劉 煒，趙艷麗，馮曉晶

(1.內蒙古自治區(qū)氣候中心，內蒙古 呼和浩特 010051； 2.東北冷渦研究重點開放實驗室，遼寧 沈陽 110166)

引 言

夏季降水對國民經濟特別是農業(yè)生產影響極大，深入探究汛期降水機理，提前準確預測旱澇分布，對人民生命財產安全和國家經濟建設具有重要意義[1-2]。研究表明，500 hPa高度場上，東西伯利亞(或鄂霍茨克海)阻塞高壓、亞洲中高緯地區(qū)東高西低分布的穩(wěn)定維持以及西太平洋副熱帶高壓(簡稱“西太副高”)的南北和東西位置均對華北地區(qū)夏季旱澇形成起著重要作用[3-5]，西太副高面積偏大、強度偏強并非對應內蒙古地區(qū)多雨，只有與日本海高壓合并加強時內蒙古地區(qū)才可能多雨[6]。華北地區(qū)典型旱澇年降水與南亞高壓的異常增強或減弱、中心位置的經緯度偏差均存在密切聯(lián)系[7]。亞洲緯向環(huán)流異常通過影響西風急流軸位置和強度，進一步影響內蒙古地區(qū)夏季降水[8]。內蒙古地處中國北方內陸地區(qū)，其夏季降水在一定程度上也受東亞夏季風的影響，當夏季風較強時，大氣環(huán)流和水汽輸送均有利于內蒙古地區(qū)夏季降水[6,9-10]。海溫作為外源強迫對大氣環(huán)流及天氣氣候，特別是華北地區(qū)降水的影響有不可忽視的作用。印度洋偶極子(Indian Ocean dipole，IOD)與厄爾尼諾和南方濤動(El Nio and southern oscillation, ENSO)聯(lián)合發(fā)生時，正位相年河套、華北地區(qū)夏季降水偏少[11]。華北夏季降水還與西太平洋暖池附近、大西洋西部和北太平洋的海溫存在顯著的相關關系[12]。

20世紀90年代以來，季節(jié)內降水異常研究備受關注，其與夏季降水量同樣重要，對水資源調配、工農業(yè)生產和人民生活有重大影響[13]，其中“旱澇急轉”現象是降水季節(jié)內變化的突出體現。環(huán)流形勢的異常變化是一個地區(qū)發(fā)生旱澇轉折的重要原因[14-16]。研究表明，初夏我國華北天氣過程與盛夏華北環(huán)流型有顯著關聯(lián)[17]，這為華北盛夏降水預測提供了客觀依據；海河流域盛汛期旱澇急轉與初汛期北太平洋濤動(north Pacific oscillation，NPO)、南半球環(huán)狀模(southern hemisphere annular mode, SAM)存在顯著正相關，這些環(huán)流因子可作為旱澇急轉事件的前期信號[18]；青海旱澇急轉期間，極渦面積、高原位勢高度場、東亞槽位置以及西太副高位置均存在較大差異[19]。此外，前期相關海區(qū)的海溫異常也可作為夏季旱澇急轉事件的預測信號之一，如海南島后汛期長周期旱澇急轉指數與前期春季、6月和同期熱帶中太平洋海溫均呈顯著負相關[20]；湖南夏季長周期旱澇急轉指數與前一年夏、秋、冬季和當年春季太平洋相關海區(qū)海溫存在顯著相關性[21]。

近年來，內蒙古地區(qū)夏季旱澇時有發(fā)生，但從季節(jié)內來看并非單一的旱或澇，因此，探究內蒙古地區(qū)夏季旱澇急轉現象及機制十分必要。為此，本文利用氣象站降水量和氣候監(jiān)測指數以及再分析資料、海表溫度資料，基于夏季旱澇急轉指數對內蒙古地區(qū)進行氣候分區(qū)，在此基礎上針對典型旱澇急轉異常年同期大氣環(huán)流及前期海溫特征進行分析，探尋前兆信號，建立內蒙古各氣候區(qū)夏季旱澇急轉預測模型，并對預測效果檢驗，以期為內蒙古夏季旱澇轉折預測提供一定參考。

