馬有絢，李萬志,2，王麗霞，白文蓉，王紫文

(1.青海省氣候中心，青海 西寧 810001；2.青海省防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810001；3.青海省人工影響天氣辦公室，青海 西寧 810001)

引 言

全球氣候變暖背景下，干旱事件頻發(fā)[1]，且氣候變化對(duì)干旱及半干旱地區(qū)影響更加顯著[2-3]。另外干旱是由于長(zhǎng)期水汽異常偏少造成的，其發(fā)展具有一定的積累過程，影響區(qū)域較大，屬于一種中長(zhǎng)期氣候行為，前期及同期環(huán)流形勢(shì)的維持與演變對(duì)干旱有十分重要的影響[4]。

青海省處于青藏高原東北部，深居內(nèi)陸腹地，暖濕氣團(tuán)不易入侵，為北半球同緯度降水量較少地區(qū)，且時(shí)空分布不均，屬我國(guó)干旱半干旱氣候區(qū)[5]。干旱是青海省最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害之一，發(fā)生頻率高、分布廣、面積大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)[6]，對(duì)青海工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和當(dāng)?shù)厝嗣裆钤斐蓢?yán)重影響[7]，同時(shí)它也是長(zhǎng)期制約青海省經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一個(gè)重要因素[8]。近50 a來青海省發(fā)生重旱以上的年份，春、夏、秋季分別占12%、6%和6%，重旱主要發(fā)生在春季[9]。春季(3—5月)是青海省農(nóng)業(yè)區(qū)大田作物播種、出苗、分蘗的季節(jié)，也是牧區(qū)牧草返青的季節(jié)，春季干旱會(huì)對(duì)農(nóng)牧業(yè)造成嚴(yán)重影響[10]，且近年來生長(zhǎng)季干旱風(fēng)險(xiǎn)突出，時(shí)空差異顯著[11]。

研究表明近幾十年來青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)干旱有緩解趨勢(shì)[12]，1980年代中后期柴達(dá)木盆地氣候也由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型，全球氣候變暖導(dǎo)致的降水量、冰川融水量、河川徑流量增加和湖泊水位上升、面積擴(kuò)大及水循環(huán)加快、高空水汽不斷增加和黑碳?xì)馊苣z濃度增加等是造成青海部分地區(qū)氣候由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型的重要原因[11，13]。大氣環(huán)流異常是導(dǎo)致各地干旱少雨的主要原因，西北干旱化趨勢(shì)的變化與副熱帶西風(fēng)急流位置的變化有顯著關(guān)系[14]。

本文主要研究青海省春季干旱發(fā)生的基本氣候特征和變化規(guī)律，同時(shí)重點(diǎn)分析青海省不同地區(qū)春季及前期環(huán)流異常特征，以期對(duì)青海省春季旱澇異常特征及其環(huán)流形勢(shì)有更清楚的認(rèn)識(shí)，以便為干旱預(yù)測(cè)預(yù)警提供新的思路，從而為合理利用水資源、預(yù)防和減輕農(nóng)業(yè)干旱提供參考和理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

青海省地處青藏高原，深居內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，屬于高原大陸性氣候。由于區(qū)域氣候差異明顯，因而將其分為4個(gè)功能區(qū)[15]：東部農(nóng)業(yè)區(qū)溫濕適宜，適合農(nóng)作物生長(zhǎng)；青南牧區(qū)氣溫低，降水多，適宜高寒牧草生長(zhǎng)；柴達(dá)木盆地降水少，日照時(shí)數(shù)多，以荒漠戈壁為主；環(huán)青海湖地區(qū)為農(nóng)牧交錯(cuò)地區(qū)。圖1為青海省不同功能區(qū)及氣象站點(diǎn)分布，由于柴達(dá)木盆地為常年干旱區(qū)，因而處理過程中剔除相關(guān)站點(diǎn)，僅對(duì)盆地以外地區(qū)進(jìn)行分析。

