韋小雪 周渭 黃遠盼等

摘要選取3種東亞季風指數計算方法進行運算，并與我國西南地區(qū)降水距平百分率和溫度距平進行對比，分析1980～2014年西南地區(qū)降水和溫度異?，F(xiàn)象，從而找出東亞季風與西南地區(qū)秋冬春連旱的對應關系。結果表明，東亞季風的活動及強弱很大程度上直接影響著我國西南地區(qū)秋冬春連旱所覆蓋地區(qū)的面積和旱情的嚴重程度。

關鍵詞東亞季風；西南地區(qū)；秋冬春連旱；影響分析

中圖分類號S423文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2015）28-154-03

干旱被大部分人所接受的是指一種蒸發(fā)和降水收支不平衡的水量相對虧缺的自然現(xiàn)象。它不僅給人類生活生產帶來了影響，同時也是造成嚴重的經濟損失的重要原因之一。因此，秋冬春連旱的災害事件已經越來越受到關注。針對已經發(fā)生在我國的秋冬春連旱事件，很多學者進行了相應的研究，并取得了一定的成果[1-5]，如Yang等[3]針對了2009年云南秋冬春連旱進行個例對比分析，討論了大氣環(huán)流和海溫對云南省冬季降水多少的關系；石春玲等[5]研究表明造成連旱事件的主要原因是降水異常偏少而氣溫異常偏高，而另一個原因就是在秋季西太平洋副熱帶高壓的異常阻礙了水汽的輸送和冷暖空氣的交匯；Song[6]等通過研究NAO（北半球冬季北大西洋濤動）和2009～2010年云南省秋冬春連旱的關系，發(fā)現(xiàn)在ENSO為暖相位的冬季，NAO和云南降水關系密切，反之，關系則不顯著。以上分析可見，連續(xù)的降水偏少、氣溫偏高是形成連旱的主要原因。雖然季風與降水的研究已經有很多[7]，但針對干旱和季風的研究并不多。季風氣候形成了我國南方地區(qū)干旱災害的必然性，而不穩(wěn)定的季風活動又造成了干旱發(fā)生的隨機性。作為亞洲季風的重要組成部分，東亞季風與秋冬春連旱有著密不可分的關系。因此，筆者以我國西南地區(qū)為例，選取東亞季風冬夏指數進行對比，討論二者關系，通過揭示東亞冬夏季風活動以及東亞季風相關成員的活動及強弱影響我國南方秋冬春連旱所覆蓋地區(qū)的面積和旱情嚴重程度的關系，為以后對南方地區(qū)連旱預報提供一定的指示作用。

1資料與方法

1.1資料選取所用資料包括NCEP/NCAR再分析資料中1980～2014年的海平面氣壓場資料、空氣溫度資料，以及500和850 hPa高度場資料、緯向風和經向風資料，網格距2.5×2.5；國家氣候中心全國160臺站8月～次年5月的月降水、溫度實測資料，為了保證資料的完整性和連續(xù)性，選取包括云南、貴州、四川等地區(qū)的西南地區(qū)35個臺站氣象臺站1980～2014年9月～次年5月的實測月降水資料。

1.2東亞季風指數的計算季風指數是指某一地區(qū)季風現(xiàn)象明顯程度的量值，同時也是描述季風活動程度的物理量。伴隨著人類對季風認識的不斷深入，季風指數的定義方法也在不斷發(fā)展著，研究越來越深刻，不同的學者對東亞季風強度的計算方式也不同。如今，計算季風指數的方法仍處于百家爭鳴的狀態(tài)，還沒有一種計算方法被氣象界普遍認定。在此主要選取3種常見的方法進行計算。

1.2.1施能等[8]方法。其計算公式為MIt=7i=1（SLP*1it-SLP*2it）、MI*t=MIt-MIσMI，式中，符號“*”表示標準化處理，下標1、2分別表示110°E和160°E；i為緯帶，取值1，2，…，7；t為年份，取值為1980，1981，…，2014；MI為均方差，MI*t即為東亞季風指數。

