关于陇东黄土高原特大干旱事件的诊断

陇东黄土高原特大干旱事件的诊断分析成都信息工程学院函授专升本2007级王伟新摘要：本文对2007年、2023年位于陇东黄土高原的庆阳市有代表性的三个气象站出现的特大干旱事件，从其影响、成因、天气特征等进行了初步分析。结果表明：大气环流异常调整是形成干旱的主要原因，其中大气活动中心在由冬向夏转换季节，青藏高原大气低频振荡、东亚大气长波调整及超长波的演变，新疆脊加强，东亚大槽加深，形成“西高东低”的高度场，盛行偏北气流，是形成持续干旱的天气气候背景；青藏高原的热力及动力效应，通过高原近地层与边界层逐渐影响到自由大气，是环流异常调整的动力；同时，发生干旱也与青藏高压与西太平洋副高的位置及强度的变化、高原雪盖等密切相关。关键词：干旱青藏高原诊断分析引言我国是世界上主要的干旱国家之一，干旱也是我国最为严重的生态环境问题之一。我国干旱、半干旱面积占国土面积的1/2，且80%的干旱集中于西北地区，干旱是最重要的自然灾害。陇东黄土高原地处西北地区东部，位于青藏高原东北侧，为高原沟壑区，代表了西北东部广大的干旱区域，是典型的旱作农业区。其山、川、塬纵横交错，地形复杂多样，地势大致由西北向东南倾斜，高低落差大，水土流失严重，易形成干旱。其处于中纬度内陆地带，属温带半湿润气候区，具有明显的大陆性气候特点，冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风。春季风向处于季节转型过程中，天气回暖较快，降水渐增但仍较少，风向多变，风速增大，蒸发量猛增，易出现灾害性天气。年降水量分布极为不均，季节、时空差异很大，大的降水过程多以局地阵性天气出现，雨势猛，径流量大。因此，由于天气气候原因造成的干旱几乎年年发生，重者春旱、春末初夏、伏旱接连出现，造成大范围农业严重受灾、人民生活困难。据统计，2007年干旱是继2000年大旱以来最为严重的一次，全部农作物受灾，夏秋粮减产明显，经济损失惨重。2023年干旱是在2007年特大干旱后，又发生严重干旱的一年。多年来，当地广泛流传着“三年两头旱”，“三年一小旱，十年一大旱”的说法，但近年来干旱呈现频发、范围广、程度重、灾情重，其已成为困扰当地农业乃至国民经济发展、制约生态环境建设、退耕还林还草等诸多方面的关键性、重要性难题。所以，对造成干旱的成因及气候特征进行分析，揭示气候变化事实，是做好干旱气候预测及服务的基础，有利于今后的防灾减灾。12007年干旱的气候特征据国家气候中心监测，2007年甘肃中东部、宁夏、陕西中北部、河北中西部、内蒙古、河南一带出现了大范围的严重干旱区域，发生大范围旱灾，其中位于陇东黄土高原中部的环县、庆城县等的干旱尤为严重，基本处于重旱包围的中心位置，为特大旱（见图1）。图1全国气候干旱分布图Fig.1Nationalclimatedroughtdistributionmap涝综合196般1-200嚼0年树气象怪资料，30膀年滑动平均枯值1961杰-1990销年睡年平均饱气温为妻9.6执℃色，我年总牢降水量估为展540.5余毫米问；劫1971-衣2000年团年平均欢气温为孕9.7饰℃葡，接年总腥降水量寿为可491.5页毫米祸，寇所以从样目前祖气候位相变恳化来看，目藏前锡气温处于纱稳喝步升高阶段帜，恋降水量处于瘦相对较少时艰期，且时空嫌、地理瓶分布不均，带月季变率大观，易贫形成蒸干旱。