劉書言，榮艷淑，呂星月,2，殷雨婷

(1.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，江蘇 南京 210098；2.北京金水信息技術(shù)發(fā)展有限公司，北京 101400)

引 言

2012年中國(guó)和美國(guó)發(fā)生了不同程度的干旱。2012年，中國(guó)的干旱階段性和區(qū)域性特征明顯，且干旱范圍小，影響偏輕，農(nóng)業(yè)受災(zāi)面積為1990年以來(lái)最小[1-2]，而美國(guó)卻發(fā)生了創(chuàng)紀(jì)錄的干旱，在短時(shí)間內(nèi)中部地區(qū)的干旱迅速增強(qiáng)、范圍擴(kuò)大[3-4]，這種迅速增強(qiáng)的干旱與OTIKIN等定義的驟旱[5]一致。此次干旱特別是夏旱給美國(guó)經(jīng)濟(jì)造成重大影響，導(dǎo)致糧食安全和食品價(jià)格上漲[6]，其影響超過了1988—1989年的北美干旱，受災(zāi)面積與20世紀(jì)30年代的干旱接近[7]。

引發(fā)干旱的原因眾多，大氣環(huán)流異常、海氣相互作用、水汽輸送異常都可以引起干旱。當(dāng)某地處于高壓控制時(shí)，常出現(xiàn)干旱[8]。ENSO通過海洋表面溫度異常影響大氣環(huán)流異常，進(jìn)而導(dǎo)致干旱或洪澇[9-11]。研究表明，拉尼娜事件對(duì)西太平洋副熱帶高壓造成影響，進(jìn)而影響中國(guó)地區(qū)的水汽輸送[12-13]，同時(shí)還造成太平洋年代際振蕩，使北太平洋上空出現(xiàn)持久高壓，引起副熱帶急流北移，造成美國(guó)西南部和大平原冬季降水不足[14-15]。2012年，美國(guó)地區(qū)的水汽輸送出現(xiàn)異常，墨西哥灣的潮濕氣流在春末沒有發(fā)生北移，使得美國(guó)地區(qū)的水汽輸送嚴(yán)重不足，導(dǎo)致降水稀少[16-17]。另外，氣溫升高也加劇了干旱。2012年是全球有觀測(cè)記錄以來(lái)的第9個(gè)最暖年[18]，美國(guó)出現(xiàn)了創(chuàng)記錄的高溫，其通過干燥土壤和大氣之間的反饋?zhàn)饔迷斐筛珊捣秶难杆贁U(kuò)大[19]。

中美兩國(guó)分別位于太平洋的西海岸和東海岸，所在的緯度范圍相近，但是2012年兩國(guó)的干旱程度卻大不相同，其原因?yàn)楹?？有研究認(rèn)為，此次干旱是由自然多變性導(dǎo)致的，不需要長(zhǎng)期穩(wěn)定的大氣背景強(qiáng)迫[20]，且干旱發(fā)生前北美地區(qū)沒有大規(guī)模的前兆[6]。事實(shí)上，2010—2012年連續(xù)出現(xiàn)2次拉尼娜事件，第二次拉尼娜事件在2012年春季結(jié)束。拉尼娜事件作為氣候異常的背景因素[7-8]，通過海氣相互作用，對(duì)大氣環(huán)流產(chǎn)生持續(xù)影響，進(jìn)而導(dǎo)致氣候異常。因此，不能認(rèn)為此次中美干旱事件沒有前兆。為此，本文利用標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)，分析2012年中美兩國(guó)干旱的時(shí)空演變特征，并就兩國(guó)干旱成因做進(jìn)一步的分析。

