寧夏春季氣象干旱特征及大氣環流背景分析

[摘 要] 利用寧夏全區24個站1961-2013年歷年春季（3-5月）降水資料，統計分析歷年春季氣象干旱發生頻率和范圍。結果表明：1961年以來，全區各站春旱發生率為27.9%～60.4%，春季輕旱與重旱頻率分布均由南向北遞增；全區近53 a春旱范圍整體呈逐漸擴大趨勢，其中引黃灌區呈逐漸縮小趨勢，中部干旱帶和南部山區有明顯擴大趨勢；寧夏春季少雨年份，200 hPa急流強度明顯增強，中高緯度500 hPa呈“西高東低”分布，700 hPa以干燥偏北氣流為主，不有利于水汽輸送，且印度副高面積及強度與寧夏春季降水量有持續正相關關系，在印度副高面積強度指數偏小年份，500 hPa位勢高度距平場為西高東低分布，不利于降水。

[關鍵詞] 春季；干旱；大氣環流

[中圖分類號] P426.616 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）01-88-3

干旱是氣候災害中最重要災害之一，出現次數最多、持續時間最長、影響范圍最大，對國民經濟特別是農業生產影響最大，且對環境有潛在影響[1]。近年來，寧夏中南部地區干旱問題日益突出，季節性極端干旱和持續幾年的大旱頻繁發生。尤其是春季幾乎是“十年十旱”，且中南部山區常遭遇春季“卡脖子旱”影響夏糧生產，給當地農業生產、人民生活及生態環境造成極大危害[2]。目前，對重大干旱的演變規律及其形成原因的研究還有欠缺，尤其是21世紀以來頻繁的重大干旱及干旱加劇趨勢、成因研究尚未深入開展，對重大干旱事件預測缺乏預測工具。因此，通過研究寧夏地區春季干旱事件發展和演變過程中大氣環流異常演變特征，歸納和總結大氣環流異常對寧夏地區干旱的影響，為建立寧夏地區重大干旱概念預測模型提供理論依據。

1 資料和方法

利用寧夏全區24個站1961-2013年歷年春季降水資料，根據1981-2010年資料計算降水距平百分率。將3-5月降水距平百分率在-50%～-25%定義為春季輕旱，<-50%定義為重旱。將某區域某時段>2/3的站點降水距平百分率≤-25%定義為區域性干旱，選取全區>85%的站點降水距平百分率≤-25%的定義為典型干旱年。因此，典型干旱年為1994-1995年、2000-2001年及2008年。本文選取降水距平百分率≥40%的年份作為典型澇年：1983-1985年、1990-1991年及1998、2002、2010年。

2 寧夏春季氣象干旱空間分布特征

分析寧夏全區1961-2013年降水距平百分率變化，20世紀80年代后全區降水量以偏少為主。1961年以來，各站春旱率27.9%～60.4%，11 a各站均未出現春旱。春季輕旱率由南向北遞增，引黃灌區各站春旱率最高，為42.4%～60.4%；中部干旱帶發生率34.0%～49.1%；南部山區頻率略低，為27.9%～35.9%。重旱率空間分布與輕旱一致。

3 春季氣象干旱年代際變化特征

全區區域性春旱自20世紀60年代至21世紀前10 a呈逐漸增加趨勢，2010-2013年發生率為0。區域性春旱空間分布上，引黃灌區20世紀60年代概率較低，70年代概率達90%，隨后降低；中部干旱帶發生率1960-2000年趨于增加；南部山區低于引黃灌區和中部干旱帶。2010-2013年各區出現區域性干旱頻率均較低。

近53 a全區春旱范圍趨于逐漸擴大，其中16 a春旱站數占總站數的比例<10%，范圍較大的春旱（>60%）有21 a（見圖1）。各區域春旱范圍變化趨勢不同，引黃灌區呈逐漸縮小趨勢，中部干旱帶和南部山區有明顯擴大趨勢。

從春旱范圍變化看，20世紀60年代全區春旱范圍呈擴大趨勢，70年代呈縮小趨勢，隨后范圍逐漸擴大，到2000年達75%，2000年以后逐漸縮小。引黃灌區、中部干旱帶及南部山區春旱范圍變化趨勢與全區一致。全區和各地春旱范圍年代際變化與頻率變化基本一致，在春旱范圍擴大年代，干旱頻率增加。

