普布扎西 邊瑪羅布 丹增倫珠 旦增冉珍
(西藏自治區(qū)氣象臺(tái),西藏 拉薩 850000)
人們稱青藏高原為“第三極”或“世界屋脊”,其平均海拔4000m 之上,有獨(dú)特的氣候特征。早在20 世紀(jì)50 年代中期,葉篤正等[3]按冬夏盛行風(fēng)之間交角≥120o的這個(gè)定義,統(tǒng)計(jì)我們國(guó)家各區(qū)域的季風(fēng)時(shí),發(fā)現(xiàn)了青藏高原地區(qū)(西藏北部、青海南部區(qū)域)也存在有一處“季風(fēng)區(qū)”。這個(gè)“季風(fēng)區(qū)”用亞洲其他季風(fēng)系統(tǒng)的形成原因解釋不了,即這塊季風(fēng)區(qū)用海陸熱力差異形成來(lái)解釋不通,所以去尋求了另外的形成機(jī)制。
青藏高原季風(fēng)指數(shù)的定義主要有以下兩種:一種是湯愗蒼等[4]從 600hPa 高度場(chǎng)出發(fā)選取五個(gè)點(diǎn)計(jì)算高原季風(fēng)指數(shù);另一種是齊冬梅等[5]從風(fēng)場(chǎng)出發(fā)計(jì)算的高原季風(fēng)指數(shù)。這兩種方法計(jì)算的高原季風(fēng)指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為 0.71,通過(guò)了 0.01 信度水平。本文采用湯愗蒼等[4]的方法來(lái)計(jì)算高原季風(fēng)指數(shù)。
1.1979年到2014 年NECP/NCAR 月平均高度場(chǎng)再分析資料,資料的水平分辨率為2.5o*2.5o。2.1979 年至2014 年我國(guó)160 個(gè)臺(tái)站月平均降水資料。本文把6 月至8 月平均取為夏季平均;把12 月及次年2 月平均取為冬季平均。
本文中主要應(yīng)用了相關(guān)分析、t 檢驗(yàn)等方法。1.相關(guān)分析:相關(guān)分析是可以用來(lái)揭示兩個(gè)時(shí)間序列的相互聯(lián)系緊密程度的方法,一般情況下相關(guān)系數(shù)用r 來(lái)表示,當(dāng)絕對(duì)值r 越接近1 時(shí),表示兩者的關(guān)系越緊密。2.t 檢驗(yàn):根據(jù)自己的信度查t 分布表。本文中高原季風(fēng)與中國(guó)降水的信度取了0.1,是 n=36 年的相關(guān),所以自由度是(n-2)=34,通過(guò)查表與計(jì)算得出臨界值rc=0.1839。在相關(guān)系數(shù)圖中,把相關(guān)系數(shù)大于rc 和小于-rc 的標(biāo)出來(lái),就是通過(guò)信度檢驗(yàn)的區(qū)域。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后的SPMI 指數(shù)變化情況,取SPMI>1.0 為高原夏季風(fēng)偏強(qiáng)年,挑選的偏強(qiáng)年有8 年,分別為:1979 年、1982 年、1983 年、1991 年、1994 年、1997 年、2013 年、2014 年;取SPMI<-1.0 為高原夏季風(fēng)指數(shù)偏弱年,偏弱年有6 年,分別為:1986 年、1999 年、2001 年、2002 年、2006 年、2012 年。
