不同分型厄爾尼諾事件對新疆汛期降水的影響

徐　潔，王　舒，肖高翔

不同分型厄爾尼諾事件對新疆汛期降水的影響

徐潔，王舒，肖高翔

（新疆氣象服務(wù)中心，新疆烏魯木齊830002）

基于近49 a新疆102個站點(diǎn)汛期降水資料，分析了東部型、中部型、混合型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年及次年汛期降水的影響。得出以下結(jié)論：東部型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年及次年汛期降水影響負(fù)距平占75%；中部型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年汛期的影響取決于Nino峰值大小，次年影響新疆汛期降水偏多率為100%；混合型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年及次年汛期降水影響偏多年份占75%。Nino峰值與相應(yīng)年份汛期降水距平較為顯著，且對新疆各地汛期降水影響不同。用t檢驗(yàn)分析了三種類型厄爾尼諾對新疆汛期降水的響應(yīng)關(guān)系，結(jié)果表明，新疆大部分地區(qū)汛期降水與厄爾尼諾關(guān)系顯著，t檢驗(yàn)<0.01，其中東部型厄爾尼諾事件次年及混合型厄爾尼諾次年T<0.001。

不同分型；厄爾尼諾；汛期；降水；新疆

徐潔，王舒，肖高翔.不同分型厄爾尼諾事件對新疆汛期降水的影響[J].沙漠與綠洲氣象，2016，10（3）：53-58.

厄爾尼諾現(xiàn)象是指赤道東太平洋海表面溫度異常升高的的現(xiàn)象，伴隨厄爾尼諾事件的發(fā)生，全球大氣環(huán)流和氣候都會發(fā)生異常變化。在中國，已有許多學(xué)者研究厄爾尼諾事件對汛期（6—8月，下同）降水的影響。史久恩等[1]研究表明在厄爾尼諾當(dāng)年,長江流域汛期降水偏多,南北方降水偏少；在厄爾尼諾次年,長江流域汛期降水偏少,南北方偏多。研究認(rèn)為[2-5]厄爾尼諾當(dāng)年,我國北方除春季降水偏多外,其余各季以少為主。趙漢光等[6]認(rèn)為:秋冬季開始出現(xiàn)明顯增暖的厄爾尼諾事件無論其當(dāng)年或次年長江流域梅雨均以偏多為主;春夏季開始增暖的厄爾尼諾事件無論當(dāng)年或次年梅雨均以偏少為主。王偉[7]等討論厄爾尼諾事件發(fā)生后,西南地區(qū)夏季降水較多,易造成澇災(zāi)；拉尼娜事件后,西南地區(qū)夏季降水較少,易造成旱災(zāi)。

新疆自20世紀(jì)80年代起就開展了ENSO（El Nino-Southern Oscillation）事件對新疆降水的影響研究。喻葳[8]分析了厄爾尼諾事件的當(dāng)年和次年,南疆降水冬季較少，夏季較多，且主要集中在6月，厄爾尼諾年的次年,北疆夏季的7月和8月降水較多。李德才[9]、任宜勇[10]討論了厄爾尼諾對北疆氣候的影響，認(rèn)為厄爾尼諾年當(dāng)年秋季北疆降水明顯偏多,冬季降水正常，次年4—7月降水偏多；反厄爾尼諾的當(dāng)年及第二年北疆降水長期持續(xù)偏少；吳素芬[11]分析厄爾尼諾事件對新疆河流水量豐枯影響發(fā)現(xiàn)：在一般的厄爾尼諾事件當(dāng)年新疆河流水量趨于偏枯，次年水量趨于偏豐；在較強(qiáng)的厄爾尼諾事件的當(dāng)年及次年則易發(fā)生大面積暴雨洪水。劉蕊[12]等人認(rèn)為ENSO對新疆雨季降水的影響具有明顯的滯后性，對新疆雨季降水的影響主要集中在北疆的烏蘇、伊寧、精河、奇臺，南疆的和田、喀什、庫車、阿克蘇、哈密等地區(qū)。楊蓮梅[13]等發(fā)現(xiàn)前期冬末至春季5個海溫敏感區(qū)與新疆北部夏季降水聯(lián)系密切。劉蕊[14]等研究表明新疆雨季降水周期變化與ENSO變化有明顯滯后性，新疆大部地區(qū)雨季降水與ENSO關(guān)系顯著。

