楊 明，嚴小冬，吳麗華，張東海

(1.貴州省玉屏縣氣象局，貴州 玉屏 554000；2.貴州省氣候中心，貴州 貴陽 550002)

玉屏縣近50 a旱澇特征和旱澇急轉及其響應因子淺析

楊 明1，嚴小冬2，吳麗華1，張東海2

(1.貴州省玉屏縣氣象局，貴州 玉屏 554000；2.貴州省氣候中心，貴州 貴陽 550002)

利用玉屏站1965—2014年地面氣象觀測資料及大氣環(huán)流指數(shù)資料，運用統(tǒng)計學及Morlet小波方法，分析玉屏縣旱澇特征得出：玉屏縣年降水量存在明顯的年際變化，有2～3 a的震蕩周期；玉屏縣持續(xù)性干旱過程平均32個月發(fā)生1次，大多數(shù)持續(xù)時間為4～6個月，屬季度尺度的干旱，以夏秋干旱、秋冬干旱和冬春干旱發(fā)生頻率高；玉屏縣洪澇過程約35個月發(fā)生1次，持續(xù)時間1～3個月，開始時間集中發(fā)生在下半年，大多數(shù)過程并未發(fā)生在降水偏多年，階段性特征明顯；玉屏縣典型旱澇急轉事件有3次，均未發(fā)生在降水異常年；在旱澇急轉事件中，氣溫、最高氣溫和日照的階段性波動對本區(qū)域前旱后澇的響應程度強，而西太平洋副高脊線、西伸脊點和印緬槽指數(shù)的演變，單要素對玉屏縣前旱后澇的響應不明顯，但若綜合考慮各指標的配置情況，對玉屏縣旱澇急轉事件前、后響應程度增強。

旱澇特征；持續(xù)性干旱過程；洪澇過程；旱澇急轉；響應因子

1 引言

玉屏縣地處云貴高原向湘西丘陵傾斜的過渡地帶，以低山丘陵為主，海撥多在400～600 m之間，屬于亞熱帶季風濕潤氣候[1]。近年來，隨著全球氣候的變暖，出現(xiàn)異常氣候的可能性增加，“持續(xù)性干旱過程”、“洪澇過程”、“旱澇急轉事件”等現(xiàn)象在南方地區(qū)表現(xiàn)得更加明顯[2-6]。有關玉屏氣候研究的工作較少[7-9]，針對玉屏“持續(xù)性干旱過程”、“洪澇過程”和“旱澇急轉”的研究尚未開展，本文擬對其進行探討，定義適合玉屏縣持續(xù)性干旱過程、旱澇過程以及旱澇急轉等指標，研究旱澇特征、旱澇急轉事件及其響應因子，有利于玉屏縣氣候業(yè)務的統(tǒng)一性、規(guī)范性，為開展氣候預測、監(jiān)測、評價以及服務提供技術支撐。

2 資料與方法

2.1 資料

本文所用資料為1965年1月1日—2014年12月31日玉屏氣象觀測站的逐日降水、逐月降水、月平均氣溫、月平均最高氣溫、月日照時數(shù)等資料，取自貴州省氣候中心；74項大氣環(huán)流特征量指數(shù)(即大氣環(huán)流指數(shù))逐月值資料，取自國家氣候中心。

2.2 持續(xù)性干旱、洪澇過程的定義

[10]，定義月降水距平百分率<-10%且持續(xù)3個月或以上(若持續(xù)5個月或以上，允許有1個月<30%)，其累積降水距平百分率<-170%(主汛期，則<-150%)，且月平均降水距平百分率<-30%，為持續(xù)性干旱過程；定義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%或連續(xù)2—3個月累積降水距平百分率>200%，為洪澇過程。主汛期劃分：取玉屏測站常年月降水量>100 mm的月份作為主汛期，即4—8月。

3 旱澇特征

3.1 年降水量時間演變特征

定義降水量大于(小于)多年平均值與標準差的和(差)為降水偏多(偏少)年份。由圖1可見，玉屏縣50 a中降水偏多或偏少各出現(xiàn)了8 a，分別為1965、1967、1968、1969、1982、1997、2002、2004年和1966、1979、1981、1983、1985、1989、2005、2011年。