就平栗均状况而言秀，由于阔陇东黄土高认原励地形复杂，朵水土易流失调，降水垫正常初年份，也很歼难满足农作每物生长需水虚的正常挎供给，一旦销降水偏少，禽势必发生干钉旱。200提7年拿3月下旬查-6月预中旬中期，刑平均气温为伯11.8阀℃夕，较历年同忘期偏高衫1.4拔℃鉴，降水量为绘48.5毫掘米女，较历年同凳期偏少逐55益%。路气温连续偏踪高，降水持个续偏少，姿3月下旬旱找象露头寸；转4月份汉降水量贞不足港10筐毫米粉，勾较历年同期别偏少78%局，背光照充足，茎风速大，由战此造成蒸发团量大衡，土壤墒情胜锐减，干旱残发展加重址；5月份降惰水仍偏少，壶旱情加剧。草据测墒分析争，耕作层卫50厘米昼以上均成毒重丙旱状态，土节壤湿度占田转间持水量百秒分比最大为引34%扫（＜40%得为重旱闪），印干土层厚度啊为浮34厘米爱，脖发生商特大编干旱蓬；6月前半雾月降水量种继续偏少傻，出重场旱付持续门。赛直至6月1划7-19日端出现了一次号大范围的中凑雨过程，旱躬情才有所缓纯解钻，才具体气象要减素统计见表零1。秋表1浴2007年度3月下旬托-6月石上旬阻气象要素值脂Tab.1泥宋M爬eteor脖ologi违cale币lemen倾tval死ue荣厨from芹March悲toJ岗unei屑n200将7炼要伏素头荷剧纱庆城县扫浴颗圆灰环毙县宁芬隙宁架县烟且帮秃域旷灵遥实钩况钱距平外禽实况轧距平苦掠实牛况次距平烈降水（毫米须）住3月下旬露功0.6杰熔-90肢千扬0.1窄-9栽8纹腊0.1刚警-99样夫劳职净4月步呼6愤.7野-78债倍惜0.2麻殃-99情血3招.6帽-9朽0记茫院涝5月掌爹38.钩0恰-婶14简著8拆.3骄-80侨造折34.7枝醋-33险难衡慌6月上旬烟恢1.5曲-兼92沟踢8飘.4萌-33平衫迷0.3溜蔽-98队气温（寺℃责）恭撒3月下旬控蛇11.7斤5归.2芝电糟隔1葬1.1陕5.啊4樱农11.9嘉估6.5驳休作剖饱4月坚槽12独.0辆0.3永轰窃11.娱3角0.4话悄1类1.8伯1活.2念嚷刃债5月摊施19.术7套2.9柱滴里21.3跟5鲁.1铅叼18.捎9惭3.5星瓶万建掏6月上旬介责21.6幅1芝.8借所22置.5俭3.2杨惨苹20.7浊洗2.3每日照（小时夜）护3月下旬林海107.2交气39.1谋兄盗92.7尤2室3.4温榨102色.2篇36.驳9鸦舒计妨坏哀烛4月嫁怕269息.8挠47.0悼麦苍236.8纪1丙1.9弯斜264雕.5般46.脚6裳厅喷嘱5月厨磁300.荷5赏47.9躺妈2富86.7混38屿.7弓忌294.臂7聋47.1不雄捐舟6月上旬区政80.3容-5周.2隔剥奶91.哥5辈4.6途基7劈2.3腹-1最1.6狡蒸发（毫米完）看3月下旬塌聪71.6拿匙26.5蒙踏里70.7不3败2.8幸图55略.9难24.桨4非伤裹嚼欧4月怕替2帝26.9恰69草.8煌蚁223粱.8犁26.1如石1董63.1魂血9.0霉丸得工5月哀岂321.杂51染20.7煌爪2沿8脖6.7滑39.斧3窄圆216.0艳始29.7拒号旧迈萍6月上旬也胸97.0易18挖.2许得73钥.9摘-11.2姓舅链65.2稼贯-7.6闸2防断干泊旱环流特征当西北地区是衫我国降水量顿最少的地方理，干旱是其荣天气气候上塘的主要特点非。渴西北地区东琴部年降水量拾的准3年周吨期振幅随时泛间呈周期变江化索1颗。裁白肇烨、徐稿国昌等饰研究发现，些远离海洋，仓水汽条件差皮及青藏高原捡地形的动力填和热力作用隐是造成西北嫌地区干旱气孩候背景的主晋要原因。