2009年云南秋季特大干旱的氣候成因分析

晏紅明，程建剛，鄭建萌，周建琴

(1.云南省氣候中心，云南昆明650034;2.云南省氣象局，云南昆明650034)

0 引言

在氣象災(zāi)害中，干旱是影響最大的氣象災(zāi)種，占?xì)庀罂倿?zāi)害的50%以上(宋連春等，2005)。許多學(xué)者對夏季干旱，特別是西北、華東和華南夏季干旱形成的原因進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，這些地區(qū)的干旱與西太平洋副熱帶高壓、南亞高壓、東亞夏季風(fēng)的強(qiáng)弱和位置變化有密切聯(lián)系(Qian et al.，2003;Wang，2004;郭銳和智協(xié)飛，2008;賀曉霞等，2008;郭銳和智協(xié)飛，2009)。但是，由于降水的區(qū)域性差異比較明顯，各個地區(qū)影響降水變化的原因是不同的，針對不同區(qū)域來研究干旱產(chǎn)生的原因是必要的。2009/2010年云南出現(xiàn)了歷史上罕見的干旱，這次干旱從2009年秋季持續(xù)至2010年初夏，影響范圍波及全省。根據(jù)CI指數(shù)監(jiān)測結(jié)果，在干旱最嚴(yán)重的2009年11月17日和2010年3月26日，全省達(dá)到特旱的站點(diǎn)分別高達(dá)62站和64站，達(dá)到重旱的站點(diǎn)分別高達(dá)41站和40站，重旱以上的站數(shù)占全省總站數(shù)的80%以上。干旱持續(xù)時間之長，影響面積之大均屬歷史罕見。

云南位于著名的亞洲季風(fēng)區(qū)，干濕季節(jié)相當(dāng)分明，11月—次年4月為干季，5—10月為濕季，年降水量的80%以上集中在濕季，而干季的降水量則相當(dāng)少，特別是冬春季節(jié)的降水就更少。云南有十年九旱之說，主要是指云南冬春季節(jié)的干旱(程建剛等，2009)。因此，冬春季節(jié)的生產(chǎn)和生活用水主要依靠庫塘蓄水，如果前期夏秋季節(jié)的水庫蓄水不足，就會嚴(yán)重影響后期冬春季節(jié)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人畜生活用水。但由于考慮庫塘蓄水的安全性，云南的蓄水主要集中在秋季。干旱是一個累積過程，2009年云南秋季的降水是有資料記錄以來最少的一年，加之2009年夏季的降水也偏少，導(dǎo)致2009年的庫塘蓄水嚴(yán)重不足，2009年云南總蓄水量比2008年偏少42.756 8億m3，比2007年偏少30.673 1億m3，同時，由于2009/2010年冬春季節(jié)的降水連續(xù)偏少，導(dǎo)致2009/2010年秋季至初夏云南出現(xiàn)了嚴(yán)重的持續(xù)性干旱。

云南降水主要集中在夏季主汛期6—8月，過去有關(guān)云南旱澇方面的大部分工作也主要集中在夏季(琚建華和李絢麗，1999;趙紅旭和肖子牛，1999;解明恩等，2005;嚴(yán)華生等，2005;晏紅明等，2007a)。同時，由于春旱、春夏連旱和冬春連旱等持續(xù)性干旱的嚴(yán)重影響，也有一些工作分析了這些季節(jié)的干旱成因(嚴(yán)華生等，1995;晏紅明等，2007b)，而對秋季旱澇的研究還相對較少。秋季是云南由濕季向干季轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵季節(jié)，大氣環(huán)流變化相對比較復(fù)雜，逐漸由夏季型轉(zhuǎn)換為冬季型，該季節(jié)降水的變化特征及其相應(yīng)的環(huán)流背景是值得進(jìn)一步研究的問題。另外，由于秋季降水對云南庫塘蓄水，進(jìn)而對人民生活和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要影響，進(jìn)一步了解云南秋季干旱產(chǎn)生的原因，對于提高秋季降水的短期氣候預(yù)測準(zhǔn)確率，做好防災(zāi)減災(zāi)具有重要的實(shí)際意義。本文針對2009/2010年的重大干旱過程，選取2009年秋季(9—11月)作為重點(diǎn)研究時段，并利用云南122個氣象站點(diǎn)的觀測資料和NCAR/NCEP再分析大氣環(huán)流資料來探討云南秋季干旱的氣候成因。

