2022年夏季长江流域重大干旱特征及其成因研究

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-05-0733

干旱气象 ›› 2022, Vol. 40 ›› Issue (5): 733-747.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2022)-05-0733

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2022年夏季长江流域重大干旱特征及其成因研究

李忆平¹(), 张金玉¹, 岳平¹(), 王素萍¹, 查鹏飞², 王丽娟¹, 沙莎¹, 张良¹, 曾鼎文¹, 任余龙¹, 胡蝶¹

1.中国气象局兰州干旱气象研究所，甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室，中国气象局干旱气候变化与减灾重点实验室，甘肃兰州 730020
2.江苏省无锡市气象局，江苏无锡 214135

收稿日期:2022-09-02 修回日期:2022-09-08 出版日期:2022-10-31 发布日期:2022-11-10
通讯作者: 岳平
作者简介:李忆平（1981—），女，副研究员，主要从事极端气候事件的监测预测工作.E-mail:liyiping532@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41975016);甘肃省基础研究创新群体项目(20JR5RA121);干旱气象科学研究基金(IAM202215)

Study on characteristics of severe drought event over Yangtze River Basin in summer of 2022 and its causes

LI Yiping¹(), ZHANG Jinyu¹, YUE Ping¹(), WANG Suping¹, ZHA Pengfei², WANG Lijuan¹, SHA Sha¹, ZHANG Liang¹, ZENG Dingwen¹, REN Yulong¹, HU Die¹

1. Institute of Arid Meteorology，China Meteorological Administration，Key Laboratory of Arid Climate Change and Reducing Disaster of Gansu Province，Key Laboratory of Arid Climate Change and Disaster Reduction of CMA，Lanzhou 730020，China
2. Wuxi Meteorological Bureau of Jiangsu Province，Wuxi 214135， Jiangsu， China

Received:2022-09-02 Revised:2022-09-08 Online:2022-10-31 Published:2022-11-10
Contact: YUE Ping

摘要/Abstract

摘要：

干旱是影响范围最广的自然灾害之一。2022年夏季发生在长江流域的异常高温干旱事件不仅强度大，而且持续时间长，是一次罕见的重大干旱事件，对我国的社会经济造成了十分严重的影响。鉴于这次事件的极端性，本文在客观分析此次事件演变特征的基础上，揭示大气环流和外强迫异常对此次高温干旱的可能影响。研究发现，气象干旱指数及土壤湿度监测结果一致表明本次旱情从6月开始出现，7月迅速发展，进入8月后范围进一步扩展、强度进一步加剧。与此同时，流域内整体气温偏高，部分地区高温日数超过40 d。此外，夏季整个流域的蒸散量距平是1960年以来的历史第二高值（仅次于2013年高温伏旱），进一步加剧了长江流域的水分亏缺程度。从环流特征来看，夏季西太平洋副热带高压异常偏强西伸、极涡面积偏小及强度偏弱、南亚高压偏强东移，共同导致长江流域的水汽输送条件偏弱、下沉气流盛行，使得整体条件不利于降水发生。而前期拉尼娜事件的持续、印度洋偶极子负位相的出现以及春季青藏高原西北部积雪负异常的持续，可能是导致今年夏季环流异常的主要外强迫因子。

关键词: 2022年夏季, 长江流域, 高温干旱, 特征, 成因

Abstract:

Drought is one of the natural disasters with the widest global impact. The anomalous drought and heatwave event that occurred in the Yangtze River Basin in summer of 2022 is not only of high intensity but also of long duration, it is a rare and significant drought event leading to very serious socioeconomic impacts in China. In view of the extreme nature of this event, this paper reveals the possible influence of atmospheric circulation and external forcing anomalies on this drought event based on an objective analysis of the evolutionary characteristics of this event. It is found that the meteorological drought index and soil moisture monitoring results consistently indicate that this drought event started to appear in June, developed rapidly in July, and further expanded and intensified in both extent and intensity in August. At the same time, the overall temperature in the basin was high, with the number of high temperature days exceeding 40 days in some areas. In addition, anomaly of evapotranspiration over the basin in summer was the second highest on record since 1960, second only to the high temperature drought event in 2013, which further exacerbated the degree of water deficit in the Yangtze River Basin. From the perspective of circulation characteristics, the abnormal intensifying and westward extension of the western Pacific subtropical high pressure, the small area and weak strength of the polar vortex and the intensifying and eastward shift of the South Asian high pressure in summer jointly led to weak water vapor transport conditions and prevailing sinking air currents in the Yangtze River Basin, making the overall conditions unfavorable for the occurrence of precipitation. The persistence of the La Niña event, the appearance of negative Indian Ocean Dipole (IOD) and the persistence of the negative snow cover anomaly in the northwestern Tibet Plateau in spring may be the main external forcing factors leading to the circulation anomaly in this summer.

Key words: summer of 2022, the Yangtze River Basin, drought and heatwave, characteristics, causes

中图分类号:

P466

李忆平, 张金玉, 岳平, 王素萍, 查鹏飞, 王丽娟, 沙莎, 张良, 曾鼎文, 任余龙, 胡蝶. 2022年夏季长江流域重大干旱特征及其成因研究[J]. 干旱气象, 2022, 40(5): 733-747.

LI Yiping, ZHANG Jinyu, YUE Ping, WANG Suping, ZHA Pengfei, WANG Lijuan, SHA Sha, ZHANG Liang, ZENG Dingwen, REN Yulong, HU Die. Study on characteristics of severe drought event over Yangtze River Basin in summer of 2022 and its causes[J]. Journal of Arid Meteorology, 2022, 40(5): 733-747.

