柴達(dá)木盆地1981—2017 年降水及大氣環(huán)流特征分析

呂春艷，李 旭，劉明歆，李 艷*，張志瑤

（1.蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州730000；2.格爾木市氣象局，青海 格爾木816099）

人類對氣候的影響越來越明顯，其中最顯著的就是氣候變暖，氣候變暖會對全球及區(qū)域的水循環(huán)產(chǎn)生重要影響[1]。氣溫上升引起陸地和海洋表面蒸發(fā)量增多，大氣持水量也增加，因此發(fā)生干旱的可能性加劇，同時(shí)洪澇、暴雨等極端天氣事件頻發(fā)。降水是氣候變化的特征量之一[2]，近年來，許多學(xué)者在全球變暖背景下對中國降水進(jìn)行了研究，并得到了很有意義的結(jié)果。研究顯示，中國強(qiáng)降水事件增加，小雨日數(shù)、中雨日數(shù)顯著減少，同時(shí)干旱日數(shù)和微量降水日數(shù)明顯增加，從微量降水到強(qiáng)降水的轉(zhuǎn)變[3-4]，說明中國發(fā)生干旱和洪澇的風(fēng)險(xiǎn)增加。不同地區(qū)降水變化不同，其中長江流域和中國東南部強(qiáng)降水事件增多，微量降水事件減少，西南地區(qū)、中國北部和東北地區(qū)降水減少，而西北地區(qū)各類降水事件均增加[3]，其中極端降水增加最為顯著[5]。西北地區(qū)位于歐亞大陸中緯度干旱半干旱氣候區(qū)，對氣候的變化極為敏感，深居內(nèi)陸，面積廣闊，水汽來源少，干旱問題異常突出[6]。21 世紀(jì)以來，中國西北地區(qū)中西部降水趨勢有所增加，而東部降水趨勢有所減少[7-8]，并且極端降水也呈西增東減的分布。從季節(jié)變化來看，春季、夏季和秋季西北西部大部分地區(qū)降水量以增加趨勢為主，東部主要呈減少趨勢，在冬季幾乎所有站點(diǎn)的降水量都呈增加趨勢，此外黃建平等[8]指出夏季110°E 以西的干旱半干旱區(qū)極端降水量呈明顯增加趨勢。從降水機(jī)理來看，我國西北干旱半干旱區(qū)主要受中緯西風(fēng)帶的影響，西風(fēng)帶位置的變化會引起西北地區(qū)降水的變化；另外，青藏高原季風(fēng)強(qiáng)年時(shí)，西風(fēng)帶北跳時(shí)間較常年偏早，在此期間，南亞高壓加強(qiáng)北上，貝加爾湖西部槽加深[9]，該環(huán)流形勢有利于西北地區(qū)降水。與我國東部不同，正常情況下西部夏季緯向水汽輸送通量比經(jīng)向水汽輸送通量大，而水汽輸送通量的散度主要依賴于濕度平流[10]。此外，陶建紅[11]等和王付村[12]等通過個(gè)例分析發(fā)現(xiàn)大氣環(huán)流將孟加拉灣的水汽接力式地輸送到西北地區(qū)，同時(shí)在西風(fēng)氣流攜帶上游水汽的共同作用下引起該地降水增多。

位于我國西北內(nèi)陸的柴達(dá)木盆地是我國四大盆地之一，地處中緯西風(fēng)帶和東亞季風(fēng)系統(tǒng)的交界地帶，屬高原大陸性氣候，氣候以干旱為主[13]，由于暖濕氣流很難到達(dá)這里，因而是我國最嚴(yán)重的干旱區(qū)之一。這里大風(fēng)沙塵暴日數(shù)多，日照時(shí)數(shù)多，太陽輻射強(qiáng)，晝夜溫差大，溫差常常達(dá)到30 ℃左右[14]。有研究表明[15-16]，近幾十年來，柴達(dá)木盆地氣溫經(jīng)歷了兩個(gè)時(shí)期，1987 年以前為相對偏冷期，1987 年以后為相對偏暖期，年平均氣溫、最高溫度、最低溫度都有明顯的上升趨勢，增暖趨勢明顯高于青藏高原乃至全國和全球平均水平。盆地變暖后，氣候變濕明顯，由暖干向暖濕轉(zhuǎn)變，氣候暖濕化具有明顯的經(jīng)向地帶型分布規(guī)律，降水量和降水日數(shù)均呈增多趨勢且呈現(xiàn)出東部大于西部的趨勢。柴達(dá)木盆地不僅是氣候敏感區(qū)域，還是生態(tài)環(huán)境脆弱帶，青藏高原的熱力作用、動力作用以及屏障作用對其干旱氣候的形成具有重要意義[17-18]。

