陳宮燕　李彥軍　李靜（西藏林芝地區(qū)氣象局，林芝 860000）

林芝地區(qū)夏季旱澇年環(huán)流場和OLR場特征分析

陳宮燕李彥軍李靜
（西藏林芝地區(qū)氣象局，林芝 860000）

采用NCEP再分析資料、1974—2010年全球OLR（Outgoing Longwave Radiation）逐日格點資料以及林芝地區(qū)1980—2010年4個代表站的7—8月降水實測資料，選取了林芝地區(qū)4個典型多雨年和4個典型少雨年，對林芝地區(qū)旱澇年形勢場和OLR場的時空分布規(guī)律進行了合成與分析。結果表明，林芝地區(qū)旱年與澇年的大氣環(huán)流形勢和OLR場存在明顯的差異，林芝地區(qū)旱澇與低緯OLR的分布變化密切相關，特別是西太平洋副熱帶高壓、西太平洋ITCZ和印度洋ITCZ的位置和強度以及赤道中東太平洋OLR的距平在旱澇年均有顯著差別。

林芝地區(qū)，旱澇，環(huán)流場，OLR場

0　引言

林芝地區(qū)位于西藏東南部，受孟加拉灣暖濕氣流的影響，降水較多。幾十年的資料表明，林芝地區(qū)夏季集中暴雨洪澇和持續(xù)性干旱等氣候災害較為活躍，對社會生產和經濟發(fā)展造成很大影響，如1998年夏季林芝地區(qū)中西部出現的特大洪澇造成的經濟損失就高達2.3億元[1]。因此，分析林芝地區(qū)旱澇特征并研究其成因，對提高旱澇預測水平具有重要意義。

西太平洋副高對我國天氣與氣候，尤其是對旱澇氣候影響非常大，因此在分析旱澇成因時，它是一個需主要考慮的天氣系統[2-3]。此外，中高緯度的阻塞高壓與我國的旱澇形勢也有密切關系[4-5]。由于阻塞高壓能穩(wěn)定維持很長時間（短則幾天，長則幾個月以上），一旦出現就能使我國大部出現異常天氣氣候，因此對其準確描述就顯得異常重要。射出長波輻射（Outgoing Longwave Radiation，OLR）與云量分布有較好的一致性，可以較好地反映降水情況[6]。因此，利用OLR資料分析我國旱澇等異常天氣也有廣泛的探索，并得到了很多有意義的結果[7-8]。本文重點分析了林芝地區(qū)旱澇年500hPa、700hPa、200hPa形勢場，垂直速度場和OLR場的基本特征及其差異，以及它們與林芝地區(qū)夏季降水過程之間的聯系，目的在于進一步了解中高緯度以及低緯地區(qū)大氣變化對林芝旱澇形成的影響。

1　資料和方法

利用林芝地區(qū)4個氣象站1980—2010年7—8月的月平均降水量資料，以及1948—2010年NCEP逐月再分析資料和1974—2010年夏季（7—8月）的OLR資料。以7—8月降水量距平百分率小于或大于20%為標準，選取4個典型的旱年：1982、1989、2006和2009年，以及4個典型的澇年：1987、1991、1998和2002年。

2　旱年、澇年500hPa位勢高度場分析

從7—8月的500hPa平均高度場的對比分析可以發(fā)現，中高緯度的環(huán)流都較平直，從585gpm特征等高線看，旱澇年西太平洋副高都較氣候平均狀態(tài)偏強偏西，但旱年更強，旱年林芝地區(qū)都處在副高內，而從澇年7—8月的500hPa平均高度場上看，林芝地區(qū)則位于副高邊緣，這種形勢就有利于西南氣流向林芝地區(qū)輸送水汽，降水也就明顯增多。

