川西高原區(qū)氣候與厄爾尼諾拉娜事件的關(guān)系

川西高原區(qū)氣候與厄爾尼諾拉娜事件的關(guān)系

enso對(duì)川西高原氣候的影響內(nèi)森是熱帶海洋和氣候的異?，F(xiàn)象，也是世界各國(guó)氣相互作用的強(qiáng)信號(hào)。它對(duì)世界上許多地方的降水和氣溫有重要影響。世界上許多地方的大小氣候變化與如此密切的氣候密切相關(guān)。這是大家公認(rèn)和觀察的事實(shí)。但對(duì)于不同地區(qū),ENSO影響的方式、強(qiáng)度及穩(wěn)定性不同,表現(xiàn)出顯著的區(qū)域性特征。研究指出,中國(guó)東北地區(qū)是東亞夏季低溫區(qū)的西南部分。龔道溢和王紹武關(guān)于ENSO對(duì)中國(guó)降水影響的研究指出,近百年來,ElNi珘no年,中國(guó)東部北方地區(qū)夏、秋季和冬季及年降水均偏少,江南地區(qū)秋季降水顯著增多,東南地區(qū)冬季降水也顯著增加;LaNi珘na年則相反,春季降水情況基本與ENSO沒有關(guān)系。鄒力和倪允琪、金祖輝和陶詩言研究表明,ENSO循環(huán)的不同位相、開始出現(xiàn)的季節(jié)與中國(guó)夏季降水均有密切關(guān)系。研究表明,中國(guó)秋季降水的南北降水距平分布形勢(shì)也與ENSO有密切關(guān)系。盡管關(guān)于ENSO對(duì)中國(guó)氣候的影響研究比較多,且有較長(zhǎng)的歷史,但多集中在中東部,對(duì)于四川氣候異常與ENSO效應(yīng)方面的研究較少,尤其ENSO事件對(duì)于川西高原區(qū)的影響研究更少。本文選取川西高原7個(gè)氣象站近60a的逐月氣溫和降水資料,探討ENSO事件與川西高原氣候之間的關(guān)系。影響川西高原區(qū)氣候的因素主要有地形因素和大氣環(huán)流。地形方面川西高原區(qū)位于青藏高原東側(cè),海拔較高,海拔高差大,氣候立體變化明顯,河谷至山脊依次出現(xiàn)亞熱帶、暖溫帶、中溫帶、寒溫帶、亞寒帶、寒帶和永凍帶?？傮w來看,以寒溫帶氣候?yàn)橹?。全區(qū)氣候特征是河谷干暖,山地冷濕,光照豐富,降水量少。大氣環(huán)流方面,川西高原處于東亞季風(fēng)、南亞季風(fēng)、高原季風(fēng)等多種季風(fēng)環(huán)流影響的交叉過渡地帶,受多種季風(fēng)影響,氣候復(fù)雜。ENSO事件也是一重要的因素。在ElNi珘no事件影響下,赤道中東太平洋海溫偏暖,副熱帶高壓整體偏強(qiáng),東亞季風(fēng)攜帶的水汽與北方南下的冷空氣相遇,導(dǎo)致中國(guó)東部降水較多,北方降水頻繁。相反,中國(guó)西南地區(qū)下沉氣流占優(yōu)勢(shì),常出現(xiàn)晴好少雨天氣。LaNi珘na事件影響下,赤道中東太平洋海溫偏低,副熱帶高壓整體偏弱,西南地區(qū)上升氣流占優(yōu)勢(shì),常出現(xiàn)陰雨天氣。川西高原區(qū)位于四川西部,是少數(shù)民族聚居地區(qū)。近些年來,川西高原區(qū)的氣象災(zāi)害,地質(zhì)災(zāi)害頻繁,尤其是2008年5月12日汶川地震后,每年夏秋季節(jié)由于降水異常,引起的滑坡、泥石流災(zāi)害加劇,給當(dāng)?shù)鼐用駧砹司薮蟮纳⒇?cái)產(chǎn)威脅。本研究根據(jù)ENSO事件爆發(fā)時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、發(fā)展階段和強(qiáng)度以及類型的不同,研究川西高原年降水量和年平均氣溫與ENSO事件之間的關(guān)系,為弄清川西高原地區(qū)的旱澇特征以及形成機(jī)理提供了新的研究方向,填補(bǔ)了ENSO事件對(duì)川西高原區(qū)氣候影響的空白,對(duì)于預(yù)測(cè)氣象災(zāi)害具有一定的指導(dǎo)意義。1enso事件序列研究表明[14,15,16,17,18,19],ENSO的發(fā)生總是與全球性的海溫變化和氣候異常聯(lián)系在一起。通常將海溫距平指數(shù)和氣候特征值作為評(píng)價(jià)ENSO事件發(fā)生強(qiáng)弱的指標(biāo)。