2009年9月到2010年3月西南地区特大干旱环流分析

王兴菊 叶帮 邓世有 陈贞红

摘要：为了弄清西南地区干旱成因及物理机制，更好地做出预测，使用NCEP/ NCAR、NOAA 的月平均再分析资料,西南地区的降水、气温、干旱资料，对2009年9月到2010年3月西南地区特大干旱环流特征进行了分析。结果表明，阻高偏弱使得冷空气不利于向西南地区输送，孟加拉湾的低值系统偏弱使得水汽输送偏少，西太平洋副热带高压较常年明显偏强，面积偏大，脊线偏北，且较常年偏西，使得西南地区的水汽输送受到明显的阻断，造成西南地区冷暖空气交汇不足，导致降雨减少。对OLR的资料分析后表明，大规模下沉干区在中低纬度地区尤其是西南地区盛行，对流较常年偏弱，使得降水机制减弱，是造成2009年9月到2010年3月西南地区的特大干旱的主要原因。

关键词：西南地区；特大干旱；大气环流；西太平洋副热带高压；OLR

中图分类号：P426.615文献标识码：ADOI编码：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月以来，云南、贵州等地持续受旱时间已超过5个月。截至2010年3月20日，云南全省出现重旱以上程度气象干旱的平均日数为76 d，其中大理出现重旱以上程度气象干旱的日数最大，达175 d。贵州全省出现重旱以上程度气象干旱的平均日数为46 d，其中六盘水出现重旱以上程度气象干旱的日数最大，达144 d。

西南地区是干旱发生频率较高的地区之一，认识该地区的特征以及研究该地区的干旱成因，对于提高干旱预测水平，进而为防御干旱灾害提供科学决策依据具有十分重要的意义[1]。

研究旱涝的重要目的之一是弄清旱涝成因及物理机制，从而更好地做出预测，由于在全球变暖背景下旱涝等极端天气事件发生更为频繁，因此，旱涝成因及预测研究备受关注。对于近年旱涝等极端气候频发的中国西南地区，一些专家也进行了研究（马振峰，2002；李跃清，2003；刘德等，2005；邹旭恺，2007；）。李永华[2-3]对西南地区的夏旱做了详尽的分析，以上的研究对认识2009—2010年的西南地区干旱有很好的借鉴和参考作用。笔者拟在借鉴已有研究的基础上，对2009年9月到2010年3月的特大干旱及其同期环流特征进行较为全面的分析，并初步分析其原因，希望能够利用这样的典型事件得到更多的信息和线索，同时也为进一步深入研究其成因和物理机制以及前兆预测信号奠定基础。

1资料和方法

本研究所指的西南地区是指云南、贵州、广西、四川、重庆地区。

本研究所使用的资料包括1951 —2010 年的NCEP/ NCAR 月平均再分析资料, 分辨率为2.5°×2.5°; 1979 —2006年的NOAA 的月平均OLR资料, 分辨率为2.5°×2.5°。西南地区的降水、气温、干旱资料由中国气象局下发的干旱材料提供。在本文中，OLR 资料以1977—2006年共30年的平均值作为气候平均，其余均采用1971—2000年30年的平均值作为气候平均态。

2西南地区干旱实况

2.1旱情发展分析

2009年9月以来，云南、贵州、四川南部、广西西北部等地持续少雨，气温偏高，加之汛期降水偏少，导致这些地区出现不同程度的气象干旱。

2010年3月22日气象干旱监测显示：云南大部、贵州大部、广西西北部和四川南部地区为重旱区域，尤其以云南、贵州旱情最为严重，贵州南部、云南北部地区出现特旱。

西南地区气象干旱的发生发展具有发生发展快、干旱程度重、持续时间长等特点。

（1）发生发展快。2009年9月开始，西南地区旱情不断发展，云南、贵州旱情发展速度最快。云南连续3个月（2009年9月至11月）旱情持续发展（图1、2），重旱以上的县数百分比从前期的不足10％（8月份）跃升至78％（11月份）。2010年2月开始，贵州旱情发展加快，重旱以上的县数百分比由前期的30％（1月份）增至80％（2月份）。