由于柴達(dá)木盆地特殊的地理位置，其氣候特征及其環(huán)流成因得到了一些研究。但是，關(guān)于降水尤其是降水集中期夏季特征的研究還不夠系統(tǒng)，包括降水的時(shí)空分布主要模態(tài)、周期以及影響降水最主要的大氣環(huán)流特征等問題還較少見報(bào)道。因此，本文主要從盆地降水周期變化、大氣環(huán)流特征等角度對盆地降水變化進(jìn)行分析。

1 資料與方法

1.1 資料

柴達(dá)木盆地在青藏高原東北部，青海省西部[13]，位于 90°16′~99°16′N，35°00′~39°20′E。本文采用茫崖、冷湖、小灶火、大柴旦、德令哈、格爾木、諾木洪、烏蘭、都蘭和茶卡10 個(gè)氣象站的逐日降水資料，氣象站分布如圖1。盆地氣象站點(diǎn)分布均勻，其資料具有很好的代表性，本文研究時(shí)段為1981—2017 年，夏季為6—8 月。

大氣環(huán)流資料選用美國國家環(huán)境預(yù)測中心/美國國家大氣研究中心（NCEP/NCAR）的再分析資料，水平分辨率為2.5°×2.5°，要素場包括500 hPa 高度場、700 hPa 風(fēng)場和 700 hPa 高度場。

圖1 柴達(dá)木盆地10 個(gè)氣象站的空間分布

1.2 方法介紹

本文采用Morlet 小波分析柴達(dá)木盆地降水的周期變化特征[19]。利用正交經(jīng)驗(yàn)函數(shù)（EOF）對柴達(dá)木盆地夏季降水進(jìn)行時(shí)空分解[20]，并運(yùn)用North 等[21]提出的計(jì)算特征值誤差范圍的方法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，此外還采用線性趨勢方法估算柴達(dá)木盆地近37 a 來降水的長期變化，利用合成分析、t 檢驗(yàn)等方法研究柴達(dá)木盆地的降水特征。

2 柴達(dá)木盆地降水時(shí)空分布特征

2.1 柴達(dá)木盆地降水的空間分布特征

柴達(dá)木盆地面積廣闊，站點(diǎn)稀疏，對站點(diǎn)資料進(jìn)行克里金插值繪制盆地降水量的空間分布。年、春季、夏季、秋季和冬季平均降水量均由東向西遞減，表明柴達(dá)木盆地東部降水大于西部降水。Zhang 等[22]通過分析青藏高原及其鄰近地區(qū)水汽的相對偏差發(fā)現(xiàn)，在對流層中低層，青藏高原東部的水汽相對偏差大于西部，這可能是因?yàn)榍嗖馗咴瓥|部受季風(fēng)的影響，青藏高原東北部的柴達(dá)木盆地東、西部降水存在明顯差異，這也可能與柴達(dá)木盆地東部降水受季風(fēng)影響有關(guān)。春季、夏季和秋季盆地降水量呈明顯的經(jīng)向型分布，四季平均降水量和年平均降水量的最小值均出現(xiàn)在冷湖。春季、冬季和年平均降水量最大值出現(xiàn)在盆地東南側(cè)，其中年平均降水量最大值達(dá)220 mm，夏季和秋季平均降水量的最大值出現(xiàn)在盆地東側(cè)。從季節(jié)分布來看，平均降水量呈現(xiàn)出夏季＞春季＞秋季＞冬季的特征，因此盆地降水量主要集中在夏季。