但由于不同研究采用的指標(biāo)及其判定標(biāo)準(zhǔn)、所用的資料及其范圍不同,再加上氣候標(biāo)準(zhǔn)值選取的差異和ENSO事件發(fā)生發(fā)展的復(fù)雜性和多數(shù)事件的跨日歷年性,使得對(duì)歷史上發(fā)生的ENSO事件及其強(qiáng)度的確認(rèn),并由此得到的ENSO序列年表也有一定的差異。本文在ENSO事件劃分時(shí)采用中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心在業(yè)務(wù)上的依據(jù),當(dāng)Ni珘no綜合區(qū)海溫距平指數(shù)≥0.5℃(≤0.5℃)至少持續(xù)6個(gè)月(過程中間可有一個(gè)月未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)),則定義為一次厄爾尼諾(拉尼娜)事件;如若該區(qū)指數(shù)≥0.5℃(≤0.5℃)持續(xù)5個(gè)月,且5個(gè)月的指數(shù)之和≥4.0℃(≤-4.0℃)時(shí),也定義為一次厄爾尼諾(拉尼娜)事件。參照文獻(xiàn)[10—12]和國(guó)家氣候中心《ENSO監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)報(bào)》(30—41期),可以得到依據(jù)Ni珘noZ區(qū)的海溫距平指數(shù)劃分的ENSO事件序列年表(表1和表2)。由表1和表2可知,1951—2010年共有14次ElNi珘no事件(暖事件)和13次LaNi珘na事件(冷事件)。2結(jié)果分析2.1川西南高原區(qū)enso事件發(fā)生和變化的特點(diǎn)2.1.1elnino事件發(fā)生的時(shí)間本文定義ENSO事件盛期年或事件長(zhǎng)度超過6個(gè)月的年份為ENSO年,則1951—2010年中,有18個(gè)ElNi珘no年(暖事件年),分別為1951、1957、1958、1963、1965、1969、1972、1982、1983、1986、1987、1991、1992、1994、1997、2002、2006年和2009年;有22個(gè)LaNi珘na年(冷事件年),分別為1954、1955、1956、1962、1964、1967、1968、1970、1971、1973、1974、1975、1984、1985、1988、1989、1995、1998、1999、2000、2007年和2010年,其余20a為普通年(非ENSO年)。1951—2010年共有18個(gè)ElNi珘no年(暖事件年),發(fā)生概率為0.30;有22個(gè)LaNi珘na年(冷事件年),發(fā)生概率為0.37;其余的20a為正常年份。根據(jù)統(tǒng)計(jì)這60a中每個(gè)季節(jié)發(fā)生ENSO事件的次數(shù)可知,春季ElNi珘no事件發(fā)生6次,夏季發(fā)生5次,秋季發(fā)生3次,冬季沒有發(fā)生;而春季發(fā)生LaNi珘na事件4次,夏季發(fā)生4次,秋季發(fā)生5次,冬季沒有發(fā)生。由此可以看出,ElNi珘no事件主要發(fā)生在春夏季,結(jié)束于秋冬季;LaNi珘na事件主要發(fā)生在春秋季,結(jié)束于春冬季。2.1.2enso事件的周期特性為了更好地研究ENSO事件發(fā)生和變化的特征,參照文獻(xiàn)[20—23],本文依據(jù)海溫距平將厄爾尼諾年強(qiáng)弱程度按照極強(qiáng)(5)、強(qiáng)(4)、中等(3)、弱(2)、極弱(1),拉尼娜年按照極強(qiáng)(-5)、強(qiáng)(-4)、中等(-3)、弱(-2)、極弱(-1)和正常年(0)的標(biāo)準(zhǔn)將ENSO事件分為不同等級(jí),并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度變化趨勢(shì)分析(圖1)。圖1表明,1951年以來El/La事件的發(fā)生具有明顯的周期波動(dòng)性特點(diǎn),波動(dòng)周期約為2—7a。ElNi珘no事件發(fā)生強(qiáng)度高峰期有3個(gè),分別為1982—1983年、1986—1987年、1997年;LaNi珘na事件發(fā)生的強(qiáng)度高峰期有2個(gè),分別為1954—1956年和1999—2000年。20世紀(jì)80年代以來,ElNi珘no事件發(fā)生強(qiáng)度明顯增強(qiáng),總體而言,ElNi珘no事件發(fā)生強(qiáng)度要大于LaNin珘a事件發(fā)生的強(qiáng)度。