1 資料和方法

1.1 資 料

所用資料包括：(1)美國(guó)全球降水氣候中心(Global Precipitation Climate Center，GPCC)提供的1961年1月至2012年12月全球逐月降水格點(diǎn)數(shù)據(jù)，水平分辨率為0.5°×0.5°；(2)國(guó)家氣候中心提供的1961—2012年中國(guó)年平均氣溫?cái)?shù)據(jù)和美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)提供的1961—2012年美國(guó)年平均氣溫?cái)?shù)據(jù)；(3)美國(guó)NOAA發(fā)布的1981—2012年全球第四套海溫逐月格點(diǎn)數(shù)據(jù)集，水平分辨率為2°×2°；(4)美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心和國(guó)家大氣研究中心(National Center for Environmental Prediction/Atmospheric Research，NCEP/NCAR)提供的1981年1月到2012年12月逐月環(huán)流場(chǎng)再分析數(shù)據(jù)，包括經(jīng)向風(fēng)、緯向風(fēng)、垂直速度、位勢(shì)高度和海平面氣壓，水平分辨率為2.5°×2.5°；(5)國(guó)家氣候中心提供的1981年1月到2012年12月西太平洋副熱帶高壓各項(xiàng)指數(shù)、北美—北大西洋副熱帶高壓各項(xiàng)指數(shù)以及Niňo3.4區(qū)海表溫度距平指數(shù)。

1.2 干旱指數(shù)

選擇標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(standardized precipitation index，SPI)作為干旱指數(shù)，對(duì)中美干旱進(jìn)行描述，SPI的干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。干旱面積比定義為發(fā)生干旱的格點(diǎn)數(shù)與總格點(diǎn)數(shù)的比值；不同等級(jí)干旱面積比則定義為各等級(jí)干旱的格點(diǎn)數(shù)與總格點(diǎn)數(shù)的比值。區(qū)域平均SPI定義為干旱格點(diǎn)SPI的平均值，不同等級(jí)SPI為對(duì)應(yīng)干旱等級(jí)的格點(diǎn)SPI的平均值。

表1 標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)的干旱等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 The classification standard of drought grades based on standardized precipitation index

在計(jì)算距平時(shí)，取1981—2010年為氣候平均值。中美兩國(guó)對(duì)比時(shí)，中國(guó)區(qū)域范圍取70°E—135°E、15°N—55°N，美國(guó)區(qū)域范圍取70°W—125°W、25°N—50°N。

2 2012年中美兩國(guó)干旱特征對(duì)比

2.1 干旱時(shí)空分布特征

圖1是中美兩國(guó)2012年SPI的經(jīng)度-時(shí)間和緯度-時(shí)間剖面。可以看出，2012年中美兩國(guó)均出現(xiàn)不同程度的干旱。從東西方向[圖1(a)]來(lái)看，整個(gè)中國(guó)境內(nèi)干旱零散分布，多以輕旱為主，個(gè)別地區(qū)達(dá)到中旱，東部和西部旱情略重，中部幾乎無(wú)旱；從南北方向[圖1(b)]來(lái)看，在年初的幾個(gè)月內(nèi)中國(guó)北方干旱為重旱，北方干旱普遍重于南方，而在4月以后干旱均零星分布，基本以輕旱為主?？梢姡?012年中國(guó)干旱區(qū)域不斷變化，干旱分布比較零散。

對(duì)于美國(guó)干旱，從東西方向[圖1(c)]上看，1—4月干旱主要分布在西部和東部，東、西部均有達(dá)到重旱的區(qū)域；5月以后，干旱在中部爆發(fā)，并迅速向東西兩側(cè)蔓延，大片地區(qū)達(dá)到重旱到特旱程度，且中部干旱一直持續(xù)到年底，強(qiáng)度基本保持在中旱，而西部干旱在夏季到初秋期間消失，但在10月再次爆發(fā)，并很快達(dá)到特旱。從南北方向[圖1(d)]上看，1—2月美國(guó)干旱并不嚴(yán)重，干旱分布比較零散；從3月開始，中部爆發(fā)了嚴(yán)重干旱，個(gè)別地區(qū)達(dá)到特旱；從7月開始，重旱向北部擴(kuò)展，至9月干旱有所緩解，但10—12月干旱再度發(fā)展，南北旱區(qū)連成一片，且南方干旱達(dá)到重旱到特旱?？梢?，2012年美國(guó)干旱從3月開始，一直持續(xù)至年底，且在空間上更是成片發(fā)展、連續(xù)分布。

