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近年来全球增温使全球水循环加快,尤其是干旱区局地水循环加剧。西北地区发生了由暖干向暖湿的过渡。西北幅员辽阔,下垫面复杂多样,不同地区受到的天气系统有很大不同,西北东西部在近几十年的变化中呈现出不同的变化特征。为全面了解西北气象要素的时空特征及降水的可能影响因素,本文采用筛选后的186个西北站点以及1958-2002年ECMWF再分析资料,描述了近几十年来西北地区主要气象要素的特征,并根据降水强度大小和降水的区域差异,对西北地区降水分等级、分地区、分季节进行讨论。文中还分析了西北地区水汽输送、环流场、辐散辐合等大气平均状态及1987年前后大气条件的变化。针对降水变化最为显著的夏、秋两季,文中从水汽输送、环流场和与气象指数等方面进行分析。最后探讨了涛动、NINO3.4区海温,极涡等对西北地区降水的影响。主要得出以下结果:
1.西北站点平均的降水距平自1987年来增加显著,西北开始向“暖湿”过渡,降水量的增加与环流场引导下的水汽输送关系密切。从各季变化看,近五十年来站点平均的降水量在秋冬两季变化最为显著。表现为秋季降水减少和冬季降水增多。四季降水地域差别大,东西部表现出不同的变化特征。西北西部,尤其是南疆沙漠地区,四季降水量都在增大,而西北东部降水量则减小,夏秋两季减小尤其突出。
2.西北降水有60%左右降水是强降水造成。近年来西北降水趋于剧烈化密集化,强降水所占比例增加,其他强度降水减小。西北站点平均降水日数约80天左右。近年来西北地区,尤其西北东部弱降水日数减少非常显著。西北降水日数时空分布与降水量类似,东西部降水量受到降水日数影响大,降水日数多少是决定西北降水量的主要因素。
3.西北上空水汽多寡和水汽输送是该地区降水空间分布和演变的主要决定因素。西北水汽以纬向输送为主。1987年后西北降水增多与环流调整有关,西北西部异常气旋以及伊朗高原上空纬向风增强有利于带来部分阿拉伯海水汽自南疆进入我国西北。西北东部降水减少与季风强度变化引起的环流场变化有关。
4.西北夏季降水场两个主要特征。最显著的是西北东部降水减少和西北西部降水的增加,其中南疆降水增加尤其显著;另一特征是西北整个区域降水的一致变化。秋季降水场表现为东西部降水的反相变化。环流场引导下的水汽输送异常是降水主要模态分布的决定性因素。主要影响系统有西伯利亚高空的正变压,伊朗高原上空的负变压以及西北东部的环流异常。新疆降雨夏季降雨主要模态的时间演变与西北非常相近,反映了大尺度天气要素对新疆降雨的影响要大于局地因素。
5.北大西洋涛动(NAO)和北太平洋涛动(NPO)对西北地区降水影响小,但两涛动指数的年际波动与西北地区降水的年际波动有很好的相关性。NINO3.4区海温对西北东部降水影响较强,表现出显著的负相关,并且负相关性在秋季表现最强。极涡对夏季第一模态降水分布有很好的指示性。太平洋/北美型(PNA)和EU与春季西北东部降水有很好的相关性。