近60a東亞冬季風(fēng)指數(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)災(zāi)害的指示

王秋霜 高震東 林思平

【摘要】通過(guò)分析1951～2010年的農(nóng)業(yè)災(zāi)害數(shù)據(jù)和氣候數(shù)據(jù)，及根據(jù)前人定義的3類東亞冬季風(fēng)指數(shù)，將這3類東亞冬季風(fēng)指數(shù)與全國(guó)干旱、寒潮等農(nóng)業(yè)災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度在很大程度上是與寒潮發(fā)生的頻率呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，與干旱呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系，這對(duì)于我國(guó)的農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)報(bào)有著一定的指示意義。

【關(guān)鍵詞】干旱;寒潮;東亞冬季風(fēng)

【中圖分類號(hào)】S166

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，東亞冬季風(fēng)環(huán)流的研究逐漸增多，并出現(xiàn)了許多關(guān)于東亞冬季風(fēng)指數(shù)的定義。研究表明東亞冬季風(fēng)（ EAWM）的年際變化是顯著的，并能夠反映東亞地區(qū)冬季的主要?dú)夂蛱卣骷拔鞑麃喐邏?、東亞大槽和緯度風(fēng)向切變信息的強(qiáng)度。由于每種定義的東亞冬季風(fēng)指數(shù)的影響因子不同，其與中國(guó)的農(nóng)業(yè)災(zāi)害變化，尤其是寒潮和干旱也有著不同的相關(guān)程度。

首先綜合部分文獻(xiàn)的研究可以得出相對(duì)統(tǒng)一的結(jié)論，東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度與寒潮發(fā)生的頻率呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，與干旱呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系。在利用寒潮與干旱發(fā)生頻次的數(shù)據(jù)與東亞冬季風(fēng)指數(shù)進(jìn)行顯著性分析時(shí)，也得出與上述眾多文獻(xiàn)研究相同的結(jié)論。本研究主要分析了在東亞冬季風(fēng)活動(dòng)的影響下全國(guó)農(nóng)業(yè)災(zāi)害的變化規(guī)律，選取3類不同的東亞冬季風(fēng)指數(shù)從不同方面對(duì)其與農(nóng)業(yè)災(zāi)害變化的相關(guān)性進(jìn)行計(jì)算。本文分析全國(guó)農(nóng)業(yè)災(zāi)害的變化，初步認(rèn)為可以通過(guò)揭示東亞冬季風(fēng)活動(dòng)及其強(qiáng)弱對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)災(zāi)害的影響的相互聯(lián)系，探討了東亞冬季風(fēng)的活動(dòng)規(guī)律，為以后對(duì)農(nóng)業(yè)災(zāi)害預(yù)報(bào)提供一定的指示作用。

1 方法與資料

中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心資料室提供的溫度數(shù)據(jù)與降水資料;NCEP/NCAR的再分析資料（Kalnay et a1.，1996），其水平分辨率是2.50（緯度）×2.50（經(jīng)度）。這3類東亞冬季風(fēng)指數(shù)分別是IWBY、 IZYF和IzcW。計(jì)算公式分別為：

2 結(jié)果與分析

2.1 東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)

圖1為三類東亞冬季風(fēng)指數(shù)的時(shí)間序列以及11年滑動(dòng)平均曲線，由圖1可以看出，IWBY、 IZYF和IzcW這三類東亞冬季風(fēng)指數(shù)都是隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)出波動(dòng)變化，并呈現(xiàn)出波動(dòng)下降的變化趨勢(shì)。利用M-K法對(duì)東亞冬季風(fēng)指數(shù)的年平均突變進(jìn)行檢測(cè)，其中IWBY的下降趨勢(shì)較為明顯，后又波動(dòng)回升，突變點(diǎn)的年份為1959年;其余IzcW和IZYF的下降趨勢(shì)較為平穩(wěn)，IzcW突變點(diǎn)的年份為1976年，IZYF突變點(diǎn)的年份為1977年。總體而言，在1950-2010年的近60年間，東亞冬季風(fēng)的強(qiáng)度不斷弱化。

在全球變暖的大尺度背景下，東亞大陸的增溫幅度明顯大于西太平洋的增溫幅度，從而導(dǎo)致海陸熱力差異變率（包括年代際尺度和年際尺度）減弱。對(duì)于海陸熱力性質(zhì)差異為主要驅(qū)動(dòng)機(jī)制的東亞季風(fēng)而言，全球變暖對(duì)于東亞季風(fēng)的影響是非常深刻而又明顯的。從中國(guó)近些年氣溫變化的小尺度背景下，東亞冬季風(fēng)指數(shù)與我國(guó)冬季平均氣溫都有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。我國(guó)冬季的平均氣溫有著明顯的上升趨勢(shì)，因此在這一影響下東亞冬季風(fēng)的強(qiáng)度也是不斷降低的。如圖1所示，東亞冬季風(fēng)指數(shù)總體上都是隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)出波動(dòng)下降的趨勢(shì)，東亞冬季風(fēng)在全球變暖的影響呈現(xiàn)出不斷減弱的變化趨勢(shì)。

