西藏汛期降水时空变化相似分析

强宗 扎西普赤 历爱丽

（1.西藏气象局装备中心；2.西藏气象局科普教育中心，西藏 拉萨 850000）

西藏地处高原腹地，受地形条件的影响，地区与地区，县与县之间的降水时空变化差异大，但是也存在着相似性。目前，在西藏一般按照沿雅江一线、藏北、藏东南、南部边缘、西北等划分降水变化区域。2021 年，自治区气象局发布了《西藏气象地理区划》，进一步明确了西藏气候时空分布特征，这对气候趋势预测、气象服务以及精细化预报服务具有重要的意义。为寻求对全区降水变化在时空上的相似性做出精细的划分，并从历史气候规律上进一步认识全区各站汛期降水相似性分布特点，需要分析各站降水在历年时间过程和空间分布上的变化特征，结合对降水资料标准化后的对比分析和天气环流形势的理论分析，划分出在历史时间过程中形成降水时空变化特征的相似与非相似区域。

1 资料与方法

降水资料选取西藏38 个测站，自建站以来到2005 年的历年各月（1～12 月）、双月（1～2、2～3、3～4、…、12～1）、三个月（1～3、2～4、3～5、…、12～2）合计的总降水量。由此可以得到1368个时间序列资料，各时间序列资料的最小长度为27 年，最大长度为48 年。对1368个时间序列进行两两单相关系数计算，两两相关时对齐较短的序列资料计算。计算分析得出全区降水的2 个月或3 个月合计资料具有很好相似性，从10月到次年3 月的冬季春季降水几乎没有任何相似性，从时间段来看单月雨量资料相似性最差。3个月以上的合计资料虽然具有一定相似性，但是为便于对主汛期降水的分析，同时又具有较好的相似性，选择了汛期7～8月时间段的雨量合计资料作为本文重点分析对象，从相关系数分布图、相应时段的环流特征、以及标准化曲线图分析了时空变化的相似性特征。

2 区域相似性分析

2.1 总体区域相似性特征

从38 个站的相关系数图（图1）上分析，西藏7—8月雨量的总体相似与不相似特征分别分布在东部和西部两部分，既时空相似性在空间上的特征是西藏的东部各站相似，西部、南部边缘各站非相似。相似性区域内分布的总特征为由东北向西南、自昌都向定日方向延伸的舌带相似区域，其西部延伸到申扎附近，总体相似系数达到了0.7 以上，而在相似区域内具有更高相似的多个子区域。

图1 7—8月余量各站单相关系数分布图

在历年的降水时间变化过程中，相似区域内，降水变化具有一致性，相似分布特点与西藏气候区划的雨量分布特征是相一致的，说明由降水时间上的相似性形成了降水在空间分布上的特征。如图2是1981年至2010年西藏夏季降水分析与单相关系数分布的对比图。

图2 1981—2010年夏季降水分析与相关系数分布叠加图

2021 年，西藏自治区气象局制定发布了《西藏气象地理区划》（以下简称《区划》），《区划》将全区划分为六个区域，分别是雅江一线、东北部、东南部、沿喜马拉雅山一带、北部、西部。如图3 所示，与相关系数分布图叠加后，可以看到，相关系数分布图与《区划》分布基本一致，反过来说明《区划》的划分是符合这一基本相似特征的。

图3 西藏气象地理区划图与相关系数分布叠加图

2.2 高度相似性区域特征

从东北到西南的舌带区域内，雅江一线、西藏东北部、西藏东部三个区域内的各个测站具有相对较高的相关系数，其各个区域内的相关系数可达到0.8 以上。其中雅江一线东部的日喀则与拉孜一带，中部的拉萨、墨竹工卡一带，西部的林芝、米林一带，北部到东北一带的昌都、类乌齐一带，东部的芒康、左贡一带各站邻近之间具有0.9 左右的相关性，这些两两测站之间高相关性，表明在历史的变化过程中各站之间汛期降水时空变化保持着相似特征。在分析这些区域内的短期气候趋势预测、长期预报，或者气候影响评价时，也应考虑符合这一历史气候变化规律。

2.3 非相似性区域特征

图1 表明，从申扎以西的阿里地区，隆子、帕里等南部边缘地区，察隅等东南地区的相关系数都在0.5以下，说明其相似程度是很低，是非相似区域。他们之间的汛期雨量变化具有明显不同的特点，这些测站之间的降水变化是相互独立的，影响的天气系统也应是不同的，或者同一天气系统影响的结果区别较大。在预测这些测站时，应加以区别对待，采用单独的，或独立的分析过程，不能一概而论。

