郝成元,許傳陽,吳紹洪

（1.河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院,河南焦作454000;2.中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,北京 100101）

中國科學(xué)家研究指出,亞洲夏季風(fēng)由相互聯(lián)系又有其各自獨立性的南亞季風(fēng)系統(tǒng)和東亞季風(fēng)系統(tǒng)所組成,東亞夏季風(fēng)最早在南海爆發(fā),平均在5月中旬,然后分別向西和北逐漸推進,而印度季風(fēng)一般等到6月中旬才爆發(fā)[1]。云南處于南亞夏季風(fēng)和東亞夏季風(fēng)的結(jié)合部,受低緯熱帶系統(tǒng)的影響較大,其夏季同時受南亞季風(fēng)和東亞季風(fēng)的影響,但在初夏雨季開始期東亞季風(fēng)的影響是主要的[2]。

具體研究表明,云南雨季開始期年季差異很大,正常年份開始于5月5候,但異常年份雨季開始期最早可在4月下旬,最晚可在6月下旬,早晚時間相差近2個月[3-4]。由于云南雨季開始的早或晚與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系非常密切,因此雨季開始期是云南短期氣候預(yù)測中的重中之重,對云南雨季開始期的研究十分重要。已有研究利用高空探測資料和射出長波輻射資料得出結(jié)論,2001年云南雨季大部分地區(qū)在5月上旬末至中旬開始,較歷年偏早2～3候,5月雨量偏多至特多,發(fā)生了初夏罕見的洪澇災(zāi)害[5]。本研究試圖利用氣象上常用的以氣象站點的日降水數(shù)據(jù)來測定雨季開始期,并對結(jié)果做出地理解釋。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省南部,政區(qū)范圍包括云南省30 個縣級行政區(qū) ,介于 98°40′53″-106°11′33″E 和22°26′34″-24°27′35″N,總面積 101 900 km2。研究區(qū)西部,隸屬滇西南山地,縱向排列著老別山、邦馬山、無量山、哀牢山等縱向高大山地。其中哀牢山是縱貫研究區(qū)中部的西北-東南向的巨大山脈,主峰超過3 100 m,而且與西南季風(fēng)氣流幾成正交;哀牢山以東則隔元江與滇東高原相鄰,地勢變化幅度相對較小[6]。研究區(qū)同時受兩個熱帶海洋(孟加拉灣和南海)水汽源的共同影響,特別是西部位于青藏高原的東南側(cè),是西南夏季風(fēng)進入中國的必經(jīng)之地[7-8]。氣候上,研究區(qū)年內(nèi)有明顯的干、雨季更替[9]。冬半年(11月至次年4月),受到西風(fēng)南支及高原冬季風(fēng)的影響,部分地區(qū)還受東亞冬季風(fēng)影響,天氣相對干冷,故稱干季;夏半年(5-10月),受西南夏季風(fēng)和東南夏季風(fēng)控制,天氣相對濕熱,又稱雨季。即研究區(qū)地形地貌多樣,大氣環(huán)流復(fù)雜多變。

2 研究方法

云南雖然具有明顯的雨季,但要定出一個客觀實際的雨季開始標準,卻不是一件容易的事。一般可以從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、天氣形勢、季風(fēng)環(huán)流變化來確定每年雨季的開始日期,這方面的研究也不少[10-12]。但從實際出發(fā),普遍公認還是以降水量為依據(jù),定出雨季開始的標準是最為適宜的[2]。

雖然普遍認為云南5-10月為雨季,但干季轉(zhuǎn)入雨季的時間,在不同地點或同一地點的不同年份存在差別,可在4月下旬、5月上旬、中旬、下旬或 6月上旬發(fā)生,從而形成雨季開始期的較大差別。鑒于以上分析,秦劍等選擇采用雨季開始期的標準如下,并在云南省多年雨季開始期的推算中得出較為準確的結(jié)果:從4月21日開始到 6月30日,自日雨量≥多年平均日雨量三倍之日起,以后連續(xù)5 d、10 d、一個月的降水相對系數(shù)C≥1,則第一天作為雨季開始日,此日所在的候即為雨季開始候[2]。即