2.2川西南高原區(qū)降水量與enso事件之間的關(guān)系2.2.1區(qū)域年降水量的測(cè)算通過對(duì)1951—2010年川西高原區(qū)西昌、馬爾康、甘孜、會(huì)理、九龍、理塘和松潘7個(gè)氣象站年降水量資料的整理,計(jì)算出區(qū)域年降水量和區(qū)域年降水量距平值。區(qū)域年降水量的計(jì)算采取算術(shù)平均法,即計(jì)算出7個(gè)氣象站逐年的年降水量取算術(shù)平均值作為區(qū)域年降水量,60a間區(qū)域年降水量求一平均值作為區(qū)域年降水量平均值,進(jìn)而計(jì)算出區(qū)域年降水量距平值。本文下面所涉及的年降水量為區(qū)域年降水量,降水量距平為區(qū)域降水量距平。根據(jù)年降水量和年降水量距平值繪制出了1951—2010年川西高原區(qū)年降水量變化圖(圖2)以及年降水量距平圖(圖3)。從圖2可以得出,近60a川西高原區(qū)年平均降水量呈現(xiàn)微弱的上升趨勢(shì),年平均降水量遞增率為0.2773mm/a。年平均降水量最大值出現(xiàn)在1954年,另外1974年和1998年的年均降水量也接近最大值;年平均降水量最小值出現(xiàn)在1969年。從圖3可以看出,1951—2010年,川西地區(qū)年降水量負(fù)距平的年數(shù)大于正距平的年數(shù),年降水量負(fù)距平年數(shù)為35a,正距平為25a,分別占總數(shù)的58.3%和41.7%。但年降水量正距平值的距平幅度遠(yuǎn)大于負(fù)距平,尤其是1954年、1974年、1998年等年份,年平均降水量距平值均超過200mm。2.2.2川西高原區(qū)enso事件強(qiáng)度及降水量特征利用SPSS軟件對(duì)1951—2010年川西高原區(qū)年降水量和ENSO事件等級(jí)做相關(guān)性分析,其相關(guān)系數(shù)為-0.346**,P<0.01(P=0.003),說明ENSO事件等級(jí)與川西高原區(qū)的年降水量呈現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(表3)。通過對(duì)近60a川西高原區(qū)年平均降水量和EN-SO事件強(qiáng)度擬合,繪制出了1951—2010年川西高原區(qū)年降水量變化與ENSO事件強(qiáng)度關(guān)系(圖4),對(duì)川西高原區(qū)近60a的年降水量距平值和ENSO事件強(qiáng)度擬合,繪制出了1951—2010年年降水量距平變化與El/La事件強(qiáng)度關(guān)系(圖5)。研究表明,ElNi珘no年降水量明顯減少。從圖4和圖5可以看出,川西高原區(qū)年平均降水量和ENSO強(qiáng)度存在明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系,即ElNi珘no事件影響下的年平均降水量減少,LaNi珘na事件影響下的年平均降水量增加。通過對(duì)近60a統(tǒng)計(jì)資料分析可知,正常年(非厄爾尼諾年且非拉尼娜年)年降水量負(fù)距平10年次,正距平10年次;厄爾尼諾年負(fù)距平14年次,正距平4年次,拉尼娜年負(fù)距平11年次,正距平11年次,但在LaNi珘na事件影響下正距平的幅度遠(yuǎn)大于負(fù)距平。60a中年平均降水量為854.67mm;正常年年平均降水量為858.14mm,所有厄爾尼諾發(fā)生年年平均降水量為819.00mm,所有拉尼娜發(fā)生年年平均降水量為880.70mm。由此也可以看出,ElNi珘no事件和LaNi珘na事件的發(fā)生對(duì)川西高原區(qū)的降水影響不同,ElNi珘no事件影響下的年平均降水量減少,LaNi珘na事件影響下的年平均降水量增加。2.3四川省西部高原的氣溫與伊斯洛夫事件之間的關(guān)系2.3.1川西高原區(qū)年平均氣溫變化規(guī)律通過對(duì)1951—2010年川西高原區(qū)西昌、馬爾康、甘孜、會(huì)理、九龍、理塘、松潘7個(gè)氣象站點(diǎn)年平均氣溫資料的整理,計(jì)算出區(qū)域年平均氣溫和區(qū)域年平均氣溫距平值。區(qū)域年平均氣溫的計(jì)算采用算術(shù)平均法,通過1951年來7個(gè)氣象站逐年的年平均氣溫,取其算術(shù)平均值,作為區(qū)域年平均氣溫,60a的區(qū)域年平均氣溫取其平均值作為區(qū)域年氣溫平均值,進(jìn)而求出區(qū)域年平均氣溫距平值。