2004年全国夏季降水异常及其成因

博尔楠·不都拉　恰里哈尔　阿衣敏

摘要 采用NCEP /NCAR再分析资料和中国国家气候中心整理的160站降水量资料，在回顾2004年夏季我国降水分布的基础上，探讨了2004年夏季降水异常的可能原因。大气环流异常、副高指数面积偏小、强度偏弱等，可能是造成2004年夏季降水异常的主要环流异常的原因。

关键词 夏季降水；短期气候预测；大气环流；成因；全国

中图分类号 S161.6 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）16-05159-02

气候系统是目前大气科学界的主要研究热点之一，其中的气候异常已成为广泛关注的热点问题。我国大范围的旱涝和低温、高温等气候灾害对社会经济的影响极其严重。据统计，每年气候灾害所造成的损失占国民生产总值的比重较大。由于全球气候变暖，气象灾害造成的经济损失越来越严重。我国气候变化率很大，气候灾害出现的频数很高，气候异常造成的损失甚为严重。因此，尽可能早地、准确地预测气候灾害的发生及其影响程度对国民经济建设具有重大经济效益和社会效益。笔者利用NCEP/NCAR再分析资料和中国国家气候中心整理的160站降水量资料，通过对2004年夏季/冬季500 hPa高空场距平、850 hPa风场以及副高的强度和位置分析，探讨2004年夏季降水异常的可能原因。

1 资料与方法

所用的降水资料为国家气候中心整编的1980～2009年160站月平均降水资料，格点资料使用NCEP/NCAR再分析数据，位势高度场、气压场、风场等垂直方向17个等压面层，水平分辨率为2.5°×2.5°，海温资料的水平分辨率为2°×2°。

2 2014年夏季全国降水分布及EOF分析

与历年同期值相比，2004年夏季东北大部、内蒙古东北部、西北大部及东南沿海一带降水量偏少，而黄淮及湖北东部等地降水偏多，西南与西藏部分地区降水偏多，全国其余大部地区接近常年同期。2004年夏季东北西部和内蒙古东部降水偏少明显，发生严重干旱。2004年夏季全国总体降水量略偏少，未发生流域性洪涝灾害，但局部地区强降雨导致山洪爆发、山体滑坡和泥石流灾害频繁发生，造成严重的人员伤亡和经济损失。由图1可知，东北地区降水异常并不明显，西部地区降水并无异常出现，降水异常主要集中在江淮流域到华北东部地區，所以特别选取江淮流域到华北东部地区进行分析，为了从气候背景上分析其异常性，将选取1951～2010年的资料进行研究。

图1 2004年夏季我国降水距平百分率距平 为进一步分析其异常特征，首先对1951～2010年的资料进行EOF分解。从江淮流域到华北东部夏季降水EOF分析第1模态及其标准化时间序列（图略）可以看出，第1模态的降水分布主要是以淮河为界，淮河以东降水偏多，淮河以西降水偏少，另外，在东北东南部也有一个降水距平的大值区。根据合成差值分析方法，选取序列中≥1的年份为高值年份，≤-1的年份为低值年份，按照这个标准1980～2010年间的高值年份有8年，分别为1981、1984、1989、1990、1991、1992、2002和2003年，低值年份有3年，分别为1980、1982和2000年。

3 夏季降水异常成因分析

3.1 环流异常特征 由图1可见，2004年夏季500 hPa环流距平图上，北半球中低纬度基本为负距平，其中在贝加尔湖南侧存在一正距平中心，表明2004年夏季东亚中纬度大陆高压活动并不活跃，有利于夏季我国北方降水偏多，主要多雨带位置偏北。在东亚沿岸的洋面上存在一个经向的相关系数偶极子分布，呈现出北正南负，即江淮流域到华北东部夏季降水和东亚60°N以北的高度场存在正相关，江淮流域到华北东部夏季降水和东亚60°N以南的高度场存在负相关。考虑到夏季长波调整，东亚大槽此时位于洋面上，所以夏季东亚大槽对我国江淮流域到华北东部夏季降水确实存在显著的影响，具体表现为东亚槽偏强偏北会使我国江淮流域到华北东部地区带来降水偏多的影响；另外，我国江淮地区到华北东部地区降水还与我国华北地区、北太平洋等区域上空的高度场存在负相关关系，说明这些区域位势高度的减弱均会引起我国江淮地区到华北东部夏季降水的偏多。根据差值合成分析，选取标准化时间序列中超过±1的年份分别为高值年份和低值年份，合成高、低值年份的500 hPa高度场并求取其差值，通过t-检验的区域主要位于东亚东部地区和勘察加半岛以东的洋面上以及北太平洋和北大西洋洋面。此时东亚大槽正位于此，说明东亚大槽对我国江淮流域到华北东部夏季降水存在显著影响。