但是，厄爾尼諾事件本身也存在著差異，不同類型的厄爾尼諾事件對汛期降水區(qū)域的影響也不盡相同。最近幾年國際上開展了按照厄爾尼諾事件達(dá)到峰值時海溫距平的分布進(jìn)行劃分厄爾尼諾類型的研究，而討論不同類型厄爾尼諾對新疆汛期降水影響的論文還未見到，故本文利用1961—2009年新疆102個國家基本氣象站月降水量，按照東部型、西部型、混合型三類厄爾尼諾事件討論不同類型厄爾尼諾對新疆汛期降水的影響，為新疆中長期氣候預(yù)測和旱澇災(zāi)害的防治提供科學(xué)依據(jù)。

1　厄爾尼諾事件的分類

根據(jù)國內(nèi)外已有研究成果[15-20]，按照厄爾尼諾發(fā)展到盛期時海溫距平的分布進(jìn)行劃分。將盛期時最大海溫距平主要分布在赤道東太平洋及靠南美沿岸，即Nino3區(qū)定義為東部型厄爾尼諾；將盛期時最大海溫正距平主要分布在赤道中太平洋日界線附近，即Nino4區(qū)定義為中部型厄爾尼諾；將盛期時最大海溫正距平的分布介于這兩者之間，即位于Nino3.4區(qū)定義為混合型厄爾尼諾[20]。具體劃分見表1。

表1　近49 a東部型、中部型、混合型厄爾尼諾事件分類

2　檢驗(yàn)方法

要判斷厄爾尼諾現(xiàn)象與一地的氣候變化是否有關(guān)系，需要一個客觀標(biāo)準(zhǔn)。本文采用統(tǒng)計分析中的t檢驗(yàn)作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)厄爾尼諾年對應(yīng)的氣候要素的平均值為x1，標(biāo)準(zhǔn)差為s1，樣本數(shù)為n1；非厄爾尼諾年對應(yīng)的氣候要素均值、標(biāo)準(zhǔn)差、樣本數(shù)分別記為x2，s2，n2。

根據(jù)公式計算統(tǒng)計t[21]：

對于給定的信度T和自由度n1+n2-2，查t分布的雙側(cè)分位數(shù)得tT。

若|t|>tT，這說明厄爾尼諾年與非厄爾尼諾年對應(yīng)氣候要素的平均值有顯著差異，可認(rèn)為厄爾尼諾與該要素有顯著關(guān)系；反之，若|t|

3　結(jié)果分析

3.1不同類型厄爾尼諾當(dāng)年及次年對新疆汛期降水的影響

在有些文章中對厄爾尼諾當(dāng)年和次年定義不夠準(zhǔn)確，尤其是持續(xù)一年以上的厄爾尼諾年有時會產(chǎn)生混淆。由表1可見，無論厄爾尼諾年持續(xù)多長時間，峰期只出現(xiàn)一個，故本文把厄爾尼諾峰期出現(xiàn)年作為厄爾尼諾當(dāng)年，峰期過后一年作為厄爾尼諾次年，來分別討論對新疆汛期降水的影響。又因?yàn)?969年同年出現(xiàn)了2次厄爾尼諾年東部型和中部型峰期，以Nino指數(shù)峰值較大的為優(yōu)先，故1969年作為東部型厄爾尼諾當(dāng)年討論。同理，2002年和2004年作為中部型厄爾尼諾當(dāng)年，2003年和2005年作為中部型厄爾尼諾次年分析。

