水汽輸送與云南5月降水關(guān)系研究

馬 濤，張萬(wàn)誠(chéng)，鄭建萌，何 娟，曾清川，秦 瑞

(1.昭通市氣象臺(tái)，云南 昭通 657000；2.云南省氣象科學(xué)研究所，云南 昆明 650034；3.云南省氣候中心，云南 昆明 650034)

水汽輸送與云南5月降水關(guān)系研究

馬 濤1，張萬(wàn)誠(chéng)2，鄭建萌3，何 娟1，曾清川1，秦 瑞1

(1.昭通市氣象臺(tái)，云南 昭通 657000；2.云南省氣象科學(xué)研究所，云南 昆明 650034；3.云南省氣候中心，云南 昆明 650034)

利用云南122個(gè)觀(guān)測(cè)站1979-2015年5月的降水資料和同期ECMWF提供的月平均再分析資料，分析了5月降水與水汽量、水汽通量及散度的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明：各邊界流入、流出云南水汽量的多寡會(huì)影響云南5月降水的多少；5月降水與緯向水汽通量為負(fù)相關(guān)關(guān)系，西風(fēng)水汽越強(qiáng)時(shí)越不利于云南降水，而與經(jīng)向水汽通量為正相關(guān)關(guān)系，南風(fēng)水汽越強(qiáng)時(shí)越有利于云南降水；5月降水與水汽通量輸送關(guān)系密切，當(dāng)印度洋為異常偏西水汽輸送，孟加拉灣(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“孟灣”)為異常的西南風(fēng)水汽輸送時(shí)，南北水汽會(huì)在云南上空交匯，水汽輻合時(shí)，云南5月降水偏多；當(dāng)印度洋為異常偏東水汽輸送，孟灣為異常的偏北風(fēng)水汽輸送，水汽輻散時(shí)，云南5月降水偏少。旱澇年，5月降水差異比較明顯，南邊界水汽流入量、經(jīng)向水汽量和凈水汽量差異最為明顯。

旱澇災(zāi)害；5月降水；水汽量；水汽輸送；合成分析；云南

水汽輸送作為能量和水分循環(huán)過(guò)程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)區(qū)域水分平衡起著重要作用，同時(shí)水汽輸送也是形成降水的重要因子。對(duì)于水汽與降水的關(guān)系，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都做了許多研究。Murakami.T[1]指出影響中國(guó)夏季降水的兩個(gè)水汽來(lái)源地:一是從太平洋高壓南部以南風(fēng)和東南風(fēng)的形式進(jìn)入我國(guó)內(nèi)陸,二是印度低壓的東南方以西南風(fēng)的形式進(jìn)入我國(guó)西南部。Zhou等[2]研究認(rèn)為，長(zhǎng)江流域的異常降水是由于一支東北風(fēng)和一支西南風(fēng)水汽輸送在該區(qū)域輻合，淮河流域的異常降水的原因是由于中午西風(fēng)和副熱帶南風(fēng)攜帶的水汽在淮河流域輻合。謝義炳等[3]最早研究了我國(guó)黃淮地區(qū)強(qiáng)降水過(guò)程與水汽輸送的關(guān)系。周曉霞等[4]分析了華北汛期水汽輸送的時(shí)空特征及其與降水的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)不同水汽通道對(duì)華北降水的影響區(qū)域不同。梁萍等[5]研究指出，來(lái)源于西太平洋及高緯西風(fēng)帶的水汽輸送對(duì)華北暴雨有重要作用，孟加拉灣的水汽輸送對(duì)暴雨也存在一定的加強(qiáng)作用。馮雷[6]的研究指出，孟加拉灣向北的水汽輸送和東部海洋向西的水汽輸送加強(qiáng)，同時(shí)烏拉爾阻高強(qiáng)盛，位勢(shì)高度場(chǎng)從低緯到高緯為‘+ - +’時(shí)，有利于西南水汽與偏東水汽形成輻合，高原夏季降水偏多，反之降水偏少。張潔等[7]分析了我國(guó)春季典型降水異常與水汽輸送的關(guān)系，認(rèn)為在第一模態(tài)中，水汽主要來(lái)源于菲律賓和中國(guó)南海地區(qū)；在第二模態(tài)中，水汽主要來(lái)自于赤道西太平洋和印度洋的西風(fēng)水汽輸送。