2.2 柴達(dá)木盆地降水時(shí)間變化特征

2.2.1 年代際變化特征

本文計(jì)算了柴達(dá)木盆地20 世紀(jì)80 年代—21世紀(jì)前十年的平均降水量（圖2a），20 世紀(jì)80 年代—21 世紀(jì)前十年平均降水量呈上升趨勢，氣候傾向率為7.217 mm/10 a，降水分布呈凹字形，說明20世紀(jì)90 年代平均降水量低于20 世紀(jì)80 年代和21世紀(jì)前十年平均降水量。圖2b 是柴達(dá)木盆地年降水量標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)間序列變化，可以看出柴達(dá)木盆地降水具有顯著的年代際變化特征，20 世紀(jì)80 年代初期、20 世紀(jì)80 年代中期和20 世紀(jì)90 年代是柴達(dá)木盆地少雨時(shí)段，20 世紀(jì)80 年代后期、21 世紀(jì)前十年中后期以及21 世紀(jì)10 年代中期是柴達(dá)木盆地多雨時(shí)段?；瑒悠骄喈?dāng)于低通濾波器，使低頻信號通過。本文對柴達(dá)木盆地的年降水量進(jìn)行了11 a 滑動平均，使序列中短于11 a 周期的信號大大削弱，凸顯了其降水的年代際變化（圖2b 中虛線）。可以看出盆地在2003 年發(fā)生了由降水偏少到降水偏多的轉(zhuǎn)變，關(guān)于柴達(dá)木盆地氣候的轉(zhuǎn)變，李林等[16]認(rèn)為與太陽輻射減小、高原季風(fēng)增強(qiáng)、西風(fēng)環(huán)流略微減弱和具有明顯經(jīng)向地帶型變化特征的盆地植被覆蓋恢復(fù)有關(guān)。戴升等[15]研究表明柴達(dá)木盆地中東部在1987 年氣候發(fā)生由暖干向暖濕轉(zhuǎn)型的變化，盆地整體氣候轉(zhuǎn)變發(fā)生在2003 年，說明盆地西部氣候轉(zhuǎn)變比中東部滯后。

2.2.2 年際變化特征

對盆地年、四季降水量進(jìn)行了線性趨勢分析（圖3），結(jié)果顯示：除春季外，其他季節(jié)降水量呈增加趨勢，其中年降水量的氣候傾向率高達(dá)8 mm/10 a。年、春季、夏季、秋季、冬季降水量判定系數(shù)分別為0.11、0.016 7、0.164、0.132 和 0.008 6，夏季和秋季通過了90%的置信水平檢驗(yàn)，4 個(gè)季節(jié)降水量增加趨勢大小排列順序?yàn)榍锛荆鞠募荆径荆敬杭?。年降水量和夏季降水量線性變化趨勢比較一致，只存在量級大小的差異，均表現(xiàn)為茶卡、烏蘭、都蘭和德令哈4 站降水量的增加趨勢大于盆地總體降水上升趨勢，大柴旦降水量增加趨勢與盆地較一致，而茫崖降水呈減少趨勢，其他站點(diǎn)均呈微弱的增加趨勢，說明近37 a，柴達(dá)木盆地東部降水量呈顯著增加趨勢，而西部降水量增加趨勢不太明顯，盆地東部降水量增幅明顯大于盆地中西部。德令哈、都蘭2 個(gè)站點(diǎn)降水上升趨勢在四季都比較明顯，并通過了0.1 的顯著性水平檢驗(yàn)，其中都蘭在夏季降水量的氣候傾向率達(dá)15 mm/10 a，年降水量中的氣候傾向率為21 mm/10 a。從盆地降水的時(shí)空分布特征（圖3）可以看出，柴達(dá)木盆地降水主要集中在夏季，春季次之。由于盆地海拔高度高，春季氣溫低，降水可能主要與積雪厚度有關(guān)，當(dāng)遇到氣溫回升時(shí)，會引起該地的春汛。夏季溫度升高，水循環(huán)加快，增強(qiáng)了降水和蒸發(fā)，從而降水量增多，同時(shí)積雪開始融化，導(dǎo)致盆地易發(fā)生洪水。

2.2.3 季節(jié)內(nèi)變化特征

圖4 為柴達(dá)木盆地月降水量的逐年變化，可以看出柴達(dá)木盆地降水主要集中在5—9 月，其他月份降水量幾乎不超過10 mm。降水量極大值主要出現(xiàn)在夏季（6—8 月），達(dá) 50 mm。1981—1988 年柴達(dá)木盆地夏季降水處于低值期，20 世紀(jì)80 年代末到90年代初，夏季降水增多，之后盆地夏季降水又處于相對偏少期，到2003 年以后，夏季降水量顯著增加。相守貴等[23—24]還指出，柴達(dá)木盆地降水的月變化趨勢中，10 月降水量呈減少的趨勢，其它月份均呈增加趨勢，6、7 月降水量增加最為明顯。柴達(dá)木盆地在2003 年發(fā)生了由降水偏少到降水偏多的氣候轉(zhuǎn)變，而柴達(dá)木盆地降水主要集中在夏季，說明柴達(dá)木盆地的這種氣候轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在夏季。