為了分析不同類型厄爾尼諾事件對當(dāng)年及次年新疆汛期的影響，本文利用全疆102個國家基本氣象站6—8月平均降水量計算全疆夏季降水距平（表2）：1961—2009年出現(xiàn)了4次東部型厄爾尼諾事件，其當(dāng)年及次年對新疆汛期降水影響以負(fù)距平為主，降水負(fù)距平出現(xiàn)次數(shù)占東部型厄爾尼諾事件發(fā)生次數(shù)的75%；中部型厄爾尼諾事件中，當(dāng)年對新疆汛期降水影響正負(fù)距平出現(xiàn)次數(shù)各占一半，其中當(dāng)Nino峰值大于1時以偏多為主，Nino峰值介于0.7~1區(qū)間降水偏少，而中部型厄爾尼諾事件發(fā)生時，次年新疆汛期降水均為偏多；混合型厄爾尼諾年當(dāng)年及次年新疆汛期降水影響偏多為主，正距平次數(shù)占混合型厄爾尼諾發(fā)生次數(shù)的75%。

可見，東部型厄爾尼諾事件影響新疆當(dāng)年及次年汛期降水偏少，而混合型厄爾尼諾事件影響新疆當(dāng)年及次年汛期降水偏多；中部型厄爾尼諾事件年，其影響新疆次年汛期降水偏多概率達(dá)100%，而影響當(dāng)年情況視Nino峰值大小決定。

同時對Nino峰值與相應(yīng)年份汛期降水距平做相關(guān)分析，其東部型及混合型厄爾尼諾事件對新疆次年汛期降水距平、中部型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年汛期降水距平影響較為顯著，相關(guān)系數(shù)超過0.6，為厄爾尼諾年份對汛期降水預(yù)測提供了參考依據(jù)。

3.2不同類型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年及次年各地汛期降水的影響

表2　不同類型厄爾尼諾當(dāng)年及次年新疆汛期降水距平及Nino峰值與降水距平擬合關(guān)系

圖1　東部型厄爾尼諾影響新疆當(dāng)年及次年汛期降水距平

圖2　中部型厄爾尼諾影響新疆當(dāng)年及次年汛期降水距平

新疆地域遼闊，受天山山脈的影響，北疆、南疆降水天氣影響系統(tǒng)不同，各地降水極為不均。本文分厄爾尼諾東部型、中部型、混合型三類，分別討論全疆102個站點(diǎn)厄爾尼諾影響當(dāng)年及次年全疆汛期降水分布。

圖1為東部型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年及次年汛期降水的影響?？梢姰?dāng)東部型厄爾尼諾事件發(fā)生時，除哈密地區(qū)、阿克蘇北部山區(qū)、阿勒泰北區(qū)山區(qū)降水偏多外，全疆其余地區(qū)汛期降水均偏少。其中塔城、阿勒泰地區(qū)偏少1成，伊犁地區(qū)、北疆沿天山一帶、天山山區(qū)偏少1.5～3成，吐魯番地區(qū)、南疆地區(qū)偏少2～3成，尤其和田東部洛浦至于田一帶偏少5成。

東部型厄爾尼諾事件發(fā)生次年，阿勒泰地區(qū)、克拉瑪依、昌吉州東部、吐善托盆地、哈密和巴州南部降水偏多，其中阿勒泰福海偏多5成，塔城、博州、伊寧、烏魯木齊以西的北疆沿天山一帶、哈密北部、南疆巴州北部、阿克蘇、喀什、和田地區(qū)均為偏少，其中最大負(fù)距平中心位于和田地區(qū)，偏少6成。

圖2為中部型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年及次年汛期降水影響。中部型厄爾尼諾事件發(fā)生年，全疆大部均為負(fù)距平，負(fù)距平中心位于巴州南部若羌；博州、伊犁河谷、吐魯番地區(qū)、哈密北部、阿克蘇北部山區(qū)略偏多1成左右。