云南地處低緯高原地區(qū)，受東亞季風(fēng)和南亞季風(fēng)的共同影響，具有干濕季節(jié)分明，干季和雨季降水量差別大的特點(diǎn)。由于云南雨季一般在5月開(kāi)始，5月也是云南從干季到雨季過(guò)度月份，其降水的多少直接影響到云南人畜飲水和大春作物的種植。因此，研究初夏降水的異常對(duì)當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

5月是農(nóng)作物播種的關(guān)鍵時(shí)間段，降水偏多有利于后期農(nóng)作物的生長(zhǎng)，降水偏少可能產(chǎn)生干旱。目前，對(duì)云南降水的研究已經(jīng)取得了很多有價(jià)值的成果[8-16]，對(duì)水汽輸送對(duì)云南5月降水影響也有研究[17]，但都沒(méi)有把輸送到云南的水汽定量化處理來(lái)研究水汽與云南5月降水的關(guān)系。因此，本文根據(jù)云南省邊界的具體情況來(lái)選取云南四個(gè)邊界，計(jì)算個(gè)邊界流入、流出云南的水汽量，來(lái)研究云南5月降水與水汽量之間的關(guān)系。

1 資料和方法

1.1 資料

云南122個(gè)站1979-2015年5月降水資料；ECMWF提供的ERA-Interim月平均風(fēng)場(chǎng)、比濕場(chǎng)、地面氣壓場(chǎng)資料，分辨率為1°×1°。

1.2 方法

單位氣柱上整層大氣水汽輸送通量矢量由下式計(jì)算：

(1)

由此可分別得到緯向、經(jīng)向水汽輸送通量矢量Qλ,Qφ的計(jì)算公式如下：

(2)

(3)

式中：V為風(fēng)矢量場(chǎng)，u為緯向風(fēng)，v為經(jīng)向風(fēng)，q為比濕，g為重力加速度，ps為地面氣壓，均為常用變量，pt為大氣頂處的氣壓，考慮到高層水汽少，本文取為300 hPa。

水汽通量散度可由下面公式計(jì)算：

c=·。

(4)

式中：Qλ為緯向水汽通量，Qφ為經(jīng)向水汽通量。

某一邊界的水汽收支計(jì)算公式為：

Qk=(-1)k+1Ql。

(5)

式中：k=1，2，3，4分別代表西、東、南、北邊界，Q、l分別為各邊界的水汽通量輸送和長(zhǎng)度。

根據(jù)所用再分析資料分辨率情況，給出了水汽流入、流出云南的邊界框圖如圖1所示。其中將西邊界規(guī)定為AD段；東邊界規(guī)定為BC段，南邊界規(guī)定為CD段，北邊界為AB段。另外，還應(yīng)用了EOF分解，相關(guān)分析、合成分析和t檢驗(yàn)等方法。

圖1 云南水汽輸送的框圖

2 5月降水與水汽相互關(guān)系

2.1 水汽量與降水場(chǎng)相關(guān)關(guān)系

為了探討各邊界流入、流出水汽量對(duì)云南降水的影響，圖2是各個(gè)邊界水汽量與云南122站降水的相關(guān)分布。

從西邊界水汽流入量與云南5月降水的相關(guān)分布圖中(圖2a) 可以看出，西邊界水汽流入與云南大部地區(qū)降水為負(fù)相關(guān)，通過(guò)95%顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域主要是大理、麗江、楚雄、以及滇南的臨滄、普洱、西雙版納等地，其中滇中以西的楚雄、大理和西雙版納通過(guò)99%顯著性檢驗(yàn)；而滇中以東大部地區(qū)沒(méi)有通過(guò)90%的顯著性檢驗(yàn)。正相關(guān)區(qū)則位于滇西北的局部和滇東北的北部，且僅有怒江北部的貢山站通過(guò)95%，其余地區(qū)沒(méi)有通過(guò)90%的顯著性檢驗(yàn)。東邊界水汽流出量與降水相關(guān)分布(圖略)和西邊界水汽流入量相關(guān)分布(圖2a)相似，但通過(guò)95%顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域范圍縮小。整體上看，5月無(wú)論是西邊進(jìn)入云南的水汽還是從東邊流出的水汽，均與云南大部地區(qū)5月降水呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明隨著季節(jié)的調(diào)整影響云南5月降水的水汽輸送與西風(fēng)帶水汽輸送的關(guān)系并不密切。