式中:CN——N天的降水相對系數(shù),可為候、旬、月;RN——N天的降雨量;ˉR——多年平均年雨量。

3 結(jié)果與分析

3.1 研究結(jié)果

表1是采用公式(1)對研究區(qū) 30個氣象臺站2001年雨季開始時間的計算結(jié)果,可以看出哀牢山是研究區(qū)雨季開始時間區(qū)域劃分的分界線:哀牢山附近及以東地區(qū)的個舊等16個氣象臺站的雨季開始時間較早,為4月5候;哀牢山以西地區(qū)的永德、耿馬、臨滄、景谷、滄源、雙江、鎮(zhèn)沅等7個氣象臺站的雨季開始時間較晚,為5月2候。另有其它幾個站點比較特殊,哀牢山以東地區(qū)最東部的富寧以及最北部的新平、內(nèi)部的紅河和廣南等4個氣象站,雖然在4月5候也降雨不少,但采用公式(1)計算結(jié)果顯示5月2候、5月1候和4月6候才進入雨季;哀牢山以西地區(qū)的墨江、普洱和鎮(zhèn)康等3個氣象站也在5月1候稍微提前其西部鄰近氣象臺站進入雨季?？v觀以上分析,全區(qū)雨季開始時間有一個自東向西和自南向北發(fā)展的趨勢,這一結(jié)論與王裁云研究結(jié)果相同[13]。這里所得出的2001年雨季開始時間較早于正常年份的5月中、下旬,也與鄭建萌等的研究結(jié)論基本一致[5]。

表1 研究區(qū)30個氣象站點2001雨季開始時間

3.2 成因分析

以上研究結(jié)果可以應(yīng)用研究區(qū)多年來的平均各月降水數(shù)據(jù)來進行初步解釋。以下各月降水數(shù)據(jù)均為基于PRISM(Parameter elevation Regressions on Independent Slopes Model)模型而生成[14],使用獨立于氣象站點的研究區(qū)31個水文站的多年平均降水量數(shù)據(jù)檢驗,結(jié)果較好,平均誤差率僅為8.56%,具有較高的可靠性[15]。

由以上分析可知,影響研究區(qū)降水的水汽來源主要有兩個:南亞夏季風(fēng)和印度夏季風(fēng),而且它們的來臨時間存在著顯著的時間差[5,16]。至于其原因,雖然已經(jīng)開展了多項研究,分別從海溫異常、西太平洋副熱帶高壓、地形等多個角度進行了探討,但到目前為止還沒有結(jié)論得到大家的一致認可[17]。其中較有說服力的就是吳國雄等認為青藏高原的熱力和機械強迫作用造成了南海夏季風(fēng)早于印度夏季風(fēng)[18]。

2001年4月中旬,由于東南夏季風(fēng)一支——南海季風(fēng)首先從研究區(qū)南部進入哀牢山以東地區(qū),并帶來大量的水汽[17,19],從而在研究區(qū)東南一側(cè)形成一定量的降水,數(shù)量達到60～80 mm,局部地區(qū)可達150 mm以上,而哀牢山和無量山南段以西、以北地區(qū),降水總量則多在50 mm以下(見圖1)。伴隨著時間的推移,影響本研究區(qū)的另外一支氣流——強大的來自熱帶海洋的、濕層深厚水汽充沛的、持續(xù)穩(wěn)定的孟加拉灣西南夏季風(fēng)氣流自西南部開始侵入研究區(qū)[17,20],隨即西部降水增加迅速,大部分地區(qū)的降水量都達到100 mm,特別是南部地區(qū)的很大部分區(qū)域都超過150 mm,其中一些區(qū)域達到200 mm以上(圖2),至5月中下旬研究區(qū)所有區(qū)域均進入了雨季。此兩過程均以無量山和哀牢山的組合區(qū)域為界線,地理解釋就是無量山和哀牢山組合區(qū)域?qū)λ淖韪糇饔枚纬?。具體來說,研究區(qū)在2001年4月下旬受來自南海的東南濕潤氣流影響,開始自東而西進入雨季時,無量山-哀牢山地形的阻隔作用使其以西地區(qū)受此影響微弱;5月,當來自孟加拉灣更濕潤深厚氣流的侵入哀牢山以西地區(qū)時,同樣由于無量山-哀牢山地形的阻隔作用也使其以東地區(qū)短時間內(nèi)受孟加拉灣氣流影響不明顯,還是受南海季風(fēng)影響顯著。但此時的研究區(qū)均已經(jīng)進入雨季,只不過進入時間有早有晚而已。

圖1 2001年4月份降水量空間格局

6月份,研究區(qū)絕大部分地區(qū)的降水總量都達到了200 mm,尤其是研究區(qū)的最西南角和哀牢山南段區(qū)域,其降水總量均達到了400 mm(圖3)。

