引言

云南地处低纬高原季风气候区，冬季和春季为干季，降水稀少、干旱频发，其所谓的“十年九旱”即指云南的冬春季干旱。近年来云南极端干旱事件发生频次、影响面积、受灾强度及干旱导致的综合损失显著增加(晏红明等，2007；2012；2013；2018；程建刚和解明恩，2008；金燕等，2018；玉院和等，2018；张强等，2020；王秀英等，2023)，尤其是2009—2010年、2011—2012年、2022—2023年多次发生冬春特大干旱事件。其中2009—2010年发生的干旱事件导致云南2512万人受灾，757万人饮水困难，造成秋冬播农作物受灾面积21 741.3 km²，农业直接经济损失超过200亿元(吕俊梅等，2012；Lü et al，2012)。春季的4—5月是云南大春作物栽种的关键时段，同时也是干湿季节转换的关键期，冬春干旱事件的叠加严重危害人民生产、生活，对农业、水电、生态等多个领域产生严重影响，造成巨大经济损失。因此，冬春连旱事件是影响云南社会经济与生态环境的重大核心问题之一。

针对云南冬春季干旱问题已开展大量研究，晏红明等(2007)分析了2005年春季云南发生的异常干旱事件，发现此次干旱事件与北印度洋持续的东风异常、偏西偏强的西太平洋副热带高压以及前期冬季东亚中纬度冷空气活动有关；杨辉等(2012)研究了2009/2010年冬季云南严重干旱事件发生的原因，表明干旱事件与青藏高原稳定的高压脊、弱南支槽、弱高空东亚急流等关键环流系统的影响密切相关；马双梅等(2021)分析了2019年春季云南持续性高温干旱的环流成因，发现云南地区对流层上层显著的反气旋是引发高温干旱的关键系统，该异常反气旋的形成既与高纬度地区自北大西洋东传的罗斯贝波列、中纬度经北非—黑海—伊朗高原东传的罗斯贝波列的相互作用有关，同时受ENSO暖位相的影响；金燕等(2018)研究表明云南干旱空间差异大，干旱主要集中在中部区域，且未来可能面临更高的干旱风险。与独立的季节干旱事件相比，冬春连旱是一种更为严重的极端气候事件。但目前为止，鲜有研究针对云南冬季和春季持续叠加的冬春连旱极端气候事件开展分析。为了规范云南气候监测预测业务中的冬春连旱事件标准，系统深入地认识云南冬春干旱事件的分布特征和形成机理，进而提升区域气象防灾减灾服务能力，针对云南冬春连旱事件开展系统深入研究有重要的科学意义和实际应用价值。

干旱主要是因长期少雨引发的空气干燥、土壤缺水的气候现象，可分为气象干旱、农业干旱、水文干旱、社会经济干旱等。其中气象干旱的标准通常依据降水量、降水量距平百分率(PA)、连续无降水日数、土壤湿度、帕默尔干旱指数(PDSI)、标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)、气象干旱综合指数(MCI)等来定义(马青荣等，2020；伍红雨等，2022；宋艳玲，2022; 杨歆雨等，2022；谢五三等，2025)。以上指数定义主要与降水、气温、土壤湿度、蒸散等要素有关，在不同区域的适应性也存在一定差异(杨世刚等，2011；谢五三和田红，2011；熊光洁等，2014；王素萍等，2015；沈国强等，2017；左冰洁和孙玉军，2019；范浩男等，2025)，因此针对不同区域定义合理有效的干旱识别指标对于提升气象服务能力非常重要。

本文基于云南125个观测站的逐日降水和气温资料，以及目前气候监测业务中常用的MCI，在分析云南冬季和春季气候变化及干旱时空特征的基础上，定义云南单站和全省冬春连旱事件标准，并对标准的代表性和合理性进行分析，同时分析云南冬春连旱事件大气环流持续性异常的特征。

1 资料和方法

使用的资料主要包括：(1)云南省气象信息中心收集整理的1961—2024年云南125个观测站逐日降水和气温资料；(2)美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的逐日1961—2024年高低层高度场及风场等再分析大气环流资料，水平分辨率为2.5°×2.5°(Kistler et al, 2001)。