1 云南秋季降水的基本特征及2009年特大干旱概述

1.1 云南秋季降水的基本特征

盡管云南夏季(6—8月)是降水最集中的季節(jié)，但秋季降水量在年降水總量中也占有一定的份額。圖1為1961—2009年云南多年氣候平均夏季(6—8月)和秋季(9—11月)降水總量占年降水總量百分比的分布。可以看到:在夏季，除滇西北西部邊緣地區(qū)的降水占年降水總量的比例低于50%以外，其余地區(qū)均比較高，其中所占比例最大的區(qū)域主要集中在云南西北的東部地區(qū)，所占比例接近70%(圖1a);在秋季，除滇西北、滇東南、滇南和滇東北邊緣部分地區(qū)的降水占年降水總量的比例低于20%外，其余地區(qū)均高于20%，其中所占比例較大的區(qū)域主要集中在云南中西部和西南部地區(qū)，所占比例大于25%，秋季是云南降水第二多的季節(jié)(圖1b)。

圖1 1961—2009年云南多年氣候平均夏季(a)和秋季(b)降水占年總降水量的百分比(單位:%)Fig.1 Climatological percentage of(a)summer rainfall and(b)autumn rainfall to annual rainfall in Yunnan from 1961 to 2009(units:%)

1.2 2009年云南秋季的氣候特征

2009年秋季是云南有資料記錄以來降水偏少和氣溫偏高最明顯的年份。秋季全省平均降水僅為133.1 mm，比歷年同期偏少134.6 mm，是有資料記錄以來降水偏少超過－40%的唯一年份(2009年秋季降水距平百分率為－50.3%)。1961—2009年，秋季降水距平百分率大于20%的年份有1965、1983、1986、1991、1995、1999、2001年，小于－20%的年份有1962、1969、1974、1984、1998、2002、2003、2009年(圖2a)。

云南降水分布的不均勻性相當(dāng)明顯。為了進(jìn)一步考察上述利用降水距平百分率為標(biāo)準(zhǔn)選取的云南降水偏多年和偏少年的代表性，進(jìn)一步分析了1961—2009年降水距平百分率小于－20%和大于20%的站點(diǎn)數(shù)變化(圖2b)?？梢钥吹?降水距平百分率小于－20%的站點(diǎn)數(shù)超過80站(占全省總站數(shù)的66%)的年份有1962、1969、1998、2002、2003、2009年;大于20%的站點(diǎn)數(shù)超過60站(占總站數(shù)的49%)的年份有1965、1983、1986、1991、1995、1999、2001年;這些年份與利用全省平均降水距平百分率為標(biāo)準(zhǔn)選取的年份基本一致。

圖3為2009年秋季云南降水距平百分率和氣溫距平分布?？梢钥吹?，2009年秋季云南降水明顯偏少，全省大部分地區(qū)的降水距平百分率小于－20%，其中降水偏少最明顯的區(qū)域主要集中在云南中部和東南部，降水距平百分率超過－60%(圖3a);全省氣溫均比歷年同期偏高，其中偏高最明顯的區(qū)域集中在云南中部和西部，這些區(qū)域大部地區(qū)的氣溫偏高幅度超過了1℃。

對比云南氣溫和降水的變化可以看到，它們的關(guān)系并不十分緊密，降水偏多的年份氣溫不一定偏低，反之亦然。但在2009年秋季，與降水偏少相對應(yīng)，氣溫偏高相當(dāng)明顯，是有資料記錄以來秋季氣溫偏高最明顯的年份，秋季全省平均氣溫為17.7℃，比歷年同期偏高了1.1℃。全省122站氣溫均比歷年同期偏高，其中66站氣溫偏高幅度超過1℃，占全省總站數(shù)的54%;秋季降水距平百分率超過－20%的站數(shù)接近120站，2009年秋季是云南有資料記錄以來氣溫距平大于1℃和降水距平百分率超過－20%的站數(shù)均為最多的年份(圖2b)。高溫天氣的出現(xiàn)有利于地面蒸發(fā)量的增加，進(jìn)一步加劇了干旱的強(qiáng)度(魏麗等，2004)，所以2009年的高溫少雨導(dǎo)致干旱相當(dāng)嚴(yán)重。

圖2 1961—2009年云南秋季降水距平百分率變化(a;單位:%)以及秋季降水距平百分率超過±20%或者氣溫距平超過±1℃的站點(diǎn)數(shù)變化(b)Fig.2 (a)Anomalous precipitation percentage(%)and(b)station numbers of anomalous precipitation percentage exceeding±20%and temperature anomaly exceeding±1℃in Yunnan in autumn from 1961 to 2009

圖3 2009年秋季云南降水距平百分率(a;單位:%)和氣溫距平(b;單位:℃)的分布Fig.3 (a)Anomalous precipitation percentage(%)and(b)temperature anomaly(℃)in Yunnan in autumn 2009