圖1為旱年和澇年7—8月500hPa位勢高度距平合成圖。在中高緯度地區(qū)，雖然都出現了正負相間的波動結構，但是旱澇年的波動位相明顯不同，旱年（圖1a）雖出現了“負正負正”的波動結構，但是正負距平中心值均偏小，這說明旱年大陸上的低值系統偏弱。而澇年（圖1b）則出現了“負正負”的緯向波列形勢，阻高異常位置位于中西伯利亞地區(qū)，巴爾喀什湖及貝加爾湖以東至中西伯利亞高原大部地區(qū)為正距平區(qū)，中心強度達到45gpm，橫槽異常位于巴爾喀什湖，極渦異常位于東歐平原大部地區(qū)，中心強度達到－45gpm，且位置偏南，主體位置都較大，極渦異常中心的冷平流堆積在橫槽后部，形成冷源，阻高異常一旦減弱，冷空氣長驅南下直接影響新疆至西藏大部地區(qū)，與氣候平均場對比也可知，西太平洋副熱帶高壓位置偏南，中高緯地區(qū)西北氣流較強。

從澇年（圖1b）7—8月500hPa高度距平場上看，正負距平以80°E為界，80°E以西，即東歐平原大部地區(qū)均為負距平，極大值在莫斯科以北地區(qū)，80°E以東均為正距平，澇年較旱年相比，正負距平中心值明顯要大很多，這種距平場的分布表明，旱年不利于西北氣流南下到達西藏東部地區(qū)，而澇年則非常有利。旱年是在烏拉爾阻高異常較弱的大背景下造成的，而澇年阻高異常較強，且影響范圍較大，中高緯度呈現典型的“－＋－”型，阻高異常形成較晚，形成至衰退周期較短，極不穩(wěn)定，不穩(wěn)定的阻塞高壓形勢反映著冷空氣不斷推進南下的過程，而冷空氣的不斷南下必然導致西藏東部多雨，這也就是造成林芝地區(qū)多雨的主要原因。

為了更清楚地分析旱澇年環(huán)流形勢的差異，計算了澇年平均減旱年平均的500hPa位勢高度差異場（圖1c），可以看到，在中高緯度地區(qū)有明顯的“負正負”相間的波列結構分布，正中心位于中西伯利亞高原東部（68°N，120°E），負中心位于（55°N，22°E）和（43°N，150°E），在50°N呈波列結構分布，40°N以南的我國大陸地區(qū)幾乎全為負相關區(qū)[9]。這種負正負相間的波列以及分布與歐亞型（EU）遙相關分布類似，根據朱乾根等[9]的研究結果表明，最大負相關位于陜西南部、四川東北部等地區(qū)，因此EU型的年際變化對包括陜西南部、四川在內的我國西南部地區(qū)降水影響較大，強EU型時，我國40°N以南的500hPa高度降低，負中心在長江中游，這樣的高度場特征預示我國初夏降水偏少的可能性大，所以EU型也可以用來分析我國西南部夏季的旱澇。圖1b類似EU遙相關的正位相，林芝地區(qū)處在負距平的控制范圍下，有利于西北冷空氣南下與暖空氣匯合，造成降水。

