引言

2008年10月下旬至2009年2月初，中国淮河以北大部地区降水量持续偏少，北京、天津、河北大部、山西、山东、河南、安徽北部、江苏北部、湖北东北部、陕西北部、宁夏、甘肃东部等12省区出现30年一遇干旱，部分地区重旱程度达五十年一遇。这些地区是冬麦主产区，1.05×10⁷hm²小麦受旱，干旱成为农业生产中最为突出的问题。旱灾还造成部分地区人畜饮水困难，水库蓄水受到一定影响^[1-2]。

本文利用中国气象局整编的1951年1月至2009年1月中国160站气温、降水月平均资料，分析干旱区降水和干旱特征。使用2008、2009年和多年平均的NCEP/NCAR再分析数据集，包括逐日资料(水平分辨率为1°×1°经纬度网格)和月平均资料(2.5°×2.5°经纬度网格)，分析干旱灾害的大气环流异常及其对干旱的影响。最后，对值得进一步研究的问题提出一些看法。

1 雨情特点

2008年11月至2009年1月，淮河以北的大部地区3个月的降水总量在10mm以下(图 1a)，北京、天津、河北、山西、山东、河南、安徽北部、江苏北部、湖北东北部、陕西北部、宁夏、甘肃东部降水量较常年同期偏少5～8成，山西中部、河北中南部、河南东北部和中部、山东西部、安徽西北部等地降水量偏少8成以上(图 1b)。图 1c是沿110～120°E平均的候降水量纬度-时间剖面，可以看出，从2008年10月下旬开始，32°N以北地区持续无雨。以北京为例，从2008年10月24日至2009年2月12日首次下雨，110天无降水为1951年以来无雨日数的最高纪录。

2 旱情特征与演变

据农业部农情调度，截至2月5日，河南、安徽、山东、河北、山西、陕西、甘肃、江苏等主产区小麦受旱1.05×10⁷hm²，其中严重受旱432×10⁴hm²。八省旱区受旱麦田中已灌溉面积525×10⁴hm²，占受旱面积的50%。国家防汛抗旱总指挥部2月4日启动Ⅱ级抗旱应急响应的基础上，5日宣布启动Ⅰ级抗旱应急响应。这也是中国历史上首次启动Ⅰ级抗旱应急响应^[1]。

根据气象与水文学上的定义，某一次异常气候或水文事件的重现期为30～50年一遇，我们称之为极端气候或水文事件。这次的干旱是一次极端气候事件。

在农业上，是以土壤水分亏缺的累积程度表征干旱严重程度。Palmer^[3]定义的干旱严重程度指数(Palmer drought severity index，简称PDSI)在干旱监测和研究上应用广泛^[4-5]。安顺清等^[6]根据郑州和济南长序列资料修正了PDSI的计算方法，修正的PDSI对我国东部、特别是华北干旱有很好的指示意义^[7-8]。我们计算了我国干旱区12个代表站(北京、天津、邢台、临汾、德州、安阳、阜阳、东台、钟祥、延安、中宁和西峰镇)2008年7月至2009年1月月平均PDSI(表 1)，对照干旱等级表(表 2)，分析干旱严重程度及其演变过程。

2008年8—10月，华北地区降水的显著特点是“北多南少”(北部降水偏多5成～1倍，南部偏少2～5成，图略)。从2008年11月开始，除了内蒙古以外华北大部降水偏少，河南、河北、京津及黄淮大部分地区持续无雨日数达到100多天^[2]，但华北北部和南部的干旱严重程度迥然不同：华北中南部(例如，邢台和安阳)在2008年夏末已经出现干旱的征兆(轻微干旱等级)，秋冬季持续维持并达到严重干旱程度；华北北部，例如京津地区秋冬季仅表现为轻度到中度干旱的情况。这是由于在PDSI的计算中既包含对干旱影响最大的降水作用，还考虑了气温和土壤湿度等因素对干旱的影响。由于华北北部气温偏低，且土壤未解冻，这使得土壤蒸腾作用小，土壤失水程度有限；此外，PDSI的计算还考虑了前期这些因子的影响。在中国东部干旱持续期间，北非、印度、中南半岛地区也发生了严重干旱(图 2)。