當(dāng)高原夏季風(fēng)強(qiáng)(弱)時(shí),正相關(guān)區(qū)域的降水偏多(少),負(fù)相關(guān)區(qū)域的降水偏少(多)。由圖1 看出,顯著正相關(guān)區(qū)主要分布在新疆東部、內(nèi)蒙古、東北北部、長(zhǎng)江中上游,以及青藏高原東部;顯著負(fù)相關(guān)區(qū)相對(duì)較少,只有吉林南部、福建南部等零星地區(qū)。說(shuō)明在高原夏季風(fēng)偏強(qiáng)時(shí),新疆東部、內(nèi)蒙古、東北北部、長(zhǎng)江中上游,以及青藏高原東部的降水將會(huì)偏多,而吉林南部、福建南部等地區(qū)降水偏少。
在高原夏季風(fēng)強(qiáng)年中國(guó)新疆大部分地區(qū)、青海一部分、云貴高原、長(zhǎng)江中下游、黃河中下游、內(nèi)蒙古東部、東北的東南部是正距平,說(shuō)明高原夏季風(fēng)偏強(qiáng)年在這些地區(qū)的降水偏多,其中新疆中東部有一個(gè)大的正距平中心值。此外新疆西部、高原南部、黃河中上游、長(zhǎng)江中上游、東北的北部小塊區(qū)是負(fù)距平,說(shuō)明當(dāng)高原夏季風(fēng)偏強(qiáng)年在這些地區(qū)的降水偏少。將圖2 與圖1 進(jìn)行對(duì)比可見,正、負(fù)相關(guān)區(qū)與正、負(fù)距平區(qū)并不是一一對(duì)應(yīng),存在不一致的區(qū)域,例如長(zhǎng)江中上游地區(qū),在相關(guān)圖中是顯著正相關(guān)區(qū),但在合成圖中強(qiáng)高原季風(fēng)年對(duì)應(yīng)這塊區(qū)域?yàn)槿醯刎?fù)降水距平。這種結(jié)果可能是因?yàn)楦咴撅L(fēng)系統(tǒng)并不是這塊區(qū)域降水的主力系統(tǒng)。
中國(guó)西部地區(qū)的西部,青海地區(qū)是比較明顯的正距平,內(nèi)蒙古的小塊區(qū)域、華南南部、東北南部與北部、云南是小的正距平,說(shuō)明高原季風(fēng)偏弱年在這些地區(qū)的降水偏多。新疆中東北部、高原東南部、河套地區(qū)、內(nèi)蒙古東部、東北東部為負(fù)距平,所以高原季風(fēng)偏弱年在這些地區(qū)的降水偏少。將圖2 與圖1 進(jìn)行對(duì)比可見,正、負(fù)相關(guān)區(qū)域合成圖中的正、負(fù)距平區(qū)并不是一一對(duì)應(yīng),也存在不一致的區(qū)域,例如在內(nèi)蒙東部,在相關(guān)圖中是顯著正相關(guān)區(qū),但在合成圖中弱高原季風(fēng)年對(duì)應(yīng)這塊區(qū)域?yàn)閺?qiáng)的正降水距平。這可能也是由于高原季風(fēng)系統(tǒng)并不是這塊區(qū)域降水的主力系統(tǒng)。而對(duì)新疆中東部、高原東部小塊區(qū)域而言,高原夏季風(fēng)強(qiáng)(弱)時(shí),新疆中東部、高原東部小塊區(qū)域的降水偏多(少),通過(guò)0.1 信度水平。
圖1 是1979 年到2014 年的高原冬季風(fēng)指數(shù)(WPMI)與同期中國(guó)冬季降水的相關(guān)。當(dāng)高原冬季風(fēng)強(qiáng)(弱)時(shí),正相關(guān)區(qū)域的降水偏多(少),負(fù)相關(guān)區(qū)域的降水偏少(多)。由圖可以看出,新疆的西北部、華南地區(qū)西部、內(nèi)蒙古中部、內(nèi)蒙古東部小塊區(qū)域、吉林南部、西南地區(qū)西部是負(fù)的相關(guān),通過(guò)0.1 信度水平,所以當(dāng)高原冬季風(fēng)偏強(qiáng)年這些地區(qū)的冬季降水偏多,高原季風(fēng)冬季風(fēng)偏弱時(shí),這些地區(qū)降水偏少;西北地區(qū)中部、西北地區(qū)東南部、華南地區(qū)西部等是正地相關(guān),所以,當(dāng)高原冬季風(fēng)偏弱時(shí)這些地區(qū)的降水偏多,反之,高原冬季風(fēng)偏強(qiáng),則這些地方降水偏少,通過(guò)0.1 信度檢驗(yàn)。