1 資料和方法

1.1 資 料

所用資料包括：(1)中國氣象局國家氣象信息中心提供的內蒙古自治區(qū)116個氣象觀測站1981—2019年5—8月逐月降水量和國家氣象業(yè)務內網130項氣候監(jiān)測指數(http://10.1.64.154/portal/web-link.index?inid=1001)；(2)美國國家環(huán)境預報中心/國家大氣研究中心(National Center for Enviromental Prediction / National Center for Atmospheric Research，NCEP/NCEP)1981—2019年逐月再分析資料，包括位勢高度場、風場、垂直速度場和相對濕度場，水平分辨率為 2.5°×2.5°[22]；(3)美國國家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)擴展重建的1981—2019年逐月海表溫度資料(ERSSTV4b)，水平分辨率為2°×2°。選定1981—2010年平均值為氣候態(tài)。文中涉及的內蒙古行政邊界是基于內蒙古自治區(qū)標準地圖服務網站下載的審圖號為蒙S(2019)33的標準地圖制作，底圖無修改。

1.2 內蒙古地區(qū)旱澇急轉指數的計算方法

內蒙古地區(qū)干濕季分明，5—9月為雨季，其中6—8月降水最為集中，大部地區(qū)降水量占全年的65%以上。內蒙古大部地區(qū)5月和9月的降水量較為接近，但9月西部地區(qū)降水受華西秋雨影響較大，呈現秋雨的特點；5月正值春末夏初，環(huán)流場分布與6月具有一定的連續(xù)性，因此5、6月降水分布具有一定的相似性[23]，而7、8月降水主要受西太副高的影響[24-25]，故而內蒙古地區(qū)夏季旱澇急轉時間尺度為2個月，旱轉澇是指5—6月旱、7—8月澇，而澇轉旱則是指5—6月澇、7—8月旱。

為定量研究內蒙古地區(qū)旱澇急轉特征，參考吳志偉等[26]定義的旱澇急轉指數(drought-flood abrupt alternation index, DFAI)，其計算公式如下：

DFAI=(R78-R56)(|R56|+|R78|)×

1.8-|R56+R78|

(1)

式中：R78、R56分別為7—8月和5—6月標準化降水量；(R78-R56)為旱澇急轉強度項；|R56|+|R78|為旱澇強度項；1.8-|R56+R78|為權重系數，其作用是增加旱澇急轉事件所占的權重，降低全旱或全澇事件的權重。

2 內蒙古地區(qū)夏季DFAI的氣候分區(qū)

經驗正交分解(empirical orthogonal function，EOF)展開得到的前幾個特征向量可以最大限度地表征氣候變量場整個區(qū)域的變率結構，但分離出的空間分布結構無法清晰反映不同地理區(qū)域的特征，且還存在較大取樣誤差(取整體和取部分會造成不同的分析結果)的缺陷，而旋轉經驗正交分解(rotated empirical orthogonal function，REOF)克服了上述缺點，旋轉后的典型場空間結構清晰，可以較好反映不同地域的變化特征[27]?？紤]到內蒙古地區(qū)東西跨度大，各區(qū)域降水分布不均，為了能夠突出夏季旱澇急轉發(fā)生頻次的地域特征，對內蒙古地區(qū)116站1981—2019年夏季標準化DFAI逐年序列做REOF分析。表1是旋轉前后前4個模態(tài)對總方差的貢獻率和累積貢獻率，發(fā)現旋轉前、后前4個模態(tài)的累積方差貢獻率占總方差的56%。

根據REOF前4個旋轉空間模態(tài)的高載荷分布，將內蒙古夏季旱澇急轉異常特征劃分為4個氣候區(qū)(圖1)，基本概括了該區(qū)夏季旱澇急轉的主要分布特征。按各自方差貢獻從大到小的順序：1區(qū)代表西部地區(qū)，2區(qū)代表東部偏南地區(qū)，3區(qū)代表東部偏北地區(qū)，4區(qū)代表中部地區(qū)。

為了驗證內蒙古各氣候區(qū)夏季DFAI能否體現旱澇急轉(旱轉澇或澇轉旱)現象，以及是否可據此確定旱澇急轉異常年，表2給出內蒙古4個分區(qū)1981—2019年夏季DFAI高值年和低值年5—6月、7—8月的降水距平百分率，并將降水距平百分率小

