西藏汛期降水時空變化相似分析

強宗 扎西普赤 歷愛麗

（1.西藏氣象局裝備中心；2.西藏氣象局科普教育中心，西藏 拉薩 850000）

西藏地處高原腹地，受地形條件的影響，地區與地區，縣與縣之間的降水時空變化差異大，但是也存在著相似性。目前，在西藏一般按照沿雅江一線、藏北、藏東南、南部邊緣、西北等劃分降水變化區域。2021 年，自治區氣象局發布了《西藏氣象地理區劃》，進一步明確了西藏氣候時空分布特征，這對氣候趨勢預測、氣象服務以及精細化預報服務具有重要的意義。為尋求對全區降水變化在時空上的相似性做出精細的劃分，并從歷史氣候規律上進一步認識全區各站汛期降水相似性分布特點，需要分析各站降水在歷年時間過程和空間分布上的變化特征，結合對降水資料標準化后的對比分析和天氣環流形勢的理論分析，劃分出在歷史時間過程中形成降水時空變化特征的相似與非相似區域。

1 資料與方法

降水資料選取西藏38 個測站，自建站以來到2005 年的歷年各月（1～12 月）、雙月（1～2、2～3、3～4、…、12～1）、三個月（1～3、2～4、3～5、…、12～2）合計的總降水量。由此可以得到1368個時間序列資料，各時間序列資料的最小長度為27 年，最大長度為48 年。對1368個時間序列進行兩兩單相關系數計算，兩兩相關時對齊較短的序列資料計算。計算分析得出全區降水的2 個月或3 個月合計資料具有很好相似性，從10月到次年3 月的冬季春季降水幾乎沒有任何相似性，從時間段來看單月雨量資料相似性最差。3個月以上的合計資料雖然具有一定相似性，但是為便于對主汛期降水的分析，同時又具有較好的相似性，選擇了汛期7～8月時間段的雨量合計資料作為本文重點分析對象，從相關系數分布圖、相應時段的環流特征、以及標準化曲線圖分析了時空變化的相似性特征。

2 區域相似性分析

2.1 總體區域相似性特征

從38 個站的相關系數圖（圖1）上分析，西藏7—8月雨量的總體相似與不相似特征分別分布在東部和西部兩部分，既時空相似性在空間上的特征是西藏的東部各站相似，西部、南部邊緣各站非相似。相似性區域內分布的總特征為由東北向西南、自昌都向定日方向延伸的舌帶相似區域，其西部延伸到申扎附近，總體相似系數達到了0.7 以上，而在相似區域內具有更高相似的多個子區域。

圖1 7—8月余量各站單相關系數分布圖

在歷年的降水時間變化過程中，相似區域內，降水變化具有一致性，相似分布特點與西藏氣候區劃的雨量分布特征是相一致的，說明由降水時間上的相似性形成了降水在空間分布上的特征。如圖2是1981年至2010年西藏夏季降水分析與單相關系數分布的對比圖。

圖2 1981—2010年夏季降水分析與相關系數分布疊加圖

2021 年，西藏自治區氣象局制定發布了《西藏氣象地理區劃》（以下簡稱《區劃》），《區劃》將全區劃分為六個區域，分別是雅江一線、東北部、東南部、沿喜馬拉雅山一帶、北部、西部。如圖3 所示，與相關系數分布圖疊加后，可以看到，相關系數分布圖與《區劃》分布基本一致，反過來說明《區劃》的劃分是符合這一基本相似特征的。

圖3 西藏氣象地理區劃圖與相關系數分布疊加圖

2.2 高度相似性區域特征

從東北到西南的舌帶區域內，雅江一線、西藏東北部、西藏東部三個區域內的各個測站具有相對較高的相關系數，其各個區域內的相關系數可達到0.8 以上。其中雅江一線東部的日喀則與拉孜一帶，中部的拉薩、墨竹工卡一帶，西部的林芝、米林一帶，北部到東北一帶的昌都、類烏齊一帶，東部的芒康、左貢一帶各站鄰近之間具有0.9 左右的相關性，這些兩兩測站之間高相關性，表明在歷史的變化過程中各站之間汛期降水時空變化保持著相似特征。在分析這些區域內的短期氣候趨勢預測、長期預報，或者氣候影響評價時，也應考慮符合這一歷史氣候變化規律。

2.3 非相似性區域特征

圖1 表明，從申扎以西的阿里地區，隆子、帕里等南部邊緣地區，察隅等東南地區的相關系數都在0.5以下，說明其相似程度是很低，是非相似區域。他們之間的汛期雨量變化具有明顯不同的特點，這些測站之間的降水變化是相互獨立的，影響的天氣系統也應是不同的，或者同一天氣系統影響的結果區別較大。在預測這些測站時，應加以區別對待，采用單獨的，或獨立的分析過程，不能一概而論。