圖1 2012年中國(guó)(a、b)和美國(guó)(c、d)SPI的經(jīng)度-時(shí)間(a、c)及緯度-時(shí)間(b、d)剖面Fig.1 The longtitude-time (a, c) and latitude-time (b, d) sections of SPI in China (a, b) and the United States (c, d) in 2012

2.2 干旱面積及強(qiáng)度時(shí)間變化

圖2是2012年各月中美兩國(guó)干旱面積百分比?？梢钥闯?，只有2月中國(guó)的干旱面積占比略大于美國(guó)，其余月份均為美國(guó)干旱面積占比大，中國(guó)各月的干旱面積百分比基本在50%以下，而美國(guó)多個(gè)月份干旱面積百分比在50%以上，特別是6月和11月的干旱面積百分比達(dá)70%以上[圖2(a)]。比較不同等級(jí)干旱面積百分比[圖2(b)]發(fā)現(xiàn)，除個(gè)別月份外，不同等級(jí)的干旱面積百分比均為美國(guó)高于中國(guó)。

圖2 2012年中美兩國(guó)干旱面積占比逐月變化(a)干旱總面積百分比，(b)不同等級(jí)干旱面積百分比Fig.2 The monthly changes of percentage of drought area in China and the United States in 2012(a) percentage of total drought area, (b) percentage of drought area with different grades

從干旱區(qū)域平均強(qiáng)度[圖3(a)]來(lái)看，1月中美兩國(guó)干旱程度接近，2月干旱程度中國(guó)略強(qiáng)于美國(guó)，其余各月美國(guó)干旱強(qiáng)度更大，其中3—9月美國(guó)SPI一直小于-1.5，普遍達(dá)到重旱級(jí)別。從不同等級(jí)干旱強(qiáng)度[圖3(b)]看，除2月外，其余各月不同等級(jí)干旱的區(qū)域平均SPI美國(guó)均小于中國(guó)，表現(xiàn)為干旱更加嚴(yán)重；在旱情發(fā)展速度上，美國(guó)干旱也快于中國(guó)。2012年美國(guó)從無(wú)旱狀態(tài)快速發(fā)展到極端干旱，旱情從美國(guó)中部快速蔓延到全國(guó)范圍，是典型的驟旱事件[21]，也是1895年以來(lái)干旱面積位列第四位的干旱事件，更是1956年以來(lái)最嚴(yán)重的干旱[22]。

圖3 2012年各月中美兩國(guó)干旱強(qiáng)度對(duì)比(a)區(qū)域平均SPI，(b)不同等級(jí)平均SPIFig.3 Comparison of drought intensity between China and the United States in each month of 2012(a) regional average SPI, (b) average SPI with different grades

3 2012年中美兩國(guó)干旱成因

3.1 氣溫異常

在全球變暖背景下，高溫天氣會(huì)在干燥土壤和大氣之間發(fā)生反饋，當(dāng)土壤干燥時(shí)，蒸發(fā)幾乎不發(fā)生，這會(huì)加速變暖，使干旱更加嚴(yán)重。圖4是中美兩國(guó)平均氣溫的年際變化和2012年中美兩國(guó)較大區(qū)域平均氣溫距平?？梢钥闯觯袊?guó)2012年年平均氣溫略低于多年平均值[圖4(a)]，除西南地區(qū)氣溫顯著偏高外，其余大部分地區(qū)年平均氣溫接近常年或略微偏低，其中東北和華北地區(qū)年平均氣溫顯著低于多年平均值[圖4(b)]；美國(guó)2012年年平均氣溫是1961年以來(lái)的最高值，且大部分地區(qū)氣溫異常偏高[圖4(c)]。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2012年美國(guó)康涅狄格州、密蘇里州等18個(gè)州出現(xiàn)了創(chuàng)歷史紀(jì)錄的高溫。異常高溫天氣導(dǎo)致水分流失加劇，干旱范圍擴(kuò)大，干旱程度加重，還造成了至少74人死亡[1]。