南邊界水汽流入量與云南降水的相關(guān)分布顯示(圖2b)，除滇東北北部地區(qū)外，其余區(qū)域?yàn)橐恢碌恼嚓P(guān)，且大部分地區(qū)相關(guān)系數(shù)在0.4以上，通過(guò)了99%的顯著性檢驗(yàn)，部分區(qū)域則通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn)，最大相關(guān)系數(shù)分布在云南中西部如大理、保山、臨滄等地，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.7，而云南東部的昭通和文山，以及曲靖的東部地區(qū)沒(méi)有通過(guò)90%信度檢驗(yàn)。這說(shuō)明云南大部地區(qū)5月降水的多(少)與南邊界水汽量流入的多(少)關(guān)系密切。

云南5月降水與北邊界的水汽流出量大多為負(fù)相關(guān)關(guān)系(圖略)，正相關(guān)區(qū)主要分布在滇西北，除滇東北通過(guò)95%的顯著性信度檢驗(yàn)外，其余地區(qū)均沒(méi)有通過(guò)90%的信度檢驗(yàn)，北邊界水汽與降水的相關(guān)分布和南邊界水汽的相關(guān)分布基本相反，說(shuō)明北邊界水汽流出量越多，云南大部5月降水偏少。

從緯向水汽量(即西邊流入減東邊界流出，下同)與降水的相關(guān)可看出(圖2c)，正相關(guān)分布在云南東部的昭通、曲靖、文山和紅河部分地區(qū)，相關(guān)系數(shù)在0.2以下，沒(méi)有通過(guò)90%的顯著性檢驗(yàn)。其余大部地區(qū)為負(fù)相關(guān)區(qū)，但相關(guān)系數(shù)較小。圖2d是經(jīng)向水汽與云南5月降水的相關(guān)分布，除滇東北北部外云南大部為正相關(guān)分布，相關(guān)系數(shù)在0.4以上，均通過(guò)99%的顯著性檢驗(yàn)，最大相關(guān)區(qū)位于云南西部達(dá)0.8以上，沒(méi)有通過(guò)95%顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域主要分布在云南東部的昭通、曲靖和文山部分地區(qū)。緯向和經(jīng)向與5月降水的相關(guān)表明，5月是冬季風(fēng)向夏季風(fēng)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵月份，隨著西風(fēng)帶的減弱，孟加拉灣季風(fēng)爆發(fā)，說(shuō)明影響云南5月降水的水汽輸送由西風(fēng)水汽轉(zhuǎn)變?yōu)橄募撅L(fēng)水汽輸送。

圖2 水汽量與云南5月降水相關(guān)圖注：陰影區(qū)顏色由淺到深分別為通過(guò)90%、95%、99%顯著性檢驗(yàn)的正負(fù)相關(guān)區(qū)。

圖3 云南5月降水EOF分解及時(shí)間系數(shù)

圖4 第一特征向量時(shí)間場(chǎng)與水汽通量場(chǎng)的相關(guān)圖注：陰影區(qū)顏色由淺到深分別為通過(guò)90%、95%、99%顯著性檢驗(yàn)的正負(fù)相關(guān)區(qū)。

圖2e是凈水汽量與云南5月降水的相關(guān)分布，凈水汽量與云南5月降水為全場(chǎng)一致的正相關(guān)，大部地區(qū)相關(guān)系數(shù)在0.7以上，通過(guò)99%的顯著性檢驗(yàn)，除昭通北部邊緣外，顯著性檢驗(yàn)均通過(guò)95%。圖2e與圖2d(經(jīng)向相關(guān)場(chǎng))相比，相關(guān)分布基本一致，但經(jīng)向相關(guān)場(chǎng)相關(guān)系數(shù)更高，表明經(jīng)向水汽輸送對(duì)云南5月降水的影響最大，說(shuō)明季風(fēng)爆發(fā)越早，云南雨季開(kāi)始期偏早，5月降水較常年偏多。

2.2 5月降水場(chǎng)分析

為了研究云南5月降水的時(shí)空特征，對(duì)全省站點(diǎn)降水資料的原始場(chǎng)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解(EOF分解)。其第一特征向量的方差貢獻(xiàn)達(dá)到88.19%，利用North等[18-19]的經(jīng)驗(yàn)方法對(duì)其取樣誤差進(jìn)行評(píng)估，表明第一個(gè)特征值滿(mǎn)足能量按自由度均分，是穩(wěn)定可靠的，即第一個(gè)特征值對(duì)應(yīng)的特征向量場(chǎng)是有價(jià)值的信號(hào)，因此這里重點(diǎn)分析第一個(gè)特征向量場(chǎng)。