2 2009年云南區(qū)域高低層大氣狀態(tài)異常的特征

一個區(qū)域持續(xù)性干旱的出現(xiàn)不僅與大尺度環(huán)流變化有關(guān)，還與該區(qū)域高低層大氣異常的狀態(tài)有十分直接的關(guān)系，特別是與該區(qū)域高低層大氣的輻合輻散、高低層大氣的水汽含量等關(guān)系密切。這里首先分析云南區(qū)域高低層大氣狀態(tài)的異常情況。大氣中水汽含量的多少是影響降水最直接的因素，圖4給出了2009年云南區(qū)域秋季逐日高低層比濕的高度—時間剖面?？梢钥吹?，秋季云南區(qū)域高低層的比濕明顯偏小，特別是10月下旬之后，云南高低層比濕持續(xù)偏小相當(dāng)明顯，在10月下旬至11月上中旬期間，云南區(qū)域?qū)α鲗又械蛯颖葷癖榷嗄昶骄「哌_(dá)－0.002 kg·kg－1;另外，在8月中下旬至9月初和9月下旬期間，云南區(qū)域高低層比濕偏小也是比較明顯的。

大氣高低層輻合輻散的異常變化也是影響降水變化重要的動力條件之一。圖5為高低層散度距平場和距平風(fēng)場的變化?？梢钥吹剑谠颇蠀^(qū)域的700 hPa低層有明顯的正散度中心，最大正散度中心值高達(dá)2×10－6s－1;與之相反，在高層200 hPa云南區(qū)域卻為明顯的負(fù)散度區(qū)，負(fù)散度中心值高達(dá)－1.5×10－6s－1。在散度場中，正值表示輻散，負(fù)值表示輻合。高低層散度距平場的變化表明了云南區(qū)域低層輻散、高層輻合的垂直散度場配置，這種配置有利于大氣的下沉輻散，導(dǎo)致云南區(qū)域出現(xiàn)晴好天氣。另外，從圖5還可以看到，孟加拉灣南部—北印度洋區(qū)域也出現(xiàn)了高層輻合、低層輻散的高低層散度距平場配置。

圖4 2009年云南區(qū)域(97～106°E，21～29°N)比濕距平的高度—時間剖面(單位:kg·kg－1)Fig.4 Hight-time profile of specific humidity anomaly over(21—29°N，97—106°E)of Yunnan in 2009(units:kg·kg－1)

圖5 2009年秋季700 hPa(a)和200 hPa(b)散度距平場(單位:10－6s－1)和距平風(fēng)場(單位:m/s)Fig.5 Divergence anomaly field(10－6s－1)and wind anomaly field(m/s)at(a)700 hPa and(b)200 hPa in autumn 2009

根據(jù)上述分析，2009年秋季云南區(qū)域高低層大氣的水汽含量偏少以及高層輻合、低層輻散的高低層散度場配置，與這次秋季的強(qiáng)干旱天氣有十分直接的關(guān)系。影響云南的水汽主要來自孟加拉灣地區(qū)西南季風(fēng)的輸送。從圖5a可以看到，在孟加拉灣區(qū)域和中南半島地區(qū)，低層均為明顯的異常偏北或偏東北氣流控制，這些區(qū)域氣流的異常變化不利于孟加拉灣的水汽向云南輸送。有關(guān)季風(fēng)活動對這次干旱過程的影響，下文將作詳細(xì)分析。

為了進(jìn)一步證實(shí)干旱年份云南高低層大氣異常的特征，并與澇年的高低層大氣狀態(tài)作比較，下面進(jìn)一步分析云南旱、澇年份高低層大氣狀態(tài)異常的特征。圖6為旱、澇年云南區(qū)域(97～106°E，21～29°N)高低層比濕距平的變化。可以看到，旱、澇年份云南高低層比濕的變化明顯不同，旱年云南區(qū)域從低層至高層均為比濕負(fù)距平，其中比濕負(fù)距平在600 hPa達(dá)到最大值，接近－0.000 22 kg·kg－1(圖6a);而澇年云南區(qū)域高低層比濕的變化則剛好相反，1 000～400 hPa均為比濕正距平，在1 000 hPa和600 hPa附近分別達(dá)到最大值0.000 16 kg·kg－1和次大值0.000 14 kg·kg－1(圖6b)。高低層比濕的變化表明，旱年云南區(qū)域從低層到高層大氣的水汽含量均較低，而澇年云南區(qū)域高低層大氣的水汽含量卻較高。這一結(jié)果與圖4表明的2009年秋季云南區(qū)域的比濕變化是較一致的，這進(jìn)一步表明大氣中水汽含量的變化對云南旱澇具有影響。