圖1 青海省不同功能區(qū)及氣象站點(diǎn)分布Fig.1 The distribution of different climatic functional zones and meteorological stations in Qinghai Province

1.2 數(shù)據(jù)來源

所用資料包括：NCEP/NCAR提供的1981—2017年春季(3—5月)及前冬(前一年12月至當(dāng)年2月)月平均500 hPa高度場(chǎng)、200 hPa緯向風(fēng)場(chǎng)再分析資料[16]，空間分辨率為2.5°×2.5°；青海省氣象信息中心提供的青海省非常年干旱區(qū)(東部農(nóng)業(yè)區(qū)、環(huán)青海湖地區(qū)及青南牧區(qū))39站(圖1)1981—2017年春季逐月降水資料，用以計(jì)算各站點(diǎn)春季標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)。

1.3 研究方法

采用線性趨勢(shì)法、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)、滑動(dòng)平均和相關(guān)分析等統(tǒng)計(jì)方法。由于干旱在不同地區(qū)具有不同特征，表征干旱的指標(biāo)也必然存在區(qū)域適應(yīng)性問題[17-18]，李紅梅等[19]研究發(fā)現(xiàn)，SPI對(duì)青海省不同等級(jí)干旱的監(jiān)測(cè)能力最強(qiáng)，并且對(duì)春、夏季干旱監(jiān)測(cè)效果最優(yōu)，因此本文采用SPI來表征青海省春季氣象干旱。

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)

SPI是基于降水的氣象干旱指數(shù)，可以反映實(shí)測(cè)降水量相對(duì)于降水概率分布函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。SPI根據(jù)Gamma分布概率來描述降水量的變化，將偏態(tài)概率分布的降水量進(jìn)行正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化處理，這樣有利于消除降水量的時(shí)空分布差異[4]，最終用標(biāo)準(zhǔn)化降水累積頻率分布來劃分干旱等級(jí)，具體計(jì)算方法詳見文獻(xiàn)[20]，表1列出基于SPI的干旱等級(jí)劃分[21]。

表1 基于標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI)的干旱等級(jí)劃分Tab.1 Classification of drought grade based on standardized precipitation index (SPI)

1.3.2 干旱評(píng)估指標(biāo)

(1)干旱頻率

干旱頻率(P)是用來評(píng)價(jià)某站有資料年份內(nèi)發(fā)生干旱的頻繁程度，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：N為某站有氣象資料的總年數(shù)；n為該站發(fā)生干旱的年數(shù)。按不同程度的干旱發(fā)生年數(shù)計(jì)算不同程度干旱頻率。

(2)干旱站次比

干旱站次比(R)為區(qū)域內(nèi)干旱發(fā)生站數(shù)占全部站數(shù)的比例，用來評(píng)價(jià)干旱影響范圍的大小，劃分規(guī)則如表2。具體公式如下：

(2)

式中：M為研究區(qū)域內(nèi)總的氣象站數(shù)；m為發(fā)生干旱的站數(shù)[22]。

表2 干旱影響范圍劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 The classification standard of drought area

2 結(jié)果分析

2.1 空間分布

圖2為青海省1981—2017年春季不同等級(jí)干旱頻率空間分布。可以看出，青海省輕度以上干旱頻率為18.9%～40.5%，其中低值區(qū)位于海南州南部、黃南州及海北州北部，干旱頻率低于25.0%；高值區(qū)位于東部農(nóng)業(yè)區(qū)大部、果洛州西部、玉樹州南部以及沱沱河，干旱頻率高于32.0%。中度以上干旱頻率為8.1%～24.3%，高值區(qū)位于東部農(nóng)業(yè)區(qū)大部和唐古拉地區(qū)，干旱頻率超過16.0%；低值區(qū)位于黃南州、海北州大部、海南州東部、果洛州東部和玉樹州大部，干旱頻率小于13.0%。重旱以上發(fā)生頻率為2.7%～13.5%，高值區(qū)位于東部農(nóng)業(yè)區(qū)和玉樹州曲麻萊縣，干旱頻率超過10.0%。特旱發(fā)生頻率低于8.1%，高值區(qū)位于海南州、黃南州大部，而青南中部特旱發(fā)生頻率較低。