表1 EOF和REOF前4個模態(tài)對總方差的 貢獻率和累積貢獻率Tab.1 Contribution rate and cumulative contribution rate of the first four modes of EOF and REOF to total variance 單位：%

圖1 基于夏季DFAI的內蒙古氣候分區(qū)Fig.1 The climatic regions in Inner Mongolia based on summer DFAI

表2 1981—2019年內蒙古夏季DFAI高(低)值年及其降水距平百分率Tab.2 High (low) value years of summer DFAI and corresponding precipitation anomaly percentages in Inner Mongolia from 1981 to 2019

于-20%定義為偏旱，大于20%定義為偏澇?？梢钥闯觯募綝FAI高值年中絕大多數年份5—6月降水距平百分率小于-20%，而7—8月降水距平百分率在絕大多數年份大于20%；夏季DFAI低值年中，絕大多數年份5—6月降水距平百分率大于20%、7—8月降水距平百分率小于-20%，說明夏季DFAI基本能夠反映內蒙古各區(qū)域夏季旱澇急轉現象。需要說明的是，雖然個別年份5—6月降水距平百分率略小于20%(或略大于-20%)，但同年7—8月降水距平百分率均小于-30%(或大于30%)，為了提高樣本數量，將這些年份也作為旱澇急轉事件的發(fā)生年。綜上可見，DFAI基本能夠反映內蒙古地區(qū)夏季旱澇急轉的變化特征，高DFAI對應“旱轉澇”，而低DFAI對應“澇轉旱”。通過分析4個氣候區(qū)夏季DFAI的時間演變特征(圖略)，發(fā)現近39 a來內蒙古各氣候區(qū)夏季DFAI均呈下降趨勢，即4個區(qū)域從春末夏初到盛夏由旱轉澇的特征趨于減弱，而由澇轉旱的特征趨于增強。其中，內蒙古東部

偏北地區(qū)(3區(qū))夏季DFAI下降趨勢最為顯著，進入21世紀以來該區(qū)域絕大多數年份均呈現較為顯著的“澇轉旱”特征。

3 內蒙古各氣候區(qū)夏季旱澇急轉年環(huán)流特征

當DFAI>0.6或DFAI<-0.6時，內蒙古地區(qū)夏季易發(fā)生旱澇急轉事件(表2)，為此將DFAI>0.6的年份定義為旱轉澇事件發(fā)生年，DFAI<-0.6的年份定義為澇轉旱事件發(fā)生年。由于影響內蒙古中部和西部地區(qū)、內蒙古東部偏北和偏南地區(qū)的天氣氣候系統(tǒng)較為相似，為避免重復分析，下文僅分析西部地區(qū)(1區(qū))和東部偏北地區(qū)(3區(qū))“旱轉澇”年和“澇轉旱”年的大氣環(huán)流特征。

3.1 500 hPa位勢高度場

內蒙古1區(qū)，夏季旱轉澇年的旱期，東亞大槽偏西偏強，內蒙古西部地區(qū)盛行西北氣流[圖2(a)]；澇期，巴爾喀什湖附近存在淺槽，內蒙古西部地區(qū)位于槽前，西太副高強度略偏強、脊線略偏北，有充足的暖濕氣流輸送至內蒙古西部地區(qū)，致使降水易偏多[圖2(c)]。澇轉旱年的澇期，貝加爾湖西側有一低槽，東側為高壓脊控制，內蒙古西部地區(qū)受槽前及脊后偏南氣流控制，有利于降水產生[圖2(b)]；旱期，內蒙古西部地區(qū)受貝加爾湖附近的高壓脊控制，冷空氣較弱，西太副高雖偏西偏北，但高低緯的配置不利于降水產生[圖2(d)]。