采用的方法包括标准化、相关分析、合成分析等数理统计诊断分析方法，其中气象干旱灾害标准中的PA干旱等级定义以及MCI的计算方法依据国家相关标准(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会，2017)。对于季节尺度而言，PA>-25%为无旱，-50% < PA≤-25%为轻旱，-70% < PA≤-50%为中旱，-80% < PA≤-70%为重旱，PA≤-80%为特旱。根据MCI等级划分，MCI>-0.5为无旱，-1.0 < MCI≤-0.5为轻旱，-1.5 < MCI≤-1.0为中旱，-2.0 < MCI≤-1.5为重旱，MCI≤-2.0为特旱。其中MCI的计算方法为：

$ \begin{aligned} \mathrm{MCI}= & \mathrm{Ka} \cdot\left(a \cdot \mathrm{SPIW}_{60}+b \cdot \mathrm{MI}_{30}+\right. \\ & \left.c \cdot \mathrm{SPI}_{90}+d \cdot \mathrm{SPI}_{150}\right) \end{aligned} $

(1)

式中：MI₃₀为近30 d相对湿润指数，SPI₉₀和SPI₁₅₀分别为近90 d和近150 d标准化降水指数，SPIW₆₀为近60 d标准化权重降水指数，参数a、b、c、d分别取0.3、0.5、0.3、0.2，Ka为季节调节系数(在1—12月分别取1.0、1.0、1.1、1.2、1.0、1.2、1.2、1.2、1.0、1.0、1.0、1.0)。其中近30 d、近60 d、近90 d和近150 d均是相对于计算当日而言。

本文气候平均为1991—2020年平均值。冬季为前一年12月至当年2月，春季为当年3—5月，冬春季为前一年12月至当年5月。

2 云南冬季和春季气候特征 2.1 大气环流特征

春季是冬夏大气环流转换的关键季节，其环流与冬季环流存在显著差异。图 1为欧亚区域冬季和春季的高低层大气环流气候平均场。冬季青藏高原上空500 hPa气流平直、低层850 hPa的10°N附近，西太平洋—孟加拉湾—印度半岛—阿拉伯海一带为偏东气流，在印度半岛、非洲北部及西北太平洋附近分别有反气旋环流，孟加拉湾北部则有气旋环流，云南区域受孟加拉湾气旋环流东侧的西南气流和西北太平洋反气旋环流西侧的偏东南气流共同影响。春季东亚高低层大气环流与冬季明显不同，青藏高原南侧和孟加拉湾北部的上空500 hPa气流平直度发生变化，出现了较弱的气旋性弯曲，副热带高压增强、范围扩大，西脊点向西推进，东亚槽减弱；另外，低层850 hPa印度半岛与非洲的反气旋环流合并，在西亚地区形成反气旋环流，同时西北太平洋反气旋环流显著加强、范围进一步扩展，西亚反气旋与西太平洋副热带反气旋环流之间在孟加拉湾地区形成较明显的低压槽，孟加拉湾南部形成明显的气旋环流，云南主要受孟加拉湾低压槽前的西南气流影响。

2.2 降水和气温变化

冬季和春季是云南降水偏少最明显的两个季节，全省平均降水量分别为55.3 mm和177.8 mm，分别占年降水量的5%和17%。从空间分布来看，冬春季滇西北边缘地区降水量在年降水量中占比较大，普遍超过30%，最高可达50%，体现了此地区“双雨季”或“桃花汛”的气候特征；滇东南和滇东北部分地区冬春季年降水量占比为20%，其余地区占比相对偏小，其中丽江东部占比不足10%，滇中大部地区约为15%(图 2a)。

云南春季气温偏高，仅次于夏季，冬季最低，春季、冬季平均气温分别为18.3℃和10.7℃。一般而言，在雨季开始前，云南大部地区春季会出现高温天气，昆明自有气象观测记录以来的历史日最高气温(32.8℃)出现在2014年5月25日。图 2b为1962—2024年平均的春季云南125个观测站日最高气温高于30℃的累计日数空间分布，可看出，除滇西北外，其余大部地区春季日最高气温高于30℃的累计日数均达20 d以上，部分地区甚至超过40 d，尤其以云南南部和干热河谷地区最为突出。