圖7為旱、澇年秋季低層700 hPa和高層200 hPa散度距平的合成場?？梢钥吹?，旱年云南區(qū)域低層為散度正距平，高層為散度負(fù)距平;澇年低層為散度負(fù)距平，高層除云南東部邊緣地區(qū)外大部分為散度正距平。旱澇年份高低層散度距平場的配置進(jìn)一步表明了高層輻合(輻散)和低層輻散(輻合)有利于云南降水偏少(偏多)。

圖6 旱年(a)和澇年(b)云南區(qū)域(97～106°E，21～29°N)比濕距平隨高度的變化(單位:10－5kg·kg－1)Fig.6 Vertical variations of composite specific humidity anomaly in(21—29°N，97—106°E)of Yunnan in(a)the drought and(b)flood years(units:10－5kg·kg－1)

圖7 秋季旱年(a，b)、澇年(c，d)200 hPa(b，d)和700 hPa(a，c)散度距平場(單位:10－6s－1)及距平風(fēng)場的合成(單位:m/s)Fig.7 Composite divergence anomaly(10－6s－1)and wind anomaly(m/s)at(a，c)700 hPa and(b，d)200 hPa in autumn of(a，b)the drought and(c，d)flood years

3 大尺度環(huán)流背景場的影響

盡管一個區(qū)域大氣環(huán)流的變化對該區(qū)域氣候有十分直接的影響，但由于大氣環(huán)流變化之間的相互聯(lián)系和相互影響，區(qū)域性高低層大氣狀態(tài)的變化與大尺度環(huán)境場的變化是密切聯(lián)系的。這里從西太平洋副熱帶高壓、南北冷暖空氣的相互作用、季風(fēng)活動的影響等大尺度環(huán)流的變化，來進(jìn)一步分析這次嚴(yán)重干旱產(chǎn)生的氣候成因。

3.1 西太平洋副熱帶高壓的影響

西太平洋副熱帶高壓位置的南北、東西移動及其強(qiáng)度和面積的變化對我國天氣氣候的變化有相當(dāng)重要的制約作用，特別在夏季，副高位置的南北移動與我國雨帶位置的變動有十分直接的聯(lián)系(Sun and Ying，1999;Yang and Sun，2003，2005;Lu et al.，2008;錢代麗等，2009;張玲和智協(xié)飛，2010)。云南位于青藏高原的東南延伸部位，西太平洋副熱帶高壓的加強(qiáng)西伸或減弱東退以及強(qiáng)度和面積的變化同樣對云南地區(qū)的天氣有十分重要的影響，但目前有關(guān)西太平洋副熱帶高壓活動與云南天氣變化關(guān)系的研究還很少。一般情況下用5 880 gpm線所控制的范圍來表示西太平洋副熱帶高壓的活動，在西太平洋副熱帶高壓控制之下的區(qū)域一般天氣都較好。圖8分別為2009年9—11月西太平洋副熱帶高壓(5 880 gpm線所圍的范圍)的變化?？梢钥吹?，多年平均狀態(tài)下，秋季西太平洋副熱帶高壓僅維持在西太平洋區(qū)域，而2009年秋季西太平洋副熱帶高壓明顯偏強(qiáng)偏西，面積也比歷年同期明顯偏大，9—10月在東亞南部和中南半島北部均分別出現(xiàn)了5 880 gpm高壓環(huán)流，11月西太平洋副熱帶高壓西伸也較明顯，向西伸展至中南半島東部。進(jìn)一步分析云南秋季旱澇年份西太平洋副熱帶高壓西伸脊點(diǎn)位置的變化發(fā)現(xiàn)，西太平洋副熱帶高壓與云南秋季降水變化的關(guān)系有明顯的年代際特征，20世紀(jì)80年代之后西太平洋副高向西伸展的位置與云南秋季降水變化有明顯的相關(guān)，一般情況下，在云南秋季降水偏少的年份，西太平洋副高西伸較明顯。1998、2002、2003、2009年西太平洋副高均向西伸展到了100°E以西，特別是1998和2003年，西太平洋副高向西伸展接近90°E;而在云南秋季降水偏少的年份，西太平洋副高位置卻明顯偏東，1986、1991、1999、2001年西太平洋副高僅向西伸展至110°E附近，特別是1986年和1991年，西太平洋副高的位置比較偏東，西脊點(diǎn)位于120°E附近(圖略)。

但西太平洋副熱帶高壓位置的變化僅是影響云南天氣氣候變化的一個方面，副高活動與云南氣候變化的關(guān)系是比較復(fù)雜的，例如降水偏少較明顯的1995年，西太平洋副高僅西伸至接近90°E，而降水偏多的1984年，西太平洋副高位置卻明顯偏東，西脊點(diǎn)位于110°E以東。因此，西太平洋副高與云南降水變化的關(guān)系還有待于進(jìn)一步研究。