內蒙古3區(qū)，夏季旱轉澇年的旱期，500 hPa貝加爾湖和鄂霍次克海附近均為高度負距平[圖3(a)]，東亞地區(qū)呈北低南高的分布型，來自海洋的水汽供應不足，不利于內蒙古東部偏北地區(qū)降水產生；澇期，東北冷渦偏強，其中心位于東北地區(qū)南部，同時鄂霍次克海高壓偏強，西太副高偏強偏西，有利于鄂霍次克海南側和東北冷渦北側的偏東暖濕氣流向內蒙古東北部地區(qū)輸送，因此降水易偏多[圖3(c)]。澇轉旱年的澇期，東北冷渦偏強，鄂霍次克海高壓異常偏強，內蒙古東部偏北地區(qū)受偏東南水汽輸送的影響有利于降水產生[圖3(b)]；旱期，內蒙古東部地區(qū)為高壓脊控制，冷空氣較弱，暖濕水汽供應不足，不利于該地區(qū)降水偏多[圖3(d)]。

綜上可見，內蒙古西部和東部偏北地區(qū)均受副高強度、西伸脊點、脊線位置以及中高緯環(huán)流的共同影響，其中東北冷渦對內蒙古東部偏北地區(qū)降水有重要影響。

圖3 內蒙古3區(qū)旱轉澇(a，c)和澇轉旱(b，d)年的旱期(a，d)、澇期(b，c) 500 hPa位勢高度場(黑色等值線，單位：dagpm)和距平場(陰影，單位：dagpm) 以及586 dagpm和588 dagpm氣候平均態(tài)(紅色等值線)分布Fig.3 The distribution of composite 500 hPa geopotential height fields (black contours, Unit: dagpm) and anomaly fields (shadows, Unit: dagpm), and 586, 588 dagpm climate mean states (red contours) at the drought stages (a, d) and the flood stages (b, c) of alternation years from drought to flood (a, c) and flood to drought (b, d) over the 3rd climatic region of Inner Mongolia

3.2 850 hPa水汽通量場

圖4是內蒙古1區(qū)和3區(qū)夏季旱轉澇年與澇轉旱年850 hPa水汽通量差值場?？梢钥闯觯?區(qū)5—6月差值場[圖4(a)]上，朝鮮半島附近為氣旋式水汽通量差值，內蒙古中、西部地區(qū)主要存在偏北的水汽輸送差值，不利于降水的產生；7—8月，在朝鮮半島附近為強大的反氣旋式水汽通量差值，內蒙古中、西部地區(qū)存在偏南的水汽輸送差值[圖4(b)]，有利于降水產生。研究表明，內蒙古中、西部地區(qū)的水汽主要來源于東亞季風區(qū)的偏東南水汽輸送[8]，7—8月沿副高邊緣北上的暖濕水汽輸送偏弱(強)是該地區(qū)降水偏少(偏多)的必要條件。3區(qū)，5—6月差值場[圖4(c)]上，內蒙古中、東部地區(qū)存在反氣旋式水汽通量差值，內蒙古東部偏北地區(qū)主要表現為偏西北的水汽輸送差值，不利于降水的產生；7—8月，內蒙古東部地區(qū)受強大的氣旋式水汽通量差值控制，東部偏北地區(qū)表現為偏東的水汽輸送差值，有利于降水產生[圖4(d)]。

圖4 內蒙古1區(qū)(a，b)和3區(qū)(c，d)旱轉澇年與澇轉旱年5—6月(a，c)、7—8月(b，d) 850 hPa水汽通量差值場(箭頭，單位：kg·hPa-1·m-1·s-1) (陰影區(qū)通過α=0.05的顯著性檢驗)Fig.4 Composite differences of 850 hPa water vapor flux field (arrows, Unit: kg·hPa-1·m-1·s-1) from May to June (a, c) and from July to August (b, d) between drought to flood and flood to drought alternation years over the 1st (a, b) and 3rd (c, d) climatic regions of Inner Mongolia (The shaded passed the 0.05 significance test)

3.3 700 hPa垂直速度場

除了水汽輸送條件外，垂直運動為降水的產生提供了必要的動力條件[4]。為此，分別計算內蒙古1區(qū)和3區(qū)旱轉澇年與澇轉旱年700 hPa垂直速度及其距平場(圖5)?？梢钥闯?，旱轉澇年的旱期，1區(qū)和3區(qū)均為垂直速度正值區(qū)，同時也是垂直速度正距平區(qū)，表明2個區(qū)域低層主要為下沉運動，動力條件不利于降水[圖5(a)、圖5(e)]；澇期，2個區(qū)域均為明顯的垂直速度負值區(qū)和負距平區(qū)，表明低層輻合上升運動旺盛，有利于降水[圖5(c)、圖5(g)]。澇轉旱年與旱轉澇年正相反[圖5(b)、圖5(d)、圖5(f)、圖5(h)]。綜上可見，旱期1區(qū)和3區(qū)700 hPa表現為一致的下沉運動，而澇期則表現為一致的輻合上升運動。