3 冬春连旱事件及其识别标准 3.1 冬春连旱事件标准的定义

气象干旱与降水量密切相关，本研究主要对降水变化进行分析。由于云南地形复杂，降水区域差异显著，冬春连旱事件判别标准指标若设定过于严苛，将难以筛选出冬春连旱事件；若标准指标设定过于宽松，筛选出的冬春连旱事件数量会偏多，既缺乏代表性，也无法准确反映冬春连旱事件的极端性特征。因此，为了合理定义冬春连旱事件标准，首先根据相关国家标准(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会，2017)中基于PA划分的干旱等级，对云南冬春季的干旱情况进行分析。根据分析结果，定义冬春连旱事件单站判别标准，并以此基础，进一步定义全省标准。

图 3分别为1962—2024年云南125个观测站，冬季和春季均达到不同级别干旱标准时的累计年数空间分布，可看出，累计年数空间分布的区域差异较大，整体呈现西北多、东南少的特征。当冬春两季PA≤-25%时(图 3a)，滇中及以北、以西地区达到标准的年份均在9 a以上，占1962—2024年总年数的14%以上，其中滇西北东部丽江的个别站点甚至高达21 a，占总年数的33%，而滇东南部分地区仅有不足6 a达到标准；当冬春两季PA≤-50%时(图 3b)，仅滇西北东部丽江个别站点有9 a以上达到标准，其余站点均低于9 a，南部地区低于3 a；当冬季PA≤-50%且春季PA≤-25%时(图 3c)，滇中及以北、以西的大部地区有6 a以上达到标准，占总年数的10%以上，而滇东南和滇南地区达到标准的年数较少，大部地区在3~6 a；当冬季PA≤-25% 且春季PA≤-50%时(图 3d)，其分布与冬季PA≤-50%和春季PA≤-25%时基本一致，但达到标准的年数明显降低，全省大部地区有3~6 a达到标准，表明春季出现中旱及以上级别干旱的年数明显低于冬季。

基于以上分析，为了使标准既能反映冬春连旱事件“季节性连续干旱”特征，又能反映“干旱强度”的变化，初步将单站冬春连旱事件定义为：当某年某站冬季和春季均出现轻旱或以上级别干旱，且其中某季节发生了中旱或以上级别干旱时，定义为该站发生了冬春连旱事件。

根据初步定义的单站冬春连旱事件标准，本文计算了1962—2024年逐年全省满足单站标准的累计站数(图 4)，其中1963年、1969年、1979年、1986年、2021年及2023年满足单站标准站数超过50个，尤其是1963年、1969年、1979年和2023年冬季和春季均有超过50个站出现中旱或以上级别干旱。目前，云南气象业务中沿用的全省性大雨过程站数标准为：全省≥22个站(占总站数的18%)出现大雨(日降水量≥25.0 mm)时，即定义为一次全省性大雨过程。多年气象业务实践表明，对于某类气候事件，以全省约20%的站满足单站标准作为全省标准具有一定的合理性。由可知，1962—2024年全省有20个站(占总站数的16%)满足单站标准的年份共有14 a，占总年数的22%；25个站(占总站数的20%)满足标准的年份共有11 a，占总年数的18%。以下通过对比分析20个站和25个站达到单站标准的情况，进一步完善和确定全省冬春连旱事件标准。

由图 4可看出，超过20个站达到标准的14 a中，1980年、2009年、2013年达到标准的站数分别为20、23和20个站，均不足25个站。图 5给出了1980年、2009年、2013年冬季和春季PA空间分布，1980年冬季、春季全省平均降水量分别偏少13.2%和26.5%，冬季降水呈西北多、东南少分布，其中38个站偏少50%以上，26个站偏多50%以上；春季全省大范围降水偏少，80个站降水量偏少20%以上(图 5a, 5b)。2009年冬季、春季全省平均降水量分别偏少58.0%和6.1%，冬季降水偏少非常显著，91个站偏少50%以上；春季降水分布不均，主要以略偏少为主，仅有2个站降水量偏少50%以上(图 5c, 5d)。2013年冬季、春季全省平均降水量分别偏少68.4%和0.2%，冬季降水偏少非常显著，105个站偏少50%以上；春季降水区域差异明显，仅4个站偏少50%以上(图 5e, 5f)。目前云南气候业务中分别以PA≥10%、PA≤-10%作为季节平均降水偏多和偏少的标准。据此标准，在以上3年中仅1980年两个季节均达到降水偏少标准(PA≤-10%)，而2009年和2013年仅冬季降水显著偏少，春季均未达到偏少标准(PA≥-10%)。

