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西藏地区7月降水与环流分析

发表时间：2021/6/10 来源：《探索科学》2021年4月作者：珍珍

[导读] 西藏地区是我国诸多主要河流的发源区，而且由于其气候特殊的原因，还孕育了多种高原生物和独有的地貌，为我国西南地区提供了至关重要的生态屏障，其所处地位不言而喻。

西藏林芝市工布江达县气象局珍珍 850300

摘要：本文利用1961年至2015年55年间的中国观测月降水量资料和美国国家环境预报中心的再分析资料分析西藏地区降水与环流水汽特征，得到以下结论：1.55年平均逐月降水量计算发现西藏地区降水在7月达到最大。2.区域内不仅海拔呈现自西向东逐渐降低的趋势，更是表现为西低东高的不均匀水汽条件，这会使得区域内的降水也有西部年降水量低于东部年降水量的分布情况。3.用逐年7月降水量资料组成时间序列，找到12年强降水年和9年弱降水年，并强降水年和弱降水年分别进行时间合成得到降水、风场和水汽的空间分布。结果表明东部的比湿明显高于西部，这基本决定了东部降水高于西部降水这样的格局。
关键词：西藏地区、降水、强降水年、弱降水年、距平
        引言
        西藏地区地处青藏高原南部。青藏高原平均海拔在4000 m以上，夏季100 hPa高空是南亚高压中心(Mason and Anderson 1963; Krishnamurti etal. 1973)，近地层是热低压，这样的大尺度动力系统对夏季北半球环流构成了重大影响，是全球气候系统的组成部分。环流系统这样的热力垂直结构产生西藏特有的对流系统及降水分布。西藏地区地形复杂，降水分布非常不均匀，准确的降水预报尤为重要。而准确的降水预报依赖于对降水系统发生发展的大尺度环流背景的理解。
        地形的隆升，使得高原地区的气候状况与同纬度的其它地区有所不同，主要表现为“高”和“寒”两种，使西藏地区的生态环境极度的敏感和脆弱，而区域内大部分地区的降水量较少。降水作为地球水循环中，最为重要成员之一，可以间接性的改变海陆地生态，改变辐射传输的过程，对维持高原冰川与维持人类和其它自然界生物的生态平衡有着不可磨灭的作用。
因此，西藏地区的夏季降水的分布差异，不仅影响了高原自己的能量平衡分布，也对邻近地区，甚至是对整个东亚和全球的气候产生影响。所以，研究西藏地区降水分布特点以及演变规律是很有意义的。
        1.资料和方法
        1.1资料说明
        这次的西藏地区降水研究主要利用的数据主要包括两种：一种是环流资料，另一种为地面降水资料，而且这两种资料的数据出处也是有所不同的。环流资料我们采用的是以每6小时对外发布数据的NCEP（美国国家环境预报中心）再分析资料，其空间分辨率可以达到 2.5°×2.5°；地面降水资料上，采用的是我国地面降水月平均值数据集，为 0.5°×0.5°的格点资料。这一份数据的来源不仅包括间隔约1 KM的GTOPO30全球数字高程模型数据，还有源自我们国家气象信息中心基础资料专项整理的月平均降水值数据。
        这一次的研究我们将主要利用了1961年1月至2015年12月的月平均资料，包括风场和比湿等，对我国西藏地区7月降水进行初步分析和学习。
        1.2方法说明
        利用1961-2015年间，西藏地区（27°N-37°N，78.5°E-99°E）计算55年来月平均降水量，分析确定最大降水量所在月份；用最大降水量月份的55年月降水量组成时间序列，计算55年平均降水量和标准差，并定义强降水年为月降水量大于55年平均加一个标准差，弱降水年为月降水量大于55年平均减一个标准差；进一步对强弱降水年的降水和环流资料分别进行合成分析，研究强弱降水年水平分析和环流水汽水平分析的关系。
        2.西藏地区7月降水时间变化特征分析
        受到地形隆升的作用，西藏高原地区大部分的年降水总量较少，处于干旱和半干旱地区。利用我们的数据，在西藏地区（27°N-37°N，78.5°E-99°E）的研究区域内，去计算逐月55年平均月降水量，发现全年降水量为372.83 mm。春季的季平均降水量为62.89 mm，夏季的季平均降水量为224.19 mm，秋季的季平均降水量为69.20 mm，冬季的季平均降水量为16.55 mm，它们分别可以占到全年降水量的16.87%、60.13%、18.56%、4.44%。降水分布具有显著的季节性差异，表现为夏季最大，冬季最小，春、秋季相当。夏季中又以7月降水最大，八月次之（见图1）。

利用1961年至2015年55年间7月月平均降水量时间序列，计算55年平均降水量和降水率标准差，将降水量大于55年平均降水量加上一个降水量标准差的年份定义为强降水年，将降水量小于55年平均降水量减去一个降水量标准差的年份定义为弱降水年，得到西藏地区7月强降水年份和弱降水年份（见表1）。