2.2 時(shí)間演變

圖3為1981—2017年春季青海省干旱站次比年際變化。可以看出，青海省春季干旱站次比總體呈下降趨勢(shì)，平均每10 a下降4.9%。1981—2017年，發(fā)生全域性干旱(干旱站次比超過50%)的年份有7 a，其中有5 a發(fā)生在1990年代，1991—2000年干旱站次比平均值為42.3%，而1981—1990年和2001—2017年干旱站次比平均值分別為28.2%、21.6%。由此可見，1990年代發(fā)生全域性干旱的風(fēng)險(xiǎn)明顯高于1980年代和2000年以后。

通過青海省全區(qū)及東部農(nóng)業(yè)區(qū)、環(huán)青海湖地區(qū)、青南牧區(qū)春季SPI的年際變化(圖略)可以看出，不論是全省平均，還是各功能區(qū)，SPI總體呈上升趨勢(shì)，即青海省總體呈現(xiàn)增濕特征，這與姚瑤等[12]、戴升等[13]的研究結(jié)論基本一致。但各地區(qū)的增濕幅度存在明顯差異，其中增濕幅度最明顯的區(qū)域?yàn)榍嗄夏羺^(qū)，SPI線性傾向率為0.23·(10 a)-1。

圖2 1981—2017年春季青海省不同等級(jí)干旱發(fā)生頻率空間分布(單位：%)Fig.2 The frequency distribution of drought with different grades in spring from 1981 to 2017 in Qinghai Province (Unit: %)

圖3 1981—2017年春季青海省干旱站次比年際變化Fig.3 The annual variation of drought stations proportion in spring from 1981 to 2017 in Qinghai Province

在Mann-Kendall突變檢驗(yàn)中，當(dāng)UF或UB值大于(小于)0時(shí)，表明序列呈上升(下降)趨勢(shì)，且當(dāng)UF或UB曲線超過信度線時(shí)，則表明序列有顯著上升(下降)趨勢(shì)；若UF和UB曲線相交于信度線之間，則該點(diǎn)為突變點(diǎn)[23]。圖4為1981—2017年春季青海省不同功能區(qū)SPI指數(shù)的Mann-Kendall突變檢驗(yàn)?？梢钥闯?，青海省春季SPI指數(shù)在1990年和2010年左右發(fā)生突變。SPI在1980年代呈上升趨勢(shì)，1990年代至2000年代初期，UF值變化趨勢(shì)為“正-負(fù)-正”，其間僅有個(gè)別時(shí)段UF曲線超過信度線，結(jié)合SPI序列分析，說明青海省春季SPI指數(shù)在該時(shí)段呈波動(dòng)趨勢(shì)，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，而2010年以后，SPI指數(shù)序列又呈上升趨勢(shì)。東部農(nóng)業(yè)區(qū)春季SPI指數(shù)在1983—1994年呈上升趨勢(shì)；UF和UB曲線1989年以來反復(fù)交叉，表明1989—2017年東部農(nóng)業(yè)區(qū)春季SPI指數(shù)呈現(xiàn)不穩(wěn)定變化。環(huán)青海湖地區(qū)UF和UB曲線相交于1989年，1989年以前，UF值大于0，表明該地區(qū)春季SPI指數(shù)在1981—1989年呈上升趨勢(shì)，1994—2015年UF值呈波動(dòng)變化，且基本為負(fù)值，表明該指數(shù)在1994—2015年有下降趨勢(shì)。青南牧區(qū)春季SPI序列在1981—2011年存在下降趨勢(shì)，2011年以后呈明顯上升趨勢(shì)，突變年份為2011年。