在冬季，极地地区的高度距平为正值，极涡强度减弱。东亚大槽变化不太明显。而北美大槽和欧洲东部的槽都有所加深。因此，我国大部分地区的冬季相对受到冷空气的影响较弱。江淮地区到华北东部夏季降水第1模态和前期冬季500 hPa高度场的相关系数主要通过信度检验的区域位于北太平洋洋面上经向的偶极子分布和北美东岸北大西洋的负相关，说明这些地区冬季位势高度的异常会对随后夏季我国江淮流域到华北东部夏季降水产生显著影响[1-2]；类似的结果也可以从合成差值场中得到体现，主要通过t-检验的区域与相关系数的分布是类似的，说明前期冬季北太平洋和北大西洋上空的位势高度异常会影响到随后夏季我国江淮流域到华北东部降水。

分析2004年6～8月850 hPa风场发现，我国大陆主要为东风控制，从日本以东海面带来一些水汽。另外，北冰洋也存在一股气流南下，在我国东北、蒙古国一带形成辐合。孟加拉湾的水汽由于东北风向，不易到达我国大陆[3-4]。由于日本海的海面带来的气流没有孟加拉湾等地带来的气流温度高、水汽足，所以2004年夏季的降水条件较差，降水情况可能比多年平均要弱。再分析2003年12月～2004年2月850 hPa风场发现，我国大陆盛行由贝加尔湖附近南下的西北气流，与多年平均的冬季风向相似，孟加拉湾的低层出现辐合。

3.2 副高对我国降水的影响 2004年副高强度指数仅为0.12，副高面积指数为0.35，明显低于多年平均；2004年西伸极点系数为0.81，与往年相比处于平均水平，副高北界系数为1.59，明显偏高。由此可知2004年副高强度较弱，面积较小，但副高位置明显偏北，使我国2004年的雨带中心北抬。副高指数与第1、第2模态时间系数显著性检验结果表明，副高强度与降水主要模态相关性明显弱于副高位置，这可能表明了副高位置对降水异常的影响比强度的影响更明显。

4 结论与讨论

（1）2004年我国降水属于中间型。首先从副高的位置可以看出，2004年夏季的西太平洋副高位置比多年的平均略微北抬；其次是夏季850 hPa的风场孟加拉湾的西南水汽表现不明显，水汽的主要来源为北冰洋南下的冷性水汽，其到达的位置为我国的淮河流域；再次，从2004年空间第1模态可以看出，我国东部地区由北向南降雨分布呈负正负，当降雨位置主要在淮河流域，长江以南和黄河以北的地区降雨就会减少，这种分布正好符合中间型；最后由于冬季的赤道东太平洋海温偏高，我国夏季降雨位置偏南，反之偏北。

（2）2004年我國夏季的雨量偏少。2004年我国夏季副高指数和副高面积比多年平均偏小，而副高的强度则明显偏弱，实事上，副高的强弱又直接影响我国东部夏季降水量；2004年夏季500 hPa的距平图来看我国北部的西伯利亚高原位势高度降低，不利于中高纬度的阻高形成和发展，因此会阻碍北方的干冷空气与来自孟加拉湾和我国南海的暖湿空气结合。另外，我国北部的高度距平为较大的正值，大陆高压维持，通过高低纬环流相互作用使东亚夏季风和冷空气影响减弱，从而雨量减少；从2004年夏季850 hPa风场可以看出，由于风场作用，孟加拉湾的水汽在印度半岛北部被阻隔，无法顺利达到我国华东地区。事实上，只有西太平洋和我国南海有部分暖湿空气可以在华东地区与北方干冷空气汇聚，水汽的来源大大降低，从而使我国东部夏季雨量较多年平均而言偏少。此外就是从第1模态时间系数来看，2004年处于极小值点，会比往年降水量减少。综上可知，2004年我国东部夏季降水量应为偏少的情况。

（3）由相关合成分析可知，夏季500 hPa位势高度对我国江淮流域到华北东部夏季降水确实存在显著的影响，尤其夏季东亚大槽的强度和位置对该江淮流域到华北东部降水的影响十分明显，表现为东亚槽偏强偏北和偏弱偏东会使江淮流域到华北东部地区的夏季降水偏多，反之则会使降水偏少。前冬北太平洋和北大西洋上空的位势高度异常、赤道太平洋海温的异常、ENSO循环中的El Nio事件常会影响到随后夏季我国江淮流域到华北东部降水。

参考文献

[1] 倪东鸿，孙照渤，陈海山，等.冬季黑潮区域SSTA及其与中国夏季降水的联系[J].南京气象学院学报，2004，27（3）：310-316.

[2] 余贞寿，孙照渤，王学忠.东部夏季降水变化及其与北太平洋SSTA 的联系[J].南京气象学院学报，2005，28（2）：189-196.

[3] 朱益民，杨修群，谢倩，等.冬季太平洋海表温度与北半球中纬度大气环流异常的共变模态[J].自然科学进展，2008，18（2）：161-171.

[4] 顾伟宗，陈海山，孙照渤.华北春季降水及其与前期印度洋海温的关系[J].南京气象学院学报，2006，29（4）：484-490.