葫芦岛市夏季干旱的大气环流背景特征及成因分析

李长红

(辽宁省葫芦岛水文局，辽宁 葫芦岛 125000)

0 引 言

干旱是自然灾害现象，主要表现在干旱区域的降水量过低，如果某个区域的降水量持续的低于正常水平，那么干旱灾害的发生就会对当地农业生产和经济社会造成直接影响。干旱事件的发生频率随着全球气温的不断变暖日趋增大，且影响强度显著增强，对社会持续发展和人类的生存构成严重的威胁，对造成干旱的成因及其影响的已成为当前学术研究的重要课题之一。葫芦岛市位于我国辽宁省西南部，下辖兴城、绥中、建昌三个县(市)和连山、龙港、南票三个区，存在地形地貌复杂、丘陵起伏、山岭重叠、水系纵横交错、南北跨度大等特征，素有“辽西走廊”之称。该区域为亚湿润季风气候，四季分明，年降水量560-630mm，属于辽西地区主要旱区。葫芦岛地区自然灾害损失较严重、出现频率较高的为旱灾，统计资料显示旱灾和涝灾占葫芦岛气象灾害的58%、12%，其他自然灾害占30%，干旱对葫芦岛农业生产和经济发展已构成严重的威胁[1-7]。

针对干旱灾害问题许多学者做了大量研究，并取得一些成果和有意义的结论，如李耀先[8]、张凌云[9]等系统分析了广西和柳州等地的干旱时空特征，进一步分析了当地的春旱成因和分布特征；李新周等[10]深入分析了全球变暖与7大干旱区干旱频率的关系；石崇等[11]对东半球近60年的干旱化变率和趋势利用SPEI法进行了分析，并认为当前大部分地区正在趋于干旱化。秋季农作物的生长发育受7-9月份降水量的影响显著，将在很大程度上降低秋作的品质和产量，而当前涉及夏旱的研究还鲜有报道。据此，结合葫芦岛市1971-2015年相关数据资料，研究了当地夏季干旱特征及大气环流变化规律，以期为准确预测干旱灾害提供科学的依据，为促进葫芦岛农业经济发展和防灾减灾提供决策依据。

1 研究方法

研究数据来源于葫芦岛及其所辖兴城市、建昌县、绥中县1971-2015年逐日降水资料，数据精度为2.5°×2.5°的全海平面气压slp、NCAR/NCEP数据资料、高空17层经向及纬向风、比湿及p坐标垂直速度，1970-2015年分辨率为2.0°×2.0°NOAA扩展重构海表温度及国家中心的74项逐月环流特征量资料。

(1)

另外，采用季平均和月平均处理分别处理以上获取的大气水汽通量逐日整层计算结果，从而得到大气水汽通量在季节和逐月尺度上的整层数据。

2 大气环流背景特征

2.1 夏旱年水汽通量场特征

根据葫芦岛旱年水汽通量距平合成场和夏季平均水汽通量场可知，在渤海附近北折而上升向辽宁地区输送水汽的来源于孟加拉湾偏西气流水汽输送带，处于辐合区中的葫芦岛有利于降水。夏旱年，气旋式水汽通量距平场处于黄海及其以东洋面上空，处于平气流水汽输送带中的葫芦岛地区的水汽通量距平散度表现出辐散现象，葫芦岛地区的幅散增强且水汽通量辐合减弱，输送至该区域上空的水汽通量较平均年明显减弱，从而使得降水量偏小。

2.2 夏旱年850hPa风特征

结合葫芦岛夏旱年850hPa风场距平合成场和夏季850hPa平均风场可知，前文分析的水汽通量场特征与它们表现出相似的变化特征。经孟加拉湾至辽东本岛后的印度洋上空低压北侧强盛的偏西气流，南上对华南地区产生影响作用，所以偏南气流为葫芦岛夏季850hPa上空的主要特征，对于水汽输送具有积极作用。夏旱年，反气旋式距平场控制的中太平洋西部-辽东半岛区域，处于该东北气流距平常中的葫芦岛地层辐射增强，西南季风和辐合区减弱，同时距平强辐散区位于葫芦岛上空的一个区域。因此，对于地层辐合降水产生不利的作用。

2.3 夏旱年500hPa位势高度场分析

依据葫芦岛夏旱年500hPa高度距平合成场和夏季500hPa平均高度场，中高纬地区的东亚大槽较浅，环流平直，副热带高压控制低纬西太平洋地区，一个很深的气旋性弯曲位于孟加拉湾-阿拉伯海湾区，且存在非常明显的印缅槽，位于西太平洋副高西侧和印缅槽前之间的葫芦岛地区，处于西南气流中有利于降水发生。白令海峡-日本岛-我国东北一带在葫芦岛夏旱年高度距平合成场上呈现出负距平特征，其它低纬地区至亚洲大陆大部分范围均表现出正距平，黄海-东海-孟加拉湾一带的正距平区显著，由此表明中高纬一脊一槽型在葫芦岛夏旱年趋于显著，呈增强趋势的有副热带高压和大陆高压。