巩而高原地形订的煤热力、动力胖作用连同盛坝行环流的年锻际变化等又役造成了干旱开区相对干、达湿年的变化迎。即青藏高脾原地形的热弟力、动力作察用、远离海针洋和环流坦异常所是形成西北读干旱气候的娘主要因子，坚它们通过影林响垂直运动倚和水汽状况麻而影响西北纪降水气候。催各因子间相慌互作用、相她互影响。虏处于西北地叼区东部一带似的干旱，就娇其成因而言输，与大气环俊流调整、青率藏高压与西景太平洋副高啊的位置及强先度的变化、吐赤道东太平记洋海温颗的变化、青总藏高原大气亲低频振荡、纪大气长波调流整、青藏高衡原及乌拉尔登地区雪盖面苏积大小等密险切相关。掀2纹.1溉冬季北半球貌稳定的大型搞环流系统中皂，位于青藏已高原北部的裂高压脊和亚着洲东岸的东唱亚大槽，在欢由冬向夏调瓜整的过程中牌，大气超长骄波的频率及希其叠加，造早成胸高压镇脊与逢低压苦槽强度的变瞒化。位势高炎度振荡的频费率主要在低纹频部分，其射随时间的变薯化主要是由刊低频部分的钓变化决定的倍，因此大气补低频振荡细与陇东地区贯的干旱相关仿关系密切。芬大气长波的处演变，新疆鸽脊逐步搁加坑强，东亚大百槽逐步加深末，即在高度懂距平场上，症日本海一带旦为负距平，绍新疆一带为抄正距平，即鬼表现为楚“解西高东低配”纪、约“铸西正东负稀”榴，与其相应茄的中纬度北植风较强，偏水南气流较弱特，水汽条件帆较差，气团糟干冷抬较稳定，易鞠在妹陇东储产生干旱。返2007年畅春季（以4终月份为代表颜）100h餐P欲a、500适h粮P敲a高度场分搬布峡图见图锁2性、图扔3睛，东亚大槽哥位置及青藏壮高原指数序书列见图湾4瞎。由图畜2姓、图州3欺知，在青藏匹高原至贝湖睬一带为强盛寄的高压脊区尚，经度跨度浙达60度；吐而亚洲东部堆沿岸的低槽梢区深厚宽广团。鼓对应在距平戒场上，西伯松利亚大部、捷中亚和欧洲港大部为高于的+8讨dagpm示的正距平覆馋盖，其中欧尿洲地区中心扯值超过16稳0位势米。馅俄罗斯的欧爪洲部分至西绕亚大部、北偷大西洋西北样部和北太平利洋北部一带热为负距平覆嫂盖，中心值偷低歼于-8映dagpm械。由图孕4遗知，春季东叔亚大槽与历曾年相比处于架发展加深阶假段。青藏高杜原的热力状古况与南亚高泥压的南北位津置震荡及东查亚大槽的强翁弱有着密切础的关系。今各年春季高原细温度疲偏低，南亚推高压位置偏通北，东亚大锯槽深，纬向滩西风气流明置显增强腹，偏南暖湿善风场弱壳。由此高度桥场配置情况璃直接导致了版西北地区东依部等广大地宿区干旱的发它生。辆图2朵2007年锈4月图北半球10旗0hPa月民平均位势高酱度（左）及年距平（右）捐（10gp贫m）份F童ig.矿2玉满Month太lyMe献an10祸0hPa拒Geopo痛tenti运alHe画ights城（lef毕t）an耍dAno令malie浸s（ri环ght）肠inth必eNor闭thern睛Hemi历spher帆e银图以3蛮杯2007年宁4月盯北半球伯5剑00hPa酒月平均未位势高度（兆左）及距平捷（右）（1斧0gpm）何破F吓ig.栗3领蝇Month唱lyMe妇an锁5疾00hPa删Geop落otent待ialH衣eight满s（le打ft）a翠ndAn杏omali缩es（r场ight）腹int杰heNo驳rther害nHem胡isphe乳re于图歇4束东亚大防槽位置（上置）及青藏高镇原指数（下赵）序列潜F品ig.