2014年6—7月湖北地区干旱特征及其异常环流分析

王海燕，温泉沛，王珊珊，李银娥

（1.武汉中心气象台，湖北 武汉430074；2.武汉区域气候中心，湖北 武汉430074）

湖北地处亚热带，位于典型的季风区内，除高山地区外，大部分为亚热带季风性湿润气候，降水充沛，雨热同季。然而2014年夏季湖北全省平均降水量为416 mm，较常年偏少109 mm，排历史同期倒数第10位。6月降水量湖北大部偏少4～9成，7月鄂北地区降水偏少5～9成，截至8月9日89.4万人、21.9万头大牲畜饮水困难，受旱农田达到6.7×105hm2，全省死水位以下水库高达1356座，据民政厅统计，干旱直接经济损失达到19.91亿元。

决定干旱与否的关键条件是降水的多少[1-2]，而降水异常的直接原因是大气环流的异常。国内学者从南亚高压的角度做了很多研究，如：罗四维等[3]指出夏季南亚高压与我国东部旱涝分布的关系密切；张琼等[4]分析了长江流域大范围旱涝与南亚高压的关系；刘梅等[5-6]分析了南亚高压与江苏、川渝等地夏季降水的关系。还有一些学者从西太平洋副热带高压的角度，分析其与湖南[7-8]、川渝地区[9]夏季干旱的关系，认为西太平洋副热带高压的加强和维持是重要原因。以上研究主要是针对长江流域的高温干旱，还有一些学者着力于研究西部干旱区的气候变化特征[10-11]，而针对湖北地区的干旱成因分析较少。本文拟分析6—7月湖北干旱的气候特征，并重点探讨2014年6—7月湖北干旱的异常环流特征，以期为湖北干旱预测提供科学依据。

1 资料

湖北地面气象观测站中资料年代较长、代表性较好的76个站点（图1）1981—2014年逐月降水资料；国家气候中心提供的逐月大气环流指数；美国NCEP/NCAR2.5°×2.5°再分析资料，包括逐月高度、相对湿度、风场资料。文中采用1981—2010年的平均值作为气候平均态。

2 6—7月湖北干旱气候特征

2.1 时间变化

图1 湖北76个站点分布情况

统计湖北月降水距平百分率，以降水距平百分率超过20%算降水偏多、低于-20%算降水偏少（干旱）。可以看出，6月（图2a）2004年以前降水偏多年和偏少年交替分布，之后降水偏少年增多，且负距平都在-20%以下。7月（图2b）降水变幅较大，其中4年距平超过60%，最大正距平出现在1996年，为80.5%,最小负距平出现在1988年，为-63.9%。总体来看，2010—2014年湖北6—7月有降水偏少趋势，2014年6、7月湖北降水距平分别为-40.1%和-23.6%。

2.2 空间分布

统计1981—2014年6—7月湖北各站点月降水距平百分率≤-20%的次数。6月（图3a），湖北东部降水偏少年多于西部，全省除江汉平原东部和鄂西大部外，降水偏少年均在14次以上，其中鄂北岗地和鄂东南东部降水偏少年最多，达16~18次。7月（图3b），降水偏少范围较6月有所扩大，除鄂西北西部和南部、鄂西南西北部外，湖北大部降水偏少年均在14次以上，其中恩施地区南部、鄂北岗地和鄂东大部的降水偏少年最多，达16~19次。总之，6、7月鄂北岗地降水偏少年均达15次以上。

3 2014年6—7月湖北干旱特征

图4给出了2014年6—7月的湖北降水距平百分率和气温距平分布。可以看出，6月除了鄂西北的西南部有降水正距平，其他地区均为降水负距平，尤其是鄂东北—江汉平原南部—恩施地区南部降水偏少50%以上。7月，鄂东北东部—鄂东南南部和巴东—兴山地区出现了降水正距平；其他地区为降水负距平，其中鄂北岗地至江汉平原北部降水偏少50%以上。

