南亚高压振荡与青海省汛期降水关系研究

董少睿 来晓玲 段丽君 东元祯 陈冀青

（青海省气候中心，西宁810001）

摘 要：基于1961年～2020年汛期（6月～8月）青海省50个气象站的逐日降水观测资料以及同期NCEP/NCAR再分析资料，分析了南亚高压在不同振荡特征背景下，西太平洋副热带高压的不同匹配类型及该匹配类型对青海省汛期降水的影响。结果表明：南亚高压中心位置和东伸脊点偏东较偏西都会促使青海省降水呈偏多趋势，中心位置偏东会使青海省东部农业区南部、青南牧区大部及柴达木盆地北部地区降水偏多性增加，东伸脊点偏东会使环青海省湖地区大部、柴达木盆地东南部、青南牧区中部降水偏多性增加。

关键词：南亚高压；西太平洋副热带高压；汛期降水；青海省

中图分类号：P458.121 文献标识码：A

文章编号：1005-9393(2022)03-0133-06

作者简介：董少睿（1993-），女，助理工程师，主要从事气候监测与预测。E-mail:1426547030@qq.com。

1 引言

青海省处于青藏高原的东北缘，它是世界上面积最大、高度最高、地形最复杂的高原^[1]。近年来由于全球气候异常变化，各类极端天气气候事件频发，该区域汛期频繁出现旱涝异常，会导致严重的经济损失。因此，对于旱涝异常的成因以及预测研究显得尤为重要。

影响青海省汛期降水异常的因子有很多。通过总结青海省汛期气候预测业务发现在众多因子中，对影响青海省汛期降水颇大的西太平洋副热带高压以及在该高压东西振荡过程中相关甚密的南亚高压是影响青海省汛期降水的最主要因子。李崇银等^[2]认为，多个系统的异常，形成了某种异常的形式配合，也就是大气环流的组合性异常可造成气候异常；陶诗言等^[3]最早经过研究提出西太平洋副热带高压进退过程与100hPa流型变化的关系甚密；张可苏等^[4]在理想转盘实验中，模拟发现高层高压系统有诱使中低层高压发展的趋势。

应用近60年的气象资料，对南亚高压的特征和东西震荡作进一步的研究，其目的是建立预报分析的资料库和分析的诊断模型，以此为汛期的气候预测提供支撑，并提升气象服务的综合效益。

2 资料和方法

本文采用1961年～2020年汛期青海省50个气象站的逐日降水观测资料以及同期NCEP/NCAR再分析资料中500hPa和100hPa高度场资料等。在进行空间特征分析时，将50个站点根据地理位置分别划至东部农业区、环青海湖地区、青南牧区和柴达木盆地地区4个功能区进行研究。

考虑到汛期降水空间分布不均，为了较好地甄别该地区区域旱涝，在分析总体降水情况时，本文采用中国气象局国家气候中心气候预测室的区域降水指数γ^[5]。方法如下：

式中，n为测站数，Ri为该站某年6月～8月总降水量，Ri为该站6月～8月降水量多年平均值，i为测站序号（i=1、2、3……m），n 表示n个测站中降水量距平△R≥0的站数。

该方法使得各站点降水距平在指数中均有所反映，同时考虑了正（负）距平站数在总站数中的比例，能够刻画区域整体降水多寡，γ正常值为150，γ值越大表示区域降水越多，划分为涝年；相反γ值越小表示区域降水越少，划分为旱年。采用高于（低于）平均值0.8倍标准差来挑选典型γ大值（小值）年份，定义为涝（旱）年，分出10个涝年与12个旱年（表1）。

表1 青海省典型旱涝年

3 结果分析

3.1 汛期降水相对正常年份环流特征分析

将青海汛期降水相对正常年份分别做100hPa和500hPa高度距平场合成，100hPa欧亚中高纬度上空高度距平分布为负距平，我国上空整体为正距平控制，南亚高压在青海省上空呈弱的正距平分布；相对应的，500hPa欧亚中高纬度上空高度距平为“- -”分布，我国上空为正距平中心，西太平洋副热带高压在青海省上空呈明显正距平分布（图1）。青海省汛期降水相对正常年份降水正距平频次和降水距平百分率合成后，降水可能性整体均呈现东北向西南由偏多到偏少的变化态势，全省降水均呈略偏多或略偏少的趋势，其中环青海湖地区、东部农业区、柴达木盆地东部降水略偏多，青南牧区和柴达木盆地西部降水略偏少。