图/表 13

图1 长江流域气象站点分布

Fig.1 Distribution of stations in the Yangtze River Basin

图2 2022年6月1日至8月20日长江流域干旱站次比演变

Fig.2 The evolution of percentage of stations occurring drought in the Yangtze River Basin from June 1 to August 20， 2022

图3 2022年6月1日至8月20日全国高温日数（a，单位：d）、最高气温（b，单位：℃）、蒸散量距平百分率（c，单位：%）分布及1960—2022年长江流域蒸散量距平百分率的逐年变化（d）

Fig.3 The distribution of high temperature days (a, Unit: d), maximum air temperature (b, Unit: ℃), percentage of evapotranspiration anomalies (c, Unit: %) from June 1 to August 20, 2022 in China and evolution of percentage of evapotranspiration anomalies in the Yangtze River Basin during 1960-2022 (d)

图4 2022年与2021年夏季同期土壤体积含水量差值空间分布（单位：m3·m-3）

Fig.4 Spatial distribution of difference between the volumetric soil water content in summer 2022 and the same period of 2021 （Unit： m3·m-3）

图5 2022年夏季长江流域旱情最严重区自然植被逐旬土壤体积含水量与2021年同期差值（a）、2022年夏季逐旬土壤水分增量（当前旬减前一旬）（b）及2014—2022年7—8月土壤水分增量（每年7—8月平均值减当年5月土壤体积含水量）的年际变化（c）

Fig.5 Differences of ten-day’s soil volumetric water content of natural vegetation in area with the most severe drought over the Yangtze River Basin between the summer of 2022 and the same period of 2021 （a）， the incremental soil moisture in summer of 2022 （the difference of volumetric soil water content between the right now ten-day and the former one）（b）， the yearly variation of the incremental soil moisture in July-August （the difference between the average of the volumetric soil water content in July-August each year and the value in May of the current year） during 2014-2022 （c）

图6 2022年夏季ERA5再分析资料的0~100 cm土壤湿度距平（单位：m3·m-3）（a）6月，（b）7月，（c）8月，（d）夏季平均值

Fig.6 The 0-100 cm soil moisture anomaly from ERA5 reanalysis data in summer of 2022 （Unit： m3·m-3）（a） June，（b） July，（c） August，（d） mean value of summer 2022

图7 CABLE模式模拟的2022年夏季长江流域旱情最严重区的区域平均逐旬土壤湿度百分位数距平

Fig.7 The ten-day soil moisture percentile anomaly averaged in area with the most severe drought over the Yangtze River Basin in summer of 2022 simulated by CABLE model

图8 2022年7月上旬至8月下旬100 hPa高度场（黑色等值线）及其距平（填色区）的逐旬演变（单位：gpm）（红线为16 800 gpm线，绿线为其气候态）（a）7月上旬，（b）7月中旬，（c）7月下旬，（d）8月上旬，（e）8月中旬，（f）8月下旬

Fig.8 Ten-day evolution of 100 hPa geopotential height field （black contours） and its anomaly （the color shaded） from early July to late August in 2022 （Unit： gpm）（The red line is the 16 800 gpm contour， and the green line is its climatological state）（a） the first ten-day of July，（b） the middle ten-day of July，（c） the last ten-day of July，（d） the first ten-day of August，（e） the middle ten-day of August，（f） the last ten-day of August

图9 2022年夏季500 hPa北半球（a、b）与亚洲区（c、d）极涡面积（a、c）和强度（b、d）的逐日演变

Fig.9 Daily evolution of area （a， c） and intensity （b， d） of the northern hemisphere polar vortex （a， b） and the Asian zone polar vortex （c， d） at 500 hPa in summer of 2022

图10 2022年7月上旬至8月下旬500 hPa高度场（黑色等值线）及其距平（填色区）的逐旬演变（单位：gpm）（红线为5880 gpm等值线，绿线为其气候态）（a）7月上旬，（b）7月中旬，（c）7月下旬，（d）8月上旬，（e）8月中旬，（f）8月下旬

Fig.10 Ten-day evolution of 500 hPa geopotential height field （black contours） and its anomaly （the color shaded） from early July to late August in 2022 （The red line is the 5880 gpm contour， and the green line is it’s climatological state）（a） the first ten-day of July，（b） the middle ten-day of July，（c） the last ten-day of July，（d） the first ten-day of August，（e） the middle ten-day of August，（f） the last ten-day of August

图11 2022年7月上旬至8月下旬对流层整层（1000~300 hPa）水汽输送通量（矢量，单位：kg·m-1·s-1）及其散度距平场（填色区，单位：10-5 kg·m-2·s-1）的逐旬变化（a）7月上旬，（b）7月中旬，（c）7月下旬，（d）8月上旬，（e）8月中旬，（f）8月下旬

Fig.11 Ten-day variation of integrated water vapor flux （vectors， Unit： kg·m-1·s-1） and water vapor flux divergence anomaly （the color shaded， Unit： 10-5kg·m-2·s-1） in the whole troposphere （1000-300 hPa） from early July to late August in 2022 （a） the first ten-day of July，（b） the middle ten-day of July，（c） the last ten-day of July，（d） the first ten-day of August，（e） the middle ten-day of August，（f） the last ten-day of August

图12 2022年5（a）、6（b）、7（c）月海温距平场（单位：°C）及2021年1月至2022年7月Nino3.4指数的时间演变（d）

Fig.12 The SST anomaly （Unit： °C） in May （a）， June （b）， July （c） of 2022 and temporal evolution of Nino3.4 index from January 2021 to July 2022 （d）

图13 2022年5（a）、6（b）、7（c）月青藏高原积雪异常分布（单位：%）（打点区域表示超过1倍标准差）

Fig.13 The distribution of snow cover anomalies on the Tibetan Plateau in May （a）， June （b） and July （c） 2022 （Unit： %）（The dotted areas are more than 1 times standard deviation）

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