临夏州旱涝的大气环流特征分析

摘要 根据临夏地区1950―2014年65年的气候资料，研究分析临夏地区大气环流特征与厄尔尼诺、拉尼娜事件发生年与次年，与临夏地区干旱与丰雨年的代际变化关系。结果表明：厄尔尼诺事件发生当年或次年，临夏地区出现干旱的几率较大，为58.3%；而厄尔尼诺出现的当年，临夏地区出现偏涝的几率较小，为12.5%。拉尼娜当年或次年临夏地区多为偏涝年，临夏产生降水偏多的几率较高，为57.9%。离厄尔尼诺事件强的年份时间越近，临夏地区发生干旱几率越大，反之，离厄尔尼诺事件强的年份时间越远，或厄尔尼诺弱的年份，临夏地区发生干旱几率越小；在每个年代的初期，临夏地区干旱几率较大，厄尔尼诺事件出现的几率较大，为52.9%。该结果可为临夏地区旱涝趋势预测，提供较为科学的预测依据。

关键词 环流特征；厄尔尼诺；拉尼娜；甘肃临夏

中图分类号 P458.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）14-0232-03

Analysis of Atmospheric Circulation Characteristics of Drought and Flood in Linxia Area

SUN Yu-lian QI Xiao-long WEI Bo-long BIAN Xue-jun CHEN Si-yu

（Linxia Meteorology Bureau in Gansu Province，Linxia Gansu 731100）

Abstract Based on the climate datas in Linxia Area from 1950 to 2014，the generational change relationship between atmospheric circulation characteristics and the occurrence of El Nino La Nina years，and intergenerational change in rainy year and drought year were analyzed.The results showed that in El Nino year or next year，the probability of occurrence of drought in Linxia area was 58.3%；Partial water logging occurs in the Linxia area of small probability was 12.5% in an El Nino year.During La Nina year or next year Linxia area was partial flood year，more precipitation and higher risk in Linxia area was 57.9%.From the time of El Nino events intensity closer，Linxia area′s drought probability was greater.On the contrary，the farther away from the time of El Nino events intensity，or El Nino weak year，Linxia area′s drought probability was smaller.At the beginning of each time，drought probability larger in Linxia area，the probability of the El Nino event was 52.9%.The conclusion of the study activities of El Nino and La Nina events，prediction for the trend of drought and flood in Linxia area，provided scientific basis for forecasting.

Key words circulation characteristics；El Nino； La Nina；Linxia Gansu

临夏州地处甘肃省东南部，区内气候干燥，年均气温5.2～9.4 ℃，年降雨量为273.7～592.7 mm，蒸发强烈，平均蒸发量在1 241.1～1 593.6 mm，年降雨季节分布不均，春季干旱少雨[1]，降雨主要集中在7―9月[2]，属典型的旱作雨养农业区，干旱的气候条件严重制约了该区的经济发展和农业生产力的提高[3]。

据1980―2014年35年资料分析，临夏州干旱年份占82.9%，无旱年占17.1%。临夏州区域性春旱出现20次，发生概率为57.1%；区域性春末夏初旱出现16次，发生概率为45.7%；区域性伏旱出现16次，发生概率为45.7%；区域性秋旱出现7次，发生概率为20.0%。干旱是临夏地区的主要气象灾害，经分析表明，干旱发生的频率和受灾程度由东北向西南呈带状递减趋势。1960―1997年的38年之间，区域性干旱发生率47%，严重干旱发生率为38%、1998―2014年17年间，严重干旱发生率为53.8%，严重干旱发生率在增加。每年5―6月正值临夏地区植物生长发育的关键期，也是作物需水量最大的时段，一旦发生干旱，轻则减产，重则绝收。

厄尔尼诺和拉尼娜事件（以下简称ENSO/LANA）能够引起世界各地大范围的气候异常，导致一系列的生态灾害，引起了农业、能源、环境、水利、渔业、海洋和气象等部门的普遍注意[4]。气候变化及其影响研究是当今国际上广泛关注的课题[5]。因此，提高干旱、暴雨的监测预报能力对防灾减灾和服务于工农业生产都有着十分重要的意义。该文主要从统计方法着手，研究分析大尺度环流特征及厄尔尼诺、拉尼娜事件与临夏地区旱涝的活动规律，为临夏地区旱涝趋势预测，以及充分利用气候资源、调整作物布局提供科学的预测依据。

1 ENSO与LANA的时空分布

1.1 ENSO与LANA的年季分布

1.1.1 数据来源。气象数据主要来自临夏州干旱区（永靖县1967年至今）、半干旱区（临夏市1951年至今）、二阴气候区（和政县1959年至今）的气象观测站实测资料。干旱面积资料来自临夏州统计局和农业局。ENSO与LANA的年季资料来自中国气象局网站。