图1 青海省汛期降水相对正常年份100hPa、500hPa高度距平合成图（单位：gpm）

3.2 典型旱涝年高度距平场差异及合成信度检验

从1961年～2020年汛期青海省区域降水指数γ的逐年变化整体分析，1961年～2020年间γ指数变化趋势不明显，但其平均值低于正常值150，也就是说在60年间，青海省整体降水相对偏少，且整体趋势由旱年居多转变为多涝年。将典型旱涝年进行年代际划分，比较6个年代际变化：20世纪60年代异常年最多，γ值偏小年最多，呈微弱减小趋势，1年涝5年旱；70年代旱涝年相当，呈微弱增大趋势，2年涝1年旱；80年代旱涝年同70年代，呈减小趋势；90年代1年涝2年旱；21世纪前10年2年涝3年旱，呈显著增大趋势，1961年～2020年最旱年出现于2001年，γ值仅为87.92%；10年代异常年最少，呈明显减小趋势，无旱年2年涝，1961年～2020年最涝年出现于这个年代，为2018年，γ值高达235.20%。

将挑选出的青海省典型旱涝年分别做100hPa和500hPa高度距平场合成，南亚高压在青海省上空涝年呈现明显正距平分布，旱年则呈现明显负距平分布；相对应的，西太平洋副热带高压在青海省上空涝年呈现正距平分布，旱年则呈现负距平分布。对典型旱涝年100hPa、500hPa高度场做相关合成信度检验，皆为正距平控制，且通过高信度检验（图2）。

图2 青海省典型旱涝年100hPa、500hPa高度距平场差异及合成信度检验（单位：gpm）

3.3 南亚高压对旱涝年异常的影响

3.3.1 南亚高压中心位置对汛期旱涝的影响

南亚高压在汛期跳上高原后，中心位置的南北变化较小，东西变化却较大，高压中心常发生东西移动，当中心位于青藏高原时称为“青藏高压”型，位于伊朗高原时称为“伊朗高压”型。利用闭合气压系统环流指数的定义及方法[6]，计算单位半径球面上南亚高压系统的环流指数，以中心平均经度为界，偏东1倍标准差的年份为青藏高压型，偏西1倍标准差的年份为伊朗高压型，挑选出南亚高压中心位置东、西偏移典型年。

南亚高压中心位置偏东青藏高压型典型年100hPa高度距平场青海省上空呈一个弱的正距平，500hPa高度距平场青海省上空则呈明显负距平控制；中心位置偏西伊朗高压型典型年100hPa高度距平场青海省上空呈明显的负距平，500hPa高度距平场则为弱的正距平，与青藏高压型相反。对青藏高压型及伊朗高压型典型年100hPa高度距平场及500hPa高度距平场做差值t检验，皆通过显著性检验（图3）。青藏高压型及伊朗高压型典型年降水正距平频次合成后，青藏高压型较伊朗高压型会促使青海省降水呈偏多趋势，偏多区域主要位于东部农业区南部、青南牧区大部及柴达木盆地北部，而伊朗高压型则会使青海省环青海湖地区和东部农业区北部降水偏多性增加。南亚高压青藏高压型及伊朗高压型典型年降水距平百分率合成后，青藏高压型使青海省除柴达木盆地东部地区降水偏少外，其余大部地区降水呈偏多趋势；而伊朗高压型则会使青海省除环青海湖地区和东部农业区北部降水偏多外，其余大部地区降水偏少。

图3 南亚高压中心位置偏东、偏西典型年100hPa、500hPa高度距平场及差值t检验分布（单位：gpm）

3.3.2 南亚高压东伸脊点对汛期旱涝的影响

根据南亚高压东伸脊点位置，挑选出东、西偏移典型年，南亚高压东伸脊点偏东典型年100hPa高度距平场整个北半球都为高度正距平，说明南亚高压东伸脊点偏东年整个北半球高度都变高，但以青藏高原地区为最大，500hPa高度距平场中高纬呈明显的正距平，青海省上空呈弱的正距平；偏西典型年100hPa高度距平场整个北半球都为高度负距平，500hPa高度距平场中高纬呈明显的负距平，青海省上空呈负距平（图4）。南亚高压东伸脊点偏东及偏西典型年降水正距平频次合成后，偏东型较偏西型明显会促使降水呈偏多趋势，偏东型会使环青海湖地区大部、柴达木盆地东南部、青南牧区中部降水偏多性增加，偏西型会使柴达木盆地东北部、青南牧区局部降水偏多性增加。典型年降水距平百分率合成后，偏东型使除柴达木盆地西北部和青南牧区西部外的所有地区降水偏多，而偏西型呈降水偏少趋势，仅柴达木盆地和青南牧区局部地区降水偏多。