4 內蒙古各氣候區(qū)夏季DFAI與前期海溫的關系

前文分析發(fā)現，內蒙古各氣候區(qū)在典型的旱轉澇和澇轉旱年同期大氣環(huán)流存在顯著差異。海溫異常是氣候異常的主要觸發(fā)因子之一[28]，為此分別對內蒙古各區(qū)域夏季DFAI與上年9月至當年4月全球海溫作相關分析，探尋影響內蒙古各氣候區(qū)夏季DFAI的海溫前兆信號。

內蒙古1區(qū)和4區(qū)夏季DFAI與上年11月至當年4月熱帶印度洋海區(qū)海溫持續(xù)存在顯著負相關，考慮到篇幅的原因，文中只給出2個區(qū)域夏季DFAI與當年4月全球海溫的相關性分布[圖6(a)、圖6(d)]。研究表明，熱帶印度洋海盆模有“電容器”效應，該效應在春季達峰值位相后可以持續(xù)到夏季，對春、夏季的大氣環(huán)流都有顯著影響，熱帶印度洋冬、春季暖(冷)海盆模通常對應后期中國西北地區(qū)東部春末夏初全區(qū)一致的降水異常偏多(少)，所以冬、春季熱帶印度洋SSTA海盆模和內蒙古中、西部地區(qū)春末夏初降水異常的持續(xù)顯著負相關關系，可能是熱帶印度洋海盆模“電容器”效應的一種體現[29]。此外，1區(qū)夏季DFAI在當年3月和4月分別與黑潮延伸區(qū)和熱帶西太平洋暖池區(qū)海溫呈顯著負相關。圖6(b)為2區(qū)夏季DFAI與上年10月海溫的相關性分布，事實上2區(qū)夏季DFAI與上年9—11月南印度洋海區(qū)海溫持續(xù)呈偶極型相關分布。3區(qū)夏季DFAI與上年9月至當年2月熱帶印度洋海區(qū)和熱帶西太平洋暖池區(qū)海溫持續(xù)呈現負相關，本文僅給出與當年1月海溫的相關分布[圖6(c)]。

圖5 內蒙古1區(qū)(a，b，c，d)和3區(qū)(e，f，g，h)旱轉澇年(a，c，e，g) 與澇轉旱年(b，d，f，h)的旱期(a，d，e，h)、澇期(b，c，f，g) 700 hPa垂直速度場(等值線)及其負距平區(qū)(陰影)(單位：10-2 Pa·s-1) (虛線方框代表1區(qū)和3區(qū))Fig.5 The composite 700 hPa vertical velocity field (contours) and its negative anomaly area (shadows) at the drought stages (a, d, e, h) and the flood stages (b, c, f, g) of alternation years from drought to flood (a, c, e, g) and flood to drought (b, d, f, h) over the 1st (a, b, c, d) and the 3rd (e, f, g, h) climatic regions of Inner Mongolia (Unit: 10-2 Pa·s-1) (The boxes with dotted line represent the 1st and the 3rd climatic regions of Inner Mongolia)

圖6 內蒙古各氣候區(qū)夏季DFAI與前期海溫場的相關性分布 (陰影區(qū)通過α=0.05的顯著性檢驗) (a)1區(qū)夏季DFAI與當年4月海溫，(b)2區(qū)夏季DFAI與上一年10月海溫， (c)3區(qū)夏季DFAI與當年1月海溫，(d)4區(qū)夏季DFAI與當年4月海溫Fig.6 Correlation distributions between summer DFAI in each climatic region of Inner Mongolia and previous SST (The shaded passed the 0.05 significance test) (a) summer DFAI in the 1st region and SST in April, (b) summer DFAI in the 2nd region and SST in last October, (c) summer DFAI in the 3rd region and SST in January, (d) summer DFAI in the 4th region and SST in April

