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本文利用山西省62个台站1960年12月~2008年12月逐月降水资料,同期NCEP/NCAR再分析资料、NOAA太平洋海温资料等,用Z指数及其修正的各级早涝等级指标表征山西单站季、年旱涝程度,同时确定山西区域干旱指标,应用EOF、MK、SVD和合成分析等方法研究了山西季、年干旱时空分布及干旱形成机理。主要结论有:
(1)近48年来,山西出现1年重旱、4年大旱、3年偏旱,重早年份出现在20世纪60年代中期,大旱和偏早年主要出现在20世纪80年代中期以后。冬、春季重早年出现在20世纪60年代初和90年代末到21世纪初,夏、秋季重旱年均出现在20世纪90年代末;春夏、夏秋连旱,或夏季重旱是造成山西严重干旱年的重要原因。
(2)山西季、年干旱空间分布特征,最常见的是全省一致干旱型,其次是南涝(旱)北旱(涝)的空间分布。
(3)20世纪60~70年代中期山西偏涝,而70年代末至今山西持续偏旱,这一变化与山西秋季70年代末以来、夏季80年代末以来的持续偏旱有关。1977年后,年干旱指数发生突变,山西进入持续干期。20世纪60年代到70年代中期山西多南涝北旱,进入21世纪以来多南旱北涝。
(4)影响山西旱涝的太平洋海温关键区,年及冬、春、秋季主要位于北太平洋海盆东南部及赤道东太平洋,其中北太平洋海盆东南部关键区秋季位置较年平均略偏东,冬、春季则较秋季更偏东;夏季则主要位于北太平洋海盆中西部170°E、40N°附近海域,以及赤道东太平洋;山西中南部受同期关键区海温异常影响更明显。当年、冬或秋季赤道东太平洋海温异常偏高、北太平洋海盆东南部海温异常偏低时,山西同期易旱;当春季赤道东太平洋海温异常偏低、北太平洋海盆东南部海温异常偏高时,山西易春旱;夏季北太平洋海盆中西部海温异常偏低、而赤道东太平洋海温异常偏高时,山西易夏旱。20世纪70年代末以来山西持续偏旱与同期赤道东太平洋海温偏高、北太平洋海盆东南部海温偏低有关。
(5)影响山西季、年早涝的同期500hPa平均高度场关键区主要位于北极、亚洲中纬度贝加尔湖西南部、西西伯利亚、日本海以及北太平洋东部的阿留申地区南部;年及冬、秋季山西中南部,春季北部和西南部,夏季北部旱涝对同期关键区高度异常更敏感。在500hPa平均高度场上,中纬度亚洲区域、特别是贝加尔湖西南部以及极地为正异常,北太平洋东部为负异常年份,山西易出现年度干旱;当冬、春季亚洲中高纬大部,特别是西西伯利亚地区为正异常,日本海、北太平洋东部为负异常时,山西冬、春季易旱;当夏季极地、亚洲中纬度贝加尔湖南部为正异常,而西西伯利亚为负异常时,山西易夏旱;当秋季欧洲中部地区出现负异常,极地、亚洲中纬度贝加尔湖西南部出现正异常时,山西易秋旱。山西冬、春、秋季干旱的出现与贝湖阻高(或高脊)、东亚大槽偏强有关,夏季则是华北位势高度偏高,山西易受高压控制而出现干旱。山西区域季、年850hPa偏南风减弱是导致同期干旱的重要原因。