中部型厄爾尼諾事件發(fā)生次年，新疆降水明顯偏多，全疆102個站中僅13個站為負(fù)距平，石河子、阿克蘇、和田西部，較常年略偏少或偏少1成，其余89個站均為正距平，其中阿勒泰地區(qū)偏多3成，塔城北部偏多5成以上，伊犁河谷較常年略偏多，塔城南部地區(qū)、博州、克拉瑪依、昌吉、吐魯番、巴州北部、克州等地偏多2～3成，巴州南部偏多1倍以上。

圖3為混合型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年及次年汛期降水的影響?；旌闲投驙柲嶂Z事件發(fā)生時，南北疆汛期降水分布不均，北疆大部、吐善托盆地、巴州北部、南疆西部山區(qū)汛期降水較常年偏多，其中尉犁偏多一倍以上，呼圖壁、巴州北部、阿克蘇和喀什部分地區(qū)偏多6成以上。汛期降水偏少地區(qū)集中在哈密北部山區(qū)、伊犁河谷山區(qū)、阿克蘇北部山區(qū)、喀什東部、和田東部至巴州南部一帶。

混合型厄爾尼諾事件發(fā)生次年，北疆大部、巴州北部、喀什東部至和田西部一帶汛期降水偏多，其中塔城地區(qū)偏多9成，伊犁河谷、北疆沿天山一帶偏多4～6成，巴州北部、喀什東部、和田西部偏多2～3成。其他地區(qū)汛期降水較常年偏少，吐魯番、巴州南部偏少2～3成，哈密、阿克蘇地區(qū)、南疆西部山區(qū)偏少1～2成。

3.3不同類型厄爾尼諾事件對新疆汛期降水顯著性檢驗(yàn)

將拉尼娜發(fā)展到盛期時海溫負(fù)距平峰值分布在Nino3區(qū)、Nino4區(qū)、Nino3.4區(qū)時，定義為東部型、中部型、混合型拉尼娜事件。按此標(biāo)準(zhǔn)，篩選出發(fā)生東部型拉尼娜事件年份為1961、1962、1963、1964、1966、1967、1971、1973、1975年；中部型拉尼娜事件年份為1968、1974、1986、2000、2001年；混合型拉尼娜事件年份為 1981、1984、1985、1988、1989、1999年。以某類型厄爾尼諾年各站汛期降水值為一個樣本，對應(yīng)類型拉尼娜年各站汛期降水為一個樣本，按（1）式計算新疆汛期降水t值（表3）。結(jié)果表明東部型厄爾尼諾事件次年及混合型厄爾尼諾次年T< 0.001,東部型當(dāng)年、混合型當(dāng)年、中部型當(dāng)年及次年T<0.01，說明這種現(xiàn)象不是一種偶然現(xiàn)象，而是新疆汛期降水與厄爾尼諾之間存在一種相隔一定距離的遙相關(guān)關(guān)系。

表3　不同類型厄爾尼諾當(dāng)年及次年與新疆汛期降水t檢驗(yàn)

圖3　混合型厄爾尼諾影響新疆當(dāng)年及次年汛期降水距平

圖4為不同類型厄爾尼諾年新疆各站t檢驗(yàn)值分布圖，由圖4可看出不同類型厄爾尼諾年當(dāng)年及次年對新疆汛期降水顯著相關(guān)區(qū)域。新疆大部地區(qū)汛期降水較為明顯，相對不明顯區(qū)域位于塔城、阿勒泰及巴州的北部、吐魯番地區(qū)、哈密北部、南疆喀什至和田南部地區(qū)的t>0.01，表明新疆汛期降水不僅受強(qiáng)ENSO的影響，還受其他大氣系統(tǒng)的影響。

4　結(jié)論

將1961—2009年期間厄爾尼諾事件分為東部型、中部型、混合型三類，分別討論了不同類型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年、次年汛期降水的影響，獲得以下結(jié)論：

（1）東部型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年及次年汛期降水影響均以負(fù)距平為主，負(fù)距平次數(shù)占發(fā)生次數(shù)的75%；中部型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年汛期的影響為Nino峰值大于1時降水偏多，Nino峰值介于0.7~1區(qū)間降水偏少，其次年影響新疆汛期降水均為偏多；混合型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年及次年汛期降水影響均偏多，正距平占發(fā)生次數(shù)的75%。