3 環(huán)流背景異常特征

干旱的發(fā)展具有一定的積累過程，屬于一種中長(zhǎng)期的氣候行為。前期及同期環(huán)流形勢(shì)的維持與演變對(duì)干旱有重要影響。通過分析青海省春季旱澇異常對(duì)應(yīng)的環(huán)流背景場(chǎng)特征，將有利于更加清楚地認(rèn)識(shí)青海省春季干旱發(fā)生的環(huán)流成因，能夠?yàn)楦珊殿A(yù)測(cè)預(yù)警提供新思路[24-28]。

圖4 1981—2017年春季青海省不同功能區(qū)SPI指數(shù)的Mann-Kendall突變檢驗(yàn)Fig.4 The Mann-Kendall test of SPI over different climatic functional zones in spring from 1981 to 2017 in Qinghai Province

3.1 同期大氣環(huán)流異常

圖5為1981—2017年春季500 hPa高度場(chǎng)分別與全省、東部農(nóng)業(yè)區(qū)、環(huán)青海湖地區(qū)和青南牧區(qū)平均SPI的相關(guān)系數(shù)分布?？梢钥吹剑杭救PI與500 hPa高度場(chǎng)的相關(guān)分布與東部農(nóng)業(yè)區(qū)、環(huán)青海湖地區(qū)十分相似，在歐洲西部、東亞及低緯度阿拉伯海附近為顯著正相關(guān)，而烏拉爾山地區(qū)為負(fù)相關(guān)。即當(dāng)東部農(nóng)業(yè)區(qū)和環(huán)青海湖地區(qū)SPI指數(shù)偏大時(shí)(偏澇)，歐亞中高緯地區(qū)自西向東呈“正、負(fù)、正”分布，極渦偏強(qiáng)、東亞大槽偏淺，這種分布說明歐亞中高緯地區(qū)容易出現(xiàn)烏拉爾山和鄂霍茨克槽(或低壓)以及貝加爾湖東部脊(或高壓)；低緯度地區(qū)，阿拉伯海附近高度場(chǎng)容易偏高，青藏高原位勢(shì)高度場(chǎng)相對(duì)偏低，中國(guó)東部高度場(chǎng)明顯高于高原地區(qū)，形成“西低東高”的配置。這種配置容易使北方冷空氣沿偏西北路徑進(jìn)入高原地區(qū)，并與南方暖濕空氣配合，產(chǎn)生大量降水，形成全省春季偏澇的局面，偏旱時(shí)則相反。

青南牧區(qū)春季SPI與500 hPa高度場(chǎng)的相關(guān)分布與其他兩個(gè)功能區(qū)存在一定差異，中高緯地區(qū)，烏拉爾山附近負(fù)相關(guān)區(qū)域較東部農(nóng)業(yè)區(qū)和環(huán)青海湖地區(qū)偏小，西歐及東亞的正相關(guān)區(qū)位置也有所偏移；低緯度阿拉伯海附近的正相關(guān)區(qū)不明顯，其北部地區(qū)為弱負(fù)相關(guān)區(qū)。當(dāng)青南牧區(qū)SPI指數(shù)偏大時(shí)(偏澇)，歐亞中高緯地區(qū)自西向東同樣呈“正、負(fù)、正”分布，但極渦偏弱，歐亞中高緯地區(qū)容易出現(xiàn)烏拉爾山和貝加爾湖東部槽(或低壓)、巴爾喀什湖至貝加爾湖地區(qū)和鄂霍茨克脊(或高壓)；低緯度地區(qū)，阿拉伯海附近高度場(chǎng)容易偏低，青藏高原及其以南地區(qū)位勢(shì)高度場(chǎng)相對(duì)偏低，中國(guó)東部高度場(chǎng)明顯高于高原地區(qū)，同樣形成“西低東高”的配置。