圖4 1961—2012年中美兩國(guó)平均氣溫年際變化(a)及2012年中國(guó)(b)和美國(guó)(c)較大區(qū)域的年平均氣溫距平Fig.4 The inter-annual change of average temperature in China and the United States during 1961-2012 (a) and annual average temperature anomaly in several large regions of China (b) and the United States (c) in 2012

高溫加劇干旱的原因，可以從下墊面能量平衡來(lái)分析，其方程[23]表示如下：

Q+Fa=RL+HS+HL+G

(1)

式中：Q(W·m-2)為到達(dá)地面的太陽(yáng)總輻射；Fa(W·m-2)為大氣逆輻射；RL、HS、HL(W·m-2)分別為下墊面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射、感熱及潛熱；G(W·m-2)為地層之間的熱量交換，為分析方便，可忽略G的變化。在干旱背景下，當(dāng)氣溫顯著升高時(shí)，太陽(yáng)向地表輸送的輻射異常強(qiáng)，這些輻射將直接加熱近地面大氣，使得近地面的空氣相對(duì)濕度變得更小，導(dǎo)致下墊面蒸散發(fā)大幅減少，潛熱釋放大幅降低。若要達(dá)到下墊面能量平衡，必須由下墊面的感熱增加以及向上的長(zhǎng)波輻射來(lái)補(bǔ)償。另外，大氣溫度升高，會(huì)抑制云的生成，從而引起降水減少，使干旱程度加劇。因此，異常顯著的高溫天氣在2012年美國(guó)干旱過程中起到重要作用。

3.2 拉尼娜事件

拉尼娜事件是全球許多地區(qū)干旱發(fā)生的背景因素[7-8]。在2010—2012年發(fā)生了2次拉尼娜事件，第一次拉尼娜事件開始于2010年7月，到2011年4月結(jié)束，其峰值強(qiáng)度絕對(duì)值達(dá)1.5，是一次中等強(qiáng)度的拉尼娜事件；第二次拉尼娜事件從2011年9月持續(xù)到2012年2月，其峰值強(qiáng)度絕對(duì)值為1，是一次強(qiáng)度較弱的拉尼娜事件[圖5(a)]。另外發(fā)現(xiàn)，這2次拉尼娜事件的中斷期，Nio3.4指數(shù)始終在零以下波動(dòng)，暖水只出現(xiàn)在赤道東太平洋較小范圍內(nèi)，而赤道中太平洋仍為冷水覆蓋[圖5(b)]，表明2次拉尼娜事件并非嚴(yán)格意義上中斷。

圖5 2010—2012年Nio3.4指數(shù)月際變化(a)和赤道太平洋(5°S—5°N)平均海溫距平的經(jīng)度-時(shí)間剖面(b， 單位: ℃)Fig.5 The monthly change of Nio3.4 index (a) and longitude-time section of average SST anomaly in the equatorial Pacific (5°S-5°N) (b, Unit: ℃) from 2010 to 2012

有研究認(rèn)為，2012年美國(guó)干旱是由自然多變性導(dǎo)致的，不需要長(zhǎng)期穩(wěn)定的大氣背景強(qiáng)迫[20]，且前期北美地區(qū)并沒有大規(guī)模的前兆[5]。事實(shí)上，正是由于拉尼娜事件的出現(xiàn)，赤道中東太平洋長(zhǎng)時(shí)間處于冷水控制下，使得大氣產(chǎn)生持續(xù)的下沉運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致熱帶、副熱帶地區(qū)大氣環(huán)流系統(tǒng)發(fā)生變化(這一點(diǎn)將在下一節(jié)進(jìn)行分析)。因此，拉尼娜事件，特別是連續(xù)出現(xiàn)的拉尼娜事件，是2012年中美干旱的背景因素。

3.3 大氣環(huán)流異常

3.3.1 垂直環(huán)流

拉尼娜事件發(fā)生時(shí)，赤道中東太平洋海溫異常偏冷，導(dǎo)致Walker環(huán)流下沉支顯著增強(qiáng)，同時(shí)赤道西太平洋異常增暖，導(dǎo)致Walker環(huán)流上升支顯著增強(qiáng)，對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)于正常時(shí)期[24]。當(dāng)Walker環(huán)流異常時(shí)，必將引起大氣的垂直環(huán)流出現(xiàn)異常。因此，下面將從大氣的垂直運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。