從圖3a可以看出，第一特征向量場(chǎng)有效載荷值為一致的正值分布，表明云南5月降水的空間變化具有整體一致性，容易出現(xiàn)降水一致偏多或者一致偏少的情況，其有效載荷值從北到南呈增加的特點(diǎn)，最大中心位于云南南部和西南部，而最小中心值位于云南東北部和西北部。第一特征時(shí)間系數(shù)與5月降水平均值的變化很相似，二者的相關(guān)系數(shù)為0.99，通過(guò)99%的顯著性檢驗(yàn)。

2.3 降水與水汽相關(guān)關(guān)系

圖4是第一特征向量場(chǎng)時(shí)間系數(shù)與水汽通量的相關(guān)分布，從圖4a可以看出，緯向水汽通量與云南降水的正相關(guān)位于20°N以南的區(qū)域，最大相關(guān)系數(shù)達(dá)0.60以上的區(qū)域位于阿拉伯海、印度洋至孟加拉灣的廣大地區(qū)，這些區(qū)域大部分通過(guò)了99%的顯著性檢驗(yàn)；而高原南部到孟加拉灣北部、云南大部至中南半島北部為負(fù)相關(guān)，大部通過(guò)90%以上的顯著性檢驗(yàn)，其中高原南部、云南的西南部通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)。經(jīng)向水汽通量與云南降水的相關(guān)從西向東呈現(xiàn)出‘-、+、-、+’的分布(圖4b)，正相關(guān)區(qū)位于阿拉伯海、孟加拉灣至中南半島大部，以及云南西部和南部，而阿拉伯海西部、印度半島為負(fù)相關(guān)，均通過(guò)了99%的顯著性檢驗(yàn)。說(shuō)明來(lái)自印度洋、孟加拉灣的水汽輸送強(qiáng)(弱)時(shí)，云南降水偏多(少)，表明當(dāng)來(lái)自索馬里的越赤道氣流強(qiáng)時(shí)，孟加拉灣的季風(fēng)水汽輸送偏強(qiáng)，云南降水偏多(少)，反之則偏少。

2.4 區(qū)域平均降水分析

圖5 1979-2015年5月降水區(qū)域平均虛線(xiàn)：5月降水多年平均。實(shí)線(xiàn)：降水年代際平均。

從1979-2015年云南5月降水區(qū)域平均來(lái)看，37年來(lái)云南的平均降水為101.9mm，其間，高于平均值的年份和低于平均值的年份基本相當(dāng)，且交替出現(xiàn)。降水最大年出現(xiàn)在2001年，降水量達(dá)到了209.8mm，而2005年為降水最少年份，降水量?jī)H有39.2mm，二者相差了170.6mm。從圖5中還可以看出，自2007年以來(lái)，5月降水呈持續(xù)的減少狀態(tài)，這在2007年以前是沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的現(xiàn)象。還可以看出，1980年代平均降水略低于多年平均值，為102.7mm，1990年代年降水低于平均值，為96.8mm，而21世紀(jì)前10年降水高于平均值，為124.7mm。

3 合成分析

3.1 旱澇年選取

降水距平百分率是反映某時(shí)段降水與同期平均狀態(tài)的偏離程度的一個(gè)量，根據(jù)降水距平百分率對(duì)旱澇的定義標(biāo)準(zhǔn)[20]，我們將降水距平百分率大于等于50%的年份定義為澇年，將小于等于-50%的年份定義為旱年。從1979-2015年的37年中，共選取了澇年5年，分別是1981、1990、2001、2002、2004年；旱年6年，分別是1979、1982、1983、1987、1997、2005年，來(lái)對(duì)下面各場(chǎng)做合成分析(圖6)。

圖6 5月降水距平百分率(單位：%),直線(xiàn)表示降水距平百分率±50%線(xiàn))

3.2 旱澇年降水差異分析

從云南5月降水澇年(圖7a)上可看出，降水正異常中心出現(xiàn)在臨滄和保山的交匯區(qū)以及普洱市東南部-景洪東部一帶，降水較多年平均偏多最大達(dá)到224mm，通過(guò)99%的顯著性檢驗(yàn)，而降水最小值出現(xiàn)在昭通北部的金沙江流域，最小為30mm左右。在澇年中，除曲靖東部、文山北部、昭通北部及怒江等地沒(méi)有通過(guò)顯著性檢驗(yàn)外，其余大部都通過(guò)90%及其以上的顯著性檢驗(yàn)，且沒(méi)有通過(guò)檢驗(yàn)的區(qū)域其降水距平在30mm以下。從云南5月降水旱年(圖7b)上可看出，偏少的最大值中心在普洱-紅河南部邊緣區(qū)，偏少最大達(dá)為167mm，通過(guò)99%的顯著性檢驗(yàn)，同時(shí)在滇西南的芒市、保山一線(xiàn)降水也偏少90～120mm，且通過(guò)了99%的顯著性檢驗(yàn)，而在降水偏少30mm以上的區(qū)域基本上都通過(guò)了90%及以上的顯著性檢驗(yàn)，偏少30mm以下的區(qū)域沒(méi)有通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

