玉屏县近50 a旱涝特征和旱涝急转及其响应因子浅析

杨 明，严小冬，吴丽华，张东海

(1.贵州省玉屏县气象局，贵州 玉屏 554000；2.贵州省气候中心，贵州 贵阳 550002)

玉屏县近50 a旱涝特征和旱涝急转及其响应因子浅析

杨 明1，严小冬2，吴丽华1，张东海2

(1.贵州省玉屏县气象局，贵州 玉屏 554000；2.贵州省气候中心，贵州 贵阳 550002)

利用玉屏站1965—2014年地面气象观测资料及大气环流指数资料，运用统计学及Morlet小波方法，分析玉屏县旱涝特征得出：玉屏县年降水量存在明显的年际变化，有2～3 a的震荡周期；玉屏县持续性干旱过程平均32个月发生1次，大多数持续时间为4～6个月，属季度尺度的干旱，以夏秋干旱、秋冬干旱和冬春干旱发生频率高；玉屏县洪涝过程约35个月发生1次，持续时间1～3个月，开始时间集中发生在下半年，大多数过程并未发生在降水偏多年，阶段性特征明显；玉屏县典型旱涝急转事件有3次，均未发生在降水异常年；在旱涝急转事件中，气温、最高气温和日照的阶段性波动对本区域前旱后涝的响应程度强，而西太平洋副高脊线、西伸脊点和印缅槽指数的演变，单要素对玉屏县前旱后涝的响应不明显，但若综合考虑各指标的配置情况，对玉屏县旱涝急转事件前、后响应程度增强。

旱涝特征；持续性干旱过程；洪涝过程；旱涝急转；响应因子

1 引言

玉屏县地处云贵高原向湘西丘陵倾斜的过渡地带，以低山丘陵为主，海拨多在400～600 m之间，属于亚热带季风湿润气候[1]。近年来，随着全球气候的变暖，出现异常气候的可能性增加，“持续性干旱过程”、“洪涝过程”、“旱涝急转事件”等现象在南方地区表现得更加明显[2-6]。有关玉屏气候研究的工作较少[7-9]，针对玉屏“持续性干旱过程”、“洪涝过程”和“旱涝急转”的研究尚未开展，本文拟对其进行探讨，定义适合玉屏县持续性干旱过程、旱涝过程以及旱涝急转等指标，研究旱涝特征、旱涝急转事件及其响应因子，有利于玉屏县气候业务的统一性、规范性，为开展气候预测、监测、评价以及服务提供技术支撑。

2 资料与方法

2.1 资料

本文所用资料为1965年1月1日—2014年12月31日玉屏气象观测站的逐日降水、逐月降水、月平均气温、月平均最高气温、月日照时数等资料，取自贵州省气候中心；74项大气环流特征量指数(即大气环流指数)逐月值资料，取自国家气候中心。

2.2 持续性干旱、洪涝过程的定义

[10]，定义月降水距平百分率<-10%且持续3个月或以上(若持续5个月或以上，允许有1个月<30%)，其累积降水距平百分率<-170%(主汛期，则<-150%)，且月平均降水距平百分率<-30%，为持续性干旱过程；定义主汛期月降水距平百分率>100%，非主汛期月降水距平百分率>200%或连续2—3个月累积降水距平百分率>200%，为洪涝过程。主汛期划分：取玉屏测站常年月降水量>100 mm的月份作为主汛期，即4—8月。

3 旱涝特征

3.1 年降水量时间演变特征

定义降水量大于(小于)多年平均值与标准差的和(差)为降水偏多(偏少)年份。由图1可见，玉屏县50 a中降水偏多或偏少各出现了8 a，分别为1965、1967、1968、1969、1982、1997、2002、2004年和1966、1979、1981、1983、1985、1989、2005、2011年。

为进一步讨论玉屏年降水量可能存在的周期变化，利用小波方法[11]进行分析。图2表明，玉屏年降水量存在明显的年际变化，主要有2～3 a的周期。从小波能量谱图给出年降水量在时域、频域上的具体分布：2～3 a震荡主要发生在20世纪60年代中后期、80年代初期和本世纪初，上述三个时段的周期变化均超过90%的信度检验。

图1 1965—2014年玉屏逐年降水变化

图2 玉屏1965—2014年年降水量Morlet小波图(阴影部分表示在90%置信度统计显著)

3.2 持续干旱过程的演变特征

表1 19次持续性干旱过程的出现时间、持续月数、累积距平百分率及月平均降水距平百分率

统计得出，50 a中玉屏县出现19次持续干旱过程(表1)，平均32个月发生1次；干旱过程持续时间为3～8个月，持续5个月最多6次，持续4个月5次，持续3个月、6个月各为3次，由此得出，大多数持续性干旱过程属季度尺度的干旱；夏秋干旱、秋冬干旱出现频率最大为4次，冬春干旱出现频率次之为3次，夏季、夏秋冬、秋冬春各有2次，春夏、夏秋干旱各有1次，可见玉屏持续干旱以夏秋、秋冬或冬春旱为主；4月是唯一没有开始出现持续干旱过程的月份，也就是说若冬季或者3月不出现干旱，则在4月开始发生持续干旱过程的可能性极小，这对于持续干旱过程预测有一定指示意义。

结合表1和图1分析得出，19次持续干旱过程中，有5次持续干旱过程发生在年降水量偏少年内，即1979、1981、1983、2005和2011年，而其它14次并没包括在年降水量偏少年，也应正了玉屏县大多数持续性干旱过程属季度尺度干旱的结论。