3　旱年、澇年700hPa風場距平分析

從7—8月的700hPa風場距平場（圖2）可以分析旱年、澇年水汽輸送情況以及冷空氣的配合。旱年時中高緯度（50°—70°N）地區(qū)從西至東依次為兩個反氣旋渦旋區(qū)，分別位于20°E和90°E附近，這里是影響西藏降水西風帶槽的主要源地，這說明旱年的中高緯度地區(qū)高空槽較常年活動偏弱，冷空氣南下影響過程較少，西南季風區(qū)的印度半島南部為反氣旋渦旋區(qū)，西南季風較常年顯著偏弱，高原南側的主要水汽輸送區(qū)為東風區(qū)，西藏高原東南部地區(qū)水汽輸送較常年偏弱。總之，旱年時南部暖濕空氣輸送和北部冷空氣活動均較常年偏弱。澇年700hPa流場的異常分布與旱年呈反相分布，中高緯度（50°—70°N）地區(qū)為氣旋渦旋區(qū)，位于40°E，但位置較旱年的反氣旋中心偏東，這說明中高緯度地區(qū)高空槽較常年活動偏強，在這種環(huán)流配置下，高空槽分裂短波槽影響高原；印度半島西北部地區(qū)為氣旋式渦旋區(qū)，這表明孟加拉灣季風槽較常年活動偏強，孟加拉灣槽前的區(qū)域恰為西藏東南部的雅魯藏布江—布拉馬普特拉河谷水汽輸送帶[10]，從圖中可見，該區(qū)域為強西南風，說明西藏高原東南部地區(qū)水汽輸送較常年顯著偏多。總之，澇年時中高緯地區(qū)的高空槽活動偏多，高原上有更頻繁的短波槽活動，南部暖濕空氣輸送較常年偏強，冷暖空氣交匯頻繁發(fā)生，因此有更多的降水。

4　旱年、澇年200hPa位勢高度場分析

從200hPa的高度平均場上（圖略）看，澇年的伊朗高壓中心強度達1256gpm，且位置偏東，說明澇年伊朗高壓剛好能東伸至西藏東部地區(qū)，與西伸的西太平洋副熱帶高壓剛好在西藏東南部地區(qū)形成一狹窄的水汽輸送通道，這也是造成澇年降水偏多的原因，而旱年的伊朗高壓中心強度比澇年的要弱，強度也不足到達西藏東南部地區(qū)。

從距平圖上的環(huán)流形勢來分析，在中高緯度地區(qū)，雖然都出現了正負相間的波動結構，但是旱年（圖略）大陸上的低值系統都偏弱。而澇年（圖3）則出現了“負正負”的典型波動結構，東亞大槽異常位于堪察加半島以南至渤海以北的區(qū)域內，位置較常年偏西偏南，中高緯地區(qū)盛行經向環(huán)流，東亞大槽異常后部冷空氣堆積，從圖3可以看出，冷空氣分兩路南下，一路經東歐平原沿西伯利亞向東傳播，這一路冷空氣為東亞大槽異常的維持和發(fā)展提供了豐富的冷源，第二路是經里海沿新疆向東南方向傳播，這路冷空氣就是造成澇年西藏東部地區(qū)多雨的重要原因。并且，西藏東部地區(qū)處在200hPa兩個負距平之間的正距平下方，高空的高壓異常有利于林芝地區(qū)上升氣流的維持。以上分析表明，西藏東部地區(qū)的氣候異常與環(huán)流形勢異常有直接關系。

5　旱年、澇年垂直速度場分析

圖4給出了200hPa、500hPa澇年減旱年的垂直速度差異場。從垂直速度差值場上看，500hPa層上西藏東部大部區(qū)域處于負值區(qū)，負值中心強度達－40×10－3hPa·s－1，說明澇年在這個區(qū)域是明顯的垂直速度負值區(qū)，盛行上升運動，再看200hPa層，仍為明顯的負值區(qū)，負值中心強度為－15×10－3hPa·s－1，說明澇年在200hPa層上仍為垂直速度負值區(qū)，對比分析發(fā)現，澇年從500hPa到200hPa都為垂直速度負值區(qū)，說明這整層都是強烈的上升運動，通過這也能充分說明澇年在西藏東部地區(qū)的垂直上升運動是很強的，而旱年明顯弱了很多，上升運動沒有澇年的強，從其值上也能看出這一點。