圖7 旱澇年降水距平(單位：mm)陰影區(qū)顏色由淺到深分別為通過(guò)90%、95%、99%顯著性檢驗(yàn)的正負(fù)相關(guān)區(qū)

圖8 旱澇年水汽通量(單位：kg·m-1·s-1)和水汽通量散度(單位：kg·m-2·s-1)差值注：陰影區(qū)顏色由淺到深分別為通過(guò)90%、95%、99%顯著性檢驗(yàn)的正負(fù)相關(guān)區(qū)

從旱澇年降水的圖中可以看出，不管是旱年還是澇年，在滇中以東以南的區(qū)域都是降水偏多或偏少最明顯的區(qū)域，而滇東北和滇西北的降水偏多或偏少的量相對(duì)較少。

3.3 旱澇年水汽通量異常分析

云南5月降水澇年的水汽通量上(圖8a)，在10°～20°N之間幾乎相同的緯度帶上，在阿拉伯海和孟加拉灣分別為異常的氣旋式水汽輸送。在40°～50°E間的南半球，有異常的偏西南水汽向北半球輸送，到達(dá)索馬里海域附近，受到北邊阿拉伯海異常氣旋的阻滯作用，水汽轉(zhuǎn)向偏東輸送，經(jīng)印度半島南端和斯里蘭卡后，與孟灣氣旋東部異常水汽一起經(jīng)過(guò)中南半島后以西南和偏南的水汽影響云南。在云南以北，異常的偏北水汽強(qiáng)大，而偏南水汽偏弱，云南北部和東部主要受偏北水汽輸送影響。同時(shí)可以看出，在水汽輸送異常偏強(qiáng)的索馬里海域和斯里蘭卡海域，為水汽的輻散區(qū)，孟加拉灣至云南一帶為異常偏強(qiáng)的水汽的輻合區(qū) (圖8c)。總體來(lái)看，整個(gè)孟灣到云南一帶都為水汽交匯區(qū)，云南全境的輻合區(qū)幾乎都通過(guò)90%以上的顯著性檢驗(yàn)，特別是云南南部，輻合強(qiáng)度達(dá)到了8×10-5kg·m-2·s-1，通過(guò)了99%的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明水汽在云南上空輻合強(qiáng)勁，造成云南降水異常偏多。而在降水旱年的水汽通量圖上(圖8b)，幾乎在與澇年相同的緯度帶上，存在著阿拉伯海異常的反氣旋式水汽輸送和孟加拉灣異常的反氣旋式水汽輸送；由于輸送往云南的西南和偏南水汽偏弱，云南出現(xiàn)偏北水汽異常，云南至中南半島一帶受到孟灣反氣旋東側(cè)偏北水汽控制而向南輸送，經(jīng)孟加拉灣后在斯里蘭卡附近海域轉(zhuǎn)向?yàn)楫惓５钠珫|水汽向西輸送，這與澇年情況完全相反。同時(shí)從水汽通量散度異常圖上可以看出(圖8d)，南中國(guó)海、中南半島、云南、孟加拉灣、阿拉伯海等地為水汽通量散度的輻散區(qū)，為水汽源地，而孟灣-云南一帶是一條強(qiáng)輻散帶，通過(guò)了90%以上的顯著性檢驗(yàn)；特別是云南，幾乎全境水汽通量輻散強(qiáng)度都在2×10-5kg·m-2·s-1以上，都通過(guò)了95%的顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明云南上空為強(qiáng)輻散區(qū)。對(duì)旱年來(lái)說(shuō)，不利的水汽條件加上水汽的輻合弱，使得云南成為水汽源地，云南上空不利于形成有效的降水條件，使得降水偏少，云南出現(xiàn)旱情。

圖9 旱澇年異常環(huán)流場(chǎng) 注：陰影區(qū)顏色由淺到深分別為通過(guò)90%、95%、99%顯著性檢驗(yàn)的正負(fù)相關(guān)區(qū)

西邊界東邊界南邊界北邊界東西向南北向凈水汽旱年3057-3647905-411-590494-096澇年2637-32092567-229-57223381766平均年2973-34211732-409-4481323875