3.2 冷、暖空氣的相互配置

一般而言，西南暖濕氣流和北方冷空氣的共同影響是云南產(chǎn)生大范圍降水最常見的環(huán)流形式之一(晏紅明等，2003)。單一的冷空氣或者暖濕氣流影響，云南產(chǎn)生大范圍降水的可能性都較小。孟加拉灣南支槽不僅是影響云南降水的主要天氣系統(tǒng)，也是我國大范圍水汽輸送最主要的熱帶系統(tǒng)，活躍的孟加拉灣南支槽可以為云南區(qū)域帶來大量的水汽，為云南大范圍降水的產(chǎn)生提供豐沛的水汽條件。一般情況下，孟加拉灣南支槽在500 hPa高度表現(xiàn)較為明顯。圖9為2009年秋季中國云南東部(100～105°E，25～30°N)區(qū)域平均的850 hPa溫度和孟加拉灣(75～100°E，10～25°N)區(qū)域平均的500 hPa高度與5 850 gpm差值的逐日變化?？梢钥吹剑?009年秋季云南東部區(qū)域平均的氣溫較高，除了11月中下旬16—21日的氣溫降至接近0℃外，其余時段均高于5℃，特別在9—11月中旬前，云南東部區(qū)域平均的850 hPa溫度均高于10℃，表明2009年秋季影響云南的冷空氣較弱。同時，2009年秋季孟加拉灣地區(qū)500 hPa高度在大部分時段明顯偏高，除了9月上旬中和11月上旬末500 hPa高度低于5 850 gpm外，其余時段明顯高于5 850 gpm，孟加拉灣地區(qū)500 hPa高度變化表明2009年秋季孟加拉灣地區(qū)南支槽活動較弱。

對比孟加拉灣南支槽和冷空氣的活動發(fā)現(xiàn)，2009年秋季南支槽和冷空氣的活動對云南的影響存在明顯的不同步。南支槽偏強(qiáng)時，冷空氣的影響不明顯;冷空氣影響時，南支槽卻明顯偏弱。例如9月上旬中、9月下旬末和11月上旬末。

圖9 2009年秋季中國云南東部(100～105°E，25～30°N)區(qū)域平均的850 hPa溫度和孟加拉灣(75～100°E，10～25°N)區(qū)域平均的500 hPa高度與5 850 gpm差值的逐日變化Fig.9 Difference(gpm)between 500 hPa geopotential height and 5 850 gpm over the Bay of Bengal(10—25°N，75—100°E)，and 850 hPa temperature(℃)over the eastern Yunnan(25—30°N，100—105°E)in autumn 2009

3.3 熱帶季風(fēng)活動的影響

季風(fēng)活動與水汽收支變化的關(guān)系十分密切(丁一匯和村上勝人，1994;蔡學(xué)湛等，2009)，它是云南水汽輸送的主要來源;季風(fēng)的影響造成云南的干濕季節(jié)分明，因而季風(fēng)的撤退必然與云南的雨季結(jié)束和秋季降水有一定的聯(lián)系。李貴福等(1983)指出，云南季風(fēng)撤退除了與低層大氣中的水汽(850 hPa或700 hPa θse小于340 K)和低層環(huán)流的演變密切相關(guān)外，與高空環(huán)流的變化也有密切聯(lián)系。雨季結(jié)束前，100 hPa上南亞高壓出現(xiàn)明顯南退，從30°N附近南退至北回歸線附近，昆明站探空100 hPa的風(fēng)由偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)，因此，昆明地區(qū)100 hPa高度上風(fēng)向的轉(zhuǎn)變也是云南雨季結(jié)束的重要標(biāo)志之一。圖10為2009年秋季云南區(qū)域700 hPa θse平均與340 K的差值以及100 hPa緯向風(fēng)區(qū)域平均的變化?？梢钥吹?，2009年9月20日100 hPa緯向風(fēng)由東風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)槲黠L(fēng)，該西風(fēng)在轉(zhuǎn)變后持續(xù)維持，與此同時20日700 hPa的θse出現(xiàn)明顯的下降并接近340 K，并在9月21日首次減少至低于340 K。9月下旬—10月上旬，以340 K為臨界標(biāo)準(zhǔn)，θse的波動比較大，9月22—26日θse大于340 K，9月27—31日低于340 K，10月初又出現(xiàn)短時間的波動，至10月11日之后才穩(wěn)定小于340 K。

