王興菊 葉幫 鄧世有 陳貞紅

摘要：為了弄清西南地區(qū)干旱成因及物理機制，更好地做出預(yù)測，使用NCEP/ NCAR、NOAA 的月平均再分析資料,西南地區(qū)的降水、氣溫、干旱資料，對2009年9月到2010年3月西南地區(qū)特大干旱環(huán)流特征進行了分析。結(jié)果表明，阻高偏弱使得冷空氣不利于向西南地區(qū)輸送，孟加拉灣的低值系統(tǒng)偏弱使得水汽輸送偏少，西太平洋副熱帶高壓較常年明顯偏強，面積偏大，脊線偏北，且較常年偏西，使得西南地區(qū)的水汽輸送受到明顯的阻斷，造成西南地區(qū)冷暖空氣交匯不足，導致降雨減少。對OLR的資料分析后表明，大規(guī)模下沉干區(qū)在中低緯度地區(qū)尤其是西南地區(qū)盛行，對流較常年偏弱，使得降水機制減弱，是造成2009年9月到2010年3月西南地區(qū)的特大干旱的主要原因。

關(guān)鍵詞：西南地區(qū)；特大干旱；大氣環(huán)流；西太平洋副熱帶高壓；OLR

中圖分類號：P426.615文獻標識碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.01.029

Analysis on Circulation of Severe Drought in Southwest from September 2009 to March 2010

WANG Xing-ju1,2, YE Bang1, DENG Shi-you1, CHEN Zhen-hong1

(1. Anshun Bureau of Meteorology, Anshun，Guizhou 562100，China; 2. Guizhou Institute of Mountainous Enviroment and Climate，Guiyang, Guizhou 550002，China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Analysised the circulation of severe drought in southwest from September 2009 to March 2010 in order to understand the causes and physical mechanism, better to make a prediction by NCEP/NCAR, NOAA monthly data and the preciptation, temprature and drought obversation data in southwes regions. During the severe drought, there werent continuing block high at the high latitude so that the main airflow over Central Asian and East Asian was a zonal circulation.The circulation fields werent conducive to the southward cold air to north China. The low-pressure systems was weaker than the multi-year average over the Bay of Bengal leading to less of vapor transport.The West Pacific subtropical high was stronger, bigger, farther north and west blocking-up the vapor transport to the southwest regions, which resulted in the cool and warm air wasnt often and less rainfall over the southwest. Subsiding airflow was stronger than the multi-year average over the drought regions of China, especially the southwest. These results could provide some theoretical bases and useful references for researching severe drought by OLR data.

Key words: southwest；droughts；atmospheric circulation；West Pacific subtropical high；OLR

2009年9月以來，云南、貴州等地持續(xù)受旱時間已超過5個月。截至2010年3月20日，云南全省出現(xiàn)重旱以上程度氣象干旱的平均日數(shù)為76 d，其中大理出現(xiàn)重旱以上程度氣象干旱的日數(shù)最大，達175 d。貴州全省出現(xiàn)重旱以上程度氣象干旱的平均日數(shù)為46 d，其中六盤水出現(xiàn)重旱以上程度氣象干旱的日數(shù)最大，達144 d。

西南地區(qū)是干旱發(fā)生頻率較高的地區(qū)之一，認識該地區(qū)的特征以及研究該地區(qū)的干旱成因，對于提高干旱預(yù)測水平，進而為防御干旱災(zāi)害提供科學決策依據(jù)具有十分重要的意義[1]。

研究旱澇的重要目的之一是弄清旱澇成因及物理機制，從而更好地做出預(yù)測，由于在全球變暖背景下旱澇等極端天氣事件發(fā)生更為頻繁，因此，旱澇成因及預(yù)測研究備受關(guān)注。對于近年旱澇等極端氣候頻發(fā)的中國西南地區(qū)，一些專家也進行了研究（馬振峰，2002；李躍清，2003；劉德等，2005；鄒旭愷，2007；）。李永華[2-3]對西南地區(qū)的夏旱做了詳盡的分析，以上的研究對認識2009—2010年的西南地區(qū)干旱有很好的借鑒和參考作用。筆者擬在借鑒已有研究的基礎(chǔ)上，對2009年9月到2010年3月的特大干旱及其同期環(huán)流特征進行較為全面的分析，并初步分析其原因，希望能夠利用這樣的典型事件得到更多的信息和線索，同時也為進一步深入研究其成因和物理機制以及前兆預(yù)測信號奠定基礎(chǔ)。

