(三)新疆空中水汽输送的变化特征分析

大气中的水汽含量和输送不仅与大气环流有着密切的内在联系,而且作为能量和水分循环过程的重要一环,对区域水分平衡起着重要作用,对其正确的估算能够更深入地了解大气环流的形成和演变规律,从而有助于进一步了解天气和气候变化过程以及水文循环过程。

将研究区域细化为16个小边界。垂直方向分为三层:地面至700hPa(低层)、700～500hPa(中层)、500～300hPa(高层)。利用1961—2000年美国NCEP/NCAR的逐日四次再分析资料(2.5°×2.5°),分别计算这16个边界的水汽输送量(图6)。

图6　本书所取新疆地区16个水汽输送边界示意图

1)新疆区域年平均水汽流入量约为26114.8亿t,年平均流出量为25647.7亿t,新疆区域年净水汽收入量为467.1亿t(表7)。

表7　新疆对流层各层1961—2000年年平均各边界净水汽输送量、总输入、总输出及净收支　单位:亿t/a

注　1.西边界为正指水汽自西向东流,水汽进入新疆;为负指水汽自东向西流,水汽流出新疆。
2.东边界为正指水汽自西向东流,水汽流出新疆;为负指水汽自东向西流,水汽流入新疆。
3.南边界为正指水汽自南向北流,水汽流入新疆;为负指水汽自北向南流,水汽流出新疆。
4.北边界为正指水汽自南向北流,水汽流出新疆;为负指水汽自北向南流,水汽流入新疆。

2)新疆区域的西边界、南边界和北边界为流入边界,东边界为流出边界。由于新疆地形的原因对流层中层(约3000～5500m)水汽输送量最大,低层和高层水汽输送量相当,低层为水汽净输出,中层、高层为水汽净输入(图7)。

图7　新疆地区对流层各边界1961—2000年年平均水汽输送示意图

3)近40年新疆上空水汽总流入量、总流出量表现为减少趋势,且变化率几乎一致,1964年以后净收入量无显著变化趋势。

4)从季节变化来看,夏季流经新疆的水汽输送量最大,总流入量和总流出量占全年的39%;春季、秋季次之,且输送量相当,占全年的23%～25%;冬季水汽输送量最小,约为全年的13%。夏季西边界、南边界和北边界为流入边界,东边界为流出边界,对流层低层为净水汽流入,中层、高层为水汽净流出;秋季、冬季西边界和南边界为流入边界,北边界和东边界为流出边界;春季西边界和北边界为流入边界,南边界和东边界为流出边界。春季、秋季和冬季对流层低层为水汽净流出,中层、高层为水汽净流入。由于新疆三面环山的地形,四季均为对流层中层水汽输送量最大。

5)近40年来,年、春季、夏季、秋季北边界水汽输入和东边界水汽输出均于1976年发生了年代际减弱,春季、夏季、秋季对流层总流入和总流出量均呈显著减少趋势,总流入和总流出量变化率很接近,导致净收入量无显著变化趋势。冬季对流层总流入量、总流出量和净收入量均无显著变化趋势(图8)。

图8　1964—2000年新疆区域空中水汽净收入量年际变化曲线(水汽净收支无明显变化)

6)新疆年平均水汽总流入量为26114.8亿t,年平均面雨量为2724.6亿m3,则40年年平均降水转换率为10.4%。近40年新疆降水转化率呈显著增加趋势(图9),同时流入新疆地区的水汽却无明显变化趋势,由此说明,新疆降水量的增加是由降水产生的动力条件、水汽辐合和其他因素导致的。

图9　1961—2000年新疆区域年降水转化率及变化趋势