工4是行Posit汁iono率fthe吗East武Asia水nTro熔ugh(丈top)寄andt歼heTi捉betP虹latea化u(bo网ttom)万2寸.2交青藏高原的陕动力及热力长作用突显矮，促使干旱估发展加剧。菠由于高原地肆形的原因，纳产生绕流运俘动，而在高纪原北部80舅°缩E附近常出萝现得“严新疆脊弯”隙。由于高原蹄地形的热力舞原因，春末灾初夏，在对盼流层顶附近已形成了强大甲的青藏高压充。青藏高压桑脊线季节性帜北跳时间的脚早晚，其中获心的位置、竭范围，与西删北东部的降镜水关系密切茎。青藏高压该高度场比历毛年平均状态剥偏高，岂强的暖平流捕脊发展，强雄的冷平流槽与发展。议中纬度大气少的斜压性很鸽强，从而导晚致高原北侧惩气流幅散加吼强，负涡度喂加大，下沉侦运动欧增堤强。青藏高克原冬季为一盲冷源，而夏踪季为一热源劈，这种热力孤扰动使大气仇温度场产生编扰动。由于恐其热力作用铅，陆-气、陶气-气发生位热量及动量喘的交换变化签，高原上空少盛行上升气麦流，平均有五效位能向平夹均动能转换液，对流层有未效位能减少去，大气斜压嚷性减小，涡渔动动能可能呀减小。与之敲相联系的在数高原外围有悠补偿下沉气蚀流。其与高感原的动力作涌用叠加，下雄沉气流强盛肯，大气层结拿趋于稳定，炼不易形成云残雨天气。胶由图润5被知，200谦7年春季大锡气从Ekm温an层到行坑星边界层青午藏高压强盛新。在850荡hPa平均椒速度势距平鼓及叫辐貌散风距平若图上，谨在以青藏高格原为中心的柿大约30个谊经度为半径肾的广大地区抚，为反气旋字控制区，炮气流以青藏浪高原为中心杠，向四周扩待散，霜呈赛辐芬散气流，速狭度势距平为尼大值区，认相智应耍的辐傲散风距平亦惩为大值区，堵且范围汁明显向西北片东部一带扩抛大偏，西北东部翻在沈辐沟散气流距平战大值区。滋对应200浴hPa平均贞速度势距平掌及穴辐止散风距平图够上，舱在东南沿海搁内陆一带，插为速度势距挖平负值区，昨为顷辐撤合气流，嗽且为火辐翠合气流的大车值区。这样闯，就从地面粒到高空形成岗了一个萝低盖层本辐扩散、高层久辐倘合的闭合环兴流圈，抑制初产生降水天场气的动力糕作用明显座。遣图5阁2007年倚4月份平均栽速度势距平躺及幅散风距附平涌F删ig.题5径催Anoma拜lies欺forM度onthl晋yMea既nVel乖ocity森冬Poten蛋tial筐andD峰iverg岁entW迁indV填ector控流函数是表叠征稻任何一条流补线与零值流川线之间流体锻的流量的物添理量。后由于青藏高腹原的热力原幸因，尿在图6的8灶50摄hPa及2钉00hPa量上，梢4月份燕中国的中东员部及东南亚旗等广大区域搁为贵偏东风，矢不量风偏大，双东西风切变窝弱。由此，立西北东部等胁广大地区为群暖气团控制绒区，偏西北暖冷空气势力赢弱且往往偏肿北东移射。由于没有则冷空气配合偶，很难形成讲大范围的云笑雨天气。腊图6孝4月份平均前流函数距平下及矢量风距百平歉F惩ig.篇6张悬Anoma挑lies边forM么onthl情yMea枯nStr粘eamF按uncti凝onan路dVec恨torW稠ind双2温.3售西太归平洋副热带切高压位置的亮西进东退、减北抬南压对帽西北地区干渣旱影响明显圈。础副热带高压储是一个环绕束地球副热带器地区的动力童性高压带，音其常年存在庙且稳定少动洲。它是制约臭大气环流变揭化的重要系懂统之一，其政活动对中、写低纬度的天狂气变化起着军极为重要的闻作用。西太强平洋副高西愉部的脊，其颂位置、强度拴、范围随季闷节的变化，峡对西北地区痕东部降水影捞响辅较大异。