目前，云南氣候業(yè)務(wù)使用的雨季結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是:在9月21日—11月30日期間，凡連續(xù)4候降水指數(shù)表示候雨量為多年候平均雨量)小于1，或5候中有任意3候降水指數(shù)Kp≤1，則將第一個候降水指數(shù)小于1的候中出現(xiàn)最大降水的次日定義為雨季結(jié)束日，該日所在的候?yàn)橛昙窘Y(jié)束候。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，2009年云南大部分地區(qū)雨季在9月第5候—10月第2候結(jié)束，大部分地區(qū)的雨季結(jié)束比歷年明顯偏早。昆明的雨季在9月22日結(jié)束，比歷年(10月第4候)偏早了5候。與云南低層水汽和高層環(huán)流的變化相比發(fā)現(xiàn)，2009年云南雨季結(jié)束日期與云南區(qū)域大氣環(huán)流轉(zhuǎn)變的日期是較一致的，在100 hPa風(fēng)向由東風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)槲黠L(fēng)1 d之后，昆明的雨季結(jié)束。

分析2009年雨季結(jié)束前后一段時間的環(huán)流，可以看到高低層環(huán)流是有明顯差異的。圖11為2009年云南雨季結(jié)束前(9月13—19日)、后(9月22—27日)低層850 hPa和高層100 hPa合成風(fēng)場。可以很好地看到，云南雨季結(jié)束前后高低層環(huán)流變化是明顯不同的。高層，云南雨季結(jié)束前，南亞高壓位于30°N附近，其中心位于(100°E，30°N)附近，云南大部分地區(qū)為南亞高壓南部的偏東氣流控制(圖11a);雨季結(jié)束后，南亞高壓明顯向南移動至25°N附近，其中心位于孟加拉灣北部，云南中北部地區(qū)為南亞高壓北側(cè)和東側(cè)的偏西或西北風(fēng)控制(圖11b)。低層850 hPa風(fēng)場變化也有明顯不同，雨季結(jié)束前，云南及華南區(qū)域?yàn)閬碜悦霞永瓰车奈髂蠚饬骱蛠碜阅虾５臇|南氣流控制(圖11c)，但雨季結(jié)束之后，低層氣流發(fā)生了明顯轉(zhuǎn)變，云南東部及華南大部分地區(qū)轉(zhuǎn)為來自西太平洋地區(qū)的偏東北風(fēng)控制(圖11d)。

圖10 2009年秋季云南區(qū)域(100～105°E，25～30°N)700 hPa θse距平(單位:K;θse距平=θse－340 K)和100 hPa緯向風(fēng)(m/s)的逐日變化Fig.10 Daily variations of anomalous θse(K;anomalous θse=θse－340 K)at 700 hPa and zonal wind(m/s)at 100 hPa in Yunnan(25—30°N，100—105°E)in autumn 2009

圖11 2009年9月13—19日(a，c)和22—27日(b，d)歐亞地區(qū)100 hPa(a，b)、850 hPa(c，d)風(fēng)場(單位:m/s)Fig.11 Wind fields(m/s)at(a，b)100 hPa and(c，d)850 hPa in(a，c)13—19 and(b，d)22—27 September 2009

另外，分析發(fā)現(xiàn)云南雨季結(jié)束期的早晚與云南秋季降水變化有密切的關(guān)系。圖12為1961—2009年雨季結(jié)束候與云南秋季降水距平的變化?？梢钥吹?，除了2009年外，在其他幾個秋季降水偏少較明顯的年份，例如1962、1969、1998、2002、2003年，云南雨季結(jié)束期均偏晚;相反，云南雨季結(jié)束偏晚的大部分年份則秋季降水偏多，例如1965、1968、1986、1991、2001年，1961—2009年云南雨季結(jié)束期與云南秋季降水變化的相關(guān)高達(dá)－0.4。但值得注意的是，在雨季結(jié)束比較早的1973、1995、1999年，云南降水卻明顯偏多，表明云南秋季降水變化與云南雨季結(jié)束期的變化還具有一定的復(fù)雜性。云南位于低緯度地區(qū)，其天氣變化不僅受中高緯度系統(tǒng)的影響，與熱帶地區(qū)的低值環(huán)流系統(tǒng)還有更加密切的關(guān)系，例如受西行臺風(fēng)外圍云系以及秋季孟加拉灣熱帶風(fēng)暴的影響;另外，西太平洋副熱帶高壓東西進(jìn)退時外圍云系的影響也比較大。因此，也有可能在夏季風(fēng)環(huán)流轉(zhuǎn)換為冬季風(fēng)環(huán)流后的一段時間降水減少，雨量變化達(dá)到雨季結(jié)束期標(biāo)準(zhǔn)之后又再次出現(xiàn)降水偏多的時段。這種現(xiàn)象在一定程度上反映了云南秋季降水與大氣環(huán)流變化關(guān)系的復(fù)雜性。

