引言

在气象灾害中，干旱是影响最大的气象灾种，占气象总灾害的50%以上(宋连春等，2005)。在气候变暖背景下，西南地区持续性干旱呈多发重发趋势，日益引起学者们的关注。21世纪以来几次严重的干旱灾害都发生在西南地区，如2005年云南异常春旱、2006年川渝特大伏旱、2009年秋至2010年春西南地区罕见秋冬春连旱以及2011年西南地区秋冬连旱等，干旱发生频率不断增加，给当地农业生产和社会经济造成严重影响。西南地区地处青藏高原东部，地形复杂，局地因子影响很大，是一个典型的气候多变区，具有很强的区域气候特征代表性(徐裕华，1991；鲍媛媛等，2007)。受高原动力、热力因子的影响，降水分布极不均匀，干湿季节相当分明。一般来说，11月至次年4月为干季，5—10月为湿季，年降水量的80%集中在湿季，干季降水量较少，特别是冬、春季节的降水更少。由于西南地区蓄水主要集中在秋季，如果此时蓄水不足，加上冬、春季降水连续偏少，就容易出现秋冬春连旱(晏红明等，2012)，因此，虽然西南地区干季降水量相对较少，却对干旱的发生发展非常重要。

目前有关西南地区干旱的研究主要集中在某一个季节(邹旭恺等，2007；陈丽华等，2010；李永华等，2010；2016；张顾炜，2016；周秀华，2015;肖子牛等，2016)，以及利用干旱指数比较干旱发生的季节和区域差异(Vicente-Serrano et al, 2010；王素萍等，2010；2014；Qian et al, 2011；Ren et al, 2012；王明田等，2012；李韵婕等，2014；贺晋云等, 2011;韩兰英等，2014；王东等，2014；熊光洁等，2013；任福民等，2014；李维京等，2015)。王素萍等(2014) 指出，西南地区东部2000年后干旱日数最多，20世纪60—70年代较少。贺晋云等(2011) 指出，四川盆地西南部、横断山区南端、广西南部沿海和贵州北部是近50年来年极端干旱发生频率明显增加的地区，进入21世纪后，极端干旱距平呈现正距平，且增幅较大，区域间差异却显著减小。韩兰英等(2014) 指出，近10年来干旱重灾中心发生了转移，云南和贵州干旱面积明显增加，西南干旱重灾中心向南北两边分离。王东等(2014) 指出，西南地区21世纪初干旱发生最频繁，干旱强度、极端干旱及中等干旱的频次均呈增加趋势。熊光洁等(2013) 指出，少雨期(11—4月)6个月尺度干旱频率在西南全区显著增加，而在多雨期(5—10月)大部分区域干旱频率呈缓慢减少趋势。

也有一些工作分析了区域持续性干旱个例的成因(晏红明等，2007；刘瑜等，2006；王晓敏等，2012；钱维宏等，2012；段海霞等，2013；胡学平等，2015；解明恩等，2005；黄荣辉等，2012；蒋兴文等，2010；孔祥伟等，2012；彭京备等，2007)。晏红明等(2007) 对2005年春季云南持续性异常干旱成因进行诊断，认为850 hPa北印度洋地区持续的东风异常和持续偏强偏西的西太平洋副热带高压(以下简称副高)是导致这次云南重大春旱发生的重要原因。还有学者(胡学平等，2015；解明恩等，2005；黄荣辉等，2012) 指出，西太平洋上空反气旋环流造成的孟加拉湾水汽输送偏弱，和AO负异常引起的冷空气强且位置偏东，是引起西南地区持续性干旱的主要原因。蒋兴文等(2010)和孔祥伟等(2012) 认为，西南降水与北半球环状模(NAM和AO)密切相关，NAM和AO偏弱时西南降水偏少。彭京备等(2007) 认为，2006年夏季西南高温干旱与西太平洋副高和大陆副高的异常活动有关。

目前针对西南地区干季(11月至次年4月，下同)旱涝长期变化的研究还相对较少，该时段降水特征的研究对于了解区域持续性干旱的变化趋势具有重要意义，其相应的环流背景、海温状况也值得进一步研究。这项工作对于提高西南地区干旱预测水平，进而为干旱防灾减灾提供科学决策依据具有实际意义。

1 资料和方法

本文所用逐日降水资料是由国家气候中心提供的1961年1月至2011年12月中国2480站地面观测资料，选取云南、四川、贵州、广西、西藏共401站作为西南区域代表站。同时段的大气环流资料为NCEP/NCAR逐月再分析资料集中的500 hPa位势高度场，水平分辨率为2.5°lat× 2.5°lon(Kalnay et al, 1996；Kistler et al, 2001)。逐月副高面积、强度、脊线和西伸脊点指数由中国气象局国家气候中心提供的74项环流指数(赵振国，1999)。