為進一步討論玉屏年降水量可能存在的周期變化，利用小波方法[11]進行分析。圖2表明，玉屏年降水量存在明顯的年際變化，主要有2～3 a的周期。從小波能量譜圖給出年降水量在時域、頻域上的具體分布：2～3 a震蕩主要發(fā)生在20世紀60年代中后期、80年代初期和本世紀初，上述三個時段的周期變化均超過90%的信度檢驗。

圖1 1965—2014年玉屏逐年降水變化

圖2 玉屏1965—2014年年降水量Morlet小波圖(陰影部分表示在90%置信度統(tǒng)計顯著)

3.2 持續(xù)干旱過程的演變特征

表1 19次持續(xù)性干旱過程的出現(xiàn)時間、持續(xù)月數(shù)、累積距平百分率及月平均降水距平百分率

統(tǒng)計得出，50 a中玉屏縣出現(xiàn)19次持續(xù)干旱過程(表1)，平均32個月發(fā)生1次；干旱過程持續(xù)時間為3～8個月，持續(xù)5個月最多6次，持續(xù)4個月5次，持續(xù)3個月、6個月各為3次，由此得出，大多數(shù)持續(xù)性干旱過程屬季度尺度的干旱；夏秋干旱、秋冬干旱出現(xiàn)頻率最大為4次，冬春干旱出現(xiàn)頻率次之為3次，夏季、夏秋冬、秋冬春各有2次，春夏、夏秋干旱各有1次，可見玉屏持續(xù)干旱以夏秋、秋冬或冬春旱為主；4月是唯一沒有開始出現(xiàn)持續(xù)干旱過程的月份，也就是說若冬季或者3月不出現(xiàn)干旱，則在4月開始發(fā)生持續(xù)干旱過程的可能性極小，這對于持續(xù)干旱過程預測有一定指示意義。

結合表1和圖1分析得出，19次持續(xù)干旱過程中，有5次持續(xù)干旱過程發(fā)生在年降水量偏少年內，即1979、1981、1983、2005和2011年，而其它14次并沒包括在年降水量偏少年，也應正了玉屏縣大多數(shù)持續(xù)性干旱過程屬季度尺度干旱的結論。

3.3 洪澇過程的演變特征

表2 17次洪澇過程的出現(xiàn)時間、持續(xù)時間、月或累積降水距平百分率

50 a中出現(xiàn)17次洪澇過程(表2)，平均約35個月發(fā)生1次，持續(xù)時間為1—3個月，其開始時間集中在下半年，上半年僅出現(xiàn)了1次；9月以前發(fā)生的洪澇過程持續(xù)1個月，多是以一場暴雨以上的強降水所致，9月之后發(fā)生的洪澇過程，大多持續(xù)為2個月或3個月的較大連陰雨過程所致，也有例外，如2008年11月為暴雨過程所致。與玉屏縣逐年最大連續(xù)降水量對比分析(表略)，17次洪澇過程除1969年8月、1997年9—10月和2002年12月—2003年2月不在最大連續(xù)降水量過程中外，其它洪澇過程均在最大連續(xù)降水量過程中。

結合表2和圖1分析得出，17次洪澇過程中，有6次洪澇過程在年降水偏多年，即1965、1969、1982、1997、2002和2004年，而其它11次并沒包括在年降水偏多年，這表明玉屏洪澇過程大多數(shù)存在階段性特征。

4 旱澇急轉事件及其成因淺析

4.1 旱澇急轉事件

“旱澇急轉”是指前期持續(xù)偏旱，接著因一場暴雨以上的強降水或雨量較大的連陰雨致使迅速由旱轉澇的天氣氣候過程。滿足本文定義的持續(xù)性干旱過程，隨之又發(fā)生洪澇過程，則定義為旱澇急轉事件。綜合表1和表2的干旱過程以及洪澇過程的前旱后澇的連續(xù)演變，統(tǒng)計得出玉屏近50 a發(fā)生的典型旱澇急轉事件主要有3次(見圖3)：1972年6—11月，發(fā)生轉折的是9月；1988年3—9月，發(fā)生轉折的是8月；2013年6—9月，發(fā)生轉折的是9月。同時，結合圖3和圖1，分析可知，玉屏近50 a出現(xiàn)典型旱澇急轉事件，均不在年降水偏少或偏多的年份。

