宝鸡市夏季旱涝变化与环流形势分析

2016-05-09李恩莉

陕西气象 2016年2期

关键词：宝鸡

李恩莉，韩　洁

(宝鸡市气象局，陕西宝鸡　721006)

宝鸡市夏季旱涝变化与环流形势分析

李恩莉，韩洁

(宝鸡市气象局，陕西宝鸡721006)

摘要：利用宝鸡市1981—2013年11个气象站的夏季降水资料和美国NECP/NCAR分辨率为2.5°×2.5°的再分析资料，统计分析宝鸡市1981—2013年夏季旱涝变化特征及同期环流变化特征。结果表明：宝鸡市夏季降水量整体呈减少趋势，20世纪80年代为多雨期，90年代为少雨期，2000年以来宝鸡夏季降水有所增加。全市空间分布呈南多东少特征，太白最多，眉县扶风一带最少。宝鸡夏季涝年和旱年的环流形势存在明显差异，当100 hPa上南亚高压较强，500 hPa高度距平场上欧亚中高纬度地区自西向东呈“正负正”距平波列，副热带高压脊线偏南，陕西地区西南水汽输送加强，对应同期春季100 hPa南亚高压增强、我国整体为东北向负距平、西南向正距平，500 hPa乌拉尔山—贝加尔湖以北为负距平，东北到日本为正距平，这种环流形势配合有利于宝鸡地区夏季洪涝发生，旱年的环流形势则相反。

关键词：夏季旱涝变化；大气环流；水汽输送；宝鸡

在全球气候变暖的背景下，极端气候灾害频繁发生，陕西洪涝和干旱异常气候事件不断出现[1]，不少学者对陕西省或渭河流域旱涝时空分布及成因进行了诸多分析和研究[2]。宝鸡市地处陕西省西部，属暧温带半湿润半干旱大陆性季风气候，处于环境敏感区和气候脆弱带上。宝鸡的降水量主要集中在夏季，由于不同年份西太平洋副热带高压等大气环流系统的活动有较大差异，宝鸡一些年份异常多雨，而另一些年份异常高温干旱，旱涝灾害频繁发生。李建芳对宝鸡市区1934—2010年的旱涝变化特征做了相关研究[3]，但对灾害成因未做深入分析。研究宝鸡地区夏季旱涝环流形势特征，对提高夏季旱涝预测水平，进而预防旱涝灾害提供科学决策依据具有十分重要的意义。

1资料与方法

利用宝鸡11个县区1981—2013年6—8月的逐月降水资料和美国NCEP/NCAR分辨率为2.5°×2.5°的再分析资料，分析宝鸡夏季旱涝变化特征及同期环流变化特征。旱涝指标主要有标准差指标、降水距平百分率、降水Z指数和Bhalme-Mooley干旱指标等。李红梅比较了4种指标在陕西各个季节的适用性，指出降水距平百分率更能较好的反映陕西夏季的旱涝实况[4]。

首先计算出1981—2013年宝鸡全市逐年夏季区域平均降水量，再计算全市平均降水距平百分率的时间序列，选取降水距平百分率最大和最小的年份各5 a，作为典型旱涝年。多年平均值采用1981—2010年的平均值。

2降水时空分布特征

宝鸡地处高原东北侧，秦巴山脉将其南北分割，秦岭对气流的强迫抬升和屏障作用十分明显，加之宝鸡向东开扩的喇叭口和西高东低的地形对华北南下的东路冷空气有明显的辐合和爬坡抬升作用，宝鸡夏季降水呈南多东少的空间分布特征，其中位于秦岭山脉中的太白、凤县夏季降水最多，渭河河谷的眉县、扶风夏季降水最少(图1)。

图1　宝鸡市1981—2013年夏季降水量(单位为mm)空间分布图

宝鸡夏季降水不仅区域差异明显，而且年际变率较大。从1981—2013年夏季降水年际变化(图略)和降水距平百分率变化(图2)来看，降水量1981年最多为533.1 mm，降水距平百分率为74%；1997年最少为93.9 mm，降水距平百分率为-69%。1981年以来降水量整体呈现减少趋势，气候倾向率为-12.5 mm/10 a。从20世纪80年代为多雨期，90年代为少雨期，2000年以来宝鸡夏季降水有所增加。

