普布扎西 邊瑪羅布 丹增倫珠 旦增冉珍
(西藏自治區(qū)氣象臺,西藏 拉薩 850000)
人們稱青藏高原為“第三極”或“世界屋脊”,其平均海拔4000m 之上,有獨特的氣候特征。早在20 世紀50 年代中期,葉篤正等[3]按冬夏盛行風之間交角≥120o的這個定義,統(tǒng)計我們國家各區(qū)域的季風時,發(fā)現(xiàn)了青藏高原地區(qū)(西藏北部、青海南部區(qū)域)也存在有一處“季風區(qū)”。這個“季風區(qū)”用亞洲其他季風系統(tǒng)的形成原因解釋不了,即這塊季風區(qū)用海陸熱力差異形成來解釋不通,所以去尋求了另外的形成機制。
青藏高原季風指數(shù)的定義主要有以下兩種:一種是湯愗蒼等[4]從 600hPa 高度場出發(fā)選取五個點計算高原季風指數(shù);另一種是齊冬梅等[5]從風場出發(fā)計算的高原季風指數(shù)。這兩種方法計算的高原季風指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為 0.71,通過了 0.01 信度水平。本文采用湯愗蒼等[4]的方法來計算高原季風指數(shù)。
1.1979年到2014 年NECP/NCAR 月平均高度場再分析資料,資料的水平分辨率為2.5o*2.5o。2.1979 年至2014 年我國160 個臺站月平均降水資料。本文把6 月至8 月平均取為夏季平均;把12 月及次年2 月平均取為冬季平均。
本文中主要應(yīng)用了相關(guān)分析、t 檢驗等方法。1.相關(guān)分析:相關(guān)分析是可以用來揭示兩個時間序列的相互聯(lián)系緊密程度的方法,一般情況下相關(guān)系數(shù)用r 來表示,當絕對值r 越接近1 時,表示兩者的關(guān)系越緊密。2.t 檢驗:根據(jù)自己的信度查t 分布表。本文中高原季風與中國降水的信度取了0.1,是 n=36 年的相關(guān),所以自由度是(n-2)=34,通過查表與計算得出臨界值rc=0.1839。在相關(guān)系數(shù)圖中,把相關(guān)系數(shù)大于rc 和小于-rc 的標出來,就是通過信度檢驗的區(qū)域。
根據(jù)標準化后的SPMI 指數(shù)變化情況,取SPMI>1.0 為高原夏季風偏強年,挑選的偏強年有8 年,分別為:1979 年、1982 年、1983 年、1991 年、1994 年、1997 年、2013 年、2014 年;取SPMI<-1.0 為高原夏季風指數(shù)偏弱年,偏弱年有6 年,分別為:1986 年、1999 年、2001 年、2002 年、2006 年、2012 年。
當高原夏季風強(弱)時,正相關(guān)區(qū)域的降水偏多(少),負相關(guān)區(qū)域的降水偏少(多)。由圖1 看出,顯著正相關(guān)區(qū)主要分布在新疆東部、內(nèi)蒙古、東北北部、長江中上游,以及青藏高原東部;顯著負相關(guān)區(qū)相對較少,只有吉林南部、福建南部等零星地區(qū)。說明在高原夏季風偏強時,新疆東部、內(nèi)蒙古、東北北部、長江中上游,以及青藏高原東部的降水將會偏多,而吉林南部、福建南部等地區(qū)降水偏少。
在高原夏季風強年中國新疆大部分地區(qū)、青海一部分、云貴高原、長江中下游、黃河中下游、內(nèi)蒙古東部、東北的東南部是正距平,說明高原夏季風偏強年在這些地區(qū)的降水偏多,其中新疆中東部有一個大的正距平中心值。此外新疆西部、高原南部、黃河中上游、長江中上游、東北的北部小塊區(qū)是負距平,說明當高原夏季風偏強年在這些地區(qū)的降水偏少。將圖2 與圖1 進行對比可見,正、負相關(guān)區(qū)與正、負距平區(qū)并不是一一對應(yīng),存在不一致的區(qū)域,例如長江中上游地區(qū),在相關(guān)圖中是顯著正相關(guān)區(qū),但在合成圖中強高原季風年對應(yīng)這塊區(qū)域為弱地負降水距平。這種結(jié)果可能是因為高原季風系統(tǒng)并不是這塊區(qū)域降水的主力系統(tǒng)。