研究表明，熱帶印度洋海溫異常和IOD可通過影響東亞季風、水汽輸送、副高等來影響中國華北地區(qū)夏季旱澇分布[30]，其影響機制如何？研究指出，IOD能導致印度季風區(qū)氣流低層輻合、高層輻散，高層的輻散擾動激發(fā)向東北方向傳播的Rossby波，從印度東北部出發(fā)，向東北方向發(fā)展，進入北半球中高緯度和北極地區(qū)[31]；大氣行星波的能量傳播是IOD和北半球對流層氣候異常之間遙相關的一種可能聯(lián)系方式[32]。

5 內蒙古各氣候區(qū)夏季旱澇急轉預測模型

根據前文旱澇急轉年大氣環(huán)流和前期海溫的分析結果，選取對內蒙古地區(qū)影響較為顯著的21個(上年9月至當年4月)環(huán)流指數和海溫指數，分別與1981—2015年內蒙古各氣候區(qū)夏季旱澇急轉指數作相關分析，將通過顯著性檢驗的指數作為預測因子，利用多元線性回歸法建立預測模型。

從表3看出，針對1區(qū)通過顯著性檢驗的指數有當年3月副高強度(X1)、脊線位置(X2)，當年1月亞洲經向環(huán)流(X3)，當年4月西太暖池強度(X4)，當年3月黑潮區(qū)海溫(X5)，當年4月冷空氣次數(X6)和上年12月熱帶印度洋海溫一致模態(tài)(Indian Ocean basin-wide mode， IOBW)(X7)，其中IOBW指數選擇了相關系數最顯著的月份。因此，1區(qū)夏季旱澇急轉指數與前期顯著相關的上述7個指數建立的多元線性回歸模型：

表3 內蒙古1區(qū)夏季旱澇急轉指數與前期(上年9月至當年4月)環(huán)流和海溫指數的相關系數Tab.3 Correlation coefficients between summer DFAI in the 1st climatic region of Inner Mongolia and previous (from last September to April) circulation and SST indexes

針對2區(qū)(表略)，通過顯著性檢驗的指數有上年10月副高脊線位置(X1)，上年11月北半球極渦經向位置(X2)，當年1月北半球極渦緯向位置(X3)，上年12月亞洲緯向環(huán)流(X4)，當年2月亞洲經向環(huán)流(X5)和東亞槽位置(X6)，上年10月東亞槽強度(X7)和副熱帶南印度洋偶極子(subtropical south Indian Ocean dipole， SIOD)(X8)共8個。利用上述顯著相關的8個指數，構建2區(qū)夏季旱澇急轉指數的多元線性回歸模型：

針對3區(qū)(表略)，通過顯著性檢驗的指數有上年10月副高脊線位置(X1)，當年4月北半球極渦中心強度(X2)，上年12月北半球極渦經向位置(X3)，上年12月亞洲緯向環(huán)流(X4)，當年1月亞洲經向環(huán)流(X5)，當年3月東亞槽位置(X6)和強度(X7)，上年12月西太暖池面積(X8)，當年1月冷空氣次數(X9)，上年10月北大西洋海溫三極子模態(tài)(north Atlantic three-pole mode， NAT)(X10)和IOBW(X11)，上年9月熱帶印度洋偶極子(tropical Indian Ocean dipole， TIOD)(X12)和上年10月SIOD(X13)，其中亞洲緯向環(huán)流、IOBW和SIOD指數均選擇相關系數最顯著的月份。利用上述顯著相關的13個指數，構建3區(qū)夏季旱澇急轉指數的多元線性回歸模型：

針對4區(qū)(表略)，通過顯著性檢驗的指數有當年3月副高脊線(X1)，當年1月東亞槽強度(X2)，當年2月印緬槽強度(X3)和上年12月IOBW(X4)，其中印緬槽強度和IOBW指數均選擇相關系數最顯著的月份。利用上述顯著相關的4個指數，構建4區(qū)夏季旱澇急轉指數的多元線性回歸模型：

Y=61.81735-0.36148X1-0.00214X2-0.01132X3-1.43446X4

(5)