注：表中正值表示流入，負(fù)值表示流出

3.4 旱澇年水汽量對(duì)比

從表1中可以看出，旱年西邊界流入的水汽量高于平均年，澇年從西邊界流入云南的水汽要低于平均年，表明旱年西風(fēng)水汽輸送要強(qiáng)于澇年；旱年西邊界水汽流入量比澇年流入量多4.20×1010t，比澇年多15.93%左右。旱年?yáng)|邊界流出的水汽量高于平均年，澇年從東邊界流出云南的水汽要低于平均年，表明旱年西風(fēng)水汽輸送要強(qiáng)于澇年；旱年?yáng)|邊界水汽流出量比澇年流出量多4.36×1010t，比澇年多13.59%左右。旱年南邊界流入的水汽量低于平均年，澇年從南邊界流入云南的水汽要高于平均年，表明澇年南風(fēng)水汽輸送要強(qiáng)于旱年；澇年南邊界水汽流入量比旱年流入量多16.62×1010t，澇年南邊界流入水汽約為旱年流入量的2倍。旱年北邊界流出的水汽量略高于平均年，澇年從北邊界流出云南的水汽要低于平均年，旱澇年從北邊界流出的水汽量相差1.82×1010t。東西向上，不管是平均年還是旱澇年，都有水汽損失，且旱澇年水汽損失相差不多均高于平均年。南北向上，平均年和旱澇年都有水汽盈余，但差別明顯，澇年的水汽盈余約為平均年的1.77倍，而平均年的水汽量約為旱年的2.69倍，相比之下，澇年水汽量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于旱年水汽量，澇年水汽量約是旱年水汽量的4.73倍。旱澇年相比，澇年南風(fēng)水汽輸送要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于旱年南風(fēng)水汽輸送。澇年凈水汽量比平均年凈水汽量偏多8.91×1010t，凈水汽量約為平均年的2.02倍；旱年中，凈水汽量沒(méi)有盈余，而是處于虧損狀態(tài)，云南由水汽匯轉(zhuǎn)為水汽源地?？梢钥闯?，旱澇年凈水汽量差別比較大，說(shuō)明凈水汽量的多少是影響降水的一個(gè)重要條件。

綜上所述，可以看出，影響云南凈水汽量最主要的邊界是南邊界，南邊界流入水汽的多少直接關(guān)系到云南5月降水的多少。5月是西南季風(fēng)建立的時(shí)間點(diǎn)，西南季風(fēng)建立的早晚與強(qiáng)弱決定了帶入云南水汽量的多寡，從而影響云南5月降水。

3.5 環(huán)流場(chǎng)對(duì)比分析

從圖9a中可以看出，在印度半島南部及其以南的印度洋面上為異常的偏西風(fēng)，通過(guò)了90%及以上檢驗(yàn)，這些偏西風(fēng)一支在印度半島東部轉(zhuǎn)為西南風(fēng)經(jīng)孟灣和中南半島以東南風(fēng)和偏南風(fēng)的形式進(jìn)入云南，中南半島的異常偏南風(fēng)也通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)；另外一支經(jīng)中南半島后到達(dá)中國(guó)南海，受到菲律賓南部異常反氣旋和太平洋異常偏東北風(fēng)的共同影響，轉(zhuǎn)為偏東風(fēng)影響我國(guó)東南沿海地區(qū)。在云南以北的地區(qū)為偏北風(fēng)異常，異常的南北氣流在云南北部交匯。從圖9c中可以看出，在700hPa上，云南以南的廣大區(qū)域內(nèi)幾乎都受異常偏南風(fēng)控制，同時(shí)都通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明這種異常比較明顯，而四川為異常偏北氣流控制，云南北部為偏北氣流控制，冷暖氣流交匯在云南中部交匯。在中低層均有冷暖空氣交匯的環(huán)流背景下，云南降水正異常(澇年)。

從圖9b中可以看出，印度半島南部洋面為異常偏東氣流控制，通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)，在中國(guó)南海有一個(gè)異常的反氣旋存在。孟灣受異常反氣旋控制，其北部的偏西氣流是影響云南的主要異常氣流，這支偏西氣流到達(dá)云南后一部分轉(zhuǎn)為反氣旋東部的偏北氣流，一部分則繼續(xù)向東流向我國(guó)華南等地，云南為輻散區(qū)；從圖9d中可以看出，通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的區(qū)域主要還是云南以西以南的大片區(qū)域，而云南主要還是受到孟灣的異常反氣旋控制。云南低層和高層都為輻散區(qū)，這樣的環(huán)流配置不利于降水的發(fā)生，故云南出現(xiàn)降水負(fù)異常(旱年)。

