东亚季风对西南地区秋冬春连旱的影响分析

韦小雪 周渭 黄远盼等

摘要选取3种东亚季风指数计算方法进行运算，并与我国西南地区降水距平百分率和温度距平进行对比，分析1980～2014年西南地区降水和温度异常现象，从而找出东亚季风与西南地区秋冬春连旱的对应关系。结果表明，东亚季风的活动及强弱很大程度上直接影响着我国西南地区秋冬春连旱所覆盖地区的面积和旱情的严重程度。

关键词东亚季风；西南地区；秋冬春连旱；影响分析

中图分类号S423文献标识码

A文章编号0517-6611（2015）28-154-03

干旱被大部分人所接受的是指一种蒸发和降水收支不平衡的水量相对亏缺的自然现象。它不仅给人类生活生产带来了影响，同时也是造成严重的经济损失的重要原因之一。因此，秋冬春连旱的灾害事件已经越来越受到关注。针对已经发生在我国的秋冬春连旱事件，很多学者进行了相应的研究，并取得了一定的成果[1-5]，如Yang等[3]针对了2009年云南秋冬春连旱进行个例对比分析，讨论了大气环流和海温对云南省冬季降水多少的关系；石春玲等[5]研究表明造成连旱事件的主要原因是降水异常偏少而气温异常偏高，而另一个原因就是在秋季西太平洋副热带高压的异常阻碍了水汽的输送和冷暖空气的交汇；Song[6]等通过研究NAO（北半球冬季北大西洋涛动）和2009～2010年云南省秋冬春连旱的关系，发现在ENSO为暖相位的冬季，NAO和云南降水关系密切，反之，关系则不显著。以上分析可见，连续的降水偏少、气温偏高是形成连旱的主要原因。虽然季风与降水的研究已经有很多[7]，但针对干旱和季风的研究并不多。季风气候形成了我国南方地区干旱灾害的必然性，而不稳定的季风活动又造成了干旱发生的随机性。作为亚洲季风的重要组成部分，东亚季风与秋冬春连旱有着密不可分的关系。因此，笔者以我国西南地区为例，选取东亚季风冬夏指数进行对比，讨论二者关系，通过揭示东亚冬夏季风活动以及东亚季风相关成员的活动及强弱影响我国南方秋冬春连旱所覆盖地区的面积和旱情严重程度的关系，为以后对南方地区连旱预报提供一定的指示作用。

1资料与方法

1.1资料选取所用资料包括NCEP/NCAR再分析资料中1980～2014年的海平面气压场资料、空气温度资料，以及500和850 hPa高度场资料、纬向风和经向风资料，网格距2.5×2.5；国家气候中心全国160台站8月～次年5月的月降水、温度实测资料，为了保证资料的完整性和连续性，选取包括云南、贵州、四川等地区的西南地区35个台站气象台站1980～2014年9月～次年5月的实测月降水资料。

1.2东亚季风指数的计算季风指数是指某一地区季风现象明显程度的量值，同时也是描述季风活动程度的物理量。伴随着人类对季风认识的不断深入，季风指数的定义方法也在不断发展着，研究越来越深刻，不同的学者对东亚季风强度的计算方式也不同。如今，计算季风指数的方法仍处于百家争鸣的状态，还没有一种计算方法被气象界普遍认定。在此主要选取3种常见的方法进行计算。

1.2.1施能等[8]方法。其计算公式为MIt=7i=1（SLP*1it-SLP*2it）、MI*t=MIt-MIσMI，式中，符号“*”表示标准化处理，下标1、2分别表示110°E和160°E；i为纬带，取值1，2，…，7；t为年份，取值为1980，1981，…，2014；MI为均方差，MI*t即为东亚季风指数。

1.2.2张庆云等[9]方法。其计算公式为IEASM=U′850[10°～20°N、100°～150°E]-

U′850[25°～35°N、100°～150°E]。

1.2.3晏红明等[10]方法。其计算公式为IEAWM=[IH500Sh500+I1SLP995SSLP995+IAIR995SAIR995]/3，式中，IH500、I1SLP995和IAIR995分别为500 hPa高度场、海平面气压差以及空气温度变化指数；Sh500、SSLP955、SAIR995分别对应500 hPa高度场、海平面气压差以及空气温度变化的标准差。