圖12 1961—2009年雨季結(jié)束偏早偏晚候(柱狀線;正值表示雨季結(jié)束較偏早的年份，負(fù)值表示雨季結(jié)束期較晚的年份;單位:候)和云南秋季降水距平(方框線;單位:10 mm)Fig.12 End-date of the rainy season(bar;units:pentad;the positive values denote these years of early retreat of rainy season and the negative values are the years of late retreat of rainy season)and autumn rainfall anomaly(line with panes;units:10 mm)in Yunnan

綜上所述，西太平洋副熱帶高壓明顯偏強(qiáng)、西南暖濕氣流和北方冷空氣偏弱及其影響云南的不同步變化、季風(fēng)環(huán)流轉(zhuǎn)換和云南雨季結(jié)束早是引起2009年云南秋季干旱的大尺度環(huán)流背景場特征。

4 結(jié)論和討論

秋季是大氣環(huán)流由夏季型轉(zhuǎn)換為冬季型的關(guān)鍵季節(jié)，環(huán)流變化及其對降水的影響均比較復(fù)雜，過去的研究大多集中在對云南5月雨季開始期雨量和夏季降水的研究，對秋季降水的研究還比較少。2009年秋季云南高溫少雨天氣相當(dāng)明顯，是近50 a來云南秋季降水偏少最明顯的年份，全省平均降水僅為133.1 mm，比歷年同期偏少了134.6 mm，同期全省平均氣溫為17.7℃，比歷年同期偏高1.1℃，也是有資料記錄以來氣溫偏高最明顯的年份，相伴出現(xiàn)的高溫天氣進(jìn)一步加劇了干旱的強(qiáng)度。針對目前研究工作的不足，本文從云南區(qū)域高低層大氣異常狀態(tài)特征和大尺度環(huán)境場的配置等對云南秋季降水特征和2009/2010年云南特大干旱過程進(jìn)行了分析，得到以下結(jié)論:

1)云南的降水主要集中在主汛期(6—8月)，秋季(9—11月)是云南降水第二多的季節(jié)，大部分地區(qū)秋季的降水占年降水總量的20%～25%，所占比例較大的區(qū)域主要集中在云南中西部和西南部地區(qū)(大于25%)。

2)某一區(qū)域高低層大氣中含水量的多少和高低層輻合輻散場的配置對該區(qū)域旱澇變化影響較大，2009年秋季云南區(qū)域高低層大氣的水汽含量持續(xù)偏少，以及高層輻合、低層輻散的高低層散度場配置是這次干旱產(chǎn)生的最直接原因。

3)持續(xù)偏強(qiáng)的西太平洋副熱帶高壓、較弱的冷空氣活動和孟加拉灣水汽輸送，以及西南暖濕氣流和北方冷空氣影響云南的不同步性，是這次云南干旱產(chǎn)生的重要大尺度環(huán)流背景場特征。

4)夏季風(fēng)活動是影響我國強(qiáng)降水天氣出現(xiàn)的重要原因。分析發(fā)現(xiàn)季風(fēng)環(huán)流轉(zhuǎn)換的早晚與云南雨季結(jié)束期的變化有明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。2009年夏季風(fēng)環(huán)流結(jié)束明顯偏早，夏季風(fēng)環(huán)流結(jié)束之后，云南區(qū)域高低層環(huán)流明顯不同，高層云南中北部地區(qū)為南亞高壓北側(cè)和東側(cè)的偏西或西北風(fēng)控制，低層云南東部及華南大部分地區(qū)轉(zhuǎn)為由來自西太平洋地區(qū)的偏東北風(fēng)控制，轉(zhuǎn)變后的氣流不利于水汽輸送，導(dǎo)致了2009年秋季降水明顯偏少。

干旱是嚴(yán)重的氣象災(zāi)害之一，其產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，本文除了分析引起2009年秋季干旱的云南區(qū)域和大尺度環(huán)流變化特征，還進(jìn)一步分析了1961—2010年云南旱、澇年份云南區(qū)域高低層大氣異常的特征以及西太平洋副熱帶高壓的變化特征，得到了一些有意義的結(jié)論。但是，引起大氣環(huán)流變化的原因較復(fù)雜，尤其是地球下墊面熱力異常對環(huán)流變化的影響。2009年6月—2010年5月赤道東太平洋海溫發(fā)生了非常強(qiáng)的暖變化，其發(fā)展最強(qiáng)的2009年12月，Nino綜合區(qū)(Nino Z)的指數(shù)為1.4℃，暖海溫區(qū)的海溫中心高達(dá)2.5℃。赤道東太平洋海溫變化是全球最強(qiáng)的海洋信號，那么，這次暖海溫異常對2009/2010年持續(xù)性的大范圍環(huán)流異常究竟有怎樣的影響?特別是對西太平洋副熱帶高壓的持續(xù)偏強(qiáng)的影響如何?進(jìn)而對云南2009/2010年重大干旱的影響怎樣?張小玲等(1999)發(fā)現(xiàn)，赤道東太平洋的暖海溫異常有利于云南降水偏多，而在這次強(qiáng)El Nino背景之下，云南為什么出現(xiàn)如此罕見的大范圍持續(xù)性的干旱是值得進(jìn)一步研究的。

蔡學(xué)湛，溫珍治，揚(yáng)義文.2009.東亞夏季風(fēng)異常大氣環(huán)流遙相關(guān)及其對我國降水的影響［J］.氣象科學(xué)，29(1):46-51.