綜上所述，影響青海北部地區(qū)(東部農(nóng)業(yè)區(qū)和環(huán)青海湖地區(qū))和南部地區(qū)春季旱澇分布的500 hPa環(huán)流系統(tǒng)和配置總體一致，偏澇(旱)年歐亞中高緯總體呈“正、負(fù)、正”(“負(fù)、正、負(fù)”)分布，中國(guó)大部形成西低東高(西高東低)的配置；區(qū)別在于，中高緯度極渦強(qiáng)弱對(duì)青海北部旱澇分布的影響較為明顯，而中低緯度西亞槽對(duì)青海南部旱澇形勢(shì)的影響較大。

圖5 1981—2017年春季青海省不同功能區(qū)SPI與500 hPa高度場(chǎng)相關(guān)系數(shù)分布(黑點(diǎn)區(qū)表示置信度水平超過95%，下同)(a)全省，(b)東部農(nóng)業(yè)區(qū)，(c)環(huán)青海湖地區(qū)，(d)青南牧區(qū)Fig.5 The distribution of correlation coefficients between 500 hPa geopotential height and SPI over different areas in spring from 1981 to 2017 in Qinghai Province(The black dots indicate statistical significance exceeding the 95% confidence level, the same as below)(a) the whole province, (b) the eastern agricultural area,(c) the surrounding Qinghai Lake area, (d) the pastoral area in southern Qinghai

3.2 前期副熱帶高空急流的影響

西北地區(qū)春旱與前一年冬季副熱帶西風(fēng)急流的位置存在顯著相關(guān)[14]，圖6為1981—2017年春季青海省不同功能區(qū)SPI與前冬200 hPa緯向風(fēng)場(chǎng)的相關(guān)系數(shù)分布，用以分析前冬副熱帶西風(fēng)急流位置對(duì)青海省春季旱澇分布的影響?？梢钥闯?，青海省春季SPI指數(shù)與副熱帶西風(fēng)急流的兩個(gè)中心(位于阿拉伯半島附近的中東急流和日本島附近的東亞急流)及其入口區(qū)和出口區(qū)存在顯著的相關(guān)關(guān)系。全省來看，在中東急流出口區(qū)北側(cè)和東亞急流中心北側(cè)正相關(guān)顯著；東部農(nóng)業(yè)區(qū)在中東急流出口區(qū)北側(cè)和東亞急流中心南側(cè)正相關(guān)顯著，而在東亞急流中心偏北處負(fù)相關(guān)顯著；環(huán)青海湖地區(qū)在中東急流出口區(qū)北側(cè)至東亞急流入口區(qū)北側(cè)附近正相關(guān)顯著；青南牧區(qū)在東亞急流中心北側(cè)正相關(guān)顯著，而在東亞急流中心及其南側(cè)負(fù)相關(guān)顯著。

圖6 1981—2017年春季青海省不同功能區(qū)SPI與前冬200 hPa緯向風(fēng)場(chǎng)相關(guān)系數(shù)分布(a)全省，(b)東部農(nóng)業(yè)區(qū)，(c)環(huán)青海湖地區(qū)，(d)青南牧區(qū)Fig.6 The distribution of correlation coefficients between previous winter 200 hPa zonal wind field and SPI in spring over different areas from 1981 to 2017 in Qinghai Province(a) the whole province, (b) the eastern agricultural area,(c) the surrounding Qinghai Lake area, (d) the pastoral area in southern Qinghai

為進(jìn)一步分析中東急流和東亞急流位置與青海省春季不同功能區(qū)旱澇分布的關(guān)系，利用LIANG等[29]和LIN等[30]定義東亞高空急流位置指數(shù)的方法，將前一年冬季區(qū)域20°N—30°N、110°E—130°E與區(qū)域40°N—50°N、110°E—130°E 200 hPa平均緯向風(fēng)相減(南減北)，然后取其標(biāo)準(zhǔn)化值，即為東亞急流指數(shù)，以此來反映東亞高空急流的南北移動(dòng)。東亞急流指數(shù)值為正(負(fù))，表明東亞西風(fēng)急流偏南(北)。采用YANG等[31]定義的中東急流指數(shù)，將前一年冬季區(qū)域20°N—30°N、40°E—70°E與區(qū)域30°N—40°N、15°E—45°E 200 hPa平均緯向風(fēng)相減，取其標(biāo)準(zhǔn)化值，即為中東急流指數(shù)。當(dāng)中東急流指數(shù)為正(負(fù))值時(shí)，表示中東急流強(qiáng)度偏強(qiáng)(弱)、位置偏東南(西北)[32]。