6　林芝地區(qū)旱澇年的OLR特征及其差別

為了分析林芝地區(qū)夏季旱澇年的OLR分布特征，首先計算了夏季多年平均（1980—2009 年）OLR場（圖5）。蔣尚城等[11]認為，OLR小于225W/m2的低緯區(qū)域為對流活動區(qū)和降水區(qū)（對應ITCZ），大于250W/m2的區(qū)域為大規(guī)模下沉干區(qū)（對應副熱帶高壓區(qū)）。一般而言，孟加拉灣及赤道東印度洋地區(qū)在夏季總是維持一個明顯的對流區(qū)，其對流強度和演變對林芝地區(qū)夏季旱澇有很大的影響。從夏季OLR多年平均場分布（圖5）可以看出，北半球熱帶地區(qū)，在60°—160°E 存在一條OLR低值帶，該低值帶上有兩個明顯的低值中心：一個位于孟加拉灣中東部，其中心值＜180W/m2，中心緯度大致為16°N；另一個低值中心位于南海至菲律賓以東，其中心值＜195W/m2，中心緯度大致為13°N。這條低值帶可大致視為ITCZ區(qū)域，其范圍大致為9°S—20°N，這個區(qū)域的對流非常旺盛。明顯的OLR高值區(qū)主要有3個，分別位于西北太平洋（對應于西北太平洋副熱帶高壓）、澳大利亞北部（對應于澳大利亞高壓）以及阿拉伯半島至伊朗高原（對應于伊朗高壓）。林芝地區(qū)對應于OLR低值區(qū)，表明7—8月是林芝地區(qū)多雨的時節(jié)。

OLR可以反映對流發(fā)展的強弱、大尺度垂直運動的信息，利用OLR場上所反映出的特征可分析林芝地區(qū)旱澇年存在著哪些差異。因而，分別計算了4個典型澇年夏季OLR合成距平場（圖6a），4個典型旱年夏季OLR合成距平場（圖6b）以及林芝地區(qū)旱澇年夏季（7—8月）平均OLR差值場（圖6c）。

從4個典型旱年夏季OLR合成距平場（圖6a）和4個澇年夏季OLR合成距平場（圖6b）可以看出，4個澇年，西北太平洋副熱帶高壓位置均明顯偏西，而4個旱年均偏東，澇年副高主體位置在110°E附近，而旱年副高的主體位置則位于125°E附近。4個澇年ITCZ輻合帶較常年位置偏北，而4個旱年則位置偏南，澇年ITCZ平均位置在5°S附近，比旱年平均偏北約10個緯距。4個澇年西北太平洋副熱帶高壓主體強度偏強，從距平圖上也能看出OLR平均值為正距平，而4個旱年主體強度則較弱，從距平圖上可以看出OLR平均值為負距平，澇年西北太平洋副熱帶高壓區(qū)域最大OLR值達到255W/m2左右，而旱年雖也可達245W/m2左右，但主體強度就比澇年要小得多（圖略）。

4個澇年，孟加拉灣地區(qū)以及西藏東部至江淮地區(qū)以北大片區(qū)域的OLR值偏低，中心區(qū)域最小OLR值達180W/m2（圖略）。從圖6b可以看出，這兩片區(qū)域為明顯的負距平區(qū)，表明這些地區(qū)盛行上升氣流。而4個旱年，西藏東南部至西南大部區(qū)域OLR值都較常年偏大，說明這些地區(qū)盛行下沉氣流。

由圖6可見，在林芝地區(qū)澇年，赤道中東太平洋（160°E—160°W、5°S—10°N）OLR為顯著的負距平，即這一帶對流活動較強，而旱年為正距平，表明林芝地區(qū)旱澇年與ENSO事件可能有一定的聯系。澇年，赤道太平洋SSTA為東負西正，當赤道太平洋西部冷水區(qū)海溫偏低時，對流減弱，使氣流輻散，而赤道太平洋東部海溫偏高時有利于對流加強，使氣流輻合，這樣中東太平洋區(qū)域環(huán)流增強，近一步導致西太平洋副熱帶高壓增強；旱年則相反。