2.2干旱與寒潮的變化及特征

北方型寒潮占了中國(guó)區(qū)域性寒潮的主要部分，所以我們以北方寒潮次數(shù)為代表進(jìn)行分析。由圖2可知，北方總寒潮次數(shù)的年際變化特征是波動(dòng)下降的，其中在1950 - 1970年寒潮偏多，1980 - 2000年寒潮偏少。在1976年寒潮次數(shù)達(dá)到最大值，1983年達(dá)到最小值。通過(guò)M-K檢驗(yàn)，寒潮頻次的降低自1970年初開(kāi)始，突變出現(xiàn)年份在20世紀(jì)70年代末，呈現(xiàn)出顯著減少。在1980年以后，寒潮次數(shù)減少的變化波動(dòng)變緩。從長(zhǎng)期的變化來(lái)看，寒潮次數(shù)在近60年都出現(xiàn)了明顯減少。

從圖2可以很明顯地看出，近幾十年的干旱程度不斷加劇，呈現(xiàn)出波動(dòng)上升趨勢(shì)。其中在1960年和2000年達(dá)到高值，20世紀(jì)50年代末至20世紀(jì)60年代農(nóng)業(yè)受旱較為嚴(yán)重，且受災(zāi)面積變化波動(dòng)較大;19世紀(jì)70年代至21世紀(jì)初，農(nóng)業(yè)受旱面積基數(shù)較大，但變化較為平穩(wěn);從21世紀(jì)開(kāi)始，受旱面積開(kāi)始波動(dòng)下降，受災(zāi)面積逐年呈現(xiàn)出波動(dòng)，總體呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。干旱導(dǎo)致的災(zāi)害對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)會(huì)造成重大影響，因旱災(zāi)造成的受災(zāi)面積占全國(guó)累積自然災(zāi)害受災(zāi)面積40%以上。

2.3 東亞冬季風(fēng)對(duì)農(nóng)業(yè)災(zāi)害的影響

通過(guò)對(duì)東亞冬季風(fēng)指數(shù)與干旱、寒潮進(jìn)行相關(guān)性分析，得出干旱與Izcw、 IWYB呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)，與IZYF無(wú)顯著相關(guān)性聯(lián)系;寒潮與IWYB、 IZYF呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)，與IzcW無(wú)顯著相關(guān)性聯(lián)系。總體而言，東亞冬季風(fēng)指數(shù)在很大程度上與干旱呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)，與寒潮呈現(xiàn)出正相關(guān)。從以上的分析中可見(jiàn)，東亞冬季風(fēng)指數(shù)偏強(qiáng)的異常年很有可能伴隨著干旱和寒潮災(zāi)害的發(fā)生。東亞冬季風(fēng)指數(shù)與寒潮、干旱一樣，呈現(xiàn)出相關(guān)關(guān)系，雖然由于氣候的復(fù)雜性不能夠完全一致，但是大致的趨勢(shì)一致以及相關(guān)關(guān)系是非常明顯的。為了更好地檢測(cè)、預(yù)報(bào)和應(yīng)對(duì)我國(guó)干旱寒潮災(zāi)害事件，在關(guān)注各項(xiàng)指標(biāo)的時(shí)候可以更多地關(guān)注一下當(dāng)年的東亞冬季風(fēng)的強(qiáng)弱異常情況所對(duì)應(yīng)的降水和溫度的變化。

3 結(jié)論

（1）東亞冬季風(fēng)的活動(dòng)強(qiáng)度與干旱、寒潮等農(nóng)業(yè)災(zāi)害具有一定的相關(guān)性，因此其在農(nóng)業(yè)災(zāi)害的預(yù)報(bào)中可以予以重視。

（2）東亞冬季風(fēng)偏強(qiáng)時(shí)，干旱發(fā)生的機(jī)率減少，而寒潮發(fā)生的可能性增加;反之，干旱發(fā)生的機(jī)率增加，而寒潮發(fā)生的可能性減少。

（3）本文的研究?jī)H是由3種東亞冬季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)為代表與農(nóng)業(yè)災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，因此對(duì)于東亞冬季風(fēng)與我國(guó)農(nóng)業(yè)災(zāi)害關(guān)系的普遍性和差異性還有待進(jìn)行更加深刻的研究。

[參考文獻(xiàn)]

[1]賀圣平，王會(huì)軍.東亞冬季風(fēng)綜合指數(shù)及其表達(dá)的東亞冬季風(fēng)年際變化特征[J].大氣科學(xué)，2012，36 （3）：523-538.