1資料和方法

本研究所指的西南地區(qū)是指云南、貴州、廣西、四川、重慶地區(qū)。

本研究所使用的資料包括1951 —2010 年的NCEP/ NCAR 月平均再分析資料, 分辨率為2.5°×2.5°; 1979 —2006年的NOAA 的月平均OLR資料, 分辨率為2.5°×2.5°。西南地區(qū)的降水、氣溫、干旱資料由中國氣象局下發(fā)的干旱材料提供。在本文中，OLR 資料以1977—2006年共30年的平均值作為氣候平均，其余均采用1971—2000年30年的平均值作為氣候平均態(tài)。

2西南地區(qū)干旱實況

2.1旱情發(fā)展分析

2009年9月以來，云南、貴州、四川南部、廣西西北部等地持續(xù)少雨，氣溫偏高，加之汛期降水偏少，導致這些地區(qū)出現(xiàn)不同程度的氣象干旱。

2010年3月22日氣象干旱監(jiān)測顯示：云南大部、貴州大部、廣西西北部和四川南部地區(qū)為重旱區(qū)域，尤其以云南、貴州旱情最為嚴重，貴州南部、云南北部地區(qū)出現(xiàn)特旱。

西南地區(qū)氣象干旱的發(fā)生發(fā)展具有發(fā)生發(fā)展快、干旱程度重、持續(xù)時間長等特點。

（1）發(fā)生發(fā)展快。2009年9月開始，西南地區(qū)旱情不斷發(fā)展，云南、貴州旱情發(fā)展速度最快。云南連續(xù)3個月（2009年9月至11月）旱情持續(xù)發(fā)展（圖1、2），重旱以上的縣數(shù)百分比從前期的不足10％（8月份）躍升至78％（11月份）。2010年2月開始，貴州旱情發(fā)展加快，重旱以上的縣數(shù)百分比由前期的30％（1月份）增至80％（2月份）。

（2）干旱程度重。2010年1月以來，西南地區(qū)干旱程度加重，云南、貴州的干旱程度最重。2010年1月上中旬，云南旱情發(fā)展到最強，重度干旱范圍最大比例達85％，中旱以上范圍最大比例高達95％，西部部分地區(qū)甚至出現(xiàn)了特旱（圖3）。3月1日至今，貴州達到重旱以上級別的縣數(shù)百分比為78％，中旱以上范圍增至95％以上。3月21日，貴州全省大部地區(qū)都出現(xiàn)了重旱，南部地區(qū)出現(xiàn)特旱（圖4）。

（3）持續(xù)時間長。2009年9月以來，云南、貴州等地持續(xù)受旱時間已超過5個月。截至2010年3月20日，云南全省出現(xiàn)重旱以上程度氣象干旱的平均日數(shù)為76 d，其中大理出現(xiàn)重旱以上程度氣象干旱的日數(shù)最大，達175 d。貴州全省出現(xiàn)重旱以上程度氣象干旱的平均日數(shù)為46 d，其中六盤水出現(xiàn)重旱以上程度氣象干旱的日數(shù)最大，達144 d。

2.2降水量和氣溫分析

從年代際氣候變化來看，西南地區(qū)目前處于降水偏少、氣溫偏高的氣候背景。1994—2001年，云南夏秋季以降水偏多、氣溫偏高為主。自2003年以來轉(zhuǎn)為以少雨為主，氣溫持續(xù)偏高，干暖的氣候極易造成干旱發(fā)生。分析表明，降水嚴重偏少且偏少時間長、氣溫顯著偏高是西南地區(qū)氣象干旱發(fā)生的主要原因。冷暖空氣在旱區(qū)交匯形成降水的條件不足，是發(fā)生干旱的深層次原因。

（1）降水量嚴重偏少。2009年9月1日至2010年3月20日，四川西部和南部、貴州南部、云南大部、廣西西北部總降水量普遍在100～200 mm之間。云南西南部和西北部、四川盆地大部、重慶、貴州北部降水量有200～300 mm（圖5）。與常年同期相比，云南、貴州、重慶、四川南部、廣西西北部降水量偏少30%以上，其中云南中部和東部、貴州西南部、廣西西北部部分地區(qū)偏少50%～80%（圖6）。云南平均降水量比常年同期偏少50.5％，貴州平均降水量比常年同期偏少52.3％，兩省降水量均為有氣象觀測記錄以來最少值。

（2）氣溫顯著偏高。2009年9月1日至2010年3月20日，在長達200多天的時段內(nèi)，西南地區(qū)大部及廣西氣溫較常年同期顯著偏高1～2 ℃（圖7），從而使得在本來降水就偏少的情況下，水汽蒸發(fā)量加大，導致干旱加重。統(tǒng)計顯示，這期間云南平均氣溫15.2 ℃，為1952年有氣象記錄以來歷史同期最高；貴州省平均氣溫12.4 ℃，為歷史同期第三高。