3 平均环流特征对比分析

查询《高原天气学》，得到了7—8 月500hpa 平均图（图4），对影响高原的天气系统做了详细说明。通过对比分析高原天气系统的影响与相似区域的划分特征，分析是否符合天气系统的影响结果。从图4 中可以看到在7—8 月500hpa 平均环流场上，高原中、东部切变线活跃的情况。夏季高原中、东部的切变线很好地配合了降水分布，是高原夏季的主要降水天气系统之一。切变线降水天气系统使得高原形成了从中部开始向东的相似区域，尤其是在雅江一线的相似区域符合切变线出现的位置。

图4 7—8月5000hpa平均图

由于西风槽的尾部在经过高原东北地区时形成了自那曲到昌都的相似区域。副热带高压586 西伸脊点对高原东部的影响，形成了芒康、左贡一带的降水相似性。高原南部边缘地区受印度低压系统的影响，表现出南部边缘地区测站降水的时空变化特征的极大差异性。而西部由于受伊朗高压的影响，阿里地区的降水时空变化特征具有非相似性的特征。

4 历史序列对比分析

4.1 相似区域曲线对比分析

为了更直观地反映相似区域7—8 月降水时空变化的一致性，把相似区域内的测站降水资料历年序列标准化后，在同一坐标系内进行具体的对比分析。选取了雅江各站和西藏东北部各站两个典型区域，通过历史序列的对比分析，更加直观的反映出了各区域的历史序列相似性特征。

4.1.1 沿雅江各站对比。拉萨站与墨竹工卡站，日喀则站与拉孜站，泽当站、贡嘎站与加查站三个站，林芝站与米林站的历年汛期降水变化特征是十分相似的（图略）。从历史极值来看，1963年雅江一线汛期7—8月普遍出现了历史降水最低极值，13个测站极值出现时间上同步达到了历史最低值，在1987 年、1998 年雅江一线13个测站都同时达到了历史最高值或次高值，各站极值出现的时间保持了一致性。

从图1可看到，在雅江一线，存在着一个相关系数达到0.8 以上的东西走向的大区域，其中包含的站数达到14 个，在同一坐标内叠加14 个测站历年7—8 月的降水曲线后（图略），可以看到，曲线的总体变化趋势是基本一致的。

4.1.2 西藏东部各站对比。同样对西藏东部测站7—8 月降水资料标准化在同一坐标系内叠加显示，可以得出与雅江一线类似的分析结果。昌都站与类乌齐站、芒康站与左贡站的降水变化特征保持一致性（图略）。从出现极值的情况看，昌都与左贡在1983 年、1994 年同步出现了历史最低值或次低值，1987 年、1991 年、1998 年同步出现了历史最高值或次高值，极值的出现保持一致性。

由图1 分析，西藏北部到东部地区存在着那曲到昌都一带的相似区域，其相关系数达到0.8以上，包含5 个测站，对这5 个测站汛期7—8 月的降水资料在同一坐标系内进行标准化曲线叠加后（图略），可以看到，5个站的降水变化趋势是基本一致的。

4.2 非相似性区域

分析非相似性的测站分布，可从另一方面了解相似区域的特征。为对比方便，建立了非相似性区域内各测站与西藏38 个测站的相关系数图5，图中相关系数放大了十倍后四舍五入。由图中分析看出，西部狮泉河、改则相关系数最低，南部边缘地区的帕里、聂拉木等测站相关系数最低，表明西藏西部地区、南部边缘地区、东南部地区各测站的降水变化与全区各站的降水变化特征具有明显的不同特点。在分析制作这些测站的汛期降水预报时，各站需要加以区别考虑，分别描述。

图5 西部阿里地区、南部边缘地区、西南地区测站与全区38个测站的单相关系数图

5 小结

（1）西藏汛期7—8月降水相似区域可以划分为雅江一线为第一个相似区域，雅江一线内分西段、中部、东段三个高相似区域，从那曲到昌都的东北部地区为第二相似区域，该区域东部具有南北两个高相似区域。

（2）西藏汛期7—8月降水非相似区域分为西藏西部、南部边缘地区、东南地区三个部分，这三个地区与西藏其他测站的降水变化趋势存在着较大的非相似性。

（3）西藏汛期7—8月降水相似与非相似的划分与天气系统的影响具有密切的关系，气候影响也具有一定的相同与不同，对分析预报，制作不同地区内区域性的短期气候趋势具有参考价值。

（4）与其它测站具有相似性而资料短的测站来讲，可以通过与相似测站的资料对比反演，可以得到较长的、合理性的回归补充资料，对科研工作具有一定的参考价值。

（5）根据西藏最新的资料时间和测站布局，采用同样的思路，可以分析最新的相似区域特征，对制定气候区划、气象地理区划，以及气候分析、气象服务工作具有一定的参考价值。