水產生不利的作用。

2.3 夏旱年500hPa位勢高度場分析

依據葫蘆島夏旱年500hPa高度距平合成場和夏季500hPa平均高度場，中高緯地區的東亞大槽較淺，環流平直，副熱帶高壓控制低緯西太平洋地區，一個很深的氣旋性彎曲位于孟加拉灣-阿拉伯海灣區，且存在非常明顯的印緬槽，位于西太平洋副高西側和印緬槽前之間的葫蘆島地區，處于西南氣流中有利于降水發生。白令海峽-日本島-我國東北一帶在葫蘆島夏旱年高度距平合成場上呈現出負距平特征，其它低緯地區至亞洲大陸大部分范圍均表現出正距平，黃海-東海-孟加拉灣一帶的正距平區顯著，由此表明中高緯一脊一槽型在葫蘆島夏旱年趨于顯著，呈增強趨勢的有副熱帶高壓和大陸高壓。

2.4 夏旱年500hPa垂直速度場特征

從葫蘆島夏旱年500hPa垂直速度距平合成場和500hPa平均垂直速度場可以看出，中低緯亞洲大陸-西太平洋地區在夏季500hPa平均垂直速度場上均為ω<0，東海一帶為中心低值區，次低值中心為我國華東-華北一帶，由此表明上升運動為以上地區500hPa上空的主要特征，上升運動在我國華北-東海一帶最為劇烈，降水量比較充沛。顯著的正距平位于華東地區的上空，而處于夏旱年500hPa垂直速度距平合成場正距平中心區的葫蘆島地區，其上升運動程度大大降低；另外，可以看出呈顯著正距平區的還有孟加拉灣-青藏高原南坡一帶，這些地區的上升運動與夏旱年印緬槽偏弱有關，其運動程度顯著減少。

2.5 夏旱年海平面氣壓場特征

葫蘆島夏旱年海平面氣壓距平合成場和夏季平均海平面氣壓場顯示，阿留申低壓在夏季平均海平面氣壓場上小時，低壓環流控制印度洋北側-亞洲大陸-太平洋西部，葫蘆島地區位于副高西側和低壓環流東南側之間的偏南氣流區。顯著的負距平區為中太平洋西部至我國南海地區，在葫蘆島夏旱年海平面氣壓距平合成場中亞洲大陸大部分地區為正距平區，葫蘆島夏旱年的亞洲熱低壓與平均場相比明顯減弱，顯著增強了阿留申低壓。

2.6 夏旱年海溫場分析

從葫蘆島夏旱年海溫距平合合成場可以看出，顯著的負溫度距平區位于赤道至印度半島附近地區，顯著的負溫度距平區為中太平洋至我國黃海地區，以上區域的正距平區特征保持較高的一致性。

3 葫蘆島夏旱的前期大氣環流信號

根據葫蘆島夏旱年海溫、海平面壓、春季500hPa高度距平合成場可知，500hPa中高緯地區槽脊在葫蘆島夏旱年春季顯著增強，一脊兩槽特征逐漸明顯，可見東亞大槽在葫蘆島夏旱年春季偏強，而副高呈偏弱變化特征；副高、阿留申低壓在葫蘆島夏旱年春季均呈偏弱的特征，葫蘆島夏旱年春季的顯著負溫度距平區位于阿拉伯海灣-孟加拉灣至北印度洋、我國東海的廣闊海洋面上，這主要與印緬槽偏強和副高偏弱等因素相關。

綜上分析，前期的大氣環流信號在葫蘆島夏旱年總體體現為：一槽兩脊梁形勢在中高緯區域逐漸變得明顯，東亞大槽和印緬槽偏強而副高及地面阿留申低壓偏弱。

4 夏旱成因分析

通過分析各種大氣環流背景場關于葫蘆島夏旱年變化特征，海溫場、海平面氣壓場、水汽通量輻散輻合、整層水汽輸送條件、 850HPa風場和高度場均可對夏旱的發生產生顯著的影響。對環流背景場分析結果顯示，在850hPa和夏旱年葫蘆島分別處于東北氣流距平輻散區、整層積分水汽通量偏北氣流距平輻散區，中高緯一槽一脊形式在500hPa高度距平合成場上明顯，阿留申低壓、大陸高壓及副熱帶高壓增強，而亞洲熱低壓及葫蘆島上空上升運動減弱，印緬槽槽區偏北且變淺，海溫場上顯著的負溫度距平區為赤道至印度半島附近地區，顯著的負溫度距平區為中太平洋西部至我國東海地區。

從水汽條件和環流異常特點的角度分析，夏旱年水汽通量輻合減弱且西南水汽輸送強度減弱，西太平洋副熱帶高壓偏強及500hPa印緬槽變淺，850hPa西南季風明顯減弱而西太平洋副熱帶高壓偏強，輻合區減弱且底層輻射增強，因此對水汽向東北方向的輸送產生不利影響，加之明顯的距平強輻散區位于葫蘆島上空，對于低層輻合形成的降水造成負影響作用。從動力的角度認為，大陸高壓增強和印緬槽減弱，中高緯槽底位置偏北且葫蘆島上空上升運動減弱，這些因素對觸發降水均產生負作用。

5 結 論

從葫蘆島夏旱年前期大氣環流信號、大氣環流背景及成因的角度進行研究，得出的主要結論有：

1)夏旱年，氣旋式水汽通量距平場處于黃海及其以東洋面上空，處于平氣流水汽輸送帶中的葫蘆島地區的水汽通量距平散度表現出輻散現象，葫蘆島地區的幅散增強且水汽通量輻合減弱，輸送至該區域上空的水汽通量較平均年明顯減弱，從而使得降水量偏小。

2)經孟加拉灣至遼東本島后的印度洋上空低壓北側強盛的偏西氣流，南上對華南地區產生影響作用，所以偏南氣流為葫蘆島夏季850hPa上空的主要特征，對于水汽輸送具有積極作用。

3)顯著的負溫度距平區位于赤道至印度半島附近地區，顯著的負溫度距平區為中太平洋至我國黃海地區；在850hPa和夏旱年葫蘆島分別處于東北氣流距平輻散區、整層積分水汽通量偏北氣流距平輻散區，中高緯一槽一脊形式在500hPa高度距平合成場上明顯，阿留申低壓、大陸高壓及副熱帶高壓增強，而亞洲熱低壓及葫蘆島上空上升運動減弱，印緬槽槽區偏北且變淺，海溫場上顯著的負溫度距平區為赤道至印度半島附近地區，顯著的負溫度距平區為中太平洋西部至我國東海地區。