3.3 洪涝过程的演变特征

表2 17次洪涝过程的出现时间、持续时间、月或累积降水距平百分率

50 a中出现17次洪涝过程(表2)，平均约35个月发生1次，持续时间为1—3个月，其开始时间集中在下半年，上半年仅出现了1次；9月以前发生的洪涝过程持续1个月，多是以一场暴雨以上的强降水所致，9月之后发生的洪涝过程，大多持续为2个月或3个月的较大连阴雨过程所致，也有例外，如2008年11月为暴雨过程所致。与玉屏县逐年最大连续降水量对比分析(表略)，17次洪涝过程除1969年8月、1997年9—10月和2002年12月—2003年2月不在最大连续降水量过程中外，其它洪涝过程均在最大连续降水量过程中。

结合表2和图1分析得出，17次洪涝过程中，有6次洪涝过程在年降水偏多年，即1965、1969、1982、1997、2002和2004年，而其它11次并没包括在年降水偏多年，这表明玉屏洪涝过程大多数存在阶段性特征。

4 旱涝急转事件及其成因浅析

4.1 旱涝急转事件

“旱涝急转”是指前期持续偏旱，接着因一场暴雨以上的强降水或雨量较大的连阴雨致使迅速由旱转涝的天气气候过程。满足本文定义的持续性干旱过程，随之又发生洪涝过程，则定义为旱涝急转事件。综合表1和表2的干旱过程以及洪涝过程的前旱后涝的连续演变，统计得出玉屏近50 a发生的典型旱涝急转事件主要有3次(见图3)：1972年6—11月，发生转折的是9月；1988年3—9月，发生转折的是8月；2013年6—9月，发生转折的是9月。同时，结合图3和图1，分析可知，玉屏近50 a出现典型旱涝急转事件，均不在年降水偏少或偏多的年份。

图3 各月降水距平百分率(a)1972年；(b)1988年；(c)2013年

4.2 旱涝急转响应因子分析

结合玉屏气候特点，针对导致旱涝急转事件前、后过程的响应因子，选取响应较强的平均气温、平均最高气温、日照和西太平洋副高脊点、西伸脊点、印缅槽等因子进行分析。

4.2.1 平均气温、平均最高气温与日照 据表3分析得出，典型旱涝急转事件前期(持续干旱过程)月平均气温距平、月平均最高气温距平和月日照差值均为正值，而旱涝急转事件后期(洪涝过程)对应要素均为负值。虽然旱涝急转事件前、后各要素月尺度就平均值而言，位相相反，但是，针对每一次旱涝急转事件，不一定前、后时段各要素各月变化均呈一致性，比如1988年平均气温前期3—7月，即-2.4℃、1.6℃、-0.3℃、1.9℃和1.4℃，其中3月和5月为负值。总之，偶尔出现阶段性不一致的情况，但基本不影响持续性干旱过程或洪涝过程对应的响应因子的变化趋势。

表3 典型旱涝急转事件前、后各要素月尺度变化值(平均值：1981—2010年)

4.2.2 西太平洋副高脊线、西伸脊点和印缅槽指数 据表4统计可知，典型年旱涝急转事件前、后西太平洋副高脊线、西伸脊点和印缅槽指数对应各自月尺度距平值没有明显的差异性。但是，结合各时段对应气候态，初步得出：玉屏发生旱涝急转事件的前期持续性干旱过程，月尺度西太平洋副高脊线平均纬度不超过27°N，当西太平洋副高西伸脊点偏西时，印缅槽往往偏弱，反之，偏东时印缅槽偏强，结合玉屏所处地理位置，发现西太平洋副高西伸脊点和印缅槽的配置，易出现少雨；旱涝急转事件的后期洪涝过程，月尺度西太平洋副高脊线平均纬度有可能超过27°N，如2013年9月，月尺度西太平洋副高西伸脊点接近110°E，结合同时段印缅槽强度的变化，易出现多雨。

5 小结

①玉屏县年降水量存在明显的年际变化，有2～3 a的周期震荡，主要发生在20世纪60年代中后期、80年代初期和本世纪初；50年中降水量偏多和偏少各出现了8 a。

②玉屏县50 a中出现19次持续干旱过程，平均32个月发生一次，大多数持续时间为4～6个月，属季度尺度的干旱，以夏秋干旱、秋冬干旱和冬春干旱发生频率高；4月是唯一没有开始出现持续干旱过程的月份，即冬季或者3月不出现干旱，则在4月开始发生持续干旱过程的可能性极小，这对于持续干旱过程预测有一定指示意义。

表4 典型旱涝急转事件前、后西太平洋副高月尺度变化值(括号内为平均值：1981—2010年)

③玉屏县近50 a中出现17次洪涝过程，平均约35个月发生一次，持续时间为1～3个月，开始时间集中在下半年，上半年只出现了1次；9月以前发生的洪涝过程大多持续1个月，是以一场暴雨以上的强降水所致，9月之后发生的洪涝过程，大多持续为2个月或3个月的较大连阴雨过程所致；17次洪涝过程中，有6次洪涝过程在年降水偏多年，11次并没包括在年降水偏多年，阶段性特征明显。

④玉屏县近50 a发生的典型旱涝急转事件有3次，即1972年6—11月、 1988年3—9月和2013年6—9月，主要发生转折的是8、9月，典型旱涝急转事件一般不会发生在降水异常年。

⑤玉屏县旱涝急转事件中，平均气温、平均最高气温和日照的阶段性波动对本区域前旱后涝的响应度高，而西太平洋副高脊线、西伸脊点和印缅槽指数的演变，单要素对玉屏前旱后涝的响应不明显，但若综合考虑各指标的配置情况，对玉屏旱涝急转事件前、后响应程度将大大增强。

参考文献

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2015-06-03

杨明(1974—)，男(苗族)，工程师，主要从事气象服务和综合管理工作。

1003-6598(2015)05-0034-04

P426.616

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