張錦++毛春旭++趙虎++馬雷++陳蘊(yùn)

摘要 利用水城縣氣象觀測站1961—2013年逐月降水量資料以及NCEP 1°×1°再分析資料，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（Z）等分析方法，分析水城縣50年來降水變化特征。結(jié)果表明，水城縣降水集中在夏季，占全年的53.8%；從11月至次年3月，出現(xiàn)暴雨的機(jī)會不大；11月、12月、2月降水年際變化較大；夏季降水多變，不穩(wěn)定；全年的月際降水正態(tài)性分布較好，其中12月的降水正態(tài)性分布最差，為正偏異常高峰態(tài)。利用標(biāo)準(zhǔn)化降水分析得出近50年逐季節(jié)旱澇情況，揭示出近5年來極端干旱事件頻發(fā)；利用NCEP 1°×1°，根據(jù)500 hPa極端干旱年與多年距平環(huán)流形勢分析，得到極端干旱年環(huán)流形勢特征，進(jìn)一步分析極端干旱年的水汽條件，揭示出各季節(jié)極端干旱出現(xiàn)的水汽輸送特征。

關(guān)鍵詞 降水；氣候特征；極端干旱；形勢場；標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)；貴州水城

中圖分類號 P467 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）09-0230-03

干旱是世界上主要的自然災(zāi)害之一。隨著人類經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口膨脹，水資源短缺現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，這也直接導(dǎo)致了干旱地區(qū)的擴(kuò)大與干旱化程度的加重，干旱化趨勢已成為全球關(guān)注的問題。

水城縣位于貴州西部，地處烏江和北盤江的分水嶺、滇東高原向黔中山原過渡的梯級大斜坡地段，全縣東西寬69 km、南北長97 km，總面積3 589.1 km2；屬于北亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，雨量充沛，氣候溫和，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，雨熱同季，春秋相連。

近年來，水城縣干旱事件頻發(fā)，并存在年際、年內(nèi)和區(qū)域降水分布不均等問題，加大了干旱的經(jīng)濟(jì)損失。為分析水城縣降水及干旱氣候特征，本文利用水城氣象觀測站1961—2013年逐月降水量資料以及NCEP 1°×1°再分析資料，對水城縣的降水量統(tǒng)計(jì)特征及水城縣干旱氣候特征進(jìn)行了初步分析，找出水城縣逐月降水變化特征、形成干旱的大環(huán)流背景等，對于總結(jié)干旱氣候和指導(dǎo)水城縣防災(zāi)減災(zāi)有重要意義。

1 資料與方法

降水資料選自水城縣氣象觀測站1961—2013年逐月降水資料，季節(jié)劃分采用氣象學(xué)上的標(biāo)準(zhǔn)：春季為3—5月、夏季為6—8月，秋季為9—11月，冬季為12月至次年2月；采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對水城縣近50年降水特征進(jìn)行分析。以季節(jié)為單位，用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（Z）對水城縣1961—2013年的干旱事件進(jìn)行干旱等級劃分。利用NCEP 1°×1°再分析資料，對極端干旱季節(jié)進(jìn)行環(huán)流背景及水汽條件分析。

2 降水特征分析

2.1 降水量的統(tǒng)計(jì)特征

由表1可看出，水城縣年平均降水量為1 178.6 mm，降水主要集中在夏季，占全年總降水量的53.8%。由圖1可以看出，水城縣月降水量在年內(nèi)變化呈明顯的單峰型分布，從春季到夏季逐月增加，6月最大，達(dá)到237.7 mm；7月次之，之后逐月減少。從11月至次年3月，降水標(biāo)準(zhǔn)差很小，只有13 mm左右，其中每月降水量很少，出現(xiàn)暴雨的機(jī)會不大。11月、12月、2月變差系數(shù)最大，為60%左右，表明這幾個月降水年際變化較大，1月的變差系數(shù)為47.3%，變差系數(shù)分布呈波狀型分布。各月降水量標(biāo)準(zhǔn)差和極差的年變化呈單峰型分布，標(biāo)準(zhǔn)差的最大值（69.0 mm）出現(xiàn)在7月，極差的最大值（311.9 mm）出現(xiàn)在6月，表明水城縣夏季降水多變、不穩(wěn)定。