圖2 柴達(dá)木盆地降水量年代際變化（a）（單位：mm）和時(shí)間變化序列（b）（虛線為11 a 滑動平均）

圖3 1981—2017 年柴達(dá)木盆地年降水量（a）和四季降水量（b~e）變化

圖4 1981—2017 年柴達(dá)木盆地月降水量的逐年變化（單位：mm）

3 柴達(dá)木盆地降水的周期變化

3.1 年際周期

圖5 為柴達(dá)木盆地年、春季、夏季、秋季和冬季降水量的小波分析。年降水量在20 世紀(jì)80 年代中后期至20 世紀(jì)90 年代初期存在1~4 a 的振蕩周期，21 世紀(jì)前十年到21 世紀(jì)10 年代前期存在1~3 a的振蕩周期。春季降水量在1986—1991 年期間存在2~3 a 的振蕩周期，1991—1998 年存在 2~4 a 的振蕩周期，1999—2006 年和2009—2014 年皆存在1~3 a 的振蕩周期。夏季降水量在1985—1995 年和1999—2014 年存在1~3 a 的振蕩周期。秋季降水量從20 世紀(jì)80 年代中后期到21 世紀(jì)10 年代初存在1~3 a 的振蕩周期。冬季降水量在1985—2001 年存在 1~3 a 的周期，1990—2004 年存在 5~6 a 的振蕩周期。年、春季、夏季、秋季和冬季降水量都存在1~3 a 的振蕩周期，說明柴達(dá)木盆地1~3 a 的降水振蕩周期在全年都比較顯著。

圖 5 1981—2017 年柴達(dá)木盆地年（a）、春季（c）、夏季（e）、秋季（g）和冬季（i）降水量的小波分析和年（b）、春季（d）、夏季（f）、秋季（h）和冬季（j）降水量的小波全譜

3.2 年內(nèi)周期

盆地降水主要集中在6—8 月，占全年降水的63.4%以上，說明此階段為盆地降水的集中期。因此本文對6—8 月的降水進(jìn)行了小波分析（圖6）。圖6a為夏季降水的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間序列，6—8 月降水總體呈減少趨勢，6—7 月為降水最多。從圖6b 可以看出，柴達(dá)木盆地夏季降水存在2~7 d、1~3 d 和4~6 d 的準(zhǔn)單周振蕩。因此，降水存在準(zhǔn)單周振蕩特征的時(shí)段為降水波動較大時(shí)段。

圖6 柴達(dá)木盆地6—8 月降水量的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間序列（a）（虛線為 0.8 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差）、小波分析（b）和小波全譜（c）

3.3 柴達(dá)木盆地夏季降水EOF 分析

為了進(jìn)一步研究柴達(dá)木盆地夏季降水的時(shí)空分布特征，本文對盆地夏季降水進(jìn)行EOF 分解。根據(jù)North[21]檢驗(yàn)，前兩個(gè)模態(tài)相互獨(dú)立，解釋方差為63.03%和14.4%，占總方差的77.43%，這兩個(gè)模態(tài)體現(xiàn)了柴達(dá)木盆地夏季降水的空間分布特征，因此本文僅對前兩個(gè)模態(tài)進(jìn)行分析。

圖7 給出了柴達(dá)木盆地夏季降水EOF 分析前兩個(gè)模態(tài)的空間分布及相應(yīng)的時(shí)間系數(shù)。第一模態(tài)（圖7a）表現(xiàn)為盆地夏季降水為空間一致型變化的特征，其大值區(qū)位于盆地東北部。EOF1 的時(shí)間系數(shù)呈現(xiàn)顯著的年代際和年際變化特征（圖7b），當(dāng)EOF1 的時(shí)間系數(shù)為正異常（負(fù)異常）時(shí)，柴達(dá)木盆地全域降水異常偏多（異常偏少）?？傮w來說，20 世紀(jì)80 年代和20 世紀(jì)90 年代盆地降水異常偏少，21世紀(jì)前十年和21 世紀(jì)10 年代盆地降水異常偏多，從該點(diǎn)也證明了柴達(dá)木盆地氣候發(fā)生了由降水偏少向降水偏多的轉(zhuǎn)變。第二模態(tài)（圖7c）表現(xiàn)為“-+-”的緯向分布特征，盆地中部為正值，西部和東部為負(fù)值，大值主要位于盆地中部。EOF2 的時(shí)間系數(shù)具有顯著的年際變化特征，當(dāng)EOF2 的時(shí)間系數(shù)為正異常時(shí)，盆地中部降水異常偏多，而盆地東部和西部降水異常偏少，當(dāng)EOF2 的時(shí)間系數(shù)為負(fù)異常時(shí)，情況正好相反。

