Page 23 - 《地理脉冲》

OUTSTANDING MEMBERS OF THE THESIS OUTSTANDING MEMBERS OF THE THESIS

优秀社员论文 优秀社员论文

的基础上将西北地区划分为三个区域，研 东地区）三个区域（图 1），以便讨论西北
究了西北地区水汽含量的时空分布，并结 地区水汽含量的时空分布特征。在本文中，
西北地区 王凯 1，2 ，孙美平 2，3 ，巩宁刚 2 合水汽通量和水汽通量散度，对西北地区 季节的划分标准是 3、4、5 月为春季，6、7、
的水汽 “ 源 ” 与水汽 “ 汇 ” 进行了初步分析， 8 月为夏季，9、10、11 月为秋季，12 月至
以期对西北地区大气水汽含量分布及其输 次年 1、2 月为冬季。2.2 数据资料
（1 北京师范大学地理科学学部，北京 100875； 送机理有更为深入的认识。 研究使用的资料包括：欧洲中期天气预
大气水汽 2 西北师范大学地理与环境科学学院，兰州 730070； 报中心（ECMWF，http://www.ecmwf.int）
3 中国科学院西北生态环境资源研究院，兰州 730000）
2 数据与方法 提供的 1979-2016 年分辨率为 1.5 °×1.5 ° 的
摘要：利用 ECMWF 和 NCEP\NCAR 1979-2016 年逐月再分析资料， 逐月平均比湿资料和美国国家环境预报中
含量 分析了我国西北地区大气水汽含量的时空分布及其输送特征。结果表 2.1 西北地区概况 心 \ 国家大气研究中心（NCEP\NCAR，
明：（1）西北地区水汽含量在 20 世纪 80 年代中期至 90 年代末呈增
西北地区位于 31°-50° N，73°-112° E 之
多趋势，从 90 年代开始至 21 世纪初呈减少趋势。就季节而言，西北 间，按行政区划主要包括新疆维吾尔自治 http://www.esrl.noaa.gov）提供的 1979-2016
年分辨率为 2.5 °×2.5 ° 的逐月平均经向风分
地区夏季水汽含量最多，占年平均水汽含量的 46.6%。（2）西北地
时空分布 区水汽分布与降水分布具有一致性，水汽含量主要集中在西北地区东 区、青海省、甘肃省、宁夏回族自治区和 量、纬向风分量、比湿资料以及地面气压
部及其西部的天山山脉、塔里木盆地东部一带，达 12-30 mm，中部
水汽含量较少，不足 10 mm，水汽含量的空间分布呈现出 “ 两边高中 陕西省。该区域地处亚欧大陆腹地，地形 资料。
以高原、山地、盆地为主，在本区西部形
2.3 研究方法
间低 ” 的分布形式。（3）西北地区水汽输送以西风和季风两大环流
及其 系统为主，纬向西风水汽输送可达 100-500 kg·m-1·s-1，在全年水汽 成了典型的温带大陆性气候，而东部则以 大气水汽含量的计算方法为：
输送中占主要地位，夏季从印度洋来的强度可达 100-200 kg·m-1·s-1 温带季风气候为主。河流主要以内流河为
的西南季风水汽输送对西北地区东部影响较显著。（4）西北地区水 主，大多数河流发源于周围的山地，向盆 W = 1 ∫ p p s t qdp ；大气水汽通量的计算方法
g
输送研究 汽源主要位于新疆天山山脉、青海中东部、甘肃河西走廊中西段、宁 地内部汇集，构成向心状水系。植被基本
夏和陕西北部等地区，而水汽汇则位于甘肃南部、陕西南部一带。
上由旱生的、叶退化的小乔木、灌木和半
关键词：水汽含量；时空分布；水汽输送；西北地区 灌木构成，土壤多以灰漠土、灰棕漠土和 为： r 1 t p r 1 t p ；大气水汽通
棕漠土为代表 [23] 。根据宋连春等 [24] 的研究， Q = g∫ ( ) dpqV = g ∫ ( )qdpvu,
1 引言 部地区的水汽含量分布具有东南多西北少 本文将西北地区划分为西风区（包括新疆、 s p s p
的特征；何海等 [9] 研究了西北地区近地面 甘肃河西走廊中西段）、高原区（包括青海、 r t p r
水汽是降水的物质基础，它不仅在水文 的水汽分布，在近地面塔里木盆地是水汽 祁连山区和甘肃甘南地区）、季风区（包 量散度的计算方法为： ∇· Q = 1 g∫ ∇· ( ) dpqV 。
循环的过程中扮演着重要的角色，而且在 的高值中心，新疆、青海、西藏的交界地 括陕西、宁夏、甘肃河西走廊东段及其以 s p
整个地球气候系统中也起着十分重要的作 带是水汽的低值中心。杨金虎等 [10] 在研究 式中：W 为水汽含量（mm）； 为水
[5]
用 [1-4] 。据 IPCC 第五次评估报告指出 ， 西北空中可降水量年内非均匀性特征时发 汽通量（kg·m-1·s-1）； 为水汽通量散度
气候系统的变暖是毋庸置疑的。全球气温 现，西北空中可降水量集中度存在 2-4，6-8
的升高对不同地区的水分变化和水文循环 a 的高频振荡；王可丽等 [11-12] 的研究认为西
产生了深刻影响，从而影响区域气候变化。 风和季风共同对西北地区水汽输送起作用，
我国西北地区深居内陆，是全球同纬度最 西风带主要影响平流输送，南亚夏季风主
[6]
干旱的地区之一 ，水资源的严重匮乏制 要影响辐合输送；王宝鉴等 [13-14] 在研究东
约着西北地区经济的发展和一带一路战略 亚夏季风期间水汽输送与西北干旱的关系
的实施。对大气中水汽含量和水汽输送机 时指出，西北地区存在沿纬向分布的西风
理的科学研究，不仅能对大气环流的形成、 水汽输送带和沿经向分布的西南风水汽输
演变与发展有深入的了解，而且有利于区 送带且夏季风的强弱与西北地区水汽含量
域水资源的合理配置，实现区域协调可持 呈正相关关系；周成龙等 [15] 在研究新疆巴
续发展。 州地区大气可降水量与降水转化率关系时
基于此，自 20 世纪 90 年代特别是进入 指出，二者具有正相关关系。除此之外，
21 世纪以来，我国越来越多的学者开始关 也有不少学者针对西北地区的局部地貌单
注这一问题并利用多种方法对大气水汽含 元，如天山 [16] 、祁连山 [17-18] 、塔里木盆地
量及其输送问题开展了诸多研究。李照荣 [19] 、河西走廊 [20] 、黑河流域 [21] 、艾比湖流
[7]
等 、马新平等 [8] 的研究发现，西北中东 域 [22] 等开展了水汽研究。本文在前人研究
图 1 西北地区概况及其区域划分（气象数据格距为 1.5 ° ×1.5 °）
20 Fig.1 The general situation of Northwestern China and its region division 21
（Meteorological data resolution is 1.5 °×1.5 °）