（2）干旱程度重。2010年1月以来，西南地区干旱程度加重，云南、贵州的干旱程度最重。2010年1月上中旬，云南旱情发展到最强，重度干旱范围最大比例达85％，中旱以上范围最大比例高达95％，西部部分地区甚至出现了特旱（图3）。3月1日至今，贵州达到重旱以上级别的县数百分比为78％，中旱以上范围增至95％以上。3月21日，贵州全省大部地区都出现了重旱，南部地区出现特旱（图4）。

（3）持续时间长。2009年9月以来，云南、贵州等地持续受旱时间已超过5个月。截至2010年3月20日，云南全省出现重旱以上程度气象干旱的平均日数为76 d，其中大理出现重旱以上程度气象干旱的日数最大，达175 d。贵州全省出现重旱以上程度气象干旱的平均日数为46 d，其中六盘水出现重旱以上程度气象干旱的日数最大，达144 d。

2.2降水量和气温分析

从年代际气候变化来看，西南地区目前处于降水偏少、气温偏高的气候背景。1994—2001年，云南夏秋季以降水偏多、气温偏高为主。自2003年以来转为以少雨为主，气温持续偏高，干暖的气候极易造成干旱发生。分析表明，降水严重偏少且偏少时间长、气温显著偏高是西南地区气象干旱发生的主要原因。冷暖空气在旱区交汇形成降水的条件不足，是发生干旱的深层次原因。

（1）降水量严重偏少。2009年9月1日至2010年3月20日，四川西部和南部、贵州南部、云南大部、广西西北部总降水量普遍在100～200 mm之间。云南西南部和西北部、四川盆地大部、重庆、贵州北部降水量有200～300 mm（图5）。与常年同期相比，云南、贵州、重庆、四川南部、广西西北部降水量偏少30%以上，其中云南中部和东部、贵州西南部、广西西北部部分地区偏少50%～80%（图6）。云南平均降水量比常年同期偏少50.5％，贵州平均降水量比常年同期偏少52.3％，两省降水量均为有气象观测记录以来最少值。

（2）气温显著偏高。2009年9月1日至2010年3月20日，在长达200多天的时段内，西南地区大部及广西气温较常年同期显著偏高1～2 ℃（图7），从而使得在本来降水就偏少的情况下，水汽蒸发量加大，导致干旱加重。统计显示，这期间云南平均气温15.2 ℃，为1952年有气象记录以来历史同期最高；贵州省平均气温12.4 ℃，为历史同期第三高。

3干旱期间东亚环流特征分析

2009年秋季以来，由于青藏高原上空的气压场持续偏强，造成高原南侧的暖湿水汽输送较常年同期明显偏弱。同时，影响我国的冷空气活动路径偏北、偏东，很难渗透到云贵高原腹地。上述气象条件导致冷暖空气很难在西南地区交汇，从而使得降水持续偏少。

干旱过程常常是不利于降水的异常环流持续发生和长期维持的结果。对于2009年9月到2010年3月西南地区的特大干旱，必然与同期的大气环流形势持续异常有关，下面从高度场、水汽输送、垂直运动速度等几个方面进行分析讨论。

3.1 500 hPa环流分析

西南地区的降水受西太平洋副热带高压和中高纬度环流等对流层中层环流系统的影响较大。2009年秋季亚欧中高纬呈纬向环流，副高偏强，副高偏强，面积偏大，在副高范围内有20位势米的正距平，低纬地区都为正距平。孟加拉湾低值系统不活跃，乌拉尔山阻高强度偏弱，存在-80位势米的正距平。 2009年冬季，在90°E以东的低纬地区基本上都为高压控制，高压环流偏强，有40位势米的正距平。常年存在于孟加拉湾地区的低值系统已经不存在，阻高偏弱，在常年的阻高地区存在100位势米负距平，东亚大槽也偏弱，在55°N以北地区基本上都为正距平。2010年3月（图略），中低纬地区基本也为高压坝控制，距平中心值为60位势米，印缅槽偏弱，乌拉尔山阻高偏弱，在常年的阻高地区基本都为负距平，东亚大槽偏东。