2东亚季风分析

2.1东亚夏季风强度指数由于海陆之间热力性质存在差异，海陆分布直接影响了季风现象的产生。通过考虑我国的地理位置和夏季风特点，郭其蕴[11]利用海陆之间气压梯度的大小来定义了一组东亚夏季风指数的计算方法。该方法利用地面气压资料，选取10°～50°N内每10°纬圈上的月平均的110°E海平面气压减去160°E海平面气压且气压差值≤-5 hPa的所有数值的和，代表夏季风的强度。为了简便，将各年的值与年平均的比值作为夏季风强度指数（简称SMI），发现夏季风强弱与比值大小成正比。虽然郭其蕴的方法非常经典，但相对而言还不够完善。加上随着探测技术的多元化以及计算技术的越加成熟，施能等[8]对郭其蕴的方法进行了一些改进，更完整地描述了东亚冬夏季风的强度指数的定义。该方法利用逐月海平面气压资料，选取20°～50°N内间隔每5°的纬圈上的标准化海平面气压（110°E海平面气压减去160°E海平面气压）的和，并进行一次标准化处理。夏季风指当年6～8月的平均，计算结果如图1所示。为了使用方便，将夏季风指数乘以-1，这样指数大就代表季风强，小则代表弱。从图1可以发现，1980、1986、1991、2001和2014年夏季风较强，1997～1998、2005～2006、2012～2013年的夏季风偏弱。

除了可以利用海平面气压资料计算东亚夏季风指数，还可以利用NCEP/NCAR再分析资料中的纬向风资料。张庆云等[9]选取100°～150°E的区域里，用10°～20°N（东亚热带季风槽区）与25°～35°N（东亚副热带地区）6～8月平均的850 hPa风场的纬向风距平差，定义了一组东亚夏季风指数（IEASM）。根据公式计算了1980～2014年各年东亚夏季风指数（图2），并依照其定义，将东亚季风指数≥2的年份定义为强夏季风年，≤-2的年份定义为弱夏季风年。从图2可以看出，用张庆云等方法计算后，1982、1985、1988、1990、1998、2001、2006、2008年为强夏季风年，1984、1987、1999、2002和2007年为弱夏季风年。

2.2东亚冬季风强度指数以上用于计算的夏季风指数的方法中，施能等方法也可以计算冬季风指数，用其方法计算的结果如图3所示。从图3可以看出，1980～1981、1984、1987、1995、2005和2011年冬季风偏强，1990、2006～2007和2009～2010年冬季风偏弱。以上3种计算方式主要都是使用某一种数据所计算东亚季风指数。而晏红明等[10]同时利用NCEP/NCAR再分析资料中逐月资料中的海平面压力资料、空气温度资料以及500 hPa高度资料综合计算了东亚冬季风指数，依照这个定义和公式计算出1980～2014年东亚季风指数（图4）。这组东亚季风计算不仅考虑到了高层的环流因子，同时还考虑到了热力因子的变化和低层动力，可以说是包括方面比较完整的综合东亚冬季风的计算方法。从图4可以看出，1981、1984、1986和1996年为晏红明方法下计算出来的强冬季风年；1989～1990、1998、2007、2009年为弱冬季风年。

2.3东亚季风强度指数特征综合以上各种计算方法，统计出各算法中的强、弱季风年（表1），发现夏季风的两家指数上有略微的偏差，但具体哪家指数对南方地区影响较大还需要更多参数的响应；而冬季风则差距不大。另外从计算出的各指数上看，冬、夏季风均是持续减弱的趋势，并有强度由正进入负的年份。

3西南地区秋冬春连旱灾害特征及东亚季风对其影响分析

3.1秋、冬、春季的降水特征利用降水距平百分率来判断干旱程度，主要选取发生偏旱或大旱的年份分析。按照降水距平百分率的标准，为了资料的完整性和连续性，将从国家气候中心160个台站中选取出西南地区包括云南、贵州、四川等地区的35个台站资料进行处理，为了方便分析，取该年的秋季、冬季以及次年的春季同时发生降水距平百分率低于-0.25，则为秋冬春季连旱，而其他连旱也以此类推。

从图5可以看出，西南地区没有发生明显的大旱。从总体趋势上分析，西南地区发生干旱事件较少，但仍有发生连旱事件，在1998和2009年的秋季和冬季降水距平百分率均明显偏低，且达到偏旱的等级，因此很可能是发生了秋冬连旱，加之次年的春季降水距平百分率也没有明显的上升，有可能发生了秋冬春连旱。

将东亚季风指数（图1～4、表1）和西南地区降水距平百分率的时间序列（图5）对比分析发现，就对应的年份来看，在西南地区，秋季发生干旱的年份对应该年的东亚夏季风指数偏弱的年份；冬季在季风指数趋势由正到负的年份之前，干旱年份对应着冬季风较强的年份，而在季风指数趋势由正到负的年份之后则对应着冬季风强度较弱的年份；在春季发生的干旱年份较少，因此没有很明显的对应关系。

3.2秋、冬、春季的温度特征从东亚季风的特点来看，东亚季风同时也影响各地温度的变化。温度距平则反应一定时期里一定范围地区温度和多年平均值的偏差，是看出某一年的温度异常偏高或偏低的直观反应。因此与降水距平百分率一样，选取国家气候中心的资料将南方地区划分为3个区域，得到1980～2004年西南地区各年温度距平时间序列（图6），从而反映出该区域各年与35年平均温度的偏离程度。从图6可以看出，西南地区在1998和2005年发生了秋冬高温，2006年秋～2007年春均是持续高温；相反在1991年则出现了秋冬低温，1981年秋～1982年春持续低温。

