西北地区跨季强干旱事件的形成机理研究

对于西北跨季强干旱事件的形成，关键在于造成干旱的环流异常主要型态和主导因素的稳定维持，那么,它之所以能持续发展和长时间维持的机制？跨季强干旱事件年代际特征以及造成该特征的主要因素是什么？本项目将以西北区持续时间长、灾害重、影响范围广的强干旱事件为重点，利用近60年气象观测资料、NCEP再分析资料及遥感反演积雪资料等，通过统计分析、动力诊断和数值模拟等方法，研究1950年以来西北跨季强干旱事件演变规律（年际、年代际）和突变特征；研究环流异常、高原热力变化等因素对强干旱事件形成的过程特征，找出造成跨季节强干旱事件的环流异常主要型态和主导因素；研究外源强迫（如SSTA、NAO等）对主要型态和主导因素发展、持续的作用机理，揭示在大尺度环流异常或者外源强迫背景下西北跨季强干旱事件年代际特征及其原因，提出西北地区跨季强干旱事件形成的概念模型。这将是对西北干旱气候研究的有效补充和进一步延伸。

本项目利用REOF滑动季节方法和区域性极端事件客观识别方法，确定出4个月以上的跨季强干旱时段，以局部到整体的视角，深入细致地分析了近50年西北地区跨季强干旱事件的年际、年代际特征。结果显示，干旱事件的年发生频率总体呈上升趋势，并伴随较清楚的年代际变化，20世纪60年代明显偏少，20世纪80年代开始到和21世纪初干旱事件偏多。重点从环流特征、副高影响、海温背景、索马里急流影响、印缅槽情况、南亚高压特征、青藏高原积雪影响等方面对西北地区跨季节干旱或多雨的成因进行详细讨论。结果表明，干旱是复杂过程，其发生机制都不尽相同，按影响的顺序可总结为：南支系统偏弱或偏西；北方冷空气条件相对较弱，在乌山地区无明显的脊活动；亚洲呈两槽一脊，新疆脊稍偏东在内蒙古西部，我国呈典型的西高东低型形势场；西太平洋副高始终保持明显偏东，或阶段性偏强明显西伸，或伊朗高压东伸且外围控制青藏高原附近区域，或西太副高与伊朗高压合并形成一个高压坝，切断南支水汽的北上。西北地区重旱年3-4月南亚高压中心偏西40°，偏旱年3-4月南亚高压中心位置西移之后东撤，4-5月出现西移，或4月偏东40°，重旱年、偏旱年南亚高压面积偏小；青藏高原冬春积雪偏多，春季北疆降水偏少，西北大部地区降水偏多，而夏季北疆、肃北地区及陇东部分地区降水偏少，南疆、甘肃中部、青海大部及陕西降水偏多，尤其陕西南部地区显著。本项目通过对西北地区干旱事件分析，从高原热状况、水汽路径、南亚高原等影响西北降水的因子相互之间的联系，初步得出影响西北地区夏季旱涝模型。本文还利用RegCM4区域气候模式进行了地形对极端干旱事件影响的模拟，得出高原地形的减小，有利于新疆降水的增加；天山高度的减小，主要影响新疆中北部的降水量，进而对1995年西北地区春季极端干旱事件进行数值模拟并对瞬变波作用进行了诊断分析。利用CABLE陆面模式对近年来我国发生的典型干旱事件进行模拟，结果表明CABLE模式能有效反映出典型干旱事件的发展过程和干旱严重程度，具有较好的监测能力，但是模式监测的土壤湿度旱情滞后于表征气象干旱的K指数和CI指数。以上这些结论，对于加深理解全球变暖背景下西北地区跨季强干旱事件变化的事实和发生发展的可能机制的认识，进一步为西北地区干旱事件发生发展的有效预警和预测提供科学依据，也是对西北干旱气候研究的重要补充和延伸。