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水资源短缺与纠纷已成为威胁我国与中亚地区国家安全与稳定的重要因素。特别是随着我国干旱区人口增加和工农业生产的迅速发展,水资源短缺的矛盾将会更加突出。水汽作为全球水循环的重要组成部分,其空间分布及输送过程对中亚及中国干旱区水资源分配具有深远影响。为此,本文基于ERA-interim再分析资料,揭示了中亚及中国干旱区水汽的时空分布特征,并利用定常水汽输送场分析该地区及邻域水汽输送特征;进而,从大气环流变化角度诊断中亚及中国干旱区水汽输送变化的影响因子。在此基础上,结合CRU降水资料探讨中亚及中国干旱区上空水汽与降水的关系。主要结论如下: 1.受大气环流、地形高度、地理纬度及下垫面类型的影响,中亚及中国干旱区的大气可降水量分布具有明显的地域及季节差异。该地区水汽含量值较亚洲中低纬地区偏低,其上空的水汽主要呈现“南多北少,西多东少,平原多、山区少”的特点;海拔差异导致水汽高值中心在对流层低、中、高层逐渐东移。受亚洲夏季风爆发、发展及撤退以及副热带高压季节变化的制约,中亚及中国干旱区大气可降水量夏季最高,冬季最低,水汽空间分布特征随季节变化较小。1979-2012年,中亚和中国干旱区的年平均大气可降水量呈下降趋势,都主要由冬季大气可降水量下降所引起。 2.中亚与中国干旱区在水汽输送特征上存在以下异同:(1)水汽来源方面,中亚和中国干旱区水汽在纬向输送上皆受西风影响,但在经向输送上却有明显不同:中亚经向水汽输送在春、秋、冬三季均主要受南风影响,夏季则显著受北风影响;中国干旱区经向水汽则以北风输送为主。中亚及中国干旱区的水汽源地在春、秋、冬三季均为地中海、黑海、里海,在夏季主要为大西洋、北冰洋。(2)水汽收支方面,1979-2012年,水汽通量在中亚整体呈“盈余”状态,在中国干旱区则呈“亏损”状态。中亚、中国干旱区的净水汽输送通量在春、冬季分别呈下降、上升趋势,其他季节均无明显变化趋势。(3)水汽散度方面,春、夏季,中亚为水汽的大面积辐散区,不利于降水;而冬季水汽辐合,有利于降水。中亚的吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦以及中国干旱区的北疆常年维持水汽通量辐合状态,降水较为丰富;而中国干旱区的南疆以及内蒙古巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠分别受天山及甘肃北山对水汽阻挡影响,形成水汽常年辐散区,不利于降水。 3.区域西风指数对中亚及中国干旱区的水汽输送和收支有较好的指示性。(1)从与水汽通量相关来看,区域西风指数与中亚东部及整个中国干旱区纬向水汽通量在全年各季均呈明显正相关,与中亚西部地区冬、春季纬向水汽通量呈弱负相关。区域西风指数强的年份,研究区上空纬向气流强,使得更多的水汽沿着平直的西风带进入中亚中东部及中国干旱区。区域西风指数弱的年份,研究区上空经向水汽输送加强,从而使得进入中亚西部的水汽更多,而输入中国干旱区的水汽则明显减少。(2)就与水汽输送通量散度相关而言,西风指数对中国干旱区的指示性比中亚要强:西风指数强(弱)年时,中国干旱区水汽通量辐合散度强(弱),有(不)利于水汽的集中及降水的发生。 4.中亚及中国干旱区的降水量分布亦具有明显的地域及季节差异。首先,研究区降水呈现“中间高、两边低”的分布特征,高值中心集中在塔吉克斯坦,土库曼斯坦、乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦南部降水偏少。中国干旱区,尤其是新疆塔里木盆地的干旱程度要高于中亚各国,仅伊犁河谷和阿勒泰地区干旱程度相对较轻。其次,降水的季节分布在各个区域则有各自的特征:哈萨克斯坦降水全年分布较为均匀,夏季略多,秋冬季略少;中亚的其余四个国家都以春、冬季降水占主导,夏季降水很少;中国干旱区降水则为夏季最多,冬季最少。再次,研究区夏、冬季降水变化分别呈增加和减少趋势,春、秋季降水变化不明显,这使得年降水变化增加趋势不显著。最后,塔吉克斯坦地区是整个研究区降水增加最为显著的区域。 5.影响中亚及中国干旱区多、少雨年的环流特征和水汽收支特征有显著差异。(1)中亚及中国干旱区降水与大气环流配置密切相关,多、少雨年的850hPa-500hPa距平风场基本呈反向分布。多雨年时,中亚及其邻域上空有低涡或高空低槽配置,水汽辐合,易形成降水。少雨年时,中亚上空为高压控制,水汽辐散,不利于降水。(2)水汽收支分析表明,中亚降水的多(少)主要由该地区偏西风输送和偏南风输送的增强(减弱)造成,尤其和偏南风输送的增强(减弱)有关。和中亚略有不同的是,中国干旱区降水的多(少)主要由该地区偏西风输送和偏北风输送的增强(减弱)造成,尤其和偏西风输送的增强(减弱)有关。