滑動(dòng)平均相當(dāng)于低通濾波器，經(jīng)過滑動(dòng)平均后，序列中短于滑動(dòng)長(zhǎng)度的周期大大削弱，顯現(xiàn)出變化趨勢(shì)[23]。圖7為1981—2017年青海省各功能區(qū)SPI指數(shù)和副熱帶西風(fēng)急流指數(shù)5 a滑動(dòng)平均的年際變化。可以看出，青海省春季SPI與前冬副熱帶西風(fēng)急流(中東急流和東亞急流)總體呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。從1988年開始，副熱帶西風(fēng)急流位置整體呈現(xiàn)偏南趨勢(shì)，中東急流指數(shù)和東亞急流指數(shù)為正，尤其是中東急流指數(shù)在1990—1992年達(dá)最大，其5 a滑動(dòng)平均指數(shù)大于1.0，而與此同時(shí)，青海省總體處于相對(duì)干旱時(shí)段，各區(qū)域SPI均為負(fù)值；1999—2003年，負(fù)相關(guān)關(guān)系并不明顯；2003年以后，副熱帶西風(fēng)急流位置整體呈偏北趨勢(shì)，中東急流和東亞急流均為負(fù)值，青海省整體處于非旱時(shí)段，SPI大于0。全省春季SPI與前期中東急流指數(shù)間的相關(guān)系數(shù)為-0.514，且通過α=0.05的顯著性檢驗(yàn)；與東亞急流之間的相關(guān)性相對(duì)較弱，相關(guān)系數(shù)為-0.332。

分區(qū)域來看，東部農(nóng)業(yè)區(qū)春季SPI與前期中東急流指數(shù)間的相關(guān)系數(shù)為-0.363，且通過α=0.05的顯著性檢驗(yàn)，而與東亞急流指數(shù)間的負(fù)相關(guān)性不明顯，相關(guān)系數(shù)為-0.080；環(huán)青海湖地區(qū)春季SPI與前期副熱帶高空急流的關(guān)系與東部農(nóng)業(yè)區(qū)類似，與中東急流指數(shù)的負(fù)相關(guān)性顯著(相關(guān)系數(shù)為-0.403)，而與東亞急流指數(shù)的相關(guān)性不明顯；青南牧區(qū)春季SPI與前期副熱帶高空急流的關(guān)系在幾個(gè)區(qū)域中最顯著，與中東急流和東亞急流的相關(guān)系數(shù)分別為-0.443和-0.434，且相關(guān)系數(shù)均通過α=0.01顯著性檢驗(yàn)。綜上所述，冬季副熱帶西風(fēng)急流位置偏南，預(yù)示青海省次年春季將會(huì)遭遇干旱，尤其是青南牧區(qū)，這種可能性更大。