與中國(guó)夏季降水與160 站相關(guān)分析結(jié)果比較,指數(shù)偏強(qiáng)都會(huì)對(duì)西北地區(qū)中部和東南部都是正的相關(guān),西南地區(qū)南部是負(fù)相關(guān),兩個(gè)圖上比較一致的,說(shuō)明高原季風(fēng)偏強(qiáng)(偏弱)年,西北地區(qū)中東部的降水偏多(偏少);高原季風(fēng)偏強(qiáng)(偏弱)年,西南地區(qū)西南部偏少(偏多)。
圖1 1979 年-2014 年的高原冬季風(fēng)指數(shù)(WPMI)與同期中國(guó)冬季降水的相關(guān)(圖中陰影區(qū)為相關(guān)系數(shù)通過(guò)0.1 信度檢驗(yàn)區(qū))
圖2是1979 年到2014 年高原冬季風(fēng)指數(shù)強(qiáng)年中國(guó)冬季降水場(chǎng)的合成距平圖。由圖可以看出在冬季指數(shù)強(qiáng)年時(shí)新疆北部、西北地區(qū)中東部、西藏中東部和、兩江源頭即青海至華南有一個(gè)斜向下的負(fù)距平區(qū)域,說(shuō)明冬季風(fēng)指數(shù)偏強(qiáng)這些區(qū)域冬季降水偏少。而中國(guó)其他地區(qū)(中國(guó)西部的西部、華北地區(qū)、西南南部、蒙古地區(qū)、大部分東北地區(qū))是正距平,說(shuō)明高原冬季風(fēng)偏強(qiáng)年這些區(qū)域冬季降水偏多。與圖1比較,比較一致的區(qū)域有華南西南部、西藏東部、新疆北部。
圖2 1979 年-2014 年高原冬季風(fēng)指數(shù)強(qiáng)年中國(guó)冬季降水場(chǎng)的合成距平圖(單位:mm)
負(fù)距平主要分布在新疆、江淮地區(qū)、黃淮地區(qū)、東北大部分和華南地區(qū)一部分;其他都是正的距平。說(shuō)明高原冬季風(fēng)偏弱年新疆、江淮地區(qū)、黃淮地區(qū)、東北大部分和華南地區(qū)的冬季降水偏少,其他地區(qū)冬季降水偏多。與冬季風(fēng)偏強(qiáng)年合成圖比較高原冬季風(fēng)偏強(qiáng)偏弱對(duì)東北大部分地區(qū)、高原地區(qū)、青海到四川東部、西北地區(qū)中北部的冬季降水的影響比較一致即高原季風(fēng)偏強(qiáng)年這幾個(gè)地區(qū)降水偏多,高原冬季風(fēng)偏弱年這幾個(gè)地區(qū)降水同時(shí)減少。比較一致地對(duì)降水起正作用區(qū)域是西北地區(qū)中部、西北地區(qū)東南部、華南地區(qū)西部,一致的副作用區(qū)域有新疆北部、內(nèi)蒙古西北部、吉林南部。
經(jīng)分析高原季風(fēng)的異常與中國(guó)降水有較良好的相關(guān):1.在高原夏季風(fēng)偏強(qiáng)年,新疆中東部、高原東部和長(zhǎng)江中下游降水偏多,黃河中上游、新疆西部、華南地區(qū)降水偏少。在高原夏季風(fēng)弱年,中國(guó)西部地區(qū)的西部、青海地區(qū)、江南、內(nèi)蒙古的小塊區(qū)域、華南南部、東北南部與北部、云南的降水偏多,新疆中東北部、高原東南部、河套地區(qū)、內(nèi)蒙古東部、東北東部的降水偏少。2.高原冬季風(fēng)偏強(qiáng)會(huì)使華南地區(qū)西部冬季降水偏少;西藏東部、新疆北部的冬季降水偏多。高原冬季風(fēng)偏弱對(duì)西北地區(qū)中部、西北地區(qū)東南部、華南地區(qū)西部的冬季降水偏多;新疆北部、內(nèi)蒙古西北部、吉林南部的冬季降水偏少。