1.2.2張慶云等[9]方法。其計算公式為IEASM=U′850[10°～20°N、100°～150°E]-

U′850[25°～35°N、100°～150°E]。

1.2.3晏紅明等[10]方法。其計算公式為IEAWM=[IH500Sh500+I1SLP995SSLP995+IAIR995SAIR995]/3，式中，IH500、I1SLP995和IAIR995分別為500 hPa高度場、海平面氣壓差以及空氣溫度變化指數；Sh500、SSLP955、SAIR995分別對應500 hPa高度場、海平面氣壓差以及空氣溫度變化的標準差。

2東亞季風分析

2.1東亞夏季風強度指數由于海陸之間熱力性質存在差異，海陸分布直接影響了季風現(xiàn)象的產生。通過考慮我國的地理位置和夏季風特點，郭其蘊[11]利用海陸之間氣壓梯度的大小來定義了一組東亞夏季風指數的計算方法。該方法利用地面氣壓資料，選取10°～50°N內每10°緯圈上的月平均的110°E海平面氣壓減去160°E海平面氣壓且氣壓差值≤-5 hPa的所有數值的和，代表夏季風的強度。為了簡便，將各年的值與年平均的比值作為夏季風強度指數（簡稱SMI），發(fā)現(xiàn)夏季風強弱與比值大小成正比。雖然郭其蘊的方法非常經典，但相對而言還不夠完善。加上隨著探測技術的多元化以及計算技術的越加成熟，施能等[8]對郭其蘊的方法進行了一些改進，更完整地描述了東亞冬夏季風的強度指數的定義。該方法利用逐月海平面氣壓資料，選取20°～50°N內間隔每5°的緯圈上的標準化海平面氣壓（110°E海平面氣壓減去160°E海平面氣壓）的和，并進行一次標準化處理。夏季風指當年6～8月的平均，計算結果如圖1所示。為了使用方便，將夏季風指數乘以-1，這樣指數大就代表季風強，小則代表弱。從圖1可以發(fā)現(xiàn)，1980、1986、1991、2001和2014年夏季風較強，1997～1998、2005～2006、2012～2013年的夏季風偏弱。

除了可以利用海平面氣壓資料計算東亞夏季風指數，還可以利用NCEP/NCAR再分析資料中的緯向風資料。張慶云等[9]選取100°～150°E的區(qū)域里，用10°～20°N（東亞熱帶季風槽區(qū)）與25°～35°N（東亞副熱帶地區(qū)）6～8月平均的850 hPa風場的緯向風距平差，定義了一組東亞夏季風指數（IEASM）。根據公式計算了1980～2014年各年東亞夏季風指數（圖2），并依照其定義，將東亞季風指數≥2的年份定義為強夏季風年，≤-2的年份定義為弱夏季風年。從圖2可以看出，用張慶云等方法計算后，1982、1985、1988、1990、1998、2001、2006、2008年為強夏季風年，1984、1987、1999、2002和2007年為弱夏季風年。

2.2東亞冬季風強度指數以上用于計算的夏季風指數的方法中，施能等方法也可以計算冬季風指數，用其方法計算的結果如圖3所示。從圖3可以看出，1980～1981、1984、1987、1995、2005和2011年冬季風偏強，1990、2006～2007和2009～2010年冬季風偏弱。以上3種計算方式主要都是使用某一種數據所計算東亞季風指數。而晏紅明等[10]同時利用NCEP/NCAR再分析資料中逐月資料中的海平面壓力資料、空氣溫度資料以及500 hPa高度資料綜合計算了東亞冬季風指數，依照這個定義和公式計算出1980～2014年東亞季風指數（圖4）。這組東亞季風計算不僅考慮到了高層的環(huán)流因子，同時還考慮到了熱力因子的變化和低層動力，可以說是包括方面比較完整的綜合東亞冬季風的計算方法。從圖4可以看出，1981、1984、1986和1996年為晏紅明方法下計算出來的強冬季風年；1989～1990、1998、2007、2009年為弱冬季風年。