圖8為1981—2017年春季500 hPa高度場(chǎng)與前冬東亞急流、中東急流指數(shù)的相關(guān)系數(shù)分布?？梢钥闯?，東亞急流指數(shù)對(duì)歐亞500 hPa環(huán)流場(chǎng)影響較高的地區(qū)位于歐洲東北部(正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)大于0.3)和土耳其至伊朗地區(qū)(負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)小于-0.3)，低緯地區(qū)總體呈顯著的正相關(guān)關(guān)系；中東急流指數(shù)對(duì)歐亞500 hPa環(huán)流場(chǎng)影響較高的地區(qū)與東亞急流相比，位于歐洲東北部及其周邊地區(qū)的正相關(guān)性更加顯著，且位置偏東，位于土耳其至伊朗地區(qū)的負(fù)相關(guān)區(qū)面積更大，而低緯地區(qū)的正相關(guān)區(qū)面積更小，相關(guān)性更低?？傮w上，副熱帶高空急流指數(shù)偏南的年份，歐亞中高緯自西向東易呈現(xiàn)“正、負(fù)、正”的分布形勢(shì)(但正負(fù)距平中心位置與青海春季偏澇年明顯存在較大偏差)，東歐地區(qū)自北向南易呈“正、負(fù)、正”分布。此種配置不利于北方冷空氣南下，同時(shí)也不利于南部水汽輸送(印緬槽偏弱)，青海尤其是青南地區(qū)降水容易偏少，出現(xiàn)干旱形勢(shì)。

圖7 1981—2017年春季青海省不同功能區(qū)SPI與前冬副熱帶西風(fēng)急流指數(shù)5 a滑動(dòng)平均年際變化Fig.7 The annual variation of 5-year moving average of SPI index in spring and upper-level jet stream index in previous winter from 1981 to 2017 in different areas in Qinghai Province

圖8 1981—2017年春季500 hPa高度場(chǎng)與前冬東亞急流(a)、中東急流(b)指數(shù)的相關(guān)系數(shù)分布Fig.8 The distribution of correlation coefficient between 500 hPa geopotential height in spring and East Asia jet stream index (a), Middle East jet stream index (b) in previous winter from 1981 to 2017

4 結(jié) 論

(1)春季青海省輕度以上干旱發(fā)生頻率在18.9%～40.5%之間，高值區(qū)位于東部農(nóng)業(yè)區(qū)大部、果洛州西部、玉樹州南部以及沱沱河(發(fā)生頻率>32.0%)；中度以上干旱發(fā)生頻率在8.1%～24.3%之間，高值區(qū)位于東部農(nóng)業(yè)區(qū)大部和唐古拉地區(qū)(>16.0%)；重旱以上發(fā)生頻率為2.7%～13.5%；特旱發(fā)生頻率低于8.1%。

(2)青海省春季干旱站次比以4.9%·(10 a)-1的速率下降，1990年代發(fā)生全域性干旱的風(fēng)險(xiǎn)明顯高于1980年代和2000年以后。各功能區(qū)總體呈現(xiàn)增濕特征，其中增濕幅度最明顯的地區(qū)為青南牧區(qū)，SPI線性傾向率為0.23·(10 a)-1。

(3)影響春季青海北部地區(qū)(東部農(nóng)業(yè)區(qū)和環(huán)青海湖地區(qū))和南部地區(qū)旱澇分布的500 hPa環(huán)流系統(tǒng)和配置總體一致，偏澇年歐亞中高緯總體呈“正、負(fù)、正”分布形勢(shì)，中國(guó)大部形成西低東高的配置(偏澇年相反)；中高緯度極渦強(qiáng)弱對(duì)青海北部的影響較為明顯，而中低緯度西亞槽對(duì)青海南部的影響較大。

(4)青海省春季干旱指數(shù)與前期冬季的副熱帶西風(fēng)急流位置存在顯著負(fù)相關(guān)，中東急流指數(shù)與青海省各功能區(qū)的相關(guān)性較東亞急流更明顯；分區(qū)域來看，前冬副熱帶西風(fēng)急流指數(shù)對(duì)青南牧區(qū)春旱指數(shù)的影響較大。說明前冬副熱帶西風(fēng)急流位置若較常年偏南，則次年青海省發(fā)生春旱的可能性很大。前冬副熱帶急流位置偏南，使得春季500 hPa高空，東歐地區(qū)自北向南呈“正、負(fù)、正”分布，烏拉爾山附近高壓脊偏強(qiáng)，低緯地區(qū)印緬槽偏弱，脊前干冷西北氣流加之南部水汽輸送較弱，使得青海容易發(fā)生干旱。