进一步逐年分析超过25个站满足单站标准的11个年份(1963年、1969年、1979年、1986年、1989年、2005年、2010年、2012年、2014年、2021年、2023年)(图略)，发现1986年、1989年和2010年干旱主要出现在冬季，全省平均降水量分别偏少73.1%、56.6%和73.4%，而春季全省平均PA分别为-8.5%、0.6%、-3.4%，均未达到PA≤-10% 的偏少标准；2014年冬季和春季PA变化相反，冬季、春季PA分别为17.0%和-41.7%，冬季降水偏多，干旱主要出现在春季。

综上所述，如果选取全省超过25个站满足单站标准作为全省冬春连旱事件指标，可有效去除冬季和春季中某一季节降水偏少不显著的情况。为了进一步表征冬春连旱事件强度，在全省标准中再补充一个限制条件，即冬季和春季全省平均PA≤-10%。对于单站和全省而言，补充完善后的冬春连旱事件标准为：当某年某站的冬季和春季均出现轻旱或以上级别干旱，且其中某个季节达到中旱或以上级别干旱时，定义该站点发生了冬春连旱事件；当某年冬春季全省有25个站(全省站数的20%)出现冬春连旱事件，且冬季和春季全省平均PA≤-10%时，则定义为一次全省冬春连旱事件。据此标准识别得到1962—2024年的冬春连旱事件有1963年、1969年、1979年、2005年、2012年、2021年、2023年共7年。

3.2 冬春连旱事件标准的合理性检验 3.2.1 冬春季降水持续异常指数

冬春季逐月PA累加值在一定程度上可以反映冬春季降水持续异常的特征，但由于各月气候平均降水量占全年降水量的百分率(PAP)差异较大，本研究采用冬春季逐月PA乘以对应月份PAP后再累加的指标(简称为加权PA累计，或冬春季降水持续异常指数Rpersis)，以研究分析云南冬春干旱的持续特征，其计算公式为：

$ \text { Rpersis }_i=\mathrm{PA}_{i, 12} \cdot \mathrm{PAP}_{12}+\sum\limits_{j=1}^5 \mathrm{PA}_{i+1, j} \cdot \mathrm{PAP}_j $

(2)

式中: i为年份，j为月份。

图 6为1962—2024年冬春季云南Rpersis的标准化系列。其中，标准化值小于-1的年份共计10 a，分别为1963年、1969年、1979年、1986年、1987年、2005年、2012年、2014年、2021年、2023年。该结果与根据冬春连旱事件标准选取的年份相比，不一致的年份为1986年、1987年、2014年。1986年的情况已在上文分析，此处不再赘述。对于其余两年：1987年冬季和春季降水量分别偏少-8.3%和-41.2%，其冬季降水未达到PA≤-10%标准；2014年冬季和春季全省平均PA分别为17%和-41.7%，季节降水呈相反变化，冬季降水明显偏多，冬春连旱特征不明显。

3.2.2 基于MCI的干旱分析

在全国气候监测业务中，MCI是当前干旱监测的主要指标，其区域适用性也被广泛探讨。谢五三等(2021)比较了MCI在东北、长江中下游和西南地区的适用性，发现该指数对典型干旱过程的逐日刻画效果在长江中下游较好，西南地区次之，而东北地区相对较差。王素萍等(2020)也指出MCI对春旱监测有较好优势。对于云南地区，气候监测业务中发现该指数会高估云南冬春季的干旱监测，但具体成因还尚未进行系统对比分析。

图 7为基于MCI统计的1962—2024年云南冬春季平均不同等级干旱日数分布，综合分析发现，滇西北西部的迪庆、怒江及滇东南的红河、文山等地干旱较少，尤其是中旱和特旱发生的日数最少，干旱发生最多的区域主要集中在滇西北东部的丽江、大理及金沙江河谷地带。该分布与图 3基本一致。