2.3東亞季風強度指數特征綜合以上各種計算方法，統(tǒng)計出各算法中的強、弱季風年（表1），發(fā)現(xiàn)夏季風的兩家指數上有略微的偏差，但具體哪家指數對南方地區(qū)影響較大還需要更多參數的響應；而冬季風則差距不大。另外從計算出的各指數上看，冬、夏季風均是持續(xù)減弱的趨勢，并有強度由正進入負的年份。

3西南地區(qū)秋冬春連旱災害特征及東亞季風對其影響分析

3.1秋、冬、春季的降水特征利用降水距平百分率來判斷干旱程度，主要選取發(fā)生偏旱或大旱的年份分析。按照降水距平百分率的標準，為了資料的完整性和連續(xù)性，將從國家氣候中心160個臺站中選取出西南地區(qū)包括云南、貴州、四川等地區(qū)的35個臺站資料進行處理，為了方便分析，取該年的秋季、冬季以及次年的春季同時發(fā)生降水距平百分率低于-0.25，則為秋冬春季連旱，而其他連旱也以此類推。

從圖5可以看出，西南地區(qū)沒有發(fā)生明顯的大旱。從總體趨勢上分析，西南地區(qū)發(fā)生干旱事件較少，但仍有發(fā)生連旱事件，在1998和2009年的秋季和冬季降水距平百分率均明顯偏低，且達到偏旱的等級，因此很可能是發(fā)生了秋冬連旱，加之次年的春季降水距平百分率也沒有明顯的上升，有可能發(fā)生了秋冬春連旱。

將東亞季風指數（圖1～4、表1）和西南地區(qū)降水距平百分率的時間序列（圖5）對比分析發(fā)現(xiàn)，就對應的年份來看，在西南地區(qū)，秋季發(fā)生干旱的年份對應該年的東亞夏季風指數偏弱的年份；冬季在季風指數趨勢由正到負的年份之前，干旱年份對應著冬季風較強的年份，而在季風指數趨勢由正到負的年份之后則對應著冬季風強度較弱的年份；在春季發(fā)生的干旱年份較少，因此沒有很明顯的對應關系。

3.2秋、冬、春季的溫度特征從東亞季風的特點來看，東亞季風同時也影響各地溫度的變化。溫度距平則反應一定時期里一定范圍地區(qū)溫度和多年平均值的偏差，是看出某一年的溫度異常偏高或偏低的直觀反應。因此與降水距平百分率一樣，選取國家氣候中心的資料將南方地區(qū)劃分為3個區(qū)域，得到1980～2004年西南地區(qū)各年溫度距平時間序列（圖6），從而反映出該區(qū)域各年與35年平均溫度的偏離程度。從圖6可以看出，西南地區(qū)在1998和2005年發(fā)生了秋冬高溫，2006年秋～2007年春均是持續(xù)高溫；相反在1991年則出現(xiàn)了秋冬低溫，1981年秋～1982年春持續(xù)低溫。

通過選取出的這些年份與東亞季風強度指數異常的年份（表1）進行對比可以發(fā)現(xiàn)，西南地區(qū)秋季氣溫偏高的年份夏季風往往在該年偏弱，氣溫偏低的年份則沒有很明顯的對應。春季則有一定的年代變化，在2000年之前，春季溫度與夏季風呈負相關，即夏季風越強，春季溫度越弱；而在2000年之后則轉變?yōu)橄募撅L越強對應溫度越高的正相關關系。然而在冬季，冬季風偏強的年份對應的該年氣溫明顯偏低，冬季風偏弱的年份與溫度則沒有明顯的偏高，即強冬季風對西南地區(qū)冬季氣溫有較明顯的影響，弱冬季風則對應影響不明顯。

3.3東亞季風對西南秋冬春連旱的影響以上分析可見，西南地區(qū)東亞夏季風指數偏弱的異常年，對應當年秋季降水偏少，同時溫度偏高，導致秋旱發(fā)生；冬季而言，基本在1995年之后就對應著冬季風強度較弱的年份，冬季低溫少雨；而西南地區(qū)春季發(fā)生的干旱年份較少，東亞季風對其降水和溫度有一定的影響，但沒有很明顯的對應關系。由此可見，在可能或已發(fā)生的秋冬春連旱時期，當年秋季和次年春季受夏季風影響，夏季風往往偏弱，使得降水偏少，溫度偏高；而冬季則明顯受到偏強的冬季風影響，降水偏少，溫度偏低。