本文中所涉及的年平均氣溫和年平均氣溫距平值均為區(qū)域年平均氣溫和區(qū)域年平均氣溫距平值。根據(jù)年平均氣溫和年平均氣溫距平值繪制出1951—2010年川西高原區(qū)歷年平均氣溫變化(圖6)以及年平均氣溫距平(圖7)。從圖6可以看出,1951—2010年,川西高原區(qū)年平均氣溫呈波動(dòng)增高的趨勢(shì),年平均氣溫增高率為0.0127℃/a。年平均氣溫最高值出現(xiàn)在2009年,最低值出現(xiàn)在1965年,年平均氣溫的波動(dòng)不大,最高值與最低值之間相差不到2℃。從圖7可以看出,1951—2010年,川西高原區(qū)平均氣溫在20世紀(jì)90年代以前主要以負(fù)距平為主,90年代后氣溫開始升高,尤其是自2000年以來,氣溫連年升高特別是2006年和2009年,氣溫增高的幅度較大,達(dá)到了60a的最高距平0.89℃。2.3.2el/la事件與正常年關(guān)系利用SPSS軟件對(duì)1951—2010年川西高原區(qū)年平均氣溫和ENSO事件做相關(guān)性分析,結(jié)果顯示,川西高原區(qū)年平均氣溫與ENSO事件等級(jí)相關(guān)性不顯著,P>0.05(P=0.161)(表4)。通過對(duì)川西高原區(qū)近60a的年平均氣溫和EN-SO事件強(qiáng)度擬合,繪制出1951—2010年氣溫距平與El/La事件關(guān)系(圖8)。從圖8和1951—2010年統(tǒng)計(jì)資料可以得出,正常年(非厄爾尼諾年且非拉尼娜年)中,年平均氣溫負(fù)距平為14年次,正距平為5年次;正常年的年平均氣溫一般情況下均偏低,正距平幅度較小。厄爾尼諾年中,年平均氣溫負(fù)距平為11年次,正距平為7年次,而且在20世紀(jì)90年代以前,所有的厄爾尼諾年氣溫均偏低。這說明90年代以前ElNi珘no事件與川西高原的氣溫呈明顯的反相關(guān)關(guān)系,90年代以后這種反相關(guān)關(guān)系降低,氣溫呈逐年上升的趨勢(shì),這可能是由于全球氣溫變暖的緣故,使得ElNi珘no事件對(duì)于氣溫的影響變化不明顯。拉尼娜年中,年平均氣溫負(fù)距平為11年次,正距平為10年次,可以看出,LaNi珘na事件與年平均氣溫的相關(guān)性不強(qiáng),說明LaNi珘na事件對(duì)氣溫的影響不大。2.4年降水量與enso事件的相關(guān)性分析利用SPSS軟件對(duì)1951—2010年川西高原區(qū)的7個(gè)站點(diǎn)年降水量與ENSO事件等級(jí)做相關(guān)性分析。結(jié)果顯示,7個(gè)站點(diǎn)降水量和ENSO事件等級(jí)的相關(guān)系數(shù)分別為:西昌站相關(guān)系數(shù)為-0.302**,P=0.009;甘孜站相關(guān)系數(shù)為-0.298*,P=0.01;會(huì)理站相關(guān)系數(shù)為-0.288*,P=0.012;馬爾康站相關(guān)系數(shù)為-0.233*,P=0.036;松潘站的相關(guān)系數(shù)為-0.284*,P=0.014;理塘站相關(guān)系數(shù)為-0.077,P=0.279;九龍站相關(guān)系數(shù)為-0.074,P=0.288。通過以上分析,川西高原7個(gè)氣象站中僅有理塘和九龍的年降水量與ENSO事件的相關(guān)性不顯著,說明川西高原區(qū)大部分地區(qū)年降水量與ENSO事件相關(guān)性比較顯著。利用SPSS軟件對(duì)1951—2010年川西高原區(qū)的7個(gè)站點(diǎn)年平均氣溫與ENSO事件等級(jí)做相關(guān)性分析。結(jié)果顯示,所有的7個(gè)氣象站點(diǎn)1951—2010年年平均氣溫與ENSO事件等級(jí)的相關(guān)性均不顯著,P值均大于0.05,說明ENSO事件對(duì)川西高原區(qū)氣溫的影響較小,只是個(gè)別年份對(duì)于氣溫影響比較顯著,不具有普遍性。3川西高原的年降水量和年平均氣溫(1)1951—2010年共有18個(gè)ElNi珘no年(暖事件年),發(fā)生概率為0.30;有22個(gè)LaNi珘na年(冷事件年),發(fā)生概率為0.37;其余的20a為正常年份。(2)1951年以來川西高原區(qū)