2 21世纪以来西南干季降水特征

选取11月至次年4月累积降水量来表征干季降水。首先，参考Ting等(1997) 划分降水区的方法，先计算西南地区401站1961—2011年干季降水标准差，得到该地区降水变率最大的测站为云南的福贡，然后以福贡为基点(图 1a中用A标记)，计算其与西南地区所有站点干季降水的单点相关，相关系数在基点处为1，然后向周围逐渐减小。图 1a中红色的点为相关系数通过0.05的显著性水平检验(r≥0.276) 的站点，其中大部分站点的相关系数均通过0.01显著性水平检验(r≥0.358)，相关系数通过检验的区域以云南为中心，还包括四川南部、重庆西南部和贵州中西部地区(图 1a)，该区域反映较为一致的降水变率。西南地区面积广大，降水区域差异明显，采用REOF分析进一步讨论降水的分区，REOF第一模态占31.63%方差贡献，其空间模态表现为整个西南地区以云南为中心及其周边地区一致偏少的特征(图略)，结果和图 1a一致。因此，选取通过0.05显著性水平检验的148个测站(图 1b)，与近年来西南旱情较重的区域也是相吻合的(李永华等，2009；王晓敏等，2012；钱维宏等，2012；段梅霞等，2013)。本文着重探讨以云南大部及其周边部分地区为代表的西南地区干季降水偏少的特征及可能原因，下面用该区域的降水平均值表征西南地区干季降水，做进一步地分析。

图 2为1961—2011年西南地区干季降水距平百分率的逐年变化，图中实线为6阶多项式拟合线。从拟合线的演变可以清楚看到，西南地区干季降水呈现明显的阶段性变化，在20世纪60年代明显偏少，70年代起降水有增加的趋势，80—90年代在气候值(1981—2010年平均)附近波动较小，21世纪开始呈现显著减少的趋势，偏少的程度较20世纪60年代更为明显，西南地区干季降水在21世纪异常偏少的强度加大，从而导致持续干旱事件更为频发，如2009年秋至2010年春的严重干旱(钱维宏等，2012；段海霞等，2013；黄荣辉等，2012)。说明西南干季降水可能在2000年前后发生了年代际转折，在21世纪以来表现为显著减少，西南干旱频发与干季降水的减少是密切相关的。

为了进一步说明西南干季降水在21世纪以来的显著减少，比较21世纪前后降水的变化特征，分别合成偏多时段1971—2000年和偏少时段2001—2011年的降水距平百分率(图 3a、3b)，发现前后两个时段呈现几乎反相的分布特征。1971—2000年云南降水偏多，高值中心位于西部和东南部地区，而四川南部和贵州中西部降水偏少；21世纪以来全区基本是一致偏少，低值中心位于云南西部和南部地区，仅四川南部小部分地区降水偏多。比较前后两个时段，云南地区的降水由前期的偏多转变为偏少，发生了明显的转折；贵州中西部地区的降水由偏少转为明显偏少，偏少的程度加深；四川南部部分地区维持偏少的特征，部分地区降水有所增加；重庆南部地区的降水在后期有所减少，偏多的程度减弱。说明21世纪以来西南大部地区干季降水是显著减少的，降水减少的区域为云南大部地区，以及贵州中西部、四川南部和重庆南部地区。图 3c给出了西南干季降水2001—2011年平均与1971—2000年平均的差值空间分布，其分布特征与21世纪以来空间分布十分接近，整体是显著偏少的特征，仅四川南部小部分地区降水为弱的正距平，低值中心分布在云南西部和东南部地区，进一步说明21世纪以来西南大部地区降水是显著减少的。这些结果表明，21世纪以来与前一时段相比，西南干季降水在显著减少，这与21世纪以来西南干旱加剧是相对应的，显著减少的区域为云南大部及其周边地区，与已有的研究结果相一致(贺晋云等，2011；韩兰英等，2014；王东等，2014)。

3 西南干季降水与副高关系的年代际变化

副高是东亚夏季风的重要成员，它常用500 hPa位势高度图上西太平洋地区(180°E以西)5880 gpm等值线包围的区域来表示。副高形态、强度和位置的变化会直接影响进入我国的水汽输送路径和强度，从而导致西南地区降水也产生变化。为此计算了西南干季降水与同期10°~20°N平均的500 hPa位势高度场的21年滑动相关(图 4a)，图 4a清楚地揭示了我国西南干季降水与副高强度关系的年代际变化。在20世纪90年代中期以前，西南干季降水与副高强度表现为弱的负相关关系，但在之后，西南干季降水与副高强度的负相关关系明显增强，尤其是在110°~170°E的副高主体区域，特别是在21世纪以来，负相关系数均可通过0.05显著性水平检验。由此可见，21世纪以来西南干季降水明显偏少，可能和西南干季降水与副高两者之间关系的年代际增强有密切关系。