通过对2009年秋季、冬季和2010年3月500 hPa的环流分析可以看出，由于阻高偏弱，不利于冷空气向西南地区输送，孟加拉湾的低值系统偏弱，向西南地区的水汽输送偏少，对西南地区的水汽输送有明显的阻断，造成西南地区冷暖空气交汇不足，导致降雨减少。西太平洋副热带高压较常年明显偏强，面积偏大，脊线偏北，且较常年偏西（表略）。使得西南地区东部长期受其控制，盛行下沉气流，干旱少雨。

3.2水汽输送分析

大气中水汽输送和收支是研究全球大气环流持续和变化的一个重要方面，因为水汽是形成降水的必要条件之一[4]。v分量、相对湿度和云量的大小能很好地反应出大气中的水汽分布。

3.2.1v分量从常年700 hPa的v分量场上看，在孟加拉湾附近、西南地区、青藏高原地区有明显的南北风辐合区，水汽汇合较好。在2009年9月到2010年3月700 hPa的v分量场上（图10），孟加拉湾附近地区热带低值系统不活跃,没有明显的经向差值输送,不利于西南季风北上,水汽北输不大,加之来自中低层孟加拉湾的水汽通道受异常强大陆高压阻断,使西南地区水汽条件不充足,空气湿度偏低,造成干旱少雨。这些常年存在的辐合区明显减弱，尤其是西南地区常年明显存在的辐合区已经不明显[9]。

3.2.2湿度从700 hPa的相对湿度图上看，从西南地区到孟加拉湾，在距平场上均为负值，尤其是孟加拉湾地区偏少最大，中心值达到35%，西南地区偏少也很明显，中心值达到25%，孟加拉湾和西南地区的相对湿度都明显低于常年，不利于降水的产生。

由此可见，2009年9月到2010年3月环流形势不利于由南向北的暖湿空气的输送，与常年相比，这种环流形势不利于冷暖空气在西南地区相遇，而且水汽输送也大大减弱，因此降水较常年偏少。

3.3垂直运动特征

要在某地形成降水,还须满足垂直运动条件,即水汽在降水地区辐合上升, 在上升中绝热膨胀冷却凝结成云。2009年9月到2010年3月，700 hPa平均垂直速度图上看（图11a），西南地区有2 hPa·s-1的正值中心，在距平场上西南地区都为正距平，中心值达到了15 hPa·s-1，说明在700 hPa上西南地区盛行的是下沉气流。200 hPa距平场上（图11b），西南地区也为正距平，中心值达到4 hPa·s-1。在实况垂直速度场上，西南地区有1 hPa·s-1的正值中心。说明在200 hPa上西南地区盛行的也是下沉气流。说明在2009年9月到2010年3月，在西南地区盛行一致的下沉气流，高低层之间没有明显的冷暖空气交汇，不利于对流发展，降水机制很弱。

3.4OLR场特征

OLR 为卫星观测地气系统向外长波辐射资料,由于OLR 可精确描述地(海) 表观测记录稀少的热带天气系统，也可以反映对流发展的强弱、大尺度垂直运动的信息等, 在现代气候分析和预测中已得广泛应用[5]。蒋尚城等[6] 认为, 在低纬地区OLR 低于225 W·m-2 ，所包围的区域常为对流活跃区和降水区, 对应ITCZ ( 赤道辐合带) 区域，而OLR > 250 W·m-2所包围的区域为大规模下沉干区，对应副高区域。

