王海燕，溫泉沛，王珊珊，李銀娥

（1.武漢中心氣象臺(tái)，湖北 武漢430074；2.武漢區(qū)域氣候中心，湖北 武漢430074）

湖北地處亞熱帶，位于典型的季風(fēng)區(qū)內(nèi)，除高山地區(qū)外，大部分為亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，降水充沛，雨熱同季。然而2014年夏季湖北全省平均降水量為416 mm，較常年偏少109 mm，排歷史同期倒數(shù)第10位。6月降水量湖北大部偏少4～9成，7月鄂北地區(qū)降水偏少5～9成，截至8月9日89.4萬人、21.9萬頭大牲畜飲水困難，受旱農(nóng)田達(dá)到6.7×105hm2，全省死水位以下水庫(kù)高達(dá)1356座，據(jù)民政廳統(tǒng)計(jì)，干旱直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到19.91億元。

決定干旱與否的關(guān)鍵條件是降水的多少[1-2]，而降水異常的直接原因是大氣環(huán)流的異常。國(guó)內(nèi)學(xué)者從南亞高壓的角度做了很多研究，如：羅四維等[3]指出夏季南亞高壓與我國(guó)東部旱澇分布的關(guān)系密切；張瓊等[4]分析了長(zhǎng)江流域大范圍旱澇與南亞高壓的關(guān)系；劉梅等[5-6]分析了南亞高壓與江蘇、川渝等地夏季降水的關(guān)系。還有一些學(xué)者從西太平洋副熱帶高壓的角度，分析其與湖南[7-8]、川渝地區(qū)[9]夏季干旱的關(guān)系，認(rèn)為西太平洋副熱帶高壓的加強(qiáng)和維持是重要原因。以上研究主要是針對(duì)長(zhǎng)江流域的高溫干旱，還有一些學(xué)者著力于研究西部干旱區(qū)的氣候變化特征[10-11]，而針對(duì)湖北地區(qū)的干旱成因分析較少。本文擬分析6—7月湖北干旱的氣候特征，并重點(diǎn)探討2014年6—7月湖北干旱的異常環(huán)流特征，以期為湖北干旱預(yù)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料

湖北地面氣象觀測(cè)站中資料年代較長(zhǎng)、代表性較好的76個(gè)站點(diǎn)（圖1）1981—2014年逐月降水資料；國(guó)家氣候中心提供的逐月大氣環(huán)流指數(shù)；美國(guó)NCEP/NCAR2.5°×2.5°再分析資料，包括逐月高度、相對(duì)濕度、風(fēng)場(chǎng)資料。文中采用1981—2010年的平均值作為氣候平均態(tài)。

2 6—7月湖北干旱氣候特征

2.1 時(shí)間變化

圖1 湖北76個(gè)站點(diǎn)分布情況

統(tǒng)計(jì)湖北月降水距平百分率，以降水距平百分率超過20%算降水偏多、低于-20%算降水偏少（干旱）?？梢钥闯觯?月（圖2a）2004年以前降水偏多年和偏少年交替分布，之后降水偏少年增多，且負(fù)距平都在-20%以下。7月（圖2b）降水變幅較大，其中4年距平超過60%，最大正距平出現(xiàn)在1996年，為80.5%,最小負(fù)距平出現(xiàn)在1988年，為-63.9%。總體來看，2010—2014年湖北6—7月有降水偏少趨勢(shì)，2014年6、7月湖北降水距平分別為-40.1%和-23.6%。

2.2 空間分布

統(tǒng)計(jì)1981—2014年6—7月湖北各站點(diǎn)月降水距平百分率≤-20%的次數(shù)。6月（圖3a），湖北東部降水偏少年多于西部，全省除江漢平原東部和鄂西大部外，降水偏少年均在14次以上，其中鄂北崗地和鄂東南東部降水偏少年最多，達(dá)16~18次。7月（圖3b），降水偏少范圍較6月有所擴(kuò)大，除鄂西北西部和南部、鄂西南西北部外，湖北大部降水偏少年均在14次以上，其中恩施地區(qū)南部、鄂北崗地和鄂東大部的降水偏少年最多，達(dá)16~19次?？傊?，6、7月鄂北崗地降水偏少年均達(dá)15次以上。

3 2014年6—7月湖北干旱特征

圖4給出了2014年6—7月的湖北降水距平百分率和氣溫距平分布?？梢钥闯?，6月除了鄂西北的西南部有降水正距平，其他地區(qū)均為降水負(fù)距平，尤其是鄂東北—江漢平原南部—恩施地區(qū)南部降水偏少50%以上。7月，鄂東北東部—鄂東南南部和巴東—興山地區(qū)出現(xiàn)了降水正距平；其他地區(qū)為降水負(fù)距平，其中鄂北崗地至江漢平原北部降水偏少50%以上。

和歷史同期相比，6月湖北西部氣溫偏低-1～0℃，東部大部偏高0～1℃（圖4c）；7月湖北除恩施和十堰地區(qū)略偏高外，大部地區(qū)氣溫偏低，東部偏低-2～-1℃（圖4d）。綜上可見，2014年6—7月湖北降水偏少，但高溫特征不明顯。下文將從南亞高壓、西太平洋副熱帶高壓及中緯度環(huán)流等方面進(jìn)行分析。