3 平均環流特征對比分析

查詢《高原天氣學》，得到了7—8 月500hpa 平均圖（圖4），對影響高原的天氣系統做了詳細說明。通過對比分析高原天氣系統的影響與相似區域的劃分特征，分析是否符合天氣系統的影響結果。從圖4 中可以看到在7—8 月500hpa 平均環流場上，高原中、東部切變線活躍的情況。夏季高原中、東部的切變線很好地配合了降水分布，是高原夏季的主要降水天氣系統之一。切變線降水天氣系統使得高原形成了從中部開始向東的相似區域，尤其是在雅江一線的相似區域符合切變線出現的位置。

圖4 7—8月5000hpa平均圖

由于西風槽的尾部在經過高原東北地區時形成了自那曲到昌都的相似區域。副熱帶高壓586 西伸脊點對高原東部的影響，形成了芒康、左貢一帶的降水相似性。高原南部邊緣地區受印度低壓系統的影響，表現出南部邊緣地區測站降水的時空變化特征的極大差異性。而西部由于受伊朗高壓的影響，阿里地區的降水時空變化特征具有非相似性的特征。

4 歷史序列對比分析

4.1 相似區域曲線對比分析

為了更直觀地反映相似區域7—8 月降水時空變化的一致性，把相似區域內的測站降水資料歷年序列標準化后，在同一坐標系內進行具體的對比分析。選取了雅江各站和西藏東北部各站兩個典型區域，通過歷史序列的對比分析，更加直觀的反映出了各區域的歷史序列相似性特征。

4.1.1 沿雅江各站對比。拉薩站與墨竹工卡站，日喀則站與拉孜站，澤當站、貢嘎站與加查站三個站，林芝站與米林站的歷年汛期降水變化特征是十分相似的（圖略）。從歷史極值來看，1963年雅江一線汛期7—8月普遍出現了歷史降水最低極值，13個測站極值出現時間上同步達到了歷史最低值，在1987 年、1998 年雅江一線13個測站都同時達到了歷史最高值或次高值，各站極值出現的時間保持了一致性。

從圖1可看到，在雅江一線，存在著一個相關系數達到0.8 以上的東西走向的大區域，其中包含的站數達到14 個，在同一坐標內疊加14 個測站歷年7—8 月的降水曲線后（圖略），可以看到，曲線的總體變化趨勢是基本一致的。

4.1.2 西藏東部各站對比。同樣對西藏東部測站7—8 月降水資料標準化在同一坐標系內疊加顯示，可以得出與雅江一線類似的分析結果。昌都站與類烏齊站、芒康站與左貢站的降水變化特征保持一致性（圖略）。從出現極值的情況看，昌都與左貢在1983 年、1994 年同步出現了歷史最低值或次低值，1987 年、1991 年、1998 年同步出現了歷史最高值或次高值，極值的出現保持一致性。

由圖1 分析，西藏北部到東部地區存在著那曲到昌都一帶的相似區域，其相關系數達到0.8以上，包含5 個測站，對這5 個測站汛期7—8 月的降水資料在同一坐標系內進行標準化曲線疊加后（圖略），可以看到，5個站的降水變化趨勢是基本一致的。

4.2 非相似性區域

分析非相似性的測站分布，可從另一方面了解相似區域的特征。為對比方便，建立了非相似性區域內各測站與西藏38 個測站的相關系數圖5，圖中相關系數放大了十倍后四舍五入。由圖中分析看出，西部獅泉河、改則相關系數最低，南部邊緣地區的帕里、聶拉木等測站相關系數最低，表明西藏西部地區、南部邊緣地區、東南部地區各測站的降水變化與全區各站的降水變化特征具有明顯的不同特點。在分析制作這些測站的汛期降水預報時，各站需要加以區別考慮，分別描述。

圖5 西部阿里地區、南部邊緣地區、西南地區測站與全區38個測站的單相關系數圖

5 小結

（1）西藏汛期7—8月降水相似區域可以劃分為雅江一線為第一個相似區域，雅江一線內分西段、中部、東段三個高相似區域，從那曲到昌都的東北部地區為第二相似區域，該區域東部具有南北兩個高相似區域。

（2）西藏汛期7—8月降水非相似區域分為西藏西部、南部邊緣地區、東南地區三個部分，這三個地區與西藏其他測站的降水變化趨勢存在著較大的非相似性。

（3）西藏汛期7—8月降水相似與非相似的劃分與天氣系統的影響具有密切的關系，氣候影響也具有一定的相同與不同，對分析預報，制作不同地區內區域性的短期氣候趨勢具有參考價值。

（4）與其它測站具有相似性而資料短的測站來講，可以通過與相似測站的資料對比反演，可以得到較長的、合理性的回歸補充資料，對科研工作具有一定的參考價值。

（5）根據西藏最新的資料時間和測站布局，采用同樣的思路，可以分析最新的相似區域特征，對制定氣候區劃、氣象地理區劃，以及氣候分析、氣象服務工作具有一定的參考價值。