3 干旱期大气环流异常分析

图 3a给出了2008年11月至2009年1月平均的北半球500hPa高度及其距平场。图 3b是在这段时间里，每天高度距平大于10gpm以及高度负距平小于10gpm的天数占总天数的百分率，表示500hPa平均高度场上各个系统的稳定程度。在这3个月，欧亚大气环流异常表现在：第一，西欧北部阻塞高压维持，这个阻塞高压在12月达到鼎盛，并持续到2月初；在阻塞高压的西南侧欧洲西海岸为低压槽，这反映出西欧、地中海上空高空槽活动频繁。欧洲西部的阻塞形势稳定性达到70%以上(即有67天以上北方为正距平区所盘踞)。第二，欧亚中高纬沿着30～50°N的纬度带存在长定波列：大西洋中部、黑海到里海之间、巴尔喀什湖到青藏高原及日本海以东为正距平区(高压脊)控制；而西欧沿海岸至地中海、波斯湾地区和东亚沿海岸为负距平区(低压槽)。波列中各个正距平中心的稳定度基本上在70%以上；只有欧洲西部上空的负距平中心其稳定性达到70%以上，波斯湾地区高空槽活动并不十分频繁，而东亚沿海岸的负距平中心位置变化较大。第三，在北半球10～20°N附近的纬度带，基本上为副热带高压控制，副热带高压明显偏强。值得注意的是：从热带印度洋、阿拉伯半岛及孟加拉湾、青藏高原一直到巴尔喀什湖以北地区(10～60°N、60～90°E)，中高纬高压脊和副高叠加，形成所谓“高压坝”。这个“高压坝”既阻挡了西风带上游的低压扰动向高原以东传播，也阻碍了来自低纬海洋的扰动和水汽对中国大陆的影响。由于东亚大槽维持在日本东北部(千岛)，中国大陆长时期处于东亚大槽槽后西北干冷气流控制下，冷空气活动频繁。

图 4是2009年1月平均的北半球500hPa平均高度、距平场及其环流稳定度分布。可以看到，2009年1月平均的500hPa的环流形势与2008年11月至2009年1月平均的环流相似。正是这种异常环流的稳定维持，造成持续性严重干旱。2009年1月是这次干旱过程的全盛期，以下我们对1月对流层上部和对流层下部大气环流异常进行分析。

2009年1月200hPa水平风距平场(图 5)上，沿着30°N北半球有几个反气旋性的距平中心，分别位于大西洋中部、地中海西部以及青藏高原上空；在中国沿海岸有一个气旋性环流区。这些反气旋性、气旋性距平中心与对流层中层500hPa的正、负距平区基本上对应。从20 09年1月平均300hPa的等风速线分布(图 6)上看，有一支急流从大西洋中部、非洲及亚洲大陆沿20～35°N地区(北非、中东、印度北部和中国西南地区)向东伸向日本南部。在这支急流中，300hPa经向风扰动动能的大值区集中在70°E以西地区，表明如图 4所示的高原及其南北两侧“高压坝”的存在，使得从亚洲西部过来的扰动系统不容易东移到东亚上空。

图 7给出2009年1月对流层下部的850hPa水平风距平场。可以看出，北非、印度次大陆、中南半岛和中国大部偏北距平风盛行，这表明这些地区冬季风异常盛行，来自海洋上的水汽不容易达到上述地区。此外，受日本海附近低压槽南侵影响，南中国海上的西太平洋副热带高压强度偏弱，西伸北抬不明显，也抑制了来自南海的水汽向中国大陆输送。

4 2008和2009年1月亚洲大气环流异常对比分析

这次出现严重干旱的大部分地区，在2008年1月曾经是多雪区，雪灾严重^[9]。值得对这两次过程进行对比分析。图 8为安徽阜阳附近(33°N、116°E)1月平均垂直速度(图 8a)和相对湿度(图 8b)廓线。2008年1月暴雪期间，阜阳地区在对流层中下层(600hP a以下)为上升运动，相对湿度在55%以上；而在2009年1月，除了近地面的边界层整层皆为下沉运动，对流层中层(400～600hPa)下沉速度接近20Pa·s^-1，在这里对流层中、上部空气下沉运动甚强，相对湿度基本上在40%以下，抑制了云和降水的发展。图 9给出2008年1月11日至2月2日500hPa平均高度及其距平场，可以看出，东亚地区出现了最有利于出现冬季强降水的“东高西低”的环流^[9]，与2009年1月严重干旱时段的大气环流差异明显(图 4)，亚洲环流系统近似反相分布。