4 2014年6—7月異常環(huán)流分析

4.1 南亞高壓特征

圖2 1981—2014年6月（a）和7月（b）湖北降水距平百分率分布及變化趨勢(shì)

圖3 1981—2014年6月（a）和7月（b）湖北各站點(diǎn)降水距平百分率≤-20%的次數(shù)分布

圖4 2014年6月（a）和7月（b）湖北降水距平百分率色斑圖及6月（c）和7月（d）湖北氣溫距平色斑圖

結(jié)合李永華等[12]和張瓊[13]定義的南亞高壓指數(shù)，南亞高壓主中心的地理位置指100 hPa高度場(chǎng)上（10°~50°N，10°~140°E）區(qū)域內(nèi)最大位勢(shì)高度值（在16 600 gpm等值線范圍內(nèi)）對(duì)應(yīng)的經(jīng)度和緯度。根據(jù)該定義，6月氣候平均態(tài)南亞高壓主中心在青藏高原，7月氣候平均態(tài)南亞高壓主中心有2個(gè)，分別在青藏高原和伊朗高原。2014年6、7月南亞高壓主中心的地理位置分別為（27.5°N，90°E）和（32.5°N，87.5°E），都位于青藏高原。

錢永甫等[14]利用多年逐候平均資料，分析得到盛夏南亞高壓的兩類平衡態(tài)——青藏高壓和伊朗高壓，它們又各可分為東西部型，并指出青藏高壓的平衡態(tài)位置范圍為82.5°～95°E。根據(jù)該定義，2014年6—7月青藏高壓的主中心位置都在平衡態(tài)范圍內(nèi)。

從100 hPa月平均高度場(chǎng)及同期距平來看，2014年6月南亞高壓中心加強(qiáng)到1 680 dagpm，其1 678 dagpm特征線較氣候平均態(tài)范圍擴(kuò)大，向東擴(kuò)展了近15個(gè)經(jīng)距（圖5a）。2014年7月南亞高壓中心加強(qiáng)到1 688 dagpm，其1 684 dagpm特征線較氣候平均態(tài)范圍擴(kuò)大、向東擴(kuò)展了5個(gè)經(jīng)距左右（圖5b）。此外，2014年6—7月南亞高壓所在區(qū)域都是正距平，說明南亞高壓較氣候平均態(tài)東擴(kuò)的同時(shí)，強(qiáng)度也有所加強(qiáng)。

4.2 西太平洋副熱帶高壓及中緯度環(huán)流特征

根據(jù)國(guó)家氣候中心《百項(xiàng)氣候系統(tǒng)指數(shù)集》，統(tǒng)計(jì)1981—2014年6—7月降水偏多年、偏少年的西太平洋副熱帶高壓（以下簡(jiǎn)稱副高）特征參數(shù)并進(jìn)行合成，得到表1。副高特征參數(shù)的定義如下：

（1）副高面積指數(shù)：500 hPa高度場(chǎng)，10°~60°N、110°~180°E區(qū)域內(nèi)≥5 880 gpm區(qū)域的球面面積。

圖5 2014年6月（a）和7月（b）100 hPa高度場(chǎng)（黑色等值線）和距平場(chǎng)（陰影）

（2）副高強(qiáng)度指數(shù)：500 hPa高度場(chǎng)，10°~60°N、110°~180°E范圍≥5 880 gpm的區(qū)域內(nèi)，格點(diǎn)位勢(shì)高度與5 870 gpm之差乘以格點(diǎn)面積的累積值。

（3）副高脊線位置指數(shù)：500 hPa高度場(chǎng)，10°~60°N、110°~150°E區(qū)域內(nèi)，逐條經(jīng)線上副熱帶高壓中心（即緯向風(fēng)u=0、且?u/?y >0）位置所在緯度的平均值。

（4）副高西伸脊點(diǎn)指數(shù)：500hPa高度場(chǎng)，10°~60°N、90°~180°E 區(qū)域內(nèi)，5880 gpm等值線最西端位置所在經(jīng)度。

很多研究認(rèn)為[7-9]，某地處在副高控制下是發(fā)生持續(xù)高溫干旱的直接原因。但是由表1可見6、7月湖北降水偏少年較降水偏多年，副高面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)均偏小，脊線位置均偏北，西伸脊點(diǎn)均偏東，說明西太平洋副高偏東偏北偏弱時(shí)，也容易造成湖北干旱。