图 8a为基于MCI的1962—2024年冬春季云南平均的标准化轻旱、中旱或以上级别干旱日数。其中，中旱或以上级别干旱日数大于1个标准差的年份包括：1963年、1969年、1970年、1979年、1980年、1985年、1986年、1989年、2010年、2012年、2013年、2021年、2023年，其中1963年、1969年、1979年、2010年、2023年主要以重旱和特旱为主，重旱和特旱的日数均超过30 d(图 8b)。

由图 8可见，在中旱或以上级别干旱的标准化值大于1的年份中，1963年、1969年、1979年、1986年、2010年、2013年、2021年、2023年春季和冬季中旱或以上级别干旱的日数均超过30 d(图 8c)，尤其1963年、1969年、1979年、2023年的冬春季累计约120 d(近4个月)发生了中旱或以上级别干旱。基于MCI的分析同样表明，1963年、1969年、1979年、2021年、2023年云南发生了严重的冬春连旱事件，与上文分析的冬春连旱事件年份一致，仅1986年、2010年、2013年存在差异。差异年份中，2010年和2013年出现在2009—2013年中国西南地区持续5年干旱期间，在该持续干旱期间，3.1节判定该时段冬春连旱年为2012年。为研究冬春连旱事件指标定义的合理性，进一步分析2009—2014年逐季节气温距平和降水变化(图 9a)可知，在持续干旱背景下，除2012年冬春季PA持续偏少20%以上且气温持续偏高外，其余年份的冬春季中仅单一季节PA偏少显著，其中2011年和2014年冬季PA为正，气温偏高也不明显甚至偏低，2011年冬春季气温均为负距平。综上所述，在2009—2013年持续干旱期间，2012年冬春降水持续偏少、气温持续偏高的特征最为明显，2010年和2013年仅冬季降水显著偏少，春季降水偏少不显著，冬春季降水持续偏少的特征不明显。

MCI表征的干旱与连续无降水日数的累积效应密切相关。图 9b和9c分别为2012年和2013年冬春季连续无降水日数分布，可以看到2012年超过40 d连续无降水的范围较2013年大，但中心强度较2013年偏弱。2013年连续无降水日数较大的区域比较集中，且持续时间较长，丽江、大理、楚雄部分地区的连续无降水日数超过80 d。2012年连续无降水日数主要出现在2012年1月中旬至3月下旬，跨越冬季和春季，而2013年冬春季的连续无降水日数则主要集中在冬季2012年12月至2013年2月。因此，尽管2013年的持续无降水日数较2012年偏多、MCI的干旱表征更强，但其连续无降水日主要出现在冬季，MCI表征的干旱更多偏向于冬季干旱，因此2013年冬季和春季持续干旱的特征不如2012年明显。

综合以上两种方法判断得到的冬春连旱事件表明，本文定义的冬春连旱事件标准具有更好的合理性和表征能力。

4 冬春连旱事件相关的大气环流持续性异常特征

对本文定义标准识别得到的7年(1963年、1969年、1979年、2005年、2012年、2021年、2023年)冬春连旱事件进行冬季和春季PA合成(图 10)，可看到，两个季节云南大部分地区PA≤-40%，并通过0.05显著性水平检验，表明识别标准得到的7个年份具有显著的冬春连旱特征。

图 11为云南7个冬春连旱事件年的高低层大气环流异常合成场，可以看到，500 hPa欧亚中高纬度为正-负-正的高度异常场分布，欧洲北部和西北太平洋地区为正高度异常，亚洲东部为负高度异常；中低纬度在云南及附近区域为正高度异常。与气候平均相比，副热带高压范围较小，位置偏东。在东亚地区，500 hPa高度异常场分布总体表现出北低南高的差异特征，尤其是东亚北部负高度异常与云南及邻近地区正高度异常的差异显著，不利于冷空气南下影响云南。低层700 hPa在孟加拉湾北部有一个明显的异常反气旋环流，受其北部异常西风影响，不利于水汽向云南输送。