由圖6c可見，赤道東印度洋（80°—110°E、15°S—5°N）區(qū)域OLR平均值旱年大于澇年，表明該區(qū)域澇年對流活動強于旱年。菲律賓及其附近地區(qū)（西太平洋暖池）與赤道東印度洋地區(qū)的OLR差值變化呈反相分布，7—8月大部分時間澇年大于旱年，表明西藏東部地區(qū)夏季旱年對流活動較澇年偏強。

從以上的合成距平場、差值場分析可見，赤道東印度洋地區(qū)（80°—110°E、15°S—5°N）、菲律賓及其附近地區(qū)（包括西太平洋暖池）（120°—140°E、10°—20°N）、青藏高原東部至江淮流域等3個區(qū)域OLR的異常與西藏東部地區(qū)夏季降水異常有關，澇年赤道東印度洋對流與西太平洋暖池對流中心相連接，西太平洋暖池中心比赤道東印度洋明顯偏強，旱年西太平洋暖池對流中心偏東，這說明西藏高原夏季旱澇與赤道東印度洋對流異常與西太平洋暖池區(qū)對流位置、強度存在聯系。

7　林芝地區(qū)旱澇年前期環(huán)流場和OLR分布特征

從6月500hPa高度距平分布圖（圖7）來看，在中高緯度地區(qū)，旱年雖出現了“負正”相間的波動結構，但是正負距平中心值均偏小，說明6月旱年大陸上的低值系統也偏弱，冷空氣不強。而澇年則出現了“負正負”的緯向波列形勢，極渦異常位于東歐平原以東的大部地區(qū)，中心強度達到－76gpm，西西伯利亞平原至巴爾喀什湖大部地區(qū)為正距平區(qū)，中心強度達到48gpm，另一個負距平中心位于中西伯利亞至貝加爾湖以南的大部區(qū)域，中心強度為－76gpm。從正負距平中心強度可以看出，澇年極渦異常偏強，冷空氣強盛，澇年從6月開始就有冷平流堆積，到了7、8月阻塞高壓建立，冷空氣受動阻擋，然后減弱崩潰，冷空氣隨之長驅南下直接影響新疆至西藏大部地區(qū)。

結合圖1，可以看出，旱年是以正負相間由北向南的經向波列傳播，而澇年則是以“負正負”的緯向波列形勢傳播，且主體位置、中心強度都比旱年要大、要強。因此，從前期6月的高度場異常環(huán)流特征也能分析出后期7—8月的降水多與少。

為了進一步了解前期OLR分布與林芝地區(qū)降水的關聯程度，選取典型的旱年（2006年）和典型的澇年（1998年）分析了林芝7—8月的降水與前期印度洋地區(qū)OLR分布有何差異，圖8給出了2006年6月和1998年6月的OLR值距平圖，可以看出，澇年（圖8b）阿拉伯海、孟加拉灣地區(qū)以及蘇門答臘以南區(qū)域為明顯的負距平區(qū)，表明澇年6月阿拉伯海、孟加拉灣地區(qū)以及蘇門答臘以南區(qū)域對流活動偏強，高原7—8月降水偏多，而以2006年為代表的旱年（圖8a），6月在阿拉伯海以及孟加拉灣地區(qū)的距平值較小，蘇門答臘以南區(qū)域還為顯著的正距平，說明6月這些區(qū)域的對流活動明顯弱于澇年。

從圖8也可以看出，澇年（1998年）的副熱帶高壓也明顯較旱年（2006年）要強；同樣澇年（1998年）林芝地區(qū)以南的大部區(qū)域為負距平，而旱年（2006年）西藏東部的大部區(qū)域為正距平；而旱年在（120°—170°E、0°—5°S）這個區(qū)域為顯著的負距平區(qū)，澇年則不明顯。