與降水偏少年副高的普遍特征相比，2014年6、7月副高均呈現(xiàn)兩點(diǎn)差異：一是副高偏南偏西，二是面積指數(shù)和強(qiáng)度指數(shù)偏大。環(huán)流形勢(shì)與氣候平均態(tài)相比，受南亞高壓東進(jìn)的影響[15]，其588線均有所西伸。6月（圖6a）鄂霍次克海低槽區(qū)為負(fù)距平，說明該槽異常偏強(qiáng)，槽后脊前偏北氣流穩(wěn)定，阻礙著上游西風(fēng)氣流和天氣系統(tǒng)的東移，即中緯度地區(qū)冷空氣活動(dòng)較弱，而副高脊線偏南、西伸脊點(diǎn)偏西，致使湖北上空受副高外圍偏西氣流控制，冷暖空氣難以在湖北交匯形成降水。7月（圖6b）中緯度地區(qū)有一淺槽寬而平，且為正距平，說明該槽強(qiáng)度偏弱，湖北處于槽底、氣流平直，而副高偏南，其外圍西南氣流不能與淺槽前的西南氣流結(jié)合，難以使槽加深產(chǎn)生降水。從圖6可見，湖北沒有處在副高控制下，因而高溫天氣并不明顯，僅出梅后出現(xiàn)2段短暫的高溫天氣過程：7月20—23日、7月28—31日。

綜上，6—7月湖北降水偏少年副高的普遍特征是偏東偏北偏弱，但2014年6、7月的副高和普遍特征相比偏西偏南，且中緯度環(huán)流平直，不易引導(dǎo)冷暖空氣在湖北上空交匯，從而降水減少。

4.3 水汽輸送特征

從850 hPa月平均風(fēng)場(chǎng)和水汽通量散度距平來看，2014年6月湖北吹偏東風(fēng)（圖7a），2014年7月湖北吹西南風(fēng)（圖7b），平均風(fēng)力都較弱，只有2 m/s?？傮w來看，湖北低層均沒有形成切變線，且孟加拉灣（湖北的主要水汽來源區(qū)[16-17]）至湖北地區(qū)沒有形成西南急流，不利于孟加拉灣水汽向湖北輸送，致使水汽通量散度為正距平（圖7），說明水汽輸送異常輻散。

從風(fēng)場(chǎng)距平來看，2014年6月850 hPa（圖8a），我國(guó)東南沿海有異常氣旋性環(huán)流，其頂部的東北風(fēng)距平吹向湖北及川渝地區(qū)，湖北除恩施以外的地區(qū)相對(duì)濕度距平為-8%～0；2014年7月850 hPa，南海至菲律賓以東洋面有強(qiáng)盛的異常氣旋性環(huán)流（圖8b），其頂部也有東北風(fēng)距平吹向湖北及川渝地區(qū)，湖北除鄂東南以外的地區(qū)相對(duì)濕度距平也為-8%～0。值得注意的是，2014年6—7月影響我國(guó)的臺(tái)風(fēng)主要是海貝思、威馬遜和麥德姆，6月海貝思在廣東汕頭登陸，影響地區(qū)包括臺(tái)灣、福建、廣東等地，7月威馬遜和麥德姆，則分別從菲律賓和臺(tái)灣登陸。說明當(dāng)西太平洋臺(tái)風(fēng)對(duì)我國(guó)的影響區(qū)域偏南時(shí)，湖北受臺(tái)風(fēng)頂部東北氣流影響，其上空相對(duì)濕度減少，為負(fù)距平。

表1 西太平洋副高特征參數(shù)

圖6 2014年6月（a）和7月（b）500 hPa高度場(chǎng)（黑色等值線）和距平場(chǎng)（陰影）

圖7 2014年6月（a）和7月（b）850 hPa風(fēng)場(chǎng)和水汽通量散度距平（單位：10-5g·hPa-1·cm-2·s-1）

圖8 2014年6月（a）和7月（b）850 hPa風(fēng)場(chǎng)距平（流線）和相對(duì)濕度距平（陰影）

此外，研究表明中低層西南渦的東移發(fā)展是湖北形成暴雨的重要因子[16-17]，而從2014年6—7月850 hPa渦度距平分布來看，川渝地區(qū)為負(fù)渦度距平，說明西南渦活動(dòng)較常年減弱，不利于湖北形成降水。

5 結(jié)論

湖北夏季干旱往往伴隨高溫天氣發(fā)生，然而2014年6—7月湖北降水偏少，溫度卻總體偏低，本文著重分析其環(huán)流異常特征，得出以下結(jié)論：

（1）2014年6—7月南亞高壓主中心位置均在青藏高原，中心經(jīng)度均在平衡態(tài)范圍內(nèi)；但和氣候平均態(tài)相比，其外圍特征線東擴(kuò)、強(qiáng)度加強(qiáng)。

（2）西太平洋副高偏西偏南，中緯度地區(qū)環(huán)流平直，同時(shí)北方冷空氣偏弱，湖北上空冷暖空氣不易交匯，進(jìn)而造成降水偏少。

（3）湖北中低層沒有形成西南急流和切變線，且川渝地區(qū)西南渦活動(dòng)較弱，均不利于湖北強(qiáng)降水的發(fā)生。

（4）由于西太平洋臺(tái)風(fēng)對(duì)我國(guó)的影響區(qū)域偏南，受臺(tái)風(fēng)頂部東北氣流影響，孟加拉灣至湖北地區(qū)沒有形成水汽通道，造成湖北上空水汽通量輻散。此外，低層?xùn)|北氣流不利于湖北形成高溫酷暑天氣，造成氣溫偏低。