1.1.2 结果分析。1951―2014年共出现ENSO和LANA事件37次，其中ENSO出现19次，LANA出现18次（表1）；每隔1～2年不规则的出现1次。ENSO跨年度共出现6次。LANA多数是跟在ENSO之后出现的，出现18次，有11次发生在ENSO次年。

1.2 ENSO与LANA的对比分析

与ENSO比较，LANA的发生次数基本相同，一次LANA过程持续时间相对较短，一般为几个月，但跨年度的持续时间较长（≥6个月），在18次LANA事件中，跨年度的出现7次（表1）。此外，LANA的发生与赤道偏东信风加强有关。

1.3 ENSO和LANA与正常年QN的对比分析

与ENSO和LANA事件比较，正常年份QN多出现在ENSO和LANA的次年。其中20世纪50年代出现次数最少，为2次，60年代出现次数最多，为5次，QN年连续出现时间最长是20世纪六七十年代，1960―1962年、1977―1979年连续出现3年。

1.4 ENSO和LANA与台风活动的对比分析

据有关资料分析表明[6]：在LANA事件期间，西太平洋活动（包括南海）的台风相对较多，影响和登陆的台风也相对较多，而ENSO事件期间却相对较少。在LANA年份，太平洋台风总数平均26.2个，登陆的台风平均7.4个；ENSO年份，太平洋台风总数平均为21.4个，登陆的台风平均为5.2个。

2 ENSO和LANA事件统计

2.1 临夏地区旱、涝气候标准的划分

根据自然区域和气候特点将临夏划分为3片（图1为临夏干旱分布图）：北片（永靖、东乡）以永靖为代表站，中片（临夏市、广河、临夏县）以临夏市为代表站；南片（和政、康乐、积石山）以和政为代表站。旱涝特征以月降水距平百分率（R%）来划分（表2），共7级。

2.2 临夏地区多年旱、涝分布特征

根据旱、涝气候标准的划分，应用年降水量距平百分率（R）统计1950―2014年出现的旱年和偏涝年，具体结果如表3所示。

2.2.1 ENSO事件与临夏旱涝分布特征。根据统计分析认为：ENSO事件影响年（表1）当年或次年，临夏出现干旱的几率较大，为14/24=58.3%；其中重旱年有1953年、1954年、1966年、1969年、1972年、1980年、1982年、1987年、1995年、1997年、2002年、2006年、2010年。而ENSO事件出现的当年，临夏出现偏涝的几率较小，为3/24=12.5%。其中偏涝年有1958年、1976年、2012年。ENSO事件在各世纪初出现的几率也较大，为10/18=55.6%。

2.2.2 LANA事件与临夏旱涝的分布特征。LANA事件影响年（表1）当年临夏多为偏涝年，与临夏地区干旱与重旱无关。LANA事件出现年临夏出现偏涝年的几率较高，为11/19=57.9%。其中大涝年有1964年、1967年、1970年、1973年、1976年、1988年、1999年、2003年、2005年、2007年、2008年、2012年。由此可见：ENSO与LANA事件对临夏地区旱涝的影响是十分明显的。LANA事件在各世纪初出现的几率也较大，为9/17=52.9%。

3 临夏地区旱涝环流特征分析

3.1 春末夏初干旱环流特征

持续异常的灾害性天气和持续稳定的环流相联系，也与前期出现的ENSO强信号相关联。为此，分析临夏地区出现区域性春末夏初干旱的1995年、1997年、2000年、2001年、2004年、2006年、2009年、2010年、2011年资料，制作春末夏初500 hPa高度平均和气象要素叠加图来代表临夏地

区的干旱环流。

临夏地区春末夏初干旱的典型特征是受脊前NW气流控制，巴湖到青藏高原为高压脊区。T-Td分布表明，从横断山脉以东到四川盆地有一湿舌伸到32°N附近，而青藏高原东北侧、内蒙古西部经宁夏南部到甘肃中部，有一自北向南延伸的干舌，在临夏地区以东形成了巨大的干湿梯度区，导致西部冷空气受高压脊阻挡，南部暖湿空气不能北抬，使冷、暖空气不能在临夏地区汇合，从而造成了少雨干旱天气。上述干旱环境特征在ENSO事件当年出现频率高。

3.2 青藏高原东北侧的地转风环流演变特征

临夏地区春末夏初干旱强度与500 hPa大型环流和地转风北风分量有较好的对应关系。随着大陆东岸东亚大槽的减弱，冬季至春末临夏地区上空500 hPa的偏北气流逐渐减弱，到5―6月高原东北侧到新疆的偏北急流又有所加强。在地面至中空要素场上表现为南疆至青藏高原的正P、T和河套南部的负P、T区，进入盛夏才逐渐开始调整。因此，4月到6月初，受青藏高原热力和动力条件影响，以及高原东北侧至新疆暖脊前的NW急流控制，临夏地区常在午后至傍晚出现阵性大风沙尘天气，难以形成有效降水，造成持续干旱。