通過西南地區(qū)的例子，為了更好地檢測、預報和應對我國南方秋冬春連旱災害事件，在關注各項指標的時候可以更多地關注一下當年的東亞夏季風和冬季風的強弱異常情況所對應的降水和溫度的變化。假若冬季風增強、夏季風減弱，伴隨秋季高溫少雨并有可能持續(xù)到冬季轉為低溫少雨的趨勢，則很有可能發(fā)生旱情。若夏季風和冬季風指數在該年有明顯的異常，則很可能南方部分地區(qū)甚至大部分區(qū)域均會發(fā)生秋冬春連旱事件。

安徽農業(yè)科學2015年

4結論

（1）東亞季風的活動及強弱很大程度上直接影響著西南地區(qū)秋冬春連旱所覆蓋地區(qū)的面積和旱情的嚴重程度。

（2）在秋季，東亞夏季風強度往往偏弱，西南地區(qū)多地秋季溫度往往持續(xù)偏高，加之水汽條件不足，降水偏少，從而容易出現(xiàn)干旱狀況；冬季開始，發(fā)生連旱年的冬季風強度往往持續(xù)偏強，南方地區(qū)氣候特點為干燥、低溫，這樣的氣候特點往往加重了之前干旱的程度；到次年的春季，由于同時受到強冬季風和弱夏季風影響，春季降水持續(xù)之前偏少的狀態(tài)，氣溫也較往年春季的均值偏高，從而持續(xù)發(fā)生連旱。

（3）該研究僅是由3種常見的東亞季風強度指數計算后的數據和西南地區(qū)降水、氣溫等簡單資料分析對比處理得出，因此對于東亞季風與我國連旱關系的普遍性和地域差別還有待進行更加深刻的研究。

參考文獻

[1]

HUANG R H，LIU Y，WANG L，et al.Analyses of the causes of severe drought occurring in Southwest China from the fall of 2009 to the spring of 2010 [J].Chinese journal of atmospheric sciences，2012，36（3）：443-457.

[2] QIAN W H，ZHANG Z J.Planetary-scale and regional-scale anomaly signals for persistent drought events over Southwest China[J].Chinese journal of geophysics，2012，55（5）：1462-1471.

[3] YANG H，SONG J，YAN H M，et al.Cause of the severe drought in Yunnan Province during winter of 2009 to 2010 [J].Climatic and environmental research，2012，17（3）：315-326.

[4] 廣東省防災減災年鑒編纂委員會.廣東省防災減災年鑒2000版[M].北京：氣象出版社，2000：30.

[5] 石春玲，李峰，孟祥新，等.山東省2010—2011年秋冬連旱特征及成因[J].干旱氣象，2012，30（3）：323-326.

[6] SONG J，YANG H，LI C Y.A further study of cause of the severe drought in Yunnan Province during the 2009 to 2010 winter[J].Chinese journal of atmospheric sciences，2011，35（6）：1009-1019.

[7] 劉瑜，趙爾旭，黃瑋，等.2005午初夏云南嚴重干旱的診斷分析[J].熱帶氣象學報，2007，23（1）：35-40.

[8] 施能，魯建軍，朱乾根.東亞冬、夏季風100年強度指數及其氣候變化[J].南京氣象學院學報，1996，19（2）：168-177.

[9] 張慶云，陶詩言，陳烈庭.東亞夏季風指數的年際變化與東亞大氣環(huán)流[J].氣象學報，2003，61（4）：560-568.

[10] 晏紅明，周文，楊輝，等.東亞冬季風指數的定義及其年代際異常[J].大氣科學學報，2009，32（3）：367-376.

[11] 郭其蘊.東亞季風強度指數及變化的分析[J].地理學報，1983，38（3）：207-217.