4 柴達(dá)木盆地夏季降水環(huán)流特征

圖7 1981—2017 年柴達(dá)木盆地夏季降水EOF 前兩個(gè)模態(tài)的空間分布（a，c）及對應(yīng)的時(shí)間系數(shù)（b，d）

以上分析揭示了盆地夏季降水存在不同的空間分布類型，這可能與不同的大氣環(huán)流相聯(lián)系。本節(jié)以0.8 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差為標(biāo)準(zhǔn)，將時(shí)間系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化值＞0.8 的年份定義為典型澇年，＜-0.8 的年份定義為典型旱年。從盆地夏季降水前兩個(gè)模態(tài)對應(yīng)的時(shí)間系數(shù)選取出前兩個(gè)模態(tài)的典型澇年和典型旱年，具體年份見表1。通過對典型澇年和典型旱年的對流層500 hPa和700 hPa 的環(huán)流場進(jìn)行合成分析，揭示與柴達(dá)木盆地夏季降水不同模態(tài)相對應(yīng)的典型環(huán)流特征。

表1 1981—2017 年柴達(dá)木盆地夏季降水EOF前兩個(gè)模態(tài)對應(yīng)的典型旱澇年份

4.1 500 hPa 環(huán)流特征

圖8 給出了柴達(dá)木盆地1981—2017 年夏季降水500 hPa 位勢高度場的合成分析。圖8a 和圖8b分別為空間一致型模態(tài)正異常年和負(fù)異常年的異常環(huán)流形勢，當(dāng)盆地夏季降水表現(xiàn)為全域一致偏多時(shí)，歐亞大陸上空位勢高度出現(xiàn)兩個(gè)明顯的正異常區(qū)，其中一個(gè)正異常區(qū)從貝加爾湖向北延伸到泰梅爾半島北側(cè)，中心位于西西伯利亞平原，另一個(gè)正異常區(qū)從地中海延伸到里海。與第一個(gè)正異常區(qū)相對應(yīng)，在貝加爾湖南側(cè)形成了一個(gè)氣旋式異常環(huán)流，該異常氣旋向東伸到西北太平洋，到了西北太平洋變得異常強(qiáng)盛。低緯副高位置偏北偏西，強(qiáng)度偏強(qiáng)，與此相聯(lián)系，在黑?！晒鸥咴毡竞５貐^(qū)呈現(xiàn)“+-+”的波狀環(huán)流異常，這與印度和內(nèi)蒙古夏季降水異常有關(guān)的遙相關(guān)型波列結(jié)構(gòu)基本一致[25-26]。同時(shí)在東亞副熱帶地區(qū)—蒙古高原—西西伯利亞維持“異常反氣旋—異常氣旋—異常反氣旋”的經(jīng)向遙相關(guān)型波列。當(dāng)盆地夏季降水表現(xiàn)為全區(qū)一致型偏少時(shí)，環(huán)流形勢與降水一致型偏多的環(huán)流形勢基本相反，緯向遙相關(guān)型和經(jīng)向遙相關(guān)型波列都呈現(xiàn)“-+-”空間分布特征，歐亞大陸位勢高度基本上都為負(fù)距平，柴達(dá)木盆地受異常強(qiáng)盛的氣旋控制。圖8c 和圖8d 為第二模態(tài)降水正異常年和負(fù)異常年的環(huán)流形勢，可以看出正異常年歐亞大陸位勢高度大部分地區(qū)為正距平，歐洲上空的異常反氣旋比較顯著，并通過了0.05 的顯著性水平檢驗(yàn)，其他異常中心都沒通過顯著檢驗(yàn)。降水負(fù)異常年從里?！惣訝柡尸F(xiàn)“異常反氣旋—異常氣旋”的緯向環(huán)流分布特征，異常氣旋從印度半島北部一直延伸到北太平洋。通過以上分析可得，柴達(dá)木盆地夏季降水異常主要受緯向遙相關(guān)型波列環(huán)流異常的影響，Chen 等[27-29]通過對中國西北地區(qū)夏季降水的分析把這種緯向遙相關(guān)型稱為“絲綢之路”遙相關(guān)型。