美國(guó)和中國(guó)分別位于太平洋的東、西海岸，受拉尼娜事件的影響不同。為詳細(xì)了解拉尼娜事件期間中美地區(qū)大氣垂直運(yùn)動(dòng)狀況，分別做中國(guó)(70°E—135°E)和美國(guó)(70°W—125°W)區(qū)域平均垂直運(yùn)動(dòng)的緯度-高度剖面(圖6和圖7)。從圖6(a)看出，在2011/2012年冬季，北半球垂直上升氣流從赤道延伸到12°N附近，下沉氣流出現(xiàn)在10°N—55°N之間，最強(qiáng)烈的下沉運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在15°N—30°N和35°N—45°N之間，且從對(duì)流層頂一直延展到近地面層，北支下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)的下沉速度明顯大于南支下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)，這2個(gè)下沉運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈區(qū)與干旱區(qū)[圖1(b)]相對(duì)應(yīng)，其中北支強(qiáng)的下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)對(duì)應(yīng)的干旱更嚴(yán)重。拉尼娜事件期間，赤道西太平洋暖池增強(qiáng)，使得這一地區(qū)的上升運(yùn)動(dòng)異常強(qiáng)烈，哈德萊環(huán)流也明顯增強(qiáng)[25-26]。在2011年秋冬季到2012年春季期間，正是拉尼娜持續(xù)時(shí)期，赤道至30°N之間的垂直環(huán)流距平均為正值，表明哈德萊環(huán)流增強(qiáng)，從而引起副熱帶高壓(簡(jiǎn)稱“副高”)發(fā)生變化，進(jìn)而必將導(dǎo)致其控制區(qū)的氣候異常。通常，在中緯度地區(qū)出現(xiàn)下沉運(yùn)動(dòng)，表明有高壓系統(tǒng)存在。在2011/2012冬季圖上，北支下沉運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，表明冬季受到較強(qiáng)的西伯利亞高壓控制。

在2012年春季[圖6(b)]，拉尼娜事件開始減弱，在赤道及副熱帶地區(qū)的上升運(yùn)動(dòng)減弱，下沉運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在10°N—20°N之間的對(duì)流層頂附近和35°N—50°N之間的對(duì)流層中下層，對(duì)應(yīng)中國(guó)地區(qū)干旱減弱狀況。在2012年夏季[圖6(c)]，拉尼娜現(xiàn)象完全消失，中國(guó)上空垂直環(huán)流的上升運(yùn)動(dòng)范圍擴(kuò)大，僅在45°N—50°N范圍內(nèi)出現(xiàn)弱的下沉運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)中國(guó)地區(qū)干旱進(jìn)一步緩解，夏季旱情較輕。在2012年秋季[圖6(d)]，下沉運(yùn)動(dòng)重新出現(xiàn)在35°N以北地區(qū)，中國(guó)部分地區(qū)出現(xiàn)較弱的秋旱。

圖6 2011—2012年中國(guó)地區(qū)季節(jié)平均經(jīng)向風(fēng)(單位：m·s-1)和垂直速度(單位: 10-2 Pa·s-1)的合成(箭矢)及垂直速度距平(陰影，單位: 10-2 Pa·s-1)的緯度-高度剖面(a)2011/2012年冬季，(b)2012年春季，(c)2012年夏季，(d)2012年秋季Fig.6 The meridional vertical sections of composition (vectors) of average meridional wind (Unit: m·s-1) and vertical velocity (Unit: 10-2 Pa·s-1) and vertical velocity anomaly (shadows, Unit: 10-2 Pa·s-1) over China in each season from 2011 to 2012(a) winter of 2011 to 2012, (b) spring of 2012, (c) summer of 2012, (d) autumn of 2012