3.3 临夏州偏涝年环流特征与物理量诊断分析

3.3.1 临夏州偏涝年的环流特征。近几年临夏州偏涝年出现大（暴）雨天气过程的次数明显偏多，其大气环流的主要特征是在关键区（30°～40°N，85°～105°E）范围内的500 hPa环流形势主要分为3类。一是“东高西低”型。我国大陆东部为高压脊控制（亦称副热带高压），高压脊西伸至105°～110°E，北抬至35°～37°N；河套西侧至高原东部为较强的冷低压槽；二是“北槽南涡”型。大（暴）雨过程前24 h，8：00 500 hPa图上，52267至52836一线为冷低压槽，高原中东部，黑河、吉迈、托托河有低涡发展东移中北抬；三是副高边缘西南气流型。大（暴）雨过程前24 h，8：00 500 hPa图上，副高脊线（588廓线）位于103°～110°E，临夏位于副高边缘西南气流控制下。700 hPa图上副高边缘东风波抬生，700 hPa西南急流轴（≥12 m/s）左侧，在地面图上80°～100°E处为雨区。柴达木东部至青海湖有≥40 dbz的强雷达回波中心，卫星云图上，上述范围内有云顶温度≤-50 ℃的积雨云发展东移。上述3类环流特征LANA事件当年出现频率较高。

3.3.2 物理量诊断分析。一是水汽通量和散度。中、低空700～500 hPa高原中部至河套西侧水汽通量和水汽通量散度互为补充，水汽通量大时，水汽通量散度较小，否则反之；700 hPa散度场，柴达木或黑河低涡有较强辐合中心发展，700 hPa垂直速度场有弱风速迅速增强到≥-18×10-6 hPa/s。二是涡度和温度平流。临夏地区区域性大（暴）雨落区多为正涡度平流区，高层多为干冷平流，中、低层多为暖湿平流，中、低层湿度较大，500 hPa T-Td≤3 ℃，700 hPa相对湿度≥70%；临夏地区局地大（暴）雨，多出现于极地气团正涡度区，也可出现在弱的负涡度区中；多出现与温带气团中的高层干冷平流，低层暖湿平流中。三是层结和位势稳定度。临夏地区区域性大（暴）雨出现时，中、高层为中性的位势不稳定气流，而局地大（暴）雨多出现于中、低层强的对流性不稳定中；在大降水过程开始前期，由于高空有弱冷空气沿青藏高原东北边坡下滑，而低层的偏东风气流是相对的暖湿气流，这样很易形成高空冷平流，造成位势不稳定。这种位势不稳定被爬升运动触发，再由于受热力和动力条件的直接影响，容易形成强大的对流运动和积雨云团，而出现大（暴）雨和强对流天气。四是高低空急流的作用。临夏地区夏半年区域性大（暴）雨多出现在高空急流的右后方，低空西南急流的左前及中下层暖湿气流与低层偏东气流的交汇处。而局地大（暴）雨在高空和低空急流的左和右侧均可出现，不一定有低空东南气流和近低层暖湿偏东风气流。这与王锡稳等分析研究的甘肃强降水与系统的关系相一致[7-8]。

一般高空300 hPa有一较强的西南急流（≥40 m/s）。这支急流分为南北2支在内蒙古至河套西侧汇合而引起高层辐散。中空500 hPa急流（≥20 m/s）在高空中东部形成一强的暖湿SW急流轴；低层700 hPa急流（≥12 m/s）在河套西侧至高原东部边缘形成一较强的暖湿偏东南急流。这样高空三维急流在临夏及周边地区形成了一个较强的辐合中心；而中、低层形成一支深厚的、很强的垂直上升运动，导致降雨的强度进一步加大[8]。

4 结论

（1）临夏大部分地区气候干旱，温差变化大，在NESO事件出现当年或次年表现尤为突出；以春旱、春末夏初干旱出现频繁、气温持续偏高为主要特征。出现干旱的几率为58.3%，而ENSO事件出现的当年，临夏出现偏涝的几率较小，为3/24=12.5%。在预测干旱气候，如出现NESO事件这样的强信号时，应作为预测临夏重旱的重要依据和指标。LANA事件影响年临夏多为偏涝年，出现偏涝年的几率较高，为11/19=57.9%。ENSO事件在各世纪初出现的几率也较大，为10/18=55.6%。LANA事件在各世纪初出现的几率也较大，为9/17=52.9%。

（2）临夏地区5―8月降水量占全年降水总量的64%以上，且以大（暴）雨形式为主，该时段降水量的多少对当地全年旱涝趋势影响明显。当出现出现LANA强信号时，应作为预测临夏全年降水偏多的主要依据。

（3）临夏地区夏半年，经常容易形成高空干冷平流与中、低空暖湿气流的相互叠加，造成位势不稳定。这种位势不稳定，被垂直运动和爬升运动、热力和动力作为触发条件，容易形成强烈的对流性不稳定，促使形成强盛的对流云团和积雨云团过境，造成区域性大（暴）雨和强对流天气。

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