图2　宝鸡市1981—2013年夏季降水距平百分率变化图(直线为趋势线)

3旱涝年份环流异常特征

大气环流和水汽输送是造成降水变化最重要和最直接的因子，其变化规律是认识旱涝年份的关键。根据降水距平百分率选出的旱涝年份见表1。对旱涝年份的环流形势进行合成分析，以此得出有助于预测夏季降水的依据。

表1　宝鸡市1981—2013年夏季典型旱涝年份

3.1100 hPa高度场

南亚高压是夏季北半球100 hPa强大并稳定的大尺度系统之一，其强度、位置的异常变化直接影响着我国夏季旱涝灾害分布[5]。为了分析南亚高压与宝鸡旱涝的关系，对宝鸡旱年和涝年的100 hPa位势高度场进行合成分析。结果发现宝鸡涝年100 hPa高度距平呈“正负正”分布(图3a)，贝加尔湖为一闭合负距平中心(-12 gpm)，我国东部为正距平中心(9 gpm)，反映了南压高压偏强，高压中心位置偏北偏东，加强了高空辐散，有利于陕西降水产生；而旱年100 hPa高度距平呈“负正负”分布(图3b)，伊朗—青藏高原为负距平，南压高压强度偏弱，高空辐散减弱，不利于陕西降水产生，贝加尔湖为正距平中心(9 gpm)，负距平中心(-3 gpm)位于陕西中南部—四川一带，宝鸡处于负距平中心区。

为了对夏季旱涝趋势预测提供帮助，分别对旱涝年份所对应的春季100 hPa位势高度距平场进行合成分析。涝年(图3c)，青藏高原以南为正距平，我国整体呈东北向负距平、西南向正距平的态势；旱年(图3d)，整个南亚地区为负距平控制，我国整体呈东北向正距平、西南向负距平的态势，与涝年相反。

3.2500 hPa高度场

图4a为宝鸡夏季涝年500 hPa位势高度场和距平场合成图，可见中高纬度欧亚地区呈现“正负正”距平波列分布，形成负的欧亚—太平洋(EUP)遥相关型[6]，其中乌拉尔山为正距平，表明乌拉尔山高压脊偏强，贝加尔湖长波槽偏深，西太平洋副热带高压偏强偏西，有利于陕西降水偏多。宝鸡旱年500 hPa高度距平场(图4b)与涝年呈基本相反的分布形势，欧亚中高纬度距平自西向东呈“负正负”距平波列分布，为正的欧亚—太平洋遥相关型[6]，表明中亚高脊偏强，西太平洋副热带高压偏弱偏东，脊线位置偏南，宝鸡主要受中亚高脊前西北气流控制，多高温天气，不利于陕西降水产生，易出现干旱。

图3　宝鸡市1981—2013年夏季涝(旱)年及前期春季100 hPa位势高度距平场合成(单位为gpm)(a 涝年，b 旱年，c 涝年前期春季，d 旱年前期春季)

图4　宝鸡市1981—2013年夏季涝年(a)、旱年(b)500 hPa位势高度场合成(实线)和距平场合成(虚线)(单位为gpm)

对宝鸡涝年同期夏季500 hPa高度场合成分析(图4a)，可以看出乌拉尔山地区为一高压脊，陕西中部地区处于高空浅槽中，并且位于584 dagpm线外围，有较好的水汽输送条件。而旱年的500 hPa高度场合成(图4b)与涝年呈基本相反的形势，乌拉尔山—贝加尔湖为低槽，陕西处于高压脊前，且位于584 dagpm线南侧。对比旱涝年份588 dagpm线的位置可知，涝年较旱年副高偏西偏南。

图5a为宝鸡夏季涝年前期春季500 hPa高度场合成分析，可以看出乌拉尔山—贝加尔湖以北为负距平，我国大部分地区受负距平控制，东北—日本为正距平；旱年(图5b)，乌拉尔山—贝加尔湖为正距平中心，我国100°E以西为负距平，100°E以东为正距平，东北—日本以北为负距平。

图5　宝鸡市1981—2013年夏季涝年前期春季(a)和旱年前期春季(b)500 hPa高度距平场合成(单位为gpm)

