西北地區東部持續性干旱大氣環流分析

張璐 王斌飛 辛明月

摘要 利用NCEP位勢高度場資料及國家氣候中心160站的月平均降水資料，對西北地區東部（32.5°～41.0°N、100.0°～112.5°E）持續性干旱事件有關的大氣環流進行了分析。結果表明，持續性干旱發生時期合成的500 hPa異常位勢高度場在歐亞大陸上空的環流形勢基本為兩槽一脊，歐洲及渤海、黃海及周圍地區為槽，西北地區東部位于脊前；渤海、黃海及周圍地區上空對應負異常是持續性干旱發生的典型環流場特征，易造成研究區域干旱事件的發生。

關鍵詞 持續性干旱；位勢高度；異常；環流形勢；西北地區東部

中圖分類號 S16 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）25-0196-03

Abstract The atmospheric circulation in the eastern part of the Northwest China （32.5°-41.0° N， 100.0°-112.5° E） was analyzed by using the NCEP geopotential height field data and the monthly average precipitation data of the National Climate Center 160 stations.The results showed that in the conditions of combining the abnormal height field of the drought years ，500 hPa circulation pattern of the entire Eurasian continent was mainly composed of two troughs and one ridge， Europe and the Bohai Sea， the Yellow Sea and the surrounding area were the trough，and the eastern part of the Northwest territories lied before the ridge.The negative anomalies above the Bohai Sea， the Yellow Sea and the surrounding areas were typical circulation field characteristics of persistent drought， which could lead to the occurrence of drought events in the study area.

Key words Persistent drought；Geopotential height；Anomaly；Circulation situation；Eastern part of Northwest China

西北地區東部包括寧夏、甘肅東部、陜西中北部及內蒙古中西部地區，其東到黃河上游。該區域深居內陸，距海遙遠，再加上地形對濕潤氣流的阻擋，西北地區東部僅偏南側為溫帶季風氣候，是氣候的敏感區和脆弱區，其他區域為溫帶大陸性氣候，冬季嚴寒而干燥，夏季高溫，降水稀少，自東向西遞減。由于氣候干旱，氣溫的日較差和年較差都很大。該區大部屬中溫帶和暖溫帶。

我國西北地區東部地處干旱、半干旱地區，農作物生長主要依靠自然降水，由于降水量少而且不穩定，干旱時常發生[1-2]。春季是西北地區一年之中最為干燥的季節，雖然降水多于冬季，但升溫快，風力大，蒸發旺盛，更易出現干旱災害[3]。由于自然和人類活動等的原因，西北地區已是生態極其脆弱的地區之一，也是我國荒漠化最敏感區之一，降水量少，降水的時空分布極不均勻，而且變率大。極端降水事件的發生對區域水資源和生態環境的狀況、荒漠化狀態的變化都有重要影響[4]。李棟梁等[5]研究發現青藏高原對西北地區干旱氣候形成的作用。筆者利用NCEP位勢高度場資料及國家氣候中心160站的月平均降水資料，對西北地區東部（32.5°～41.0°N、100.0°～112.5°E）持續性干旱進行總結歸納，并分別對春夏連續干旱、春夏秋連續干旱和夏秋連續干旱進行異常大氣環流合成分析。

1 資料與方法

1.1 資料選取

采用了國家氣候中心160站點1968年1月—2012年12月的月平均降水資料以及NCEP的位勢高度場資料。所取范圍為1968—2012年的32.5°～41.0°N、100.0°～112.5°E（圖1）。

根據國家氣候中心數據確定研究區域的春、夏、秋多年降水序列，參考相關文獻[6]，根據降水量異常確定降水指標及干旱年份。對得到的不同干旱類型的年份（春夏連續干旱、春夏秋連續干旱和夏秋持續干旱）進行異常大氣環流場的合成，根據NCEP月平均高度場資料，合成干旱年份各層的異常高度場，并對其環流形勢進行分析。

2 結果與分析

2.1 干旱年份的確定

為了確保干旱年份更符合實際，選取一份獨立的降水數據單獨分析，以國家氣候中心提供的月平均站點降水資料為基礎，按照之前選定的區域做時間序列，并參考以上K指數干旱標準尋找出干旱年份。

根據相關文獻[6]，取低于異常值40%（只考慮中旱和重旱，輕旱則不予以考慮）的年份為干旱年。從圖2可以看出，近43年西北地區東部春季干旱年份包括1974、1978、1979、1980、1984、1986、1988、1992、1993、1995、1996、2000、2001、2004、2005、2006年，夏季干旱年份為1969、1972、1974、1986、1991、1997、1999、2001、2002、2009年，秋季干旱年份為1972、1976、1979、1986、1987、1991、1993、1997、1998、2002年。可見，1974、1986、2001年為春夏連旱，1972、1986、1991、1997、2002年為夏秋連旱，1986年為春夏秋連旱。

2.2 大氣環流合成分析

對干旱年份進行異常大氣環流合成分析，合成500 hPa的異常位勢高度圖。從圖3可以看出，3—11月500 hPa 歐洲地區位勢高度為負異常，我國西北地區東部為位勢高度正異常，渤海、黃海及周圍地區（35°～45°N、120°～140°E）為位勢高度負異常。即負—正—負的異常關系較為清晰。因為西北地區東部干旱時即處在槽后脊前，有正的位勢高度場，為下沉氣流。

以500 hPa為例，分析環流形勢得出，在這些干旱年份合成對應的月份中，所研究的西北地區東部（32.5°～41.0°N、100.0°～112.5°E）均處在長波槽后，槽后是負渦度平流，對應的西北地區東部在槽后對應的地面附近為下沉運動，有利于干旱的發生。

3 小結

整個歐亞大陸的環流形勢是兩槽一脊，歐洲及渤海、黃海及周圍地區為槽，西北地區東部（32.5°～41.0°N、100.0°～112.5°E）位于脊前。在干旱年份，歐洲和渤海、黃海及周圍地區都存在異常低壓，而烏拉爾山以東則存在異常高壓。這樣的環流形勢極其有利于西北地區東部處于槽后脊前，有正的位勢高度場，槽后是負渦度平流，對應的西北地區東部在槽后對應的地面附近處于下沉氣流區，抑制降水，容易產生干旱。

參考文獻

[1] 李棟梁，彭素琴.中國西部降水資源的穩定性研究[J].應用氣象學報，1992，3（4）：451-458.

[2] 王詠青，羅哲賢，郭建俠.西北地區東部干旱化與天氣體系演變的關系[J].南京氣象學院學報，2005，28（1）：28-35.

[3] 孫安健，郭艷君.我國西北地區春季旱澇氣候特征研究[J].氣候與環境研究，2003，8（1）：1-7.

[4] 趙慶云，張武，王式功，等.西北地區東部干旱半干旱區極端降水事件的變化[J].中國沙漠，2005，25（6）：904-909.

[5] 李棟梁，陳麗萍.青藏高原地面加熱場強度與東亞環流及西北初夏旱的關系[J].應用氣象學報，1990，1（4）：383-391.

[6] 吳愛敏，郭江勇，王勁松.中國西北地區伏期干旱指數及干旱分析[J].干旱區研究，2007，24（2）：227-233.