        3.西藏地区7月降水和环流特征的合成分析
        西藏地区由于受到西南季风和东南季风等不同季风环流，以及隆升的高大地形和多种地貌的共同作用，构成了区域内独有而特别的气候类型，不仅在降水量的分布上存在着较大差异，变化的速度和机制也较为复杂。我们可以从图3a中可以看出，整个西藏地区的降水具有显著性的地域差异，夏季的7月份降水量主要可以集中在10 mm-120 mm之间，其中相对较高的降水量都分布在区域90°E以东的地区[15]。空间分布上，呈现了降水量从东南地区向西北地区减少，其中在85°E-90°E，降水量从120 mm下降到60 mm。在85°E的西藏地区，7月平均降水量却体现在60 mm以下。
        在强降水年，西藏地区南部，7月120 mm平均降水量可延伸到90°E以西。强降水年的85°E-90°E间7月降水量自动向西递减比55年平均要大许多。而在弱降水年，西藏地区东部大部分地区7月降水量在110 mm以下。强降水年的85°E-90°E间7月降水量自动向西递减比55年平均要缓许多。
        由于降水分布和大气环流分布直接有关，以下利用再分析资料分析西藏地区大气环流特征。
        首先分析100 hPa风场。在55年100 hpa平均风场上，7月西藏地区高空是强大的反气旋环流，这个反气旋环流被称为“南亚高压”。此高压在4月时向西延伸到南海上空，接着在6月时由中南半岛移动至高原。7月时，由于夏季高原为热源，使得低层热抵压，幅合上升，高层空气产生辐散，得以维持并加强。入秋以后，开始向西南方向撤离，逐渐移回海洋。南亚高压的反气旋环流伴随辐散，西藏地区东部的反气旋环流比西部的反气旋环流要强。强降水和强高空辐散有关，弱降水和弱高空辐散有关。所以，西藏地区降水东强西弱和100 hPa高空反气旋环流的东强西弱有关。在强降水年，100 hPa高空呈现反气旋环流距平，说明反气旋环流和所伴随的辐散增强，也就解释了为什么在强降水年西藏地区降水增加。而在弱降水年，100 hPa高空上，西藏地区西北部呈反气旋环流距平，而在西藏地区部呈气旋环流距平，使100 hPa高空反气旋环流减弱，进而使西藏地区东部的降水量减少。
        由于西藏地区所在的高原顶可达600 hPa，我们取500 hPa作为西藏地区大气低层。从55年平均的500 hPa的风场可看到西藏地区以北盛行西风，以南是南风，西侧是反气旋性环流，而东南侧是气旋性环流。这样，西藏地区正好处在“鞍型场”的中心，风场相对弱。在强降水年，在西藏地区以北呈现东风距平或东北风距平，而以南呈现。
        西风距平或西南风距平。这样，距平环流成气旋性，有利于低层辐合。而在弱降水年（图5c），西藏地区盛行强反气旋性环流距平，这有利于低层辐合的减弱。
        由于西藏地区地处青藏高原的中心区域，海拔高，大地形对大气环流影响大，所以，沿31°N剖面计算垂直环流。因为大气环流的垂直尺度比水平尺度小二个量级，垂直速度比水平速度小许多。为分析垂直环流，我们将垂直速度增大了50倍。从55年平均垂直环流看，虽然西藏地区所在的高原呈现上升运动，但是很显然的是东部的上升运动比西部的上升运动强很多。而300 hPa以上的高空盛行西风，使得在西藏地区东部的垂直环流延伸到200 hPa以上，而在西藏地区西部，垂直环流被阻挡在300 hPa以下。这样的垂直环流径向分布造成在西藏地区东部降水大，而在西藏地区西部降水小。
        在强降水年，在西藏地区所在的高原上空均有上升运动，300 hPa以上是西风距平，垂直环流距平和55年平均垂直环流分布类似。这样，西藏地区东部的垂直环流进一步增强，导致该地区的降水增大。而在弱降水年，我们可以看到在区域内上空均有下沉运动，而且在300 hPa以上基本上都是东风距平，这会使得平均垂直环流削弱，导致西藏地区降水减少，尤其是东部地区。
        结语
        西藏地区是我国诸多主要河流的发源区，而且由于其气候特殊的原因，还孕育了多种高原生物和独有的地貌，为我国西南地区提供了至关重要的生态屏障，其所处地位不言而喻。有研究结果显示西藏地区的温度走向也处于增加的趋势，如此就会使得区域内的气候呈暖湿化总趋势，这样的气候变化走向趋势我们必须引起重视。
参考文献
[1]杜军, 马玉才. 西藏高原降水趋势的气候分析[J]. 地理学报, 2004, 59(3)：375-382
[2]谌芸, 李泽椿. 青藏高原东北部区域性大到暴雨的诊断分析及数值模拟[J]. 气象学报, 2005, 63(3)：289-300
作者简介：珍珍（1995.10），女，藏族，西藏林芝市波密县人，本科，助理工程师，从事高原气象工作。