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

4.2 旱澇急轉響應因子分析

結合玉屏氣候特點，針對導致旱澇急轉事件前、后過程的響應因子，選取響應較強的平均氣溫、平均最高氣溫、日照和西太平洋副高脊點、西伸脊點、印緬槽等因子進行分析。

4.2.1 平均氣溫、平均最高氣溫與日照 據(jù)表3分析得出，典型旱澇急轉事件前期(持續(xù)干旱過程)月平均氣溫距平、月平均最高氣溫距平和月日照差值均為正值，而旱澇急轉事件后期(洪澇過程)對應要素均為負值。雖然旱澇急轉事件前、后各要素月尺度就平均值而言，位相相反，但是，針對每一次旱澇急轉事件，不一定前、后時段各要素各月變化均呈一致性，比如1988年平均氣溫前期3—7月，即-2.4℃、1.6℃、-0.3℃、1.9℃和1.4℃，其中3月和5月為負值?？傊紶柍霈F(xiàn)階段性不一致的情況，但基本不影響持續(xù)性干旱過程或洪澇過程對應的響應因子的變化趨勢。

表3 典型旱澇急轉事件前、后各要素月尺度變化值(平均值：1981—2010年)

4.2.2 西太平洋副高脊線、西伸脊點和印緬槽指數(shù) 據(jù)表4統(tǒng)計可知，典型年旱澇急轉事件前、后西太平洋副高脊線、西伸脊點和印緬槽指數(shù)對應各自月尺度距平值沒有明顯的差異性。但是，結合各時段對應氣候態(tài)，初步得出：玉屏發(fā)生旱澇急轉事件的前期持續(xù)性干旱過程，月尺度西太平洋副高脊線平均緯度不超過27°N，當西太平洋副高西伸脊點偏西時，印緬槽往往偏弱，反之，偏東時印緬槽偏強，結合玉屏所處地理位置，發(fā)現(xiàn)西太平洋副高西伸脊點和印緬槽的配置，易出現(xiàn)少雨；旱澇急轉事件的后期洪澇過程，月尺度西太平洋副高脊線平均緯度有可能超過27°N，如2013年9月，月尺度西太平洋副高西伸脊點接近110°E，結合同時段印緬槽強度的變化，易出現(xiàn)多雨。

5 小結

①玉屏縣年降水量存在明顯的年際變化，有2～3 a的周期震蕩，主要發(fā)生在20世紀60年代中后期、80年代初期和本世紀初；50年中降水量偏多和偏少各出現(xiàn)了8 a。

②玉屏縣50 a中出現(xiàn)19次持續(xù)干旱過程，平均32個月發(fā)生一次，大多數(shù)持續(xù)時間為4～6個月，屬季度尺度的干旱，以夏秋干旱、秋冬干旱和冬春干旱發(fā)生頻率高；4月是唯一沒有開始出現(xiàn)持續(xù)干旱過程的月份，即冬季或者3月不出現(xiàn)干旱，則在4月開始發(fā)生持續(xù)干旱過程的可能性極小，這對于持續(xù)干旱過程預測有一定指示意義。

表4 典型旱澇急轉事件前、后西太平洋副高月尺度變化值(括號內為平均值：1981—2010年)

③玉屏縣近50 a中出現(xiàn)17次洪澇過程，平均約35個月發(fā)生一次，持續(xù)時間為1～3個月，開始時間集中在下半年，上半年只出現(xiàn)了1次；9月以前發(fā)生的洪澇過程大多持續(xù)1個月，是以一場暴雨以上的強降水所致，9月之后發(fā)生的洪澇過程，大多持續(xù)為2個月或3個月的較大連陰雨過程所致；17次洪澇過程中，有6次洪澇過程在年降水偏多年，11次并沒包括在年降水偏多年，階段性特征明顯。

④玉屏縣近50 a發(fā)生的典型旱澇急轉事件有3次，即1972年6—11月、 1988年3—9月和2013年6—9月，主要發(fā)生轉折的是8、9月，典型旱澇急轉事件一般不會發(fā)生在降水異常年。

⑤玉屏縣旱澇急轉事件中，平均氣溫、平均最高氣溫和日照的階段性波動對本區(qū)域前旱后澇的響應度高，而西太平洋副高脊線、西伸脊點和印緬槽指數(shù)的演變，單要素對玉屏前旱后澇的響應不明顯，但若綜合考慮各指標的配置情況，對玉屏旱澇急轉事件前、后響應程度將大大增強。

參考文獻

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2015-06-03

楊明(1974—)，男(苗族)，工程師，主要從事氣象服務和綜合管理工作。

1003-6598(2015)05-0034-04

P426.616

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