中國西部地區(qū)的西部,青海地區(qū)是比較明顯的正距平,內(nèi)蒙古的小塊區(qū)域、華南南部、東北南部與北部、云南是小的正距平,說明高原季風偏弱年在這些地區(qū)的降水偏多。新疆中東北部、高原東南部、河套地區(qū)、內(nèi)蒙古東部、東北東部為負距平,所以高原季風偏弱年在這些地區(qū)的降水偏少。將圖2 與圖1 進行對比可見,正、負相關(guān)區(qū)域合成圖中的正、負距平區(qū)并不是一一對應(yīng),也存在不一致的區(qū)域,例如在內(nèi)蒙東部,在相關(guān)圖中是顯著正相關(guān)區(qū),但在合成圖中弱高原季風年對應(yīng)這塊區(qū)域為強的正降水距平。這可能也是由于高原季風系統(tǒng)并不是這塊區(qū)域降水的主力系統(tǒng)。而對新疆中東部、高原東部小塊區(qū)域而言,高原夏季風強(弱)時,新疆中東部、高原東部小塊區(qū)域的降水偏多(少),通過0.1 信度水平。
圖1 是1979 年到2014 年的高原冬季風指數(shù)(WPMI)與同期中國冬季降水的相關(guān)。當高原冬季風強(弱)時,正相關(guān)區(qū)域的降水偏多(少),負相關(guān)區(qū)域的降水偏少(多)。由圖可以看出,新疆的西北部、華南地區(qū)西部、內(nèi)蒙古中部、內(nèi)蒙古東部小塊區(qū)域、吉林南部、西南地區(qū)西部是負的相關(guān),通過0.1 信度水平,所以當高原冬季風偏強年這些地區(qū)的冬季降水偏多,高原季風冬季風偏弱時,這些地區(qū)降水偏少;西北地區(qū)中部、西北地區(qū)東南部、華南地區(qū)西部等是正地相關(guān),所以,當高原冬季風偏弱時這些地區(qū)的降水偏多,反之,高原冬季風偏強,則這些地方降水偏少,通過0.1 信度檢驗。與中國夏季降水與160 站相關(guān)分析結(jié)果比較,指數(shù)偏強都會對西北地區(qū)中部和東南部都是正的相關(guān),西南地區(qū)南部是負相關(guān),兩個圖上比較一致的,說明高原季風偏強(偏弱)年,西北地區(qū)中東部的降水偏多(偏少);高原季風偏強(偏弱)年,西南地區(qū)西南部偏少(偏多)。
圖1 1979 年-2014 年的高原冬季風指數(shù)(WPMI)與同期中國冬季降水的相關(guān)(圖中陰影區(qū)為相關(guān)系數(shù)通過0.1 信度檢驗區(qū))
圖2是1979 年到2014 年高原冬季風指數(shù)強年中國冬季降水場的合成距平圖。由圖可以看出在冬季指數(shù)強年時新疆北部、西北地區(qū)中東部、西藏中東部和、兩江源頭即青海至華南有一個斜向下的負距平區(qū)域,說明冬季風指數(shù)偏強這些區(qū)域冬季降水偏少。而中國其他地區(qū)(中國西部的西部、華北地區(qū)、西南南部、蒙古地區(qū)、大部分東北地區(qū))是正距平,說明高原冬季風偏強年這些區(qū)域冬季降水偏多。與圖1比較,比較一致的區(qū)域有華南西南部、西藏東部、新疆北部。
圖2 1979 年-2014 年高原冬季風指數(shù)強年中國冬季降水場的合成距平圖(單位:mm)
負距平主要分布在新疆、江淮地區(qū)、黃淮地區(qū)、東北大部分和華南地區(qū)一部分;其他都是正的距平。說明高原冬季風偏弱年新疆、江淮地區(qū)、黃淮地區(qū)、東北大部分和華南地區(qū)的冬季降水偏少,其他地區(qū)冬季降水偏多。與冬季風偏強年合成圖比較高原冬季風偏強偏弱對東北大部分地區(qū)、高原地區(qū)、青海到四川東部、西北地區(qū)中北部的冬季降水的影響比較一致即高原季風偏強年這幾個地區(qū)降水偏多,高原冬季風偏弱年這幾個地區(qū)降水同時減少。比較一致地對降水起正作用區(qū)域是西北地區(qū)中部、西北地區(qū)東南部、華南地區(qū)西部,一致的副作用區(qū)域有新疆北部、內(nèi)蒙古西北部、吉林南部。
經(jīng)分析高原季風的異常與中國降水有較良好的相關(guān):1.在高原夏季風偏強年,新疆中東部、高原東部和長江中下游降水偏多,黃河中上游、新疆西部、華南地區(qū)降水偏少。在高原夏季風弱年,中國西部地區(qū)的西部、青海地區(qū)、江南、內(nèi)蒙古的小塊區(qū)域、華南南部、東北南部與北部、云南的降水偏多,新疆中東北部、高原東南部、河套地區(qū)、內(nèi)蒙古東部、東北東部的降水偏少。2.高原冬季風偏強會使華南地區(qū)西部冬季降水偏少;西藏東部、新疆北部的冬季降水偏多。高原冬季風偏弱對西北地區(qū)中部、西北地區(qū)東南部、華南地區(qū)西部的冬季降水偏多;新疆北部、內(nèi)蒙古西北部、吉林南部的冬季降水偏少。