高低层环流异常变化表明，在冬春连旱年，高层500 hPa东亚中低纬度北低南高的高度场异常与低层700 hPa孟加拉湾的异常反气旋环流特征显著，二者均是影响云南降水异常的关键系统(晏红明等，2007；2018)。为进一步分析大气环流持续异常特征，根据图 11a选取500 hPa A区(50°~60°N、100°~ 140°E)和B区(20°~30°N、90°~110°E)两个关键区域的平均位势高度差，代表东亚中低纬度地区的南北高度差，并根据图 11b选取700 hPa孟加拉湾区域(5°~25°N、80°~100°E)平均涡度，表示孟加拉湾地区的环流异常。图 12a为云南7个冬春连旱年合成的12月至次年5月逐日700 hPa孟加拉湾区域平均涡度和500 hPa东亚地区A区减去B区的位势高度差值，可看到，在冬春连旱年，孟加拉湾地区持续的涡度负异常表明孟加拉湾持续维持反气旋环流异常，不利于来自热带印度洋的西南水汽输送影响云南，导致在孟加拉湾北部、中南半岛至缅甸、云南大部地区水汽辐散(图 12b)。同时东亚东部中低纬度地区的位势高度差持续维持负异常，表明该区域北低南高的高度场差异不利于东亚冷空气南下影响云南。这些持续的环流异常变化会直接造成云南降水偏少，出现冬春季节的持续性干旱。然而，对于大气环流发生这种持续性异常变化的原因，更深层的关键影响因子还需要进一步研究。

5 结论和讨论

通过对云南冬季和春季气候特征，以及冬季和春季跨季节连续干旱的细致分析，深入认识了云南冬春季干旱事件异常变化的时空特征，定义了云南冬春连旱事件的标准，同时也进一步分析了影响其发生的关键环流持续异常特征。得到如下结论：

(1) 冬季和春季欧亚高低层大气环流呈现明显不同的特征。冬季青藏高原上空500 hPa气流平直，云南受孟加拉湾气旋环流东侧的西南气流和西北太平洋反气旋环流西侧的偏东南气流共同影响。春季500 hPa青藏高原南侧气流出现气旋性弯曲，西太平洋副热带高压和西亚副热带高压均加强，两高之间在孟加拉湾地区形成较明显的低压槽，云南受槽前西南气流影响显著。

(2) 冬春季云南降水较少，滇西北边缘地区降水占年降水量比例超过30%，体现了这些地区“双雨季”或“桃花汛”特征；滇东南和滇东北的部分地区降水占年降水量达20%，丽江东部的占比不足10%，其余大部分地区占比10%~20%。

(3) 云南干旱发生的区域差异较大，发生频率总体呈现出西北多东南少的区域差异特征，干旱发生最多的区域主要集中在滇西北东部的丽江、大理、楚雄北部，红河南部和西双版纳南部干旱发生较少。

(4) 云南单站和全省冬春连旱事件的标准定义为：当某年某站的冬季和春季出现轻旱或以上级别干旱，且其中某个季节达到中旱或以上级别干旱时，定义该站点发生了冬春连旱事件；当某年冬春季全省有25个站(全省站数的20%)出现冬春连旱事件，且冬季和春季全省平均PA≤-10%时，则定义为一次全省性的冬春连旱事件。对比分析表明，该指标定义有很好的合理性。

(5) 高层500 hPa东亚中低纬度地区北低南高的位势高度差异以及低层700 hPa孟加拉湾异常反气旋的持续维持是造成云南冬春连旱事件发生的关键环流因子。

本文仅从气象的角度建立了云南单站和全省的冬春连旱事件标准，并未考虑农业干旱、水文干旱等其他种类的干旱。下一步工作有必要与其他干旱指标对比分析，进一步考察该指标对冬春干旱的表征能力。另外，从气象的角度而言，目前气象干旱的指标定义比较多，本文的立意是指标计算的简单性和可推广性，以及指标的表征能力来定义冬春连旱事件的标准。MCI是目前气候业务干旱监测中普遍应用的指标，但该指标计算复杂，重点考虑了长时间无降水影响的累积效应，对比分析表明该指数表征的冬春连旱事件与本文定义标准识别的冬春连旱事件基本一致。

由于篇幅限制，本文重点研究了冬春连旱事件期间关键影响系统的持续性异常特征，在后续的研究中，将从海洋等外强迫因子、热带季节内振荡以及中高纬度环流配置的不同差异等对典型的冬春连旱事件进行深入细致的分析。