从2009年秋季的OLR的实况和距平图（图12a）中可以看出，明显的高值区位于孟加拉湾到我国的西南地区，存在OLR > 250 W·m-2所包围的区域为大规模下沉干区，OLR值较常年明显偏大，尤其是我国西南地区南部和孟加拉湾东部，比常年偏高30 W·m-2，表明对流较常年偏弱。

从2009年冬季的OLR的实况和距平图（图12b）中可以看出，距平场上都为正距平，在90°E~140°E之间存在正距平中心，中心值偏高35 W·m-2，副高外围达到了95°E附近，对孟加拉湾的水汽输送起到了阻断作用。在中纬度地区OLR > 250 W·m-2所包围的区域为大规模下沉干区，表明对流较常年偏弱。

从2010年3月的OLR的实况和距平图中可以看出（图略），距平场上90°E以东。在中纬度地区OLR > 250 W·m-2所包围的区域为大规模下沉干区，中心值达到了280 W·m-2，表明对流较常年偏弱。

4干旱影响评估

据西南各省民政厅截止到3月22日的统计：干旱已造成西南地区农作物1 916.2 hm2受灾，其中绝收607.8 hm2。受灾人口3 662.9万人， 1 143.6万头大牲畜饮水困难，经济损失已达326.78多亿元。根据《气象灾情收集上报调查和评估试行规定》[7]达到特大型灾害。

5 结论与讨论

2009年9月到2010年3月西南地区特大干旱与大气环流特征异常有关系。由于阻高偏弱，不利于冷空气向西南地区输送，孟加拉湾的低值系统偏弱，向西南地区的水汽输送偏少，对西南地区的水汽输送有明显的阻断，造成西南地区冷暖空气交汇不足，导致降雨减少[8]。西太平洋副热带高压较常年明显偏强，面积偏大，脊线偏北，且较常年偏西。西南地区受高压系统的影响盛行一致的下沉气流，高低层之间没有明显的冷暖空气交汇，不利于对流发展，降水机制很弱。从OLR的分析来看，在中低纬度地区尤其是西南地区都盛行大规模下沉干区，表明对流较常年偏弱也不利于降水。造成了2009年9月到2010年3月西南地区的特大干旱。

参考文献：

[1]黄荣辉，孙凤英.热带西太平洋暖池的热状态及其上空的对流活动对东亚夏季气候异常的影响[J].大气科学,1994,18(2):141-151.

[2]李永华,徐海明,刘德. 2006年夏季西南地区东部特大干旱及其大气环流异常[J].气象学报,2009,67（1）：122-132.

[3]李永华, 徐海明, 高阳华. 西南地区东部夏季典型旱涝年的OLR 特征[J].高原气象，28（4）：861-869.

[6] 蒋尚城,温士顿. 长江流域旱涝的OLR特征[J].气象学报，1989（4）：479-843.

[7] 中国气象局.气象灾情收集上报调查和评估试行规定[EB/OL]. (2008-05-04) .http://218.92.240.53/zgsy/Zfxxgk/showinfo.aspx?infoid=b83d75d8-854e-4d73-9547-0dcf071d93ae&categoryNum=005004001.

[5]罗会邦,陈蓉.夏半年青藏高原东部大气热源异常对环流和降水的影响 [J].气象科学, 1995, 15 (4) : 942-102.

[4]陈玉英,巩远发,魏娜.亚洲季风区大气热源汇的气候特征 [J].气象科学, 2008, 28 (3) : 251-257.

[8]许晓林,徐海明,司东.华南 6月持续性致洪暴雨与孟加拉湾对流异常活跃的关系[J].南京气象学院学报, 2007, 30 (4) :463-471.

收稿日期：2011-11-25；修订日期：2012-02-03

基金项目：贵州省气象局青年科技基金项目（QN[2009]07号）

作者简介：王兴菊（1980-），女，贵州安顺人，工程师，硕士，主要从事短期预报预测研究。