8　結論

1）從各高度場分析可知，澇年低值系統明顯比旱年偏強。澇年極渦位置偏南，東亞大槽明顯，南支槽偏強偏北，西太平洋副熱帶高壓位置偏南，且偏西偏強。澇年阻高較強，且影響范圍較大，中高緯度呈現典型的“－＋－”型，阻高形成較晚，周期較短，極不穩(wěn)定，冷空氣不斷推進南下導致西藏東部多雨。

2）從水汽輸送情況和冷空氣配合看，旱年時南部暖濕空氣輸送和北部冷空氣活動均較常年偏弱。澇年時中高緯地區(qū)的高空槽活動偏多，高原上有更頻繁的短波槽活動，南部暖濕空氣輸送較常年偏強，冷暖空氣交匯頻繁。

3）林芝地區(qū)旱澇年在OLR場上呈相反的配置，特別是西太平洋副熱帶高壓控制區(qū)、西太平洋ITCZ控制區(qū)、印度至孟加拉灣以及赤道中東太平洋等地區(qū)的OLR分布異常對林芝地區(qū)夏季降水具有至關重要的影響。在林芝地區(qū)澇年，西太平洋副熱帶高壓位置偏西，強度偏強，ITCZ輻合帶較常年位置偏北，澇年赤道中東太平洋OLR為明顯的負距平，而旱年上述特征正好相反。

4）澇年孟加拉灣地區(qū)以及西藏東部至西南地區(qū)OLR值都偏小，西藏東部至江淮地區(qū)以北大片區(qū)域的OLR平均值為負距平，赤道中東太平洋OLR也為顯著的負距平，這一帶對流活動較強，盛行上升氣流，旱年則相反。

5）6月隨著印度季風的爆發(fā)，環(huán)流場和OLR分布發(fā)生了季節(jié)變化，從環(huán)流場上分析出澇年從6月開始就有冷平流堆積，到了7、8月阻塞高壓建立，冷空氣受到阻擋，然后減弱崩潰，冷空氣隨之長驅南下直接影響新疆至西藏大部地區(qū)。

6）從OLR場上分析出印度大陸西南側的OLR相對低值區(qū)在6月向東北方向移動并得到加強，這使孟加拉灣對流增強，南部水汽向高原輸送。澇年阿拉伯海、孟加拉灣地區(qū)以及蘇門答臘以南區(qū)域為明顯的負距平區(qū)，而旱年為正距平或距平值較小，這也充分說明了澇年阿拉伯海、孟加拉灣地區(qū)以及蘇門答臘以南區(qū)域對流活動偏強，高原7—8月降水偏多。

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Circulation and OLR Fields Characteristics Analysis During the Waterlog and Flood Years in Nyingchi

Chen Gongyan, Li Yanjun, Li Jing
(Nyingchi Meteorological Bureau of Tibet, Nyingchi 860000)

Based on the reanalyzed data of U.S. National Centers for Environmental Prediction and the U.S. National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) as well as the daily gridded data of global OLR (Outgoing Longwave Radiation) in 1974-2010 and monthly precipitation measured data in July-August 1980-2010 of four representative stations in Nyingchi, the authors explored four typical rainy years and four typical drier years and combined the situation field of flood and drought years with the spatial and temporal distribution of the OLR field, and analysed the atmospheric circulation corresponding to drought years and flood years and OLR distribution characteristics in Nyingchi. The results show that, there are apparent differences between the OLR and atmospheric circulation in drought and flood years in Nyingchi and the close relationship between the drought and flood situation in Nyingchi and the distribution changes of low latitude OLR. Especially in the Western Pacific subtropical high, the West Pacific ITCZ and the Indian Ocean ITCZ position and intensity and the equatorial Pacific Middle East of OLR surface drought in annual significant differences. Finally, the pre-circulation field characteristics and OLR anomalies were analyzed.

Nyingchi, drought and waterlog, circulation field, OLR field

10.3969/j.issn.2095-1973.2015.01.008

2013年6月5日；

2014年7月25日

陳宮燕（1984—），Email: chengongyan_35@163.com