通过选取出的这些年份与东亚季风强度指数异常的年份（表1）进行对比可以发现，西南地区秋季气温偏高的年份夏季风往往在该年偏弱，气温偏低的年份则没有很明显的对应。春季则有一定的年代变化，在2000年之前，春季温度与夏季风呈负相关，即夏季风越强，春季温度越弱；而在2000年之后则转变为夏季风越强对应温度越高的正相关关系。然而在冬季，冬季风偏强的年份对应的该年气温明显偏低，冬季风偏弱的年份与温度则没有明显的偏高，即强冬季风对西南地区冬季气温有较明显的影响，弱冬季风则对应影响不明显。

3.3东亚季风对西南秋冬春连旱的影响以上分析可见，西南地区东亚夏季风指数偏弱的异常年，对应当年秋季降水偏少，同时温度偏高，导致秋旱发生；冬季而言，基本在1995年之后就对应着冬季风强度较弱的年份，冬季低温少雨；而西南地区春季发生的干旱年份较少，东亚季风对其降水和温度有一定的影响，但没有很明显的对应关系。由此可见，在可能或已发生的秋冬春连旱时期，当年秋季和次年春季受夏季风影响，夏季风往往偏弱，使得降水偏少，温度偏高；而冬季则明显受到偏强的冬季风影响，降水偏少，温度偏低。

通过西南地区的例子，为了更好地检测、预报和应对我国南方秋冬春连旱灾害事件，在关注各项指标的时候可以更多地关注一下当年的东亚夏季风和冬季风的强弱异常情况所对应的降水和温度的变化。假若冬季风增强、夏季风减弱，伴随秋季高温少雨并有可能持续到冬季转为低温少雨的趋势，则很有可能发生旱情。若夏季风和冬季风指数在该年有明显的异常，则很可能南方部分地区甚至大部分区域均会发生秋冬春连旱事件。

安徽农业科学2015年

4结论

（1）东亚季风的活动及强弱很大程度上直接影响着西南地区秋冬春连旱所覆盖地区的面积和旱情的严重程度。

（2）在秋季，东亚夏季风强度往往偏弱，西南地区多地秋季温度往往持续偏高，加之水汽条件不足，降水偏少，从而容易出现干旱状况；冬季开始，发生连旱年的冬季风强度往往持续偏强，南方地区气候特点为干燥、低温，这样的气候特点往往加重了之前干旱的程度；到次年的春季，由于同时受到强冬季风和弱夏季风影响，春季降水持续之前偏少的状态，气温也较往年春季的均值偏高，从而持续发生连旱。

（3）该研究仅是由3种常见的东亚季风强度指数计算后的数据和西南地区降水、气温等简单资料分析对比处理得出，因此对于东亚季风与我国连旱关系的普遍性和地域差别还有待进行更加深刻的研究。

参考文献

[1]

HUANG R H，LIU Y，WANG L，et al.Analyses of the causes of severe drought occurring in Southwest China from the fall of 2009 to the spring of 2010 [J].Chinese journal of atmospheric sciences，2012，36（3）：443-457.

[2] QIAN W H，ZHANG Z J.Planetary-scale and regional-scale anomaly signals for persistent drought events over Southwest China[J].Chinese journal of geophysics，2012，55（5）：1462-1471.

[3] YANG H，SONG J，YAN H M，et al.Cause of the severe drought in Yunnan Province during winter of 2009 to 2010 [J].Climatic and environmental research，2012，17（3）：315-326.

[4] 广东省防灾减灾年鉴编纂委员会.广东省防灾减灾年鉴2000版[M].北京：气象出版社，2000：30.

[5] 石春玲，李峰，孟祥新，等.山东省2010—2011年秋冬连旱特征及成因[J].干旱气象，2012，30（3）：323-326.

[6] SONG J，YANG H，LI C Y.A further study of cause of the severe drought in Yunnan Province during the 2009 to 2010 winter[J].Chinese journal of atmospheric sciences，2011，35（6）：1009-1019.

[7] 刘瑜，赵尔旭，黄玮，等.2005午初夏云南严重干旱的诊断分析[J].热带气象学报，2007，23（1）：35-40.

[8] 施能，鲁建军，朱乾根.东亚冬、夏季风100年强度指数及其气候变化[J].南京气象学院学报，1996，19（2）：168-177.

[9] 张庆云，陶诗言，陈烈庭.东亚夏季风指数的年际变化与东亚大气环流[J].气象学报，2003，61（4）：560-568.

[10] 晏红明，周文，杨辉，等.东亚冬季风指数的定义及其年代际异常[J].大气科学学报，2009，32（3）：367-376.

[11] 郭其蕴.东亚季风强度指数及变化的分析[J].地理学报，1983，38（3）：207-217.