總之,處于冬、夏季風(fēng)轉(zhuǎn)換期的4月、5月之所以形成鮮明的降水量空間區(qū)域差異的主要因素就是研究區(qū)東部和西部地區(qū)存在著水汽來臨時間相位差異的緣故,再加上哀牢山、無量山等大地形的阻隔作用而造成。

圖2 2001年5月份降水量空間格局

圖3 2001年6月份降水量空間格局

4 結(jié)論

(1)研究區(qū)2001年進入雨季時間區(qū)域差異顯著。無量山-哀牢山組合地形以東地區(qū)先進入雨季,多在4月5候;組合地形以西地區(qū)多在5月2候。

(2)究其原因,主要有二點:其一就是研究區(qū)的東部和西部存在著水汽來臨時間相位差;其二是哀牢山、無量山等縱向山地對水汽有截留和阻隔作用。

(3)從另一側(cè)面看,無量山-哀牢山組合地形至少是東亞夏季風(fēng)和南亞夏季風(fēng)的分界地帶之一。

致謝:中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所朱華忠博士無償提供了基于 PRISM的降水數(shù)據(jù),謹此致謝!

[1]丁一匯,馬鶴年.東亞季風(fēng)的研究現(xiàn)狀[C]//何金海.亞洲季風(fēng)研究的新進展.北京:氣象出版社,1996:1-4.

[2]秦劍,琚建華,解明恩.低緯高原天氣氣候[M].北京:氣象出版社,1997.

[3]劉瑜.云南雨季早遲的氣候特征分析[J].氣象,2000,26(7):45-49.

[4]趙爾旭,呂俊梅,琚建華.東南亞地區(qū)夏季風(fēng)爆發(fā)對云南雨季開始的影響[J].熱帶氣象學(xué)報,2006,22(36):209-216.

[5]鄭建萌,段旭.2001年云南雨季開始偏早與孟加拉灣季風(fēng)爆發(fā)的關(guān)系[J].氣象,2005,31(2):59-63.

[6]王聲躍.云南地理[M].昆明:云南民族出版社,2002:46-48.

[7]陳隆勛,朱乾根,羅會邦,等.東亞季風(fēng)[M].北京:氣象出版社,1991:49-60.

[8]解明恩,陶云.云南雨季開始的大雨過程研究[J].熱帶氣象學(xué)報,2004,20(6):662-672.

[9]強學(xué)民,琚建華,張浩瀚.云南夏季風(fēng)演變診斷分析[J].云南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,1998,20(1):75-79.

[10]梁小軍,江洪,朱求安,等.岷江上游流域不同土地利用與氣候變化的徑流響應(yīng)研究[J].水土保持研究,2008,15(5):30-33.

[11]劉瑜,陶云.云南雨季開始期標準的再研究[J].云南氣象,2004(2):11-13.

[12]劉瑜,趙爾旭,黃瑋,等.初夏孟加拉灣低壓與云南雨季開始期[J].高原氣象,2007,26(3):572-578.

[13]王裁云.影響云南5月雨季開始的天氣原因分析[C]//全國熱帶夏季風(fēng)會議文集.昆明:云南人民出版社,1983:189-197.

[14]Daly C,Gibson W P,Hannaway D,et al.Development of new climate and plant adaptation maps for China[C]//Proceedings,12th Conference on Applied Climatology.Asheville:American Meteorological Society,2000:62-65.

[15]Hao C Y,Dai E F,Wu S H,et al.Research on Barrier function and temporal and spatial heterogeneity of vegetation in the southern of LRGR[J].Chinese Science Bulletin,2006,51(s):143-153.

[16]Lu J M,Zhang Q Y,Tao S Y,et al.The onset and advance of the Asian summer monsoon[J].Chinese Science Bulletin,2006,51(1):80-88.

[17]矛懋,郭品文,郭準.南海夏季風(fēng)與印度夏季風(fēng)爆發(fā)早晚的年際差異[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報,2009,32(1):64-70.

[18]吳國雄,張永生.青藏高原的熱力和機械強迫作用以及亞洲季風(fēng)的爆發(fā).Ⅰ:爆發(fā)地點[J].大氣科學(xué),1998,22(6):825-838.

[19]何金海,丁一匯,高輝,等.南海夏季風(fēng)建立日期的確定于季風(fēng)指數(shù)[M].北京:氣象出版社,2001:118-119.

[20]張東凌,何卷雄.南亞夏季風(fēng)爆發(fā)的統(tǒng)計動力分析[J].氣候與環(huán)境學(xué)報,2005,10(3):366-376.