就美國(guó)而言，在2011/2012年冬季[圖7(a)]，上升氣流從赤道延伸到18°N附近，下沉氣流位于20°N—50°N范圍，最強(qiáng)烈的下沉運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在20°N—30°N之間，且從對(duì)流層頂延伸到近地面層，與美國(guó)干旱區(qū)域相對(duì)應(yīng)。在2012年春季[圖7(b)]，拉尼娜事件開始減弱，赤道至10°N之間對(duì)流運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，15°N—35°N范圍為下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)，其中在15°N—30°N之間對(duì)流層中下層的下沉運(yùn)動(dòng)明顯偏強(qiáng)，不利于墨西哥灣潮濕空氣向北移動(dòng)。格里格等[19]研究表明，墨西哥灣的潮濕空氣在2012年春末并未像往常一樣北移，這是2012年美國(guó)中部大平原水汽輸送不足、降水稀少的一個(gè)原因。在2012年夏季[圖7(c)]，拉尼娜現(xiàn)象完全消失，在30°N—40°N范圍內(nèi)對(duì)流層下層出現(xiàn)弱的上升運(yùn)動(dòng)，而美國(guó)其他范圍仍以下沉運(yùn)動(dòng)為主。在2012年秋季[圖7(d)]，在20°N以北地區(qū)下沉運(yùn)動(dòng)再次出現(xiàn)，最強(qiáng)烈的下沉運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在20°N—35°N范圍內(nèi)，導(dǎo)致美國(guó)南部地區(qū)的干旱再次加重。

圖7 2011—2012年美國(guó)地區(qū)季節(jié)平均經(jīng)向風(fēng)(單位：m·s-1)和垂直速度(單位: 10-2 Pa·s-1)的合成(箭矢)及垂直速度距平(陰影，單位: 10-2 Pa·s-1)的緯度-高度剖面(a)2011/2012年冬季，(b)2012年春季，(c)2012年夏季，(d)2012年秋季Fig.7 The meridional vertical sections of composition (vectors) of average meridional wind (Unit: m·s-1) and vertical velocity (Unit: 10-2 Pa·s-1) and vertical velocity anomaly (shadows, Unit: 10-2 Pa·s-1) over the United States in each season from 2011 to 2012(a) winter of 2011 to 2012, (b) spring of 2012, (c) summer of 2012, (d) autumn of 2012

3.3.2 水平環(huán)流

拉尼娜事件對(duì)大氣環(huán)流的影響，不僅影響到垂直環(huán)流，也顯著引起了水平環(huán)流系統(tǒng)的變化。圖8是2011—2012年各季節(jié)850 hPa高度場(chǎng)及其距平分布，其中1520 gpm線表示副高位置?？梢钥闯?，2011/2012年冬季，850 hPa高度場(chǎng)上中緯度地區(qū)呈現(xiàn)“兩高一低”的分布型，低壓位于北太平洋，2個(gè)高壓分別位于歐洲和北美上空，副高明顯偏強(qiáng)，其中心位于北太平洋并靠近北美西部，這種分布型在隨后的幾個(gè)季節(jié)內(nèi)基本保持不變。從2011/2012年冬季到2012年秋季，北美上空始終為高壓脊控制，與垂直環(huán)流的下沉運(yùn)動(dòng)相一致；中國(guó)上空也為高壓脊控制，但在2012年春季和夏季中國(guó)上空的環(huán)流較弱，干旱不嚴(yán)重。

圖8 2011—2012年850 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)(等值線)及其距平(陰影)分布(單位：gpm)(1520 gpm橙色虛線為副高的多年平均位置)(a)2011/2012年冬季，(b)2012年春季，(c)2012年夏季，(d)2012年秋季Fig.8 The distribution of 850 hPa geopotential height field (contours) and its anomaly (shadows) from 2011 to 2012 (Unit: gpm)(the orange dotted lines with 1520 gpm for the average location of the subtropical high)(a) winter of 2011 to 2012, (b) spring of 2012, (c) summer of 2012, (d) autumn of 2012