图 10和图 11分别是2009和2008年1月逐日干旱区和暴雪区区域平均对流强弱与天气系统配置图。这两年1月亚洲环流差异表现在：(a)2009年1月中纬度扰动位于70°E以西和12 0°E以东地区，基本上没有从青藏高原东移的扰动到达中国中东部地区；2008年1月有3次低气压扰动沿青藏高原向东移入我国上空(图 10a和图 11a)。(b)除了受2008年12月底至2009年1月初和1月下旬这两次强寒潮影响外，中国东部地区稳定在高原高压脊前单一西北干冷气流控制下，1000hPa温度零线位于32°N(淮河)以北；2008年1月中旬初中高纬度冷空气呈“扩散式”南下，1000hPa温度零线稳定位于28°N以南(比气候平均偏南10个纬距，图 10b和图 11b)。(c)暴雪区和干旱区区域平均OLRA(Outgoing Longwave Radiation Anomal y)反映出对流强弱不同的情况(图 10c和图 11c)。(d)2009年1月南海北部对流明显比20 08年同期弱，水汽输送的强度和方向有明显差异；2008年1月异常活跃的西南暖湿气流与中高纬干冷空气稳定交绥于江淮流域，使得江淮流域的降水具有夏季静止锋降水的性质^[9](图 10d和图 11d)。此外，从2008年底至2009年1月，热带大气季节内30～60天振荡(MJO)在60～150°E地区很不活跃，与2008年初暴雪期间MJO在此地区的强盛差异明显(图略)。(e)2009年1月，南中国海上的西太平洋副热带高压强度偏弱，西伸北抬不明显，抑制了来自南海的水汽向中国大陆输送；2008年1月，副高西伸北抬，其北界比多年平均偏北5个纬距(图 10e、f和图 11e、f)。欧亚环流异常的稳定程度很高，这是2008和2009年1月环流异常的共同特征。

5 结论与讨论

造成我国大部地区2008年11月至2009年1月降水偏少、干旱产生与维持的环流成因为：欧亚中高纬沿着30～50°N存在稳定性高的长定波列，东亚大槽维持在日本东北部(千岛)，高原上空为稳定的高压脊，中国大陆长时期处于东亚大槽槽后西北气流控制下，冷空气活动频繁。冷空气活动没有带来降水，仅仅是大风和降温天气。降水偏少的主要原因是亚洲西部的扰动系统不容易东移到东亚上空，同时，来自热带洋面上的暖湿气流较弱，仅仅到达长江以南地区。

2008年11月至2009年1月的3个月里，北半球异常环流的稳定程度达2个月以上。大气环流异常形成与维持的机理是什么？月和季节时间尺度的大气环流变化, 是由于持续时间长的下垫面外强迫(如SST距平、土壤水分距平或雪盖距平)所引起的，也可能是大气内部动力过程产生的，或是两者共同作用的结果^[10]。一般在气候异常研究和预测中，人们重视赤道东太平洋SST异常对全球气候异常的影响。我们注意到2008和2009年冬季赤道东太平洋SST同属冷水位相(La Nina位相)，而我国气候完全相反，看来这次干旱与La Nina事件关系十分复杂，值得深入研究。大气环流在本质上是混沌的，这在中高纬度和亚洲季风区表现更为明显。大气内部动力过程导致的大尺度环流异常及其对气候变化的影响，这也是国际上有待解决的难点问题。

根据IPCC(政府间气候变化专门委员会)第3、4次评估报告^[11-12]，在全球变暖的气候背景下，全球的水分和能量循环加快，极端气候事件有增多趋势，中国也是如此。这次我国12省区出现严重干旱，属于极端气候事件。2006年夏季川渝地区百年一遇的特大干旱，2008年初南方严重的低温、雨雪、冰冻灾害也是如此。气象业务和科研部门，应重视极端气候事件的监测、诊断和预测研究。

致谢：干旱期无雨日数统计、亚洲干旱监测图和灾情相关信息引自国家气候中心和中新网，在此一并说明与致谢！