綜上所述，內蒙古中、西部地區(qū)(4區(qū)和1區(qū))夏季DFAI與當年西太副高強度或脊線位置、上年IOBW指數均存在顯著相關關系，且西部地區(qū)夏季DFAI還與當年亞洲經向環(huán)流、西太暖池強度、黑潮區(qū)海溫和冷空氣次數存在密切關系；內蒙古東部地區(qū)(2區(qū)和3區(qū))夏季DFAI與當年東亞槽強度、北半球極渦經向或緯向位置、SIOD指數及亞洲經緯向環(huán)流指數均存在顯著相關關系，且東部偏北地區(qū)夏季DFAI還與西太暖池面積、NAT、TIOD、IOBW及冷空氣次數等有顯著關系。

為了檢驗內蒙古各氣候區(qū)夏季旱澇急轉指數回歸模型的預測能力，繪制1981—2019年各氣候區(qū)預測模型的擬合和預測值與實況值的對比曲線(圖7)。統(tǒng)計發(fā)現(表4)，內蒙古4個氣候區(qū)的預測模型對1981—2015年旱澇急轉指數的擬合相關系數均達0.71以上(均通過α=0.05的顯著性檢驗)，其中3區(qū)高達0.88；擬合符號一致率均在70%以上，其中4區(qū)最高達80%；對2016—2019年的預測符號一致率均達75%以上，其中1區(qū)和4區(qū)預測值與實況值的符號一致率均為100%。近4 a的預測中，1區(qū)和4區(qū)的預測模型均對2018年典型旱轉澇年作出較為準確的預測，2區(qū)的預測模型對2017年典型旱轉澇年作出較為準確的預測，3區(qū)的預測模型對2016年典型澇轉旱年作出較為準確的預測。綜合以上分析，內蒙古4個氣候區(qū)旱澇急轉預測模型對本地區(qū)春末夏初至盛夏的旱澇急轉現象均有較好的預測效果，可為旱澇急轉預測提供一定參考。

圖7 1981—2019內蒙古各氣候區(qū)夏季旱澇急轉預測模型的擬合和預報值(虛線)與實況(實線)的對比 (a)1區(qū)，(b)2區(qū)，(c)3區(qū)，(d)4區(qū)Fig.7 The comparison between fitted or predicted value (dotted line) by summer DFAI forecast models and real value (solid line) in each climatic region of Inner Mongolia during 1981-2019 (a) the 1st region, (b) the 2nd region, (c) the 3rd region, (d) the 4th region

表4 內蒙古各氣候區(qū)夏季DFAI預測模型檢驗Tab.4 Test of summer DFAI prediction model in different climatic regions of Inner Mongolia

6 結 論

(1)基于夏季旱澇急轉指數，內蒙古地區(qū)可劃分為4個氣候區(qū)。近39 a來，4個氣候區(qū)從春末夏初到盛夏由旱轉澇的特征趨于減弱，而由澇轉旱的特征趨于增強。

(2)1區(qū)旱轉澇年的旱期，東亞大槽偏西偏強，內蒙古西部地區(qū)盛行西北氣流，水汽輸送不足，垂直方向為下沉運動，不利于降水偏多；澇期，西太副高偏強偏西偏北，內蒙古西部地區(qū)位于副高西側，有充足的偏南暖濕氣流，垂直方向為上升運動，有利于降水偏多。澇轉旱年的情況正相反。

(3)3區(qū)旱轉澇年的旱期，內蒙古東部地區(qū)受西風控制，水汽輸送偏弱，垂直方向表現為下沉運動，致使東部偏北地區(qū)干旱少雨；澇期，東北冷渦偏強，西太副高偏弱偏南，內蒙古東部偏北地區(qū)有充足的偏東暖濕氣流輸送，垂直方向表現為上升運動，利于降水增多。澇轉旱年的情況正相反。

(4)內蒙古地區(qū)夏季旱澇急轉指數與前期印度洋和熱帶西太平洋暖池區(qū)、黑潮區(qū)及北太平洋東北部海溫存在顯著的負相關。

(5)基于前期海溫指數和大氣環(huán)流指數構建的內蒙古各氣候區(qū)夏季旱澇急轉指數預測模型，對全區(qū)春末夏初至盛夏的旱澇急轉現象均有較好的預測效果，可為旱澇急轉預測提供一定參考。