圖9是2012年西太平洋副熱帶高壓(簡(jiǎn)稱“西太副高”)指數(shù)和北美—北大西洋副熱帶高壓(簡(jiǎn)稱“北美—北大西洋副高”)指數(shù)距平的逐月變化。可以看到，北美—北大西洋副高面積和強(qiáng)度指數(shù)在2012年6—8月都為正距平，且北界位置與常年接近，說明2012年整個(gè)夏季北美—北大西洋副高對(duì)美國(guó)的控制面積明顯大于常年，增強(qiáng)的副高造成更強(qiáng)烈的下沉運(yùn)動(dòng)，致使美國(guó)氣溫高于常年，大氣更加干燥，必然導(dǎo)致強(qiáng)烈的干旱發(fā)生。反觀西太副高，其面積和強(qiáng)度指數(shù)只在個(gè)別月份比常年偏大和偏強(qiáng)，在整個(gè)春、夏季節(jié)西太副高均比常年偏小和偏弱；夏季和秋季，西太副高北界指數(shù)、西伸脊點(diǎn)指數(shù)均為正距平，表明西太副高位置偏北、偏東?？梢?，2011—2012年各季節(jié)西太副高更多時(shí)候位于太平洋上空，而非控制中國(guó)大陸。通常，西太副高夏季開始西進(jìn)，影響中國(guó)大陸地區(qū)，但2012年整個(gè)夏季西太副高的面積和強(qiáng)度均小于或略大于常年，對(duì)中國(guó)影響較小。因此，2012年夏季中國(guó)干旱并不嚴(yán)重。

圖9 2012年西太平洋副熱帶高壓和北美—北大西洋副熱帶高壓指數(shù)距平逐月變化(a)面積指數(shù)，(b)強(qiáng)度指數(shù)，(c)北界位置指數(shù)，(d)西伸脊點(diǎn)指數(shù)Fig.9 The monthly changes of anomalies of the western Pacific subtropical high index and North American-North Atlantic subtropical high index in 2012(a) area index, (b) intensity index, (c) northern boundary position index, (d) western extension ridge point index

4 結(jié) 論

(1)2012年，中國(guó)旱情較輕，且時(shí)間不連續(xù)、空間零散分布；美國(guó)旱情嚴(yán)重，干旱從3月開始自中部地區(qū)向外蔓延，夏季和秋季干旱幾乎遍及全國(guó)，且在時(shí)空上表現(xiàn)為連續(xù)變化特征。無(wú)論干旱強(qiáng)度，還是干旱面積，美國(guó)干旱均遠(yuǎn)強(qiáng)于中國(guó)。

(2)2012年，中國(guó)年平均氣溫接近于常年，只有西南地區(qū)氣溫較常年偏高，而美國(guó)年平均氣溫顯著高于常年，各大區(qū)域年平均氣溫偏高0.4～1.9 ℃，其中18個(gè)州出現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的高溫，高溫使得美國(guó)干旱進(jìn)一步加劇。

(3)2010—2012年連續(xù)出現(xiàn)2次拉尼娜事件，其間只間隔了短短4個(gè)月，造成北美地區(qū)2012年持續(xù)受高壓脊控制，大氣盛行下沉運(yùn)動(dòng)，加之夏季北美—北大西洋副高顯著增強(qiáng)，難于產(chǎn)生降水，不僅造成美國(guó)多季干旱，還導(dǎo)致美國(guó)夏季出現(xiàn)更強(qiáng)烈的干旱。在最強(qiáng)的第二個(gè)拉尼娜事件秋冬季，亞洲大陸持續(xù)受高壓控制，下沉運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，中國(guó)出現(xiàn)冬季干旱；在2012年春季拉尼娜減弱期，中國(guó)北方以下沉運(yùn)動(dòng)為主，干旱較重；在2012年夏季，西太副高偏南、偏東，其對(duì)中國(guó)大陸的控制范圍較小，中國(guó)地區(qū)為弱的下沉運(yùn)動(dòng)，干旱并不嚴(yán)重；2012年秋季，中國(guó)受高壓脊控制，盛行下沉氣流，干旱相對(duì)偏強(qiáng)。