程建剛，晏紅明，嚴(yán)華生，等.2009.云南重大氣候?yàn)?zāi)害特征和成因分析［M］.北京:氣象出版社.

丁一匯，村上勝人.1994.亞洲季風(fēng)［M］.北京:氣象出版社:105-113.

郭銳，智協(xié)飛.2008.2003年夏季我國南方大旱天氣學(xué)背景分析［J］.南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，31(2):234-241.

郭銳，智協(xié)飛.2009.中國南方旱澇時空分布特征分析［J］.氣象科學(xué)，29(5):598-605.

賀曉霞，吳洪寶，陳小蘭.2008.我國東南夏季干旱指數(shù)的ECC預(yù)測方法［J］.南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào)，31(1):11-17.

琚建華，李絢麗.1999.云南初夏降水與前期大氣環(huán)流的關(guān)系［J］.高原氣象，18(1):61-71.

李貴福，雷云，孫永貴.1983.云南雨季結(jié)束和季風(fēng)撤退的關(guān)系［J］.云南氣象(1):22-25.

錢代麗，管兆勇，王黎娟.2009.近57 a夏季西太平洋副高面積的年代際振蕩及其與中國降水的聯(lián)系［J］.大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，32(5):685-678.

宋連春，鄧振鏞，董安祥，等.2005.干旱［M］.北京:氣象出版社.

魏麗，杜筱玲，劉文英.2004.高溫干旱期間土壤—植被—大氣系統(tǒng)水分特征［J］.江西氣象科技，27(4):22-26.

解明恩，程建剛，范波，等.2005.2003年云南夏季罕見高溫干旱的診斷研究［J］.氣象，31(7):32-37.

晏紅明，肖子牛，王靈.2003.孟加拉灣季風(fēng)活動與云南5月雨量［J］.高原氣象，22(6):622-630.

晏紅明，王靈，周國連，等.2007a.云南夏季旱澇與前期冬季大氣環(huán)流變化的關(guān)系［J］.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，18(3):340-349.

晏紅明，段旭，程建剛.2007b.2005年春季云南異常干旱的成因分析［J］.熱帶氣象學(xué)報(bào)，23(3):300-306.

嚴(yán)華生，魯亞斌，尤衛(wèi)紅.1995.云南省5月份雨量的天氣氣候成因探討［J］.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，6(1):124-128.

嚴(yán)華生，魯亞斌，程建剛，等.2005.前期大氣環(huán)流和海溫變化對云南汛期雨量的影響［J］.熱帶氣象學(xué)報(bào)，21(3):248-257.

趙紅旭，肖子牛.1999.青藏高原積雪與云南夏季降水、氣溫的關(guān)系［J］.云南氣象(2):6-9.

張玲，智協(xié)飛.2010.南亞高壓和西太副高位置與中國盛夏降水異常［J］.氣象科學(xué)，30(4):438-444.

張小玲，琚建華，王三杉.1999.El Nino對云南初夏降水的影響［J］.熱帶氣象學(xué)報(bào)，5(2):168-176.

Lu Riyu，Li Ying，Chan-Su Ryu.2008.Relationship between the zonal displacement of the western Pacific subtropical high and the dominant modes of low-tropospheric circulation in summer［J］.Progress in Natural Science，18:161-165.

Qian Weihong，Chen D，Zhu Y，et al.2003.Temporal and spatial variability of dryness/wetness in China during the last 530 years［J］.Theoretical＆Applied Climatology，76(1/2):13-29.

Sun Shuqing，Ying Ming.1999.Subtropical high anomalies over the western Pacific and its relations to the Asian monsoon and SST anomaly［J］.Adv Atmos Sci，16:559-568.

Wang Shaowu.2004.Interdecadal variability of temperature and precipitation in China since 1880［J］.Adv Atmos Sci，21(3):307-313.

Yang Hui，Sun Shuqing.2003.Longitudinal displacement of the subtropical high in the western Pacific in summer and its influence［J］.Adv Atmos Sci，20:921-933.

Yang Hui，Sun Shuqing.2005.The characteristics of longitudinal movement of the subtropical high in the western Pacific in pre-rainy season in South China［J］.Adv Atmos Sci，22:392-400.