3干旱期間東亞環(huán)流特征分析

2009年秋季以來，由于青藏高原上空的氣壓場持續(xù)偏強，造成高原南側(cè)的暖濕水汽輸送較常年同期明顯偏弱。同時，影響我國的冷空氣活動路徑偏北、偏東，很難滲透到云貴高原腹地。上述氣象條件導致冷暖空氣很難在西南地區(qū)交匯，從而使得降水持續(xù)偏少。

干旱過程常常是不利于降水的異常環(huán)流持續(xù)發(fā)生和長期維持的結(jié)果。對于2009年9月到2010年3月西南地區(qū)的特大干旱，必然與同期的大氣環(huán)流形勢持續(xù)異常有關(guān)，下面從高度場、水汽輸送、垂直運動速度等幾個方面進行分析討論。

3.1 500 hPa環(huán)流分析

西南地區(qū)的降水受西太平洋副熱帶高壓和中高緯度環(huán)流等對流層中層環(huán)流系統(tǒng)的影響較大。2009年秋季亞歐中高緯呈緯向環(huán)流，副高偏強，副高偏強，面積偏大，在副高范圍內(nèi)有20位勢米的正距平，低緯地區(qū)都為正距平。孟加拉灣低值系統(tǒng)不活躍，烏拉爾山阻高強度偏弱，存在-80位勢米的正距平。 2009年冬季，在90°E以東的低緯地區(qū)基本上都為高壓控制，高壓環(huán)流偏強，有40位勢米的正距平。常年存在于孟加拉灣地區(qū)的低值系統(tǒng)已經(jīng)不存在，阻高偏弱，在常年的阻高地區(qū)存在100位勢米負距平，東亞大槽也偏弱，在55°N以北地區(qū)基本上都為正距平。2010年3月（圖略），中低緯地區(qū)基本也為高壓壩控制，距平中心值為60位勢米，印緬槽偏弱，烏拉爾山阻高偏弱，在常年的阻高地區(qū)基本都為負距平，東亞大槽偏東。

通過對2009年秋季、冬季和2010年3月500 hPa的環(huán)流分析可以看出，由于阻高偏弱，不利于冷空氣向西南地區(qū)輸送，孟加拉灣的低值系統(tǒng)偏弱，向西南地區(qū)的水汽輸送偏少，對西南地區(qū)的水汽輸送有明顯的阻斷，造成西南地區(qū)冷暖空氣交匯不足，導致降雨減少。西太平洋副熱帶高壓較常年明顯偏強，面積偏大，脊線偏北，且較常年偏西（表略）。使得西南地區(qū)東部長期受其控制，盛行下沉氣流，干旱少雨。

3.2水汽輸送分析

大氣中水汽輸送和收支是研究全球大氣環(huán)流持續(xù)和變化的一個重要方面，因為水汽是形成降水的必要條件之一[4]。v分量、相對濕度和云量的大小能很好地反應(yīng)出大氣中的水汽分布。

3.2.1v分量從常年700 hPa的v分量場上看，在孟加拉灣附近、西南地區(qū)、青藏高原地區(qū)有明顯的南北風輻合區(qū)，水汽匯合較好。在2009年9月到2010年3月700 hPa的v分量場上（圖10），孟加拉灣附近地區(qū)熱帶低值系統(tǒng)不活躍,沒有明顯的經(jīng)向差值輸送,不利于西南季風北上,水汽北輸不大,加之來自中低層孟加拉灣的水汽通道受異常強大陸高壓阻斷,使西南地區(qū)水汽條件不充足,空氣濕度偏低,造成干旱少雨。這些常年存在的輻合區(qū)明顯減弱，尤其是西南地區(qū)常年明顯存在的輻合區(qū)已經(jīng)不明顯[9]。

3.2.2濕度從700 hPa的相對濕度圖上看，從西南地區(qū)到孟加拉灣，在距平場上均為負值，尤其是孟加拉灣地區(qū)偏少最大，中心值達到35%，西南地區(qū)偏少也很明顯，中心值達到25%，孟加拉灣和西南地區(qū)的相對濕度都明顯低于常年，不利于降水的產(chǎn)生。

由此可見，2009年9月到2010年3月環(huán)流形勢不利于由南向北的暖濕空氣的輸送，與常年相比，這種環(huán)流形勢不利于冷暖空氣在西南地區(qū)相遇，而且水汽輸送也大大減弱，因此降水較常年偏少。