4 寧夏春季氣象干旱的大氣環流背景分析

4.1 春季典型氣象干旱年200 hPa緯向風特征

從常年200 hPa緯向風場來看，E 100°～200°、N 25°～40°存在明顯正值中心，急流軸顯著。200 hPa緯向風與春季降水的相關系數分布上，急流出口處自北向南存在呈“+-+”分布的>95%置信度的顯著相關關系。典型春旱年在N 25°～40°也存在明顯正值中心，急流軸強度明顯偏強常年值；典型澇年N 25°～40°為負距平。

4.2 典型春旱年500 hPa位勢高度場特征

春季500 hPa平均高度場上，中高緯度亞洲大陸-西太平洋呈一槽一脊型。中高緯度亞洲地區主要受廣闊高壓脊控制，亞洲大陸東部-日本-西太平洋主要受東亞大槽控制，低緯地區氣流相對平直，寧夏受槽后西北氣流影響（見圖2）。500 hPa平均高度場與春季降水相關系數分布圖上看，為西低東高分布型，通過95%顯著性檢驗的區域位于我國東北及日本上空（見圖3）。典型春旱年500 hPa距平合成場為西高東低距平分布，負距平中心位于我國東北-日本地區，正距平中心位于西西伯利亞地區，寧夏屬于正距平下游，不利于蒙古低壓生成和發展，寧夏地區降水較少（見圖4）。典型春澇年500 hPa距平合成場為西低東高距平分布，與典型春旱年形勢基本相反，在貝湖以西中西伯利亞地區為負的距平中心，日本上空為正的距平中心，有利于反氣旋加強，促使暖濕氣流向西北地區輸送（見圖5）。

4.3 典型春旱年700 hPa相對濕度場、風場特征

700 hPa相對濕度距平場顯示，春旱年寧夏上空為明顯負距平，說明寧夏區域性春旱期間濕度偏小。而700 hPa距平風矢量場，春旱年從貝加爾湖到我國西北地區東部一帶為強盛偏北氣流，屬干氣流，說明寧夏上空原有濕度及補充氣流濕度條件都較差，不利于寧夏降水，易形成春旱。而典型春澇年，寧夏上空相對濕度明顯偏大，以來自孟加拉灣濕潤的偏南氣流為主，整體條件利于降水。

4.4 典型旱年印度洋副高特征

通過相關分析發現，印度副高面積及強度與寧夏春季降水量有持續的正相關關系。從前一年10月開始至同年5月，印度洋副高面積強度指數與寧夏春季降水量相關系數除前一年12月外均通過95%置信度檢驗。通過合成春季印度副高面積強度指數持續顯著偏小年份：1974、2012、2013年的500 hPa高度場為西高東低分布型，不利于寧夏降水；通過合成春季印度副高面積強度指數持續顯著偏大的1983、1998、2010年500 hPa高度場距平場后發現，為西低東高分布型，從距平場分布形式上看利于寧夏春季降水偏多。同時，通過分析海溫可知，1983、1998、2010年恰好為強厄爾尼諾事件次年，有可能受赤道中東太平洋海溫異常偏高影響，印度洋海溫在次年春季持續偏高，使得印度副高面積及強度偏大，影響500 hPa環流分布型，有利于寧夏地區春季降水偏多。

5 結論

①自1961年以來，春季輕旱發生頻率由北向南遞減，發生率60.4%～27.9%，重旱發生率空間分布與輕旱一致。

②全區區域性春旱頻率1961-2010年呈增加趨勢，2010-2013年未出現區域性春旱；全區近53 a春旱范圍呈

逐漸擴大趨勢，53 a中有16 a春旱站數與總站數比例<10%，范圍較大的春旱（>60%）有21 a。全區各區域變化趨勢也不同，其中引黃灌區春旱范圍呈逐漸縮小趨勢，中部干旱帶和南部山區明顯擴大。

③寧夏春季少雨年份200 hPa急流強度明顯增強，500 hPa呈“西高東低”分布，700 hPa以干燥偏北氣流為主，不利于水汽輸送，且印度副高面積及強度與寧夏春季降水量有持續正相關關系，在印度副高面積強度指數偏小年份，500 hPa位勢高度距平場為西高東低分布型，不利于寧夏降水，而偏大年份為西低東高分布型，利于寧夏降水。

參考文獻

[1]梁旭，馮建民，張智，等.寧夏干旱氣候變化及其成因研究[J].干旱區資源與環境，2007（8）：68-74.

[2]劉蕓蕓，張雪芹，孫楊.全球變暖背景下西北干旱區雨季的降水時空變化特征[J].氣候變化研究進展，2011（2）：97-103.