4 副高的年代际变化对西南地区干季降水的影响

在西南干季降水与副高关系增强的同时，副高本身发生了什么样的变化？随着东亚夏季风从20世纪90年代初期以来的增强，副高也表现出明显的年代际变化。图 4b给出了1961—2010年沿10°~20°N平均的干季500 hPa位势高度场。一个非常明显的变化是在20世纪80年代之后，副高强度增强明显，500 hPa高度场上出现5880线，且范围增大，明显西伸，这个特点在21世纪以来尤为显著，表明80年代之后副高面积增大，强度增强，且位置更加偏西，个别年份如2009年，5880线西伸至大陆附近。副高本身的这种年代际变化特征，与西南地区干季降水的年代际转变有很好地对应关系。因此可以认为，21世纪以来西南干季降水明显减少与副高的增强西伸存在密切联系，这与以往的研究中(晏红明等，2007；刘瑜等，2006) 通过个例分析得出的西南干旱与西太副高增强西伸之间的对应关系一致。

为说明副高的年代际变化对西南干季降水减少的影响，比较21世纪前后副高自身的变化特征，分别合成偏多时段1971—2000年和偏少时段2001—2011年的500 hPa高度场上副高特征线(图 5)，可以看出，1971—2000年时段没有出现闭合的5880线，2001—2011年时段出现闭合的5880线，说明后一时期副高强度明显增强。并且2001—2011年5870线的范围明显较1971—2000年增大，西伸脊点位置明显西移，也表明副高强度增强。表 1基于副高指数对比了两个时段副高的变化特征，也可以得到基本一致的结论，21世纪以来副高的面积、强度、西伸脊点指数较1971—2000年时段都有明显的变化，表现出面积增大、强度增强、西伸脊点位置偏西的特征，说明21世纪以来副高确实存在明显的年代际增强。

为进一步分析副高在21世纪以来的年代际增强，分别合成两个时段干季500 hPa高度距平场(图 6a，6b)，可以发现，1971—2000年时段，在500 hPa距平场上副高主体区域(10°S~50°N、0~160°W)表现为大范围的负距平，在2001—2011年时段，该区域表现为大范围的正距平，负距平到正距平的转变表明21世纪以来副高是增强的。图 6c的差值场则反映出两个时段干季500 hPa高度场存在显著的差异，通过0.05显著性水平检验的区域呈带状分布，主要位于非洲中部—亚洲南部—西太平洋一线，西南地区和西太平洋地区的500 hPa高度场在2001—2011年有显著增强的趋势，说明21世纪以来干季副高的年代际增强西伸是显著的。结合前面的分析结果，可以认为，西南干季降水与副高关系的增强，以及副高本身的年代际增强，对西南干季降水显著减少造成显著的影响，是西南干旱加剧的可能原因。

5 主要结论

在全球变暖背景下，西南干季(11月至次年4月)降水从21世纪初开始呈现显著减少的趋势，这也是造成西南地区21世纪以来持续干旱事件频发的可能原因。结合整体趋势分析和空间分布特征得出，20世纪60年代西南干季降水偏少，70—90年代以偏多为主，21世纪以来明显偏少，2000年前后发生了年代际尺度的转折，21世纪以来显著减少的区域主要在云南大部及其周边地区。

西南干季降水和西太副高的关系在20世纪90年代后期起增强，降水与副高主体区域高度场的负相关通过显著性检验，并且21世纪以来其负相关进一步加强。而副高自身在21世纪以来表现出明显的年代际增强，当副高面积增大、强度加强、西伸脊点位置偏西的时候，西南降水容易出现显著偏少，是干旱加剧的可能原因。

影响西南降水的因素复杂，副高只是影响因子之一。已有的研究表明，从大气内部动力过程来说，中高纬度的槽脊活动把能量输送到副高内，使得副高维持，热带系统的活跃和热带地区的非绝热加热也可能加强副高。对某一段时间来说，各个因子所起的作用大小可能不同，因此有关高、中、低纬环流系统的相互作用的动力与热力作用的物理过程，是如何引起副高的年代际增强，如何造成西南干旱加剧，需要我们进一步深入研究。