4 結(jié)論

(1)西邊界水汽流入量和東邊界水汽流出量越多(少)，云南降水越少(多)；南邊界水汽流入量與云南降水為正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)南邊界水汽流入越多(少)云南降水越多(少)；經(jīng)向水汽和凈水汽與云南降水正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)經(jīng)向或凈水汽流入越多(少)，云南降水越多(少)。

(2) 5月降水與緯向水汽通量為反相關(guān)關(guān)系，表現(xiàn)為西風(fēng)水汽越強(qiáng)時(shí)越不利于云南降水；5月降水與經(jīng)向水汽通量為正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)南風(fēng)水汽越強(qiáng)時(shí)越有利于云南降水。

(3) 5月降水為全場(chǎng)一致的正相關(guān)分布，有效載荷值由北向南逐漸增加，最大載荷值在云南南部邊緣的紅河-普洱一帶。

(4) 5月降水與水汽通量輸送關(guān)系密切，當(dāng)印度洋為異常偏西水汽輸送而孟灣為異常的西南風(fēng)水汽輸送時(shí)，南北水汽在云南上空交匯，水汽輻合時(shí)，云南5月降水偏多；當(dāng)印度洋為異常偏東水汽輸送而孟灣為異常的偏北風(fēng)水汽輸送，水汽輻散時(shí)，云南5月降水偏少。

(5)旱澇年，5月降水差異比較明顯，凈水汽量的差異比較大，而這種差異主要是由南邊界水汽流入多少造成的。

[1]MurakamiT.ThegeneralcirculationandwatervaporbalanceoverthefarEastduringtherainyseason[J].GeophysMagazine,1959,29(2):137-142.

[2]ZhouTianjun,YuRucong.AtmosphericwatervaportransportassociatedwithtypicalanomaloussummerrainfallpatternsinChina[J].JournatofGeophysicalResearch,2005, 110:d08104,doi:1029/2004JD005413.

[3] 謝義炳,戴武杰.中國(guó)東部地區(qū)夏季水汽輸送個(gè)例計(jì)算[J].氣象學(xué)報(bào),1959,30(2):174-185.

[4] 周曉霞,丁一匯,王盤(pán)興.影響華北汛期降水的水汽輸送過(guò)程[J].大氣科學(xué),2008,32(2):345-357.

[5] 梁萍,何金海,陳隆勛,等.華北夏季強(qiáng)降水的水汽來(lái)源[J].高原氣象,2007,26(3):460-465.

[6] 馮雷,魏鳳英.青藏高原夏季降水的區(qū)域特征及其與周邊地區(qū)水汽條件的配置[J].高原氣象,2008，27(3):491-499.

[7] 張潔,周天軍,宇如聰,等.中國(guó)春季典型降水異常及相聯(lián)系的大氣水汽輸送[J].大氣科學(xué),2009，33(1):121-134.

[8] 張萬(wàn)誠(chéng),鄭建萌,解明恩.典型相關(guān)方法在低緯高原汛期降水預(yù)報(bào)中的應(yīng)用試驗(yàn)[J].氣象, 2002,28(6):32-34

[9] 張萬(wàn)誠(chéng),湯陽(yáng),鄭建萌,等.夏季風(fēng)水汽輸送對(duì)云南夏季旱澇的影響[J].自然資源學(xué)報(bào),2012,27(2)：293-301.

[10]張萬(wàn)誠(chéng),萬(wàn)云霞,任菊章,等.水汽輸送異常對(duì)2009年秋冬季云南降水的影響研究[J].高原氣象，2011,30(6):1534-1542.

[11]馬濤,張萬(wàn)誠(chéng),付睿.云南空中水資源的季節(jié)變化研究[J].成都信息工程學(xué)院學(xué)報(bào),2011,26(5)：486-493.

[12]魯亞賓，解明恩，謝三勇.孟加拉灣水汽輸送異常對(duì)云南5月降水的影響[J].云南地理環(huán)境研究,2004，16(1):19-24.

[13]張騰飛,魯亞賓,張杰,等.2000年以來(lái)云南4次強(qiáng)降雪過(guò)程的對(duì)比分析[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2007，18(1):64-72.

[14]何華,孫績(jī)?nèi)A.云南冷鋒切變大暴雨過(guò)程的環(huán)流及水汽輸送特征[J].氣象，2003,29(4):48-52.