3.3垂直運動特征

要在某地形成降水,還須滿足垂直運動條件,即水汽在降水地區(qū)輻合上升, 在上升中絕熱膨脹冷卻凝結(jié)成云。2009年9月到2010年3月，700 hPa平均垂直速度圖上看（圖11a），西南地區(qū)有2 hPa·s-1的正值中心，在距平場上西南地區(qū)都為正距平，中心值達到了15 hPa·s-1，說明在700 hPa上西南地區(qū)盛行的是下沉氣流。200 hPa距平場上（圖11b），西南地區(qū)也為正距平，中心值達到4 hPa·s-1。在實況垂直速度場上，西南地區(qū)有1 hPa·s-1的正值中心。說明在200 hPa上西南地區(qū)盛行的也是下沉氣流。說明在2009年9月到2010年3月，在西南地區(qū)盛行一致的下沉氣流，高低層之間沒有明顯的冷暖空氣交匯，不利于對流發(fā)展，降水機制很弱。

3.4OLR場特征

OLR 為衛(wèi)星觀測地氣系統(tǒng)向外長波輻射資料,由于OLR 可精確描述地(海) 表觀測記錄稀少的熱帶天氣系統(tǒng)，也可以反映對流發(fā)展的強弱、大尺度垂直運動的信息等, 在現(xiàn)代氣候分析和預(yù)測中已得廣泛應(yīng)用[5]。蔣尚城等[6] 認為, 在低緯地區(qū)OLR 低于225 W·m-2 ，所包圍的區(qū)域常為對流活躍區(qū)和降水區(qū), 對應(yīng)ITCZ ( 赤道輻合帶) 區(qū)域，而OLR > 250 W·m-2所包圍的區(qū)域為大規(guī)模下沉干區(qū)，對應(yīng)副高區(qū)域。

從2009年秋季的OLR的實況和距平圖（圖12a）中可以看出，明顯的高值區(qū)位于孟加拉灣到我國的西南地區(qū)，存在OLR > 250 W·m-2所包圍的區(qū)域為大規(guī)模下沉干區(qū)，OLR值較常年明顯偏大，尤其是我國西南地區(qū)南部和孟加拉灣東部，比常年偏高30 W·m-2，表明對流較常年偏弱。

從2009年冬季的OLR的實況和距平圖（圖12b）中可以看出，距平場上都為正距平，在90°E~140°E之間存在正距平中心，中心值偏高35 W·m-2，副高外圍達到了95°E附近，對孟加拉灣的水汽輸送起到了阻斷作用。在中緯度地區(qū)OLR > 250 W·m-2所包圍的區(qū)域為大規(guī)模下沉干區(qū)，表明對流較常年偏弱。

從2010年3月的OLR的實況和距平圖中可以看出（圖略），距平場上90°E以東。在中緯度地區(qū)OLR > 250 W·m-2所包圍的區(qū)域為大規(guī)模下沉干區(qū)，中心值達到了280 W·m-2，表明對流較常年偏弱。

4干旱影響評估

據(jù)西南各省民政廳截止到3月22日的統(tǒng)計：干旱已造成西南地區(qū)農(nóng)作物1 916.2 hm2受災(zāi)，其中絕收607.8 hm2。受災(zāi)人口3 662.9萬人， 1 143.6萬頭大牲畜飲水困難，經(jīng)濟損失已達326.78多億元。根據(jù)《氣象災(zāi)情收集上報調(diào)查和評估試行規(guī)定》[7]達到特大型災(zāi)害。

5 結(jié)論與討論

2009年9月到2010年3月西南地區(qū)特大干旱與大氣環(huán)流特征異常有關(guān)系。由于阻高偏弱，不利于冷空氣向西南地區(qū)輸送，孟加拉灣的低值系統(tǒng)偏弱，向西南地區(qū)的水汽輸送偏少，對西南地區(qū)的水汽輸送有明顯的阻斷，造成西南地區(qū)冷暖空氣交匯不足，導致降雨減少[8]。西太平洋副熱帶高壓較常年明顯偏強，面積偏大，脊線偏北，且較常年偏西。西南地區(qū)受高壓系統(tǒng)的影響盛行一致的下沉氣流，高低層之間沒有明顯的冷暖空氣交匯，不利于對流發(fā)展，降水機制很弱。從OLR的分析來看，在中低緯度地區(qū)尤其是西南地區(qū)都盛行大規(guī)模下沉干區(qū)，表明對流較常年偏弱也不利于降水。造成了2009年9月到2010年3月西南地區(qū)的特大干旱。

參考文獻：

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[8]許曉林,徐海明,司東.華南 6月持續(xù)性致洪暴雨與孟加拉灣對流異?；钴S的關(guān)系[J].南京氣象學院學報, 2007, 30 (4) :463-471.

收稿日期：2011-11-25；修訂日期：2012-02-03

基金項目：貴州省氣象局青年科技基金項目（QN[2009]07號）

作者簡介：王興菊（1980-），女，貴州安順人，工程師，碩士，主要從事短期預(yù)報預(yù)測研究。