（2）Nino峰值與相應(yīng)年份汛期降水距平做相關(guān)分析，其東部型及混合型厄爾尼諾事件對新疆次年汛期降水距平、中部型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年汛期降水距平影響較為明顯，相關(guān)系數(shù)超過0.6。

圖4　不同類型厄爾尼諾年新疆各站t檢驗(yàn)值分布

（3）不同類型厄爾尼諾事件對新疆當(dāng)年及次年汛期降水影響區(qū)域不同。東部型厄爾尼諾事件發(fā)生當(dāng)年，除哈密地區(qū)、阿克蘇北部山區(qū)、阿勒泰北區(qū)山區(qū)降水偏多外，全疆其余地區(qū)汛期降水均偏少，發(fā)生次年，阿勒泰地區(qū)、克拉瑪依、昌吉州東部、吐善托盆地、哈密和巴州南部降水偏多，其余地區(qū)偏少；中部型厄爾尼諾事件發(fā)生當(dāng)年，全疆大部汛期降水為負(fù)距平，發(fā)生次年，新疆降水明顯偏多，全疆87%站點(diǎn)為正距平，巴州南部偏多1倍以上；混合型厄爾尼諾事件發(fā)生當(dāng)年及次年北疆大部降水均為偏多，當(dāng)年伊犁河谷降水偏少，次年阿克蘇、巴州南部偏少。

（4）新疆大部地區(qū)汛期降水較為明顯，說明這種影響不是一種偶然現(xiàn)象，而是由于新疆降水和厄爾尼諾事件之間存在著一種物理的遙相關(guān)關(guān)系。但是，一些地方的響應(yīng)關(guān)系相對不明顯，t>0.01，例如塔城、阿勒泰及巴州北部、吐魯番地區(qū)、哈密北部、南疆喀什至和田南部地區(qū)，這表明新疆雨季降水不僅受強(qiáng)ENSO的影響，還受其他大氣系統(tǒng)的影響。

需要指出的是，目前劃分厄爾尼諾類型標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，本文分類主要參考Kug[15]、袁媛[20]等的工作，較為客觀的厄爾尼諾劃分方法研究可作為下一步工作開展研究。

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El Nino Events of Different Types and Their Impact on the Flood Season Precipitation in Xinjiang

XU Jie，WANG Shu，XIAO Gaoxiang
（Xinjiang Meteorological Service Center，Urumqi 830002，China）

Based on the flood season precipitation from 102 meteorological stations during 1961-2009，we analyzed the impact of different El Nino types（Eastern Pacific type，Central Pacific type and Mixed type）on the flood season precipitation in Xinjiang.The results showed that the current and flowing flood season precipitation impact of Eastern Pacific type was negative,and the negative anomaly accounted for 75%.The current flood season precipitation impact of Central Pacific type was depended on Nino，all the flowing flood season precipitation was increasing.the impact of Mixed Pacific type El Nino on current and flowing flood season precipitation anomalies was positive, and the positive anomaly accounted for 75%.The peak value of Nino was significantly correlated precipitation,and has different impacts on flood season precipitation of state.The response relationship between El Nino and the flood season precipitation in Xinjiang was analyzed with T-test.The result shows that the response relationship between the flood season precipitation and the El Nino is significant,and the t-test value was less than 0.01，the T value of the current Eastern Pacific type and flowing Mixed Pacific type El Nino was less than 0.001.

different types；El Nino；flood season；precipitation；Xinjiang

P426.52

A

1002-0799（2016）03-0053-06

10.3969/j.issn.1002-0799.2016.03.008

2015-08-05；

2015-12-01

新疆氣象局2015年面上課題（2015MS07）。

徐潔（1981-），女，高級工程師，從事專業(yè)天氣預(yù)報與服務(wù)工作。E-mail：xujie_cuit@163.com