[15]萬(wàn)石云，趙寧坤，段瑋.云南省滑坡泥石流與強(qiáng)降水的相關(guān)性和多時(shí)間尺度特征研究[J].災(zāi)害學(xué)，2015,30(1):45-50.

[16]楊曉靜，徐宗學(xué)，左德鵬，等.云南省1958-2013年極端降水時(shí)空變化特征分析[J].災(zāi)害學(xué)，2015,30(4):178-186.

[17]陳艷,丁一匯,肖子牛,等.水汽輸送對(duì)云南夏季風(fēng)爆發(fā)及初夏降水異常的影響[J].大氣科學(xué)，2006,30(1):25-37.

[18]解明恩,張萬(wàn)誠(chéng).云南短期氣候預(yù)測(cè)方法與模型[M].北京:氣象出版社, 2000:1-290.

[19]魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)技術(shù)[M].北京：氣象出版社,2007:1-296.

[20]陳烈庭.華北各區(qū)夏季降水年際和年代際變化的地域性特征[J].高原氣象,1999,18(4):177-485.

ResearchontheRelationshipbetweenWaterVaporTransportationandMayRainfallinYunnan

MA Tao1, ZHANG Wangcheng2, ZHENG Jianmeng3, HE Juan1, ZENG Qingchuan1and QIN Rui1

(1.ZhaotongMeteorologicalObservatory,Zhaotong657000,China; 2.YunnanResearchInstituteofMeteorology,Kunming650034,China; 3.ClimateCenterofYunnanProvince,Kunming650034,China)

WeuseprecipitationdatainMayfrom1979to2015ofYunnan122weatherstationsandreanalysisdataofmonthlymeanthatprovidedbyECMWFoverthesameperiodtoanalysistherelationshipbetweenprecipitationinMayandwatervapor,watervaporflux,watervaporfluxdivergence.Theresultsshowthat:theinflowandoutflowofwatervaporateachboundarycanaffecttheamountofMayrainfallinYunnan.PrecipitationinMayandzonalwatervaporfluxhadanegativecorrelation;thestrongerthewestwindisnotconducivetotheprecipitationinYunnan.Butithadapositivecorrelationwithmeridionalwatervaporflux,whenthesouthwindisstronger,themoreconducivetotheprecipitation.Mayrainfallandwatervaporfluxtransportationhadacloserelationship,ifovertheoceanofIndiawasabnormalwestwatervaportransportation,overthebayofBengalwasabnormalsouthwestwatervaportransportation,northandsouthwatervaporhadintersectionoverYunnan,watervaporfluxdivergenceshowedconvergence,moreprecipitationinYunnan.whenovertheoceanofIndiawasabnormaleastwatervaportransportation,overthebayofBengalwasabnormalnorthwatervaportransportation,watervaporfluxdivergenceshoweddivergence,thesefactorscausedtheprecipitationinYunnandecrease.Duringdroughtandfloodyears,theMayrainfallhasobviousdifferences,especiallythewatervaporinflowvolumeofsouthernboundary,meridionalwatervaporandnetwatervapor.

droughtandflooddisasters;Mayrainfall;watervapor;watervaportransportation;syntheticanalysis;YunnanProvince

2016-09-28

2016-12-20

國(guó)家自然基金項(xiàng)目(41665005，41365007)；云南省科技惠民專(zhuān)項(xiàng)：“云南強(qiáng)對(duì)流災(zāi)害性天氣短時(shí)臨近預(yù)警系統(tǒng)研究”(2016RA09603)；云南省氣象局項(xiàng)目(TQ201608)

馬濤(1985-)，男，回族，貴州威寧人，工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)和氣候診斷分析. E-mail:gzwnmt@163.com

鄭建萌(1966-)，女，云南個(gè)舊人，高級(jí)工程師，主要從事氣候預(yù)測(cè)及診斷分析研究. E-mail:hhmzhengjian@sina.com

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.02.019.]

X43；P434；P42

A

1000-811X(2017)02-0109-08

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.02.019

馬濤，張萬(wàn)誠(chéng)，鄭建萌,等. 水汽輸送與云南5月降水關(guān)系研究[J]. 災(zāi)害學(xué)，2017，32(2)：109-116. [MA Tao，ZHANG Wangcheng，ZHENG Jianmeng,et al. Research on the Relationship between Water Vapor Transportation and May Rainfall in Yunnan[J]. Journal of Catastrophology，2017，32(2)：109-116.