圖8 1981—2017 年柴達(dá)木盆地夏季降水500 hPa 位勢高度場合成場距平分析（單位：gpm）

4.2 700 hPa 環(huán)流特征

柴達(dá)木盆地海拔高，因此本文主要對對流層低層700 hPa 的環(huán)流特征和風(fēng)場進(jìn)行分析（圖9）。其中分析風(fēng)場的目的主要是為了進(jìn)行水汽分析，原因是在降水區(qū)中，水汽通量輻合主要由風(fēng)的輻合造成，特別是在低層空氣里水平輻合最為重要，而水汽平流對水汽的貢獻(xiàn)很小[30]。

空間一致型模態(tài)降水正異常年，柴達(dá)木盆地位于異常氣旋中心，對流層中層位于異常反氣旋邊緣，低層輻合強(qiáng)，當(dāng)?shù)蛯虞椇蠌?qiáng)度大于中層時(shí)，具有上升運(yùn)動。副高位置偏西偏北，與中亞上空的異常氣旋式環(huán)流相互作用把阿拉伯海、孟加拉灣的水汽從青藏高原東側(cè)輸送到柴達(dá)木盆地，風(fēng)場較弱，攜帶的水汽較少，但其攜帶的水汽足以使柴達(dá)木盆地降水異常偏多。降水負(fù)異常年時(shí)，柴達(dá)木盆地處于位勢高度場負(fù)距平區(qū)域，降水強(qiáng)度比降水正異常年弱，對流層中層維持輻合場，因此上升運(yùn)動弱。副熱帶高壓位置較常年偏南偏東，低緯副熱帶暖濕水汽難以到達(dá)我國西北地區(qū)，有一支較強(qiáng)的氣流從日本海長途跋涉到達(dá)柴達(dá)木盆地時(shí)，氣流攜帶的水汽已經(jīng)大大減少，因而對柴達(dá)木降水影響不大。第二模態(tài)降水異常偏多年（圖9c），在柴達(dá)木盆地西北部有一異常反氣旋式環(huán)流，貝加爾湖以東有一異常氣旋式環(huán)流，異常氣旋和異常反氣旋相互配合，使較強(qiáng)冷空氣南下。西北太平洋地區(qū)的異常反氣旋式環(huán)流南側(cè)的偏東氣流把水汽向西輸送，然后青藏高原東側(cè)的異常反氣旋把水汽接力式的向北輸送，最后冷暖空氣在柴達(dá)木盆地交匯，導(dǎo)致降水偏多。第二模態(tài)降水異常偏少年（圖9d），500 hPa 和 700 hPa 的環(huán)流分布基本一致，柴達(dá)木盆地在異常氣旋的控制下，對流層低層有較強(qiáng)的輻合，而對流層中層輻散弱，因此上升運(yùn)動不強(qiáng)，西太平洋異常反氣旋南側(cè)偏東氣流攜帶的源于太平洋的水汽，在異常反氣旋式環(huán)流西側(cè)轉(zhuǎn)向，并在印度半島北部、長江中下游輻合，其攜帶的水汽難以達(dá)到柴達(dá)木盆地，從而盆地降水異常偏少。

可見，柴達(dá)木盆地夏季降水的水汽源地主要有兩個(gè)。一個(gè)是孟加拉灣，水汽主要從青藏高原東側(cè)到達(dá)盆地。另外一個(gè)是西北太平洋，主要靠太平洋地區(qū)異常反氣旋式環(huán)流南側(cè)的偏東氣流輸送水汽，并在青藏高原東側(cè)的異常反氣旋式環(huán)流的作用下，把西北太平洋的水汽輸送到柴達(dá)木盆地。

圖9 1981—2017 年柴達(dá)木盆地夏季降水700 hPa 位勢高度場（等值線間隔為4 gpm，單位：gpm）和風(fēng)場（箭頭，單位：m/s）合成場距平

5 結(jié)論與討論

本文基于1981—2017 年柴達(dá)木盆地10 個(gè)氣象臺站的逐日降水資料、NCEP/NCAR 再分析資料，對柴達(dá)木盆地降水特征及主要影響的大氣環(huán)流形勢進(jìn)行了分析，主要結(jié)論如下：