由表1還可以看出，年最多降水量為1 552.0 mm，最少為778.0 mm，其相差774.0 mm；極多降水月際變化呈單峰型，峰值出現(xiàn)在6月；極少降水月際變化呈雙峰型，峰值分別出現(xiàn)在7月和10月。從表1還可以看出，降水的正態(tài)性表現(xiàn)較好，正態(tài)分布檢驗(yàn)否定判據(jù)為偏度 |g1|≤0.6、峰度 |g2|≤1.2。4—7月、9月均符合正態(tài)分布，即1年中有5個月符合正態(tài)分布。2月、3月、12月峰度均>1；1月、4—5月、9—11月峰度接近于0；12月的降水正態(tài)性分布最差，峰度達(dá)2.2、偏度為1.4，為正偏異常高峰態(tài)；其余均為正態(tài)低峰態(tài)分布?？傮w來說，全年月際降水正態(tài)性分布較好。

2.2 各季標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（Z）分析

為進(jìn)一步研究水城縣干旱情況，本文引入標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（Z）[1-2]，公式如下：

通過標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)（Z）確定該時間段內(nèi)的旱澇等級（表2）。

通過標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)計(jì)算出各季的旱澇情況，是根據(jù)降水量出現(xiàn)的情況，以概率分布為出發(fā)點(diǎn)計(jì)算出的極端旱澇事件均只有1年；由于涉及年份較多，本文僅對極端干旱年份氣候特征進(jìn)行分析。從表3可以看出，春季極端干旱主要出現(xiàn)在2011年，夏季極端干旱主要出現(xiàn)在2013年，秋季極端干旱主要出現(xiàn)在2009年，冬季極端干旱主要出現(xiàn)在1968年。還可以看出，四季中有3季極端干旱出現(xiàn)在近5年，表明近年來水城極端干旱頻發(fā)，且2011年為春夏連旱、2013年為夏秋連旱、1968年為冬春連旱（1968年冬季至1969年春季）。

3 極端干旱年的環(huán)流特征

為進(jìn)一步了解極端干旱年的氣候特征，利用NCEP 1°×1°的500 hPa月平均高度場距平值資料，分析極端干旱年的大氣環(huán)流特征（圖3）。由圖3（a）可以看出，2011年春季中亞高壓脊偏強(qiáng)和東亞大槽明顯偏深，冷暖空氣交匯偏北、偏東，造成冷空氣對我國西部、尤其是貴州西部影響偏弱，導(dǎo)致水城縣降水偏少。由圖3（b）可以看出，2013年夏季副熱帶高壓偏強(qiáng)，我國大部地區(qū)處于正距平，受副高影響較大，中高緯環(huán)流形勢偏弱，冷空氣影響偏弱，造成水城縣降水明顯偏少。由圖3（c）可以看出，2009年秋季中高緯環(huán)流形勢偏弱，副熱帶高壓與常年同期基本持平，我國大部基本受副高控制；同時文獻(xiàn)[3]中指出西太平洋副高基本呈東西帶狀分布，冷空氣強(qiáng)度偏弱，活動路徑偏北、偏東對貴州影響較弱，特別是西部，造成貴州西部氣溫偏高、降水偏少。由圖3（d）可以看出，1968年冬季30°N以北地區(qū)呈現(xiàn)巨大的負(fù)距平，冬季冷空氣影響明顯偏弱，我國東部沿海、西太平洋地區(qū)與常年基本持平；當(dāng)歐亞大陸呈“北高南低”的距平分布時，貴州為一致的重凝凍分布，與1968年的距平圖正好相反，表明1968年水城縣冬季高溫少雨[4]。

4 極端干旱年的水汽條件

由圖4（a）（b）可以看出，2011年春季，從850 hPa看水汽輻合帶位于四川、青海交界處；700～850 hPa輻合程度很弱，我國中東部為水汽負(fù)距平高值區(qū)；850、700 hPa水城縣均處于負(fù)距平，緬甸到我國西南部的傳統(tǒng)水汽高值區(qū)處于負(fù)距平，北方冷空氣輸送偏北、偏東。由于水汽和冷空氣條件的雙重影響造成了2011年水城縣春季的極端干旱。由圖4（c）（d）可以看出，2013年夏季，水汽的負(fù)距平高值區(qū)位于青藏高原西部；水汽輻合區(qū)位于青藏高原東部、青海、四川三省交界處；從緬甸到我國西南部的水汽輸送明顯偏西，我國西南部的水汽輸送通道從貴州以西北上，到達(dá)內(nèi)蒙古輸入我國東北地區(qū)。根據(jù)上述分析得到的2013年副熱帶高壓異常穩(wěn)定，北方冷空氣活動減少，造成水城縣的夏季極端干旱。由圖4（e）（f）可以看出，2009年秋季，我國西南部處于水汽的負(fù)距平，850 hPa較700 hPa距平更嚴(yán)重，水汽輻合帶明顯偏北，水汽及季風(fēng)條件不利于水城縣的降水，造成2009年水城縣的極端干旱。研究指出，冬季高原東部及鄰近地區(qū)的水汽主要來源于中緯度偏西風(fēng)水汽輸送[5]。由圖4（g）（h）可以看出，1968年冬季，水汽輻合帶偏北，我國西南到緬甸的傳統(tǒng)水汽高值區(qū)處于較高的負(fù)距平區(qū)，根據(jù)上述分析得到的1968年冬季冷空氣影響明顯偏弱。由此可知，水汽條件、冷空氣影響均不利于水城縣的冬季降水，這是造成1968年冬季極端干旱的主要原因。