3.3水汽输送

水汽输送的变化直接影响到旱涝的发生，田红等[7]指出南海地区是输入中国大陆的重要水汽通道，刘晓冉等[8]也指出川渝地区的水汽输送主要来自孟加拉湾和南海的西南季风的水汽输送带。图6给出了宝鸡夏季旱涝年的700 hPa水汽通量距平合成场。由图可见涝年(图6a)水汽通道主要有两条，即孟加拉湾和南海。我国东南部地区为反气旋式距平水汽输送，陕西为显著西南距平水汽输送，增强了暖湿水汽输送，有利于陕西降水的产生，容易出现洪涝；旱年(图6b)的水汽来源主要为孟加拉湾。东亚中低纬度地区存在一气旋式距平水汽输送，陕西地区受偏东偏北向水汽输送距平控制，减弱了来自南海的水汽输送，使陕西容易出现干旱。

图6　宝鸡市1981—2013年夏季涝(a)、旱(b)年700 hPa水汽通量距平场(单位为g/( cm2·hPa·s))

4小结

通过分析近33 a(1981—2013年)宝鸡市夏季旱涝时空变化特征及大气环流异常特征，可以得到以下几点主要结论。

(1)受地形影响，宝鸡市夏季降水区域差异明显，呈南多东少的空间分布特征，位于秦岭山脉中的太白、凤县夏季降水最多，渭河河谷的眉县、扶风夏季降水最少。

(2)宝鸡夏季降水年际变化较大，1981年以来降水量整体呈现减少趋势。降水量1981年最多为533.1 mm，降水距平百分率为74%；1997年最少为93.9 mm，降水距平百分率为-69%。1981年以来整体呈现减少趋势，20世纪80年代为多雨期，90年代为少雨期，2000年以来宝鸡夏季降水有所增加。

(3)宝鸡夏季涝年和旱年的环流形势存在明显差异，影响宝鸡旱涝的基本模型为：夏季，当高层100 hPa上南亚高压较强(弱)时，宝鸡地区高空辐散加强(减弱)，中层500 hPa高度距平场上欧亚中高纬度地区自西向东呈“正负正(负正负)”距平波列时，表明乌拉尔山有(无)高压脊发展，而在低纬度地区，副热带高压偏东偏南(偏西偏北)，陕西地区的西南水汽输送加强(减弱)，对应同期春季南亚高压增强(减弱)、100 hPa我国整体为东北向负距平、西南向正距平(东北向正距平、西南向负距平)，500 hPa乌拉尔山到贝加尔湖以北为负(正)距平，东北到日本为正(负)距平，这种环流形势配合有利于宝鸡地区夏季洪涝(干旱)的发生。

参考文献：

[1]肖科丽，赵国令，方建刚，等.陕西省汛期降水气候异常成因分析及预测[J].陕西气象，2008(2)：20-22.

[2]毕彩霞，穆兴民，赵广举，等.1960—2010年渭河流域旱涝时空分布特征[J].水土保持通报，2013,33(2)：281-284.

[3]李建芳.近80年宝鸡市旱涝变化特征分析[J].干旱区资源与环境,2002,26(10)：13-17.

[4]李红梅.4种干旱指标在陕西的适用性比较分析[J].中国农村水利水电，2014(11)：50-54.

[5]钱永甫,张琼,张学洪.南亚高压与我国盛夏气候异常[J].南京大学学报：自然科学版,2002,38(3)：295-307.

[6]张庆云,陶诗言.亚洲中高纬度环流对东亚夏季降水的影响[J].气象学报,1998,56(2)：199-211.

[7]田红，郭品文，陆维松.中国夏季降水的水汽通道特征及其影响因子分析[J].热带气象学报，2004，20(4)：401-408.

[8]刘晓冉, 程炳岩,李国平.三峡库区夏季旱涝变化特征及成因[J].应用气象学报,2010,21(5)：590-596.

[9]田武文，王越.陕西省春季异常多(少)雨的环流信号研究[J].陕西气象，2014(5)：1-6.

[10]侯明全.1994年夏季西太平洋副高与陕西旱涝的初步分析[J].陕西气象,1996(1)：1-2.

[11]卢萍，郑伟鹏，俞永强.FGOALS模式对中国西南地区干旱气候的模拟研究[J].高原山地气象研究，2013,33(1)：9-16.