和历史同期相比，6月湖北西部气温偏低-1～0℃，东部大部偏高0～1℃（图4c）；7月湖北除恩施和十堰地区略偏高外，大部地区气温偏低，东部偏低-2～-1℃（图4d）。综上可见，2014年6—7月湖北降水偏少，但高温特征不明显。下文将从南亚高压、西太平洋副热带高压及中纬度环流等方面进行分析。

4 2014年6—7月异常环流分析

4.1 南亚高压特征

图2 1981—2014年6月（a）和7月（b）湖北降水距平百分率分布及变化趋势

图3 1981—2014年6月（a）和7月（b）湖北各站点降水距平百分率≤-20%的次数分布

图4 2014年6月（a）和7月（b）湖北降水距平百分率色斑图及6月（c）和7月（d）湖北气温距平色斑图

结合李永华等[12]和张琼[13]定义的南亚高压指数，南亚高压主中心的地理位置指100 hPa高度场上（10°~50°N，10°~140°E）区域内最大位势高度值（在16 600 gpm等值线范围内）对应的经度和纬度。根据该定义，6月气候平均态南亚高压主中心在青藏高原，7月气候平均态南亚高压主中心有2个，分别在青藏高原和伊朗高原。2014年6、7月南亚高压主中心的地理位置分别为（27.5°N，90°E）和（32.5°N，87.5°E），都位于青藏高原。

钱永甫等[14]利用多年逐候平均资料，分析得到盛夏南亚高压的两类平衡态——青藏高压和伊朗高压，它们又各可分为东西部型，并指出青藏高压的平衡态位置范围为82.5°～95°E。根据该定义，2014年6—7月青藏高压的主中心位置都在平衡态范围内。

从100 hPa月平均高度场及同期距平来看，2014年6月南亚高压中心加强到1 680 dagpm，其1 678 dagpm特征线较气候平均态范围扩大，向东扩展了近15个经距（图5a）。2014年7月南亚高压中心加强到1 688 dagpm，其1 684 dagpm特征线较气候平均态范围扩大、向东扩展了5个经距左右（图5b）。此外，2014年6—7月南亚高压所在区域都是正距平，说明南亚高压较气候平均态东扩的同时，强度也有所加强。

4.2 西太平洋副热带高压及中纬度环流特征

根据国家气候中心《百项气候系统指数集》，统计1981—2014年6—7月降水偏多年、偏少年的西太平洋副热带高压（以下简称副高）特征参数并进行合成，得到表1。副高特征参数的定义如下：

（1）副高面积指数：500 hPa高度场，10°~60°N、110°~180°E区域内≥5 880 gpm区域的球面面积。

图5 2014年6月（a）和7月（b）100 hPa高度场（黑色等值线）和距平场（阴影）

（2）副高强度指数：500 hPa高度场，10°~60°N、110°~180°E范围≥5 880 gpm的区域内，格点位势高度与5 870 gpm之差乘以格点面积的累积值。

（3）副高脊线位置指数：500 hPa高度场，10°~60°N、110°~150°E区域内，逐条经线上副热带高压中心（即纬向风u=0、且∂u/∂y >0）位置所在纬度的平均值。

（4）副高西伸脊点指数：500hPa高度场，10°~60°N、90°~180°E 区域内，5880 gpm等值线最西端位置所在经度。

很多研究认为[7-9]，某地处在副高控制下是发生持续高温干旱的直接原因。但是由表1可见6、7月湖北降水偏少年较降水偏多年，副高面积指数和强度指数均偏小，脊线位置均偏北，西伸脊点均偏东，说明西太平洋副高偏东偏北偏弱时，也容易造成湖北干旱。