（1）柴達(dá)木盆地年和四季平均降水量空間分布從東向西遞減，最大值位于盆地東部，最小值出現(xiàn)在冷湖，平均降水量呈現(xiàn)夏季>春季>秋季>冬季的特征。近37 a，盆地降水除春季外，其余3 個(gè)季節(jié)降水均呈上升趨勢，上升趨勢表現(xiàn)為秋季>夏季>冬季，柴達(dá)木盆地東部降水顯著增加，而西部增加趨勢不明顯，由于降水增多，盆地在2003 年發(fā)生了由降水偏少向降水偏多的氣候轉(zhuǎn)變。柴達(dá)木盆地年、春季、夏季、秋季和冬季降水都存在1~3 a 的振蕩周期，該特征在全年都比較明顯，其中夏季降水具有顯著準(zhǔn)單周振蕩特征。

（2）夏季是柴達(dá)木盆地降水集中時(shí)段。對其夏季降水進(jìn)行EOF 分析，得出了柴達(dá)木盆地夏季降水的主要空間模態(tài)。第一模態(tài)為空間一致型，正異常年（負(fù)異常年），柴達(dá)木盆地夏季降水偏多（偏少）。多雨年，在500 hPa 的位勢高度場上，從貝加爾湖到泰梅爾半島北側(cè)表現(xiàn)為正異常，中心位于西西伯利亞平原。貝加爾湖南側(cè)有一氣旋式異常環(huán)流，此外從地中海到里海表現(xiàn)為正異常，低緯副高位置偏北偏西，強(qiáng)度偏強(qiáng)，在黑海—蒙古高原—日本海表現(xiàn)為“+-+”的“絲綢之路”型遙相關(guān)波列，同時(shí)東亞從低緯到高緯呈現(xiàn)“+-+”的遙相關(guān)波列。700 hPa 柴達(dá)木盆地受異常氣旋式環(huán)流的控制，異常氣流將阿拉伯海、孟加拉灣的暖濕空氣從青藏高原東側(cè)輸送到柴達(dá)木盆地，使得柴達(dá)木盆地夏季降水一致偏多。反之，500 hPa 環(huán)流形勢呈“-+-”的緯向遙相關(guān)波列和“-+-”的經(jīng)向遙相關(guān)波列時(shí)，柴達(dá)木盆地夏季干旱少雨。第二模態(tài)的正異常年（負(fù)異常年），盆地中部降水偏多（偏少），盆地西部和東部降水偏少（偏多）。當(dāng)盆地降水呈“中部多，東部、西部少”的分布時(shí)，對流層中層歐亞大陸位勢高度大部分地區(qū)為正異常，盆地受異常反氣旋的控制。對流層低層，盆地北部的異常反氣旋和東北部的異常氣旋相互作用使較強(qiáng)冷空氣南下，同時(shí)西北太平洋地區(qū)的異常反氣旋式環(huán)流南側(cè)的偏東氣流向西輸送水汽，接著青藏高原東側(cè)的異常反氣旋把水汽接力式地向北輸送，最后冷暖空氣在柴達(dá)木盆地交匯，導(dǎo)致降水偏多。負(fù)異常年，對流層中低層，柴達(dá)木盆地都在異常氣旋式環(huán)流控制下，上升運(yùn)動不強(qiáng)，西太平洋異常反氣旋式環(huán)流攜帶的水汽在印度半島北部、長江中下游輻合，因此水汽難以達(dá)到柴達(dá)木盆地，降水異常偏少。

（3）柴達(dá)木盆地位于中國西北內(nèi)陸，降水主要集中在夏季，既受中高緯系統(tǒng)的影響，又受低緯環(huán)流的影響[7]，同時(shí)緊挨青藏高原，高原大地形的存在以及高原季風(fēng)對盆地降水也有重要影響[5，12]，此外西太副高、極渦也會影響柴達(dá)木盆地夏季降水[31]。本文只對引起柴達(dá)木盆地夏季降水集中的環(huán)流形勢特征進(jìn)行了分析，以后還需要進(jìn)一步研究其他因子對柴達(dá)木盆地夏季降水異常的作用。另外，本文針對影響柴達(dá)木盆地夏季降水的環(huán)流形勢是從大尺度的角度進(jìn)行的，下一步計(jì)劃利用更為精細(xì)的觀測資料，對影響降水的中小尺度系統(tǒng)進(jìn)行深入分析。