图4 南亚高压东伸脊点偏东、偏西型典型年100hPa、500hPa高度距平场及差值t检验分布（单位：gpm）

4 结论与讨论

（1）1961年～2020年汛期青海省区域降水指数γ平均值低于正常值150，整体降水相对偏少，且整体趋势由旱年居多转变为多涝年。20世纪60年代异常年最多，21世纪10年代异常年最少。最旱年出现于2001年，γ值仅为87.92%；最涝年出现于2018年，γ值高达235.20%。

（2）青海汛期降水相对正常年份南亚高压在青海省上空呈弱的正距平分布，降水正距平频次和降水距平百分率合成后，降水可能性整体均呈现东北向西南由偏多到偏少的变化趋势。

（3）南亚高压中心位置偏东为青藏高压型时，100hPa高度距平场青海省上空呈一个弱的正距平，500hPa高度距平场青海省上空则呈明显负距平控制；偏西为伊朗高压型时则相反。青藏高压型较伊朗高压型会促使青海省降水呈偏多趋势，偏多区域主要位于东部农业区南部、青南牧区大部及柴达木盆地北部；伊朗高压型则会使青海省环青海湖地区和东部农业区北部降水偏多性增加。

（4）南亚高压东伸脊点偏东时，100hPa高度距平场整个北半球都为高度正距平，但以青藏高原地区为最大，500hPa高度距平场中高纬呈明显的正距平，青海省上空呈弱的正距平；偏西时则相反。偏东型较偏西型明显会促使降水呈偏多趋势，偏东型会使环青海湖地区大部、柴达木盆地东南部、青南牧区中部降水偏多，偏西型会使柴达木盆地东北部、青南牧区局部降水偏多。

参考文献:

[1]温克刚.中国气象灾害大典·青海省卷[M].北京:气象出版社,2007:14-15.

[2]李崇银,顾薇,潘静.梅雨与北极涛动及平流层环流异常[J].地球物理学报,2008,51(6):1632-1641.

[3]陶诗言,朱福康.夏季亚洲南部100毫巴流型的变化及其与西太平洋副热带高压进退的关系[J].气象学报,1964,34(4):385-399.

[4]张可苏,陈章昭,周明煜,等.青藏高压移动的模拟实验及其在夏季形势预报中的应用[J].中国科学,1977(4):360-368.

[5]赵振国.中国夏季旱涝及环境场[M].北京:气象出版社,1999:8-9.

[6]王盘兴,赵辉.闭合气压系统中心位置指数的计算方案[J].大气科学学报,2010,33(5):520-526.

The Relationship Between South Asian High Oscillation and Precipitation inFlood Season in Qinghai Province

Dong Shaorui, Lai Xiaoling, Duan Lijun, Dong Yuanzhen, Chen Jiqing

（Qinghai Climate Center, Xining Qinghai 810001, China）

Abstract:Based on the daily precipitation observation data of 50 meteorological stations in Qinghai during flood season from 1961 to 2020 and NCEP/NCAR reanalysis data of the same period, different matching types of western Pacific subtropical high and their effects on precipitation in flood season in Qinghai under different oscillation characteristics of South Asia high were analyzed. The results show that center of the South Asia high and the eastern stretch from east to west ridge point will prompt the bullish trend precipitation in Qinghai, and the center will make the rainfall increase in the south-eastern Qinghai agricultural area, most of the southern pastoral areas and the northern Qaidam Basin. Stretched ridge point by east can make the rainfall increase in the most of Qinghai lake region, southeast of Qaidam Basin, and southern central pastoral area.

Key words:South Asian high;Western Pacific subtropical high;precipitation in flood season; Qinghai

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