卵西太平洋副咽高的北侧，浇与西风带锋桨区相邻，多录西风带槽、睛气旋和锋面买活动，幅合留上升气流强业盛，常形成配一个宽广的正云雨带矮，再向北，筑则天气晴好业。俘西太平洋副池高的变动与姥周围天气系瞎统宅强弱、位置绵变化匹有关联关系蹲。绒从2007艳年2月开始则，西太舌平洋副高脊娘线位置与历水年同期平均奇相比偏南，调尤其4月上沿旬、5月中张旬-6月上蓝旬明显偏南凉约5个多纬党度（见图7煎）。斜西太平洋副冲高欲北上迟缓，伏位置偏南、级面积指数偏达小返（见图8）惧，生低空急流偏嚷南，翻雨带集中于际淮河及长江品流域，西北脆东部广大地先区西风环流尘较为强盛，督为反气旋控结制区，呈辐愤散气流，湍鄙流较弱，气迫团趋于稳定利，稍而吃偏巨南暖湿气流泊难以到达博西北地区，码本或地丢长期湿度条锡件差，气候锁干燥所，糖不傲利于距形成外大的办降水天气过拥程，易造成碰持续性碰干旱。手图7蹄115-1革45E平均户500hP慎a副高脊线世位置变化（坊虚线为气候倍平均值）捏F痰ig.慕7直领Varia垂tion寄ofMe兄an50爆0hPa丸subtr酒opica粱lhig绳hrid类geov链er11净5-145窃E转(dash彼edli犹nede眉fined奴asc看limat择ologi讨caln猾ormal造s)惠图8详西北太平洋菜副热带高压熔面积指数（塌A）、强度丙指数（B）或、脊线位置皱（C）和西院伸脊点（D诵）序列爸F钉ig.钉8汪六Area累Index碌(A)、舰Inten垫sity苹Index争(B)、努Ridge沟L杯i残nePo遵sitio警n(C)午and须Weste叶rnRi滥dgeP术oint州(D)科fort资he雁North饶west描Podif渐ic岩Subt柱ropic汁alHi姨gh劣2深.4辫亚欧大陆、昌青藏高原等驳地区雪盖面艰积大小对西怖北地区干旱顺影响。冰雪搏的主要效应识是增大地表雹的反射率，葡对大气运动散总是起冷源勿作用，同时耻由于其消融魂时要吸收热胡量，使季节换性升温变慢咐。由于雪盖工地区的反照给率大大增加总，从而改变极了地表的辐骗射平衡（即允影响了地表申的热量收支献平衡），使科得积雪所在杰的下垫面形挥成异常冷源剥而影响大气全环流，也对晓大气的热力简和动力过程遍都有着重要袭影响。积雪群异常能影响撕大气环流，功环流异常必税然导致降水益的变化。据神分析，高原飘积雪的变化沃在一定程员度上反映了娱亚欧大陆雪凶盖的情况，赞二者的变化欧趋势相同。职大气低频震裹荡，在平流洒波向东传播页的过程中，疾由于青藏高芬原等地带为藏一冷源，因挖热量传导而廉使大气波动改稳定性增大质，大气季节呈内振荡增速以减幅。青藏爪高原多雪年销高原北侧西桐风减弱，这式种趋势可以荡持续到5月腊份，初夏高五原及大陆地锹面热低压弱恨，夏季风亦肢弱且来的迟训。循今年2、3讯月份青藏高敞原、欧亚大考陆积雪面积为明显偏大，矩积雪日数较选历年偏多5荒-10天阅（见图9）鞠。屈这种由于青方藏高原、欧盲压大陆积雪秩偏多，积雪膛日偏长而造孕成下垫面为魂一冷源，从非而影响大气咳运动环流异蒸常，导致西糊北东部大面气积干旱发生枣。揪图细9中国申2007年富3月积雪日轿数（左）及侦距平（右）诊分布碍F焦ig.9邀提S狠nowd驾aten吴umber削(lef血t)an程dano瘦malou脖s(ri皇ght)燕distr犁ibuti狗onin躺Marc均h贫,骨China献in晨2007叔3般辣结论与讨论词干旱是近年蓝来影响范围