2.4 夏旱年500hPa垂直速度场特征

从葫芦岛夏旱年500hPa垂直速度距平合成场和500hPa平均垂直速度场可以看出，中低纬亚洲大陆-西太平洋地区在夏季500hPa平均垂直速度场上均为ω<0，东海一带为中心低值区，次低值中心为我国华东-华北一带，由此表明上升运动为以上地区500hPa上空的主要特征，上升运动在我国华北-东海一带最为剧烈，降水量比较充沛。显著的正距平位于华东地区的上空，而处于夏旱年500hPa垂直速度距平合成场正距平中心区的葫芦岛地区，其上升运动程度大大降低；另外，可以看出呈显著正距平区的还有孟加拉湾-青藏高原南坡一带，这些地区的上升运动与夏旱年印缅槽偏弱有关，其运动程度显著减少。

2.5 夏旱年海平面气压场特征

葫芦岛夏旱年海平面气压距平合成场和夏季平均海平面气压场显示，阿留申低压在夏季平均海平面气压场上小时，低压环流控制印度洋北侧-亚洲大陆-太平洋西部，葫芦岛地区位于副高西侧和低压环流东南侧之间的偏南气流区。显著的负距平区为中太平洋西部至我国南海地区，在葫芦岛夏旱年海平面气压距平合成场中亚洲大陆大部分地区为正距平区，葫芦岛夏旱年的亚洲热低压与平均场相比明显减弱，显著增强了阿留申低压。

2.6 夏旱年海温场分析

从葫芦岛夏旱年海温距平合合成场可以看出，显著的负温度距平区位于赤道至印度半岛附近地区，显著的负温度距平区为中太平洋至我国黄海地区，以上区域的正距平区特征保持较高的一致性。

3 葫芦岛夏旱的前期大气环流信号

根据葫芦岛夏旱年海温、海平面压、春季500hPa高度距平合成场可知，500hPa中高纬地区槽脊在葫芦岛夏旱年春季显著增强，一脊两槽特征逐渐明显，可见东亚大槽在葫芦岛夏旱年春季偏强，而副高呈偏弱变化特征；副高、阿留申低压在葫芦岛夏旱年春季均呈偏弱的特征，葫芦岛夏旱年春季的显著负温度距平区位于阿拉伯海湾-孟加拉湾至北印度洋、我国东海的广阔海洋面上，这主要与印缅槽偏强和副高偏弱等因素相关。

综上分析，前期的大气环流信号在葫芦岛夏旱年总体体现为：一槽两脊梁形势在中高纬区域逐渐变得明显，东亚大槽和印缅槽偏强而副高及地面阿留申低压偏弱。

4 夏旱成因分析

通过分析各种大气环流背景场关于葫芦岛夏旱年变化特征，海温场、海平面气压场、水汽通量辐散辐合、整层水汽输送条件、 850HPa风场和高度场均可对夏旱的发生产生显著的影响。对环流背景场分析结果显示，在850hPa和夏旱年葫芦岛分别处于东北气流距平辐散区、整层积分水汽通量偏北气流距平辐散区，中高纬一槽一脊形式在500hPa高度距平合成场上明显，阿留申低压、大陆高压及副热带高压增强，而亚洲热低压及葫芦岛上空上升运动减弱，印缅槽槽区偏北且变浅，海温场上显著的负温度距平区为赤道至印度半岛附近地区，显著的负温度距平区为中太平洋西部至我国东海地区。

从水汽条件和环流异常特点的角度分析，夏旱年水汽通量辐合减弱且西南水汽输送强度减弱，西太平洋副热带高压偏强及500hPa印缅槽变浅，850hPa西南季风明显减弱而西太平洋副热带高压偏强，辐合区减弱且底层辐射增强，因此对水汽向东北方向的输送产生不利影响，加之明显的距平强辐散区位于葫芦岛上空，对于低层辐合形成的降水造成负影响作用。从动力的角度认为，大陆高压增强和印缅槽减弱，中高纬槽底位置偏北且葫芦岛上空上升运动减弱，这些因素对触发降水均产生负作用。

5 结 论

从葫芦岛夏旱年前期大气环流信号、大气环流背景及成因的角度进行研究，得出的主要结论有：

1)夏旱年，气旋式水汽通量距平场处于黄海及其以东洋面上空，处于平气流水汽输送带中的葫芦岛地区的水汽通量距平散度表现出辐散现象，葫芦岛地区的幅散增强且水汽通量辐合减弱，输送至该区域上空的水汽通量较平均年明显减弱，从而使得降水量偏小。

2)经孟加拉湾至辽东本岛后的印度洋上空低压北侧强盛的偏西气流，南上对华南地区产生影响作用，所以偏南气流为葫芦岛夏季850hPa上空的主要特征，对于水汽输送具有积极作用。

3)显著的负温度距平区位于赤道至印度半岛附近地区，显著的负温度距平区为中太平洋至我国黄海地区；在850hPa和夏旱年葫芦岛分别处于东北气流距平辐散区、整层积分水汽通量偏北气流距平辐散区，中高纬一槽一脊形式在500hPa高度距平合成场上明显，阿留申低压、大陆高压及副热带高压增强，而亚洲热低压及葫芦岛上空上升运动减弱，印缅槽槽区偏北且变浅，海温场上显著的负温度距平区为赤道至印度半岛附近地区，显著的负温度距平区为中太平洋西部至我国东海地区。