东北地区是我国的重要粮仓,农业生产受旱涝影响很大。2014年夏季,该地区发生了严重的干旱事件。我院博士研究生袁典、及其导师陆尔教授等研究了这次干旱期间的大气环流异常及干旱区大气中水汽和气温的异常,并与2011年春季的江南地区干旱及2009年秋季的西南地区干旱进行了比较,相关成果发表在《International Journal of Climatology》。
分析指出,与多年平均相比,这次干旱期间西太平洋副热带高压异常强大,西伸了很多。副高西南缘的湿空气沿西北方向输送到了东北以西的地区。东北地区纬度较高,易受北方冷空气影响。在高纬度的东北以西和以东地区,位势高度偏差大,有利于经向交换。相较于常年,这次干旱期间冷空气活动较强,东北地区中高层气温偏低。这不同于许多典型的干旱个例,如1999年夏的华北干旱(及今夏中东部地区的严重干旱),受强高压控制,在缺少水汽输入的同时,大气持续高温。
我们先前的研究指出,季节平均的相对湿度,可很好地表征旱涝状况。相对湿度体现了水汽和气温的协同作用。文中据此定义了“水汽异常”Cq、“气温异常”CT、及“相对湿度异常”Cr。因有Cr=Cq+CT,水汽异常与气温异常的作用可线性地区分开。由此可方便地比较水汽异常和气温异常在旱涝形成中的相对重要性。
图为定量计算的结果。这次干旱过程中,东北上空对流层中高层虽然气温偏低,有利于降水形成,但大气中水汽异常偏少的作用仍是第一位的,它抵消掉了气温偏低对干旱的负贡献,最终使相对湿度异常在各层均为负值,即不利于降水产生。分析指出,对一地区而言,大气各层中水汽的多少、气温的高低,除有局地等因素影响外,更多反映的是水汽输送和冷空气活动。
通过比较三个干旱个例,对干旱的差异性获得了一些认识。在东北地区和江南地区,干旱期间都可有冷空气活动。这可能与东部地区易受冷空气南下影响有关。尽管气温偏低,但因大气中水汽特别亏缺,仍能形成严重的干旱。相对地,在西南地区,冷空气不易到达,大气中水汽偏少、气温偏高。比较显示,水汽偏少的作用是第一位的,同时气温整层偏高,对干旱的维持也有重要贡献。
东北地区2014年夏季干旱期间的水汽异常Cq、气温异常CT、及相对湿度异常Cr
文章信息:
Yuan D, Lu E, et al. The 2014 severe drought over northeast China and its comparison with droughts over the southern regions: A perspective from synergic effects of water vapour and cold air. International Journal of Climatology, https://doi.org/10.1002/joc.7776