与降水偏少年副高的普遍特征相比，2014年6、7月副高均呈现两点差异：一是副高偏南偏西，二是面积指数和强度指数偏大。环流形势与气候平均态相比，受南亚高压东进的影响[15]，其588线均有所西伸。6月（图6a）鄂霍次克海低槽区为负距平，说明该槽异常偏强，槽后脊前偏北气流稳定，阻碍着上游西风气流和天气系统的东移，即中纬度地区冷空气活动较弱，而副高脊线偏南、西伸脊点偏西，致使湖北上空受副高外围偏西气流控制，冷暖空气难以在湖北交汇形成降水。7月（图6b）中纬度地区有一浅槽宽而平，且为正距平，说明该槽强度偏弱，湖北处于槽底、气流平直，而副高偏南，其外围西南气流不能与浅槽前的西南气流结合，难以使槽加深产生降水。从图6可见，湖北没有处在副高控制下，因而高温天气并不明显，仅出梅后出现2段短暂的高温天气过程：7月20—23日、7月28—31日。

综上，6—7月湖北降水偏少年副高的普遍特征是偏东偏北偏弱，但2014年6、7月的副高和普遍特征相比偏西偏南，且中纬度环流平直，不易引导冷暖空气在湖北上空交汇，从而降水减少。

4.3 水汽输送特征

从850 hPa月平均风场和水汽通量散度距平来看，2014年6月湖北吹偏东风（图7a），2014年7月湖北吹西南风（图7b），平均风力都较弱，只有2 m/s。总体来看，湖北低层均没有形成切变线，且孟加拉湾（湖北的主要水汽来源区[16-17]）至湖北地区没有形成西南急流，不利于孟加拉湾水汽向湖北输送，致使水汽通量散度为正距平（图7），说明水汽输送异常辐散。

从风场距平来看，2014年6月850 hPa（图8a），我国东南沿海有异常气旋性环流，其顶部的东北风距平吹向湖北及川渝地区，湖北除恩施以外的地区相对湿度距平为-8%～0；2014年7月850 hPa，南海至菲律宾以东洋面有强盛的异常气旋性环流（图8b），其顶部也有东北风距平吹向湖北及川渝地区，湖北除鄂东南以外的地区相对湿度距平也为-8%～0。值得注意的是，2014年6—7月影响我国的台风主要是海贝思、威马逊和麦德姆，6月海贝思在广东汕头登陆，影响地区包括台湾、福建、广东等地，7月威马逊和麦德姆，则分别从菲律宾和台湾登陆。说明当西太平洋台风对我国的影响区域偏南时，湖北受台风顶部东北气流影响，其上空相对湿度减少，为负距平。

表1 西太平洋副高特征参数

图6 2014年6月（a）和7月（b）500 hPa高度场（黑色等值线）和距平场（阴影）

图7 2014年6月（a）和7月（b）850 hPa风场和水汽通量散度距平（单位：10-5g·hPa-1·cm-2·s-1）

图8 2014年6月（a）和7月（b）850 hPa风场距平（流线）和相对湿度距平（阴影）

此外，研究表明中低层西南涡的东移发展是湖北形成暴雨的重要因子[16-17]，而从2014年6—7月850 hPa涡度距平分布来看，川渝地区为负涡度距平，说明西南涡活动较常年减弱，不利于湖北形成降水。

5 结论

湖北夏季干旱往往伴随高温天气发生，然而2014年6—7月湖北降水偏少，温度却总体偏低，本文着重分析其环流异常特征，得出以下结论：

（1）2014年6—7月南亚高压主中心位置均在青藏高原，中心经度均在平衡态范围内；但和气候平均态相比，其外围特征线东扩、强度加强。

（2）西太平洋副高偏西偏南，中纬度地区环流平直，同时北方冷空气偏弱，湖北上空冷暖空气不易交汇，进而造成降水偏少。

（3）湖北中低层没有形成西南急流和切变线，且川渝地区西南涡活动较弱，均不利于湖北强降水的发生。

（4）由于西太平洋台风对我国的影响区域偏南，受台风顶部东北气流影响，孟加拉湾至湖北地区没有形成水汽通道，造成湖北上空水汽通量辐散。此外，低层东北气流不利于湖北形成高温酷暑天气，造成气温偏低。