5 結(jié)論

（1）水城縣年平均降水量1 178.6 mm，降水主要集中在夏季，約占全年的53.8%。水城縣月降水年內(nèi)變化呈明顯的單峰型分布。從11月至次年3月，水城縣降水標(biāo)準(zhǔn)差很小，只有13 mm左右，且每月降水量很少，出現(xiàn)暴雨的機(jī)會不大。變差系數(shù)分布呈波狀型分布，11月、12月、2月變差系數(shù)最大（約60%）且降水年際變化較大。各月降水量標(biāo)準(zhǔn)差和極差的年變化呈單峰型分布，標(biāo)準(zhǔn)差最大值出現(xiàn)在7月（69.0 mm），極差最大值出現(xiàn)在6月（311.9 mm），表明水城縣降水夏季多變，不穩(wěn)定；全年月際降水正態(tài)性分布較好。

（2）春季極端干旱主要出現(xiàn)在2011年，夏季極端干旱主要出現(xiàn)在2013年，秋季極端干旱主要出現(xiàn)在2009年，冬季極端干旱主要出現(xiàn)在1968年；四季中，有3季極端干旱出現(xiàn)在近5年，表明近年來水城縣極端干旱頻發(fā)，且2011年為春夏連旱、2013年為夏秋連旱、2009年為秋冬春連旱、1968年為冬春連旱。

（3）2011年春季冷暖空氣交匯偏北、偏東，造成冷空氣對我國西部、尤其是貴州西部影響偏弱。2013年夏季副熱帶高壓偏強(qiáng)，我國大部地區(qū)處于正距平，受副高影響較大，中高緯環(huán)流形勢偏弱，冷空氣影響偏弱。2009年秋季西太平洋副高基本呈東西帶狀分布，冷空氣強(qiáng)度偏弱，活動路徑偏北、偏東對貴州影響較弱，特別是西部，造成水城縣氣溫偏高、降水偏少。1968年冬季30°N以北地區(qū)呈現(xiàn)巨大的負(fù)距平區(qū)，冬季冷空氣影響偏弱明顯，不利于水城縣形成降水。

（4）2011年春季緬甸到我國西南部的傳統(tǒng)水汽高值區(qū)處于負(fù)距平，北方冷空氣輸送偏北、偏東，導(dǎo)致輸送到水城縣上空的水汽弱。2013年夏季從緬甸到我國西南部的水汽輸送較常年明顯偏西，造成西南部的水汽輸送通道從貴州以西北上到達(dá)內(nèi)蒙古輸入我國東北地區(qū)。2009年秋季我國西南部處于水汽的負(fù)距平區(qū)，850 hPa較700 hPa距平更嚴(yán)重，水汽輻合帶偏北，水汽及季風(fēng)條件不利于水城縣發(fā)生降水。1968年冬季，水汽輻合帶偏北，我國西南到緬甸的傳統(tǒng)水汽高值區(qū)處于較高的負(fù)距平區(qū)，加之冷空氣影響較常年明顯偏弱，導(dǎo)致1968年冬季水城縣出現(xiàn)了高溫少雨的天氣。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.氣象干旱等級：GB/T 20481-2006[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[2] 貴州省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.貴州省干旱標(biāo)準(zhǔn)：DB52/T 1030-2015[S].貴陽：貴州省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2015.

[3] 池再香，杜正靜，陳忠明，等.2009—2010年貴州秋、冬、春季干旱氣象要素與環(huán)流特征分析[J].高原氣象，2013，31（1）：176-184.

[4] 杜正靜，丁治英，張書余.2001年1月滇黔準(zhǔn)靜止鋒在演變過程中的結(jié)構(gòu)及大氣環(huán)流特征分析[J].熱帶氣象學(xué)報，2007，23（3）：284-294.

[5] 周長艷，蔣興文，李躍清，等.高原東部及鄰近地區(qū)空中水汽資源的氣候變化特征[C]//中國氣象學(xué)會200年年會氣候變化分會場論文集，2008.