中亚及邻近地区地中海式气候分布及特征分析.pdf

第 卷 第 期 西 华 师 范 大 学 学 报(自 然 科 学 版)()年 月.:./.收稿日期:基金项目:中国科学院 类战略性先导科技专项项目()中国气象局创新发展专项项目()作者简介:陈文龙()男工程师主要从事天气预报与自然地理研究通信作者:陈文龙:.引文格式:陈文龙瞿家燕程晓龙.中亚及邻近地区地中海式气候分布及特征分析.西华师范大学学报(自然科学版)():.()():.中亚及邻近地区地中海式气候分布及特征分析陈文龙瞿家燕程晓龙(.凉山州气象局四川 西昌.西昌市第一中学四川 西昌.中国气象局成都高原气象研究所成都)摘 要:基于中亚及邻近地区地面气象站的多年观测资料和美国国家环境预报中心的再分析资料利用地中海式气候的分类标准和天气学方法对中亚东南部到阿富汗东北部以及我国新疆西部的地中海式气候的分布和特征进行了分析 结果表明:中亚东南部到阿富汗东北部的地中海式气候测站主要分布在山脉(高原)的西侧或南侧中亚东南部和阿富汗东北部的热夏型地中海式气候大陆性较强气温年较差大年降水量偏少多数测站春季降水较多秋季降水较少降水最多出现在 月或 月我国新疆额敏地区属于半干旱的温带大陆性气候只有春季降水最多、夏季降水少这一特征与地中海式气候类似冬春季西风带的低槽有利于中亚东南部到阿富汗东北部降水的产生地形对气流的抬升作用也有利于迎风坡降水增加而夏季副热带高压外围的反气旋环流抑制了降水的产生研究结果对深入认识中亚及邻近地区的气候类型具有重要意义并为进一步探究传统地中海式气候区以外的地中海式气候提供了重要参考关键词:地中海式气候中亚降水地形大气环流中图分类号:文献标志码:文章编号:()地中海式气候是少有的具有夏干冬湿特征的气候类型因此又名副热带夏干气候 该气候类型主要分布在南北纬 之间的大陆西岸包括地中海沿岸、黑海沿岸、美国加利福尼亚州沿海、澳大利亚西南部的珀斯和南部的阿德莱德一带、南非西南角以及智利中部等地区其中欧洲地中海沿岸地区的分布面积最广且气候特征最为显著 中亚、阿富汗以及我国新疆地处亚欧大陆的中心气候较为干燥但来自北大西洋、地中海和北印度洋甚至北冰洋的水汽仍可通过西风带的大气环流给该地区带来降水 在中亚东南部到阿富汗东北部一带纬度较低的山区附近存在一些相对温和且冬春多雨的地方在这些特定的地形区形成了小范围的地中海式气候例如哈萨克斯坦的希姆肯特到塔吉克斯坦的彭吉肯特一带、塔吉克斯坦的杜尚别到阿富汗的昆都士一带 这些地区的地中海式气候并未分布在大陆西岸并且远离一般认知的地中海式气候区 目前极少文献对上述地区地中海式气候的分布、特征和成因进行过描述但其中还存在一些不完善和不准确地方地中海式气候的形成与行星风系和气压带的季节性南北位移密切相关这一现象与我国广大季风区雨热同期的气候特征截然不同 长期以来地中海式气候的特征、分布和成因一直是中学地理教学的难点和重点也是广大地理教师和气象爱好者探讨的热点 本文针对中亚东南部到阿富汗东北部的地中海式气候以及我国新疆西部额敏县的夏季少雨气候从地理分布、气温和降水等方面的特征进行深入分析并从大气环流和影响天气系统等方面讨论其成因以期拓展广大地理教师和气象爱好者的思路为大家更好地从事理教学和气象科普工作提供一些参考 西华师范大学学报(自然科学版):./年 研究区概况中亚地处亚欧大陆中心位置一般包括哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦和土库曼斯坦五国 阿富汗紧临中亚并且与我国新疆接壤气候特征与中亚非常接近 在柯本气候分类中中亚和阿富汗的主要气候类型有冷型沙漠气候、冷型草原气候和高原山地气候周淑贞等的气候分类中中亚和阿富汗主要有温带干旱气候、温带半干旱气候和高原山地气候在人教版高中地理教科书气候分类中中亚和阿富汗的大部分地区被笼统地划为了温带大陆性气候仅有靠近我国新疆的高山和高原为高原山地气候 虽然在不同的气候分类法中中亚和阿富汗的气候类型名称各有不同但都能反映出中亚和阿富汗大部地区较为干燥气温年较差大的气候特征 从地形来看(图)中亚到阿富汗一带呈东南高、西北低的特点东南部的天山、阿赖山、吉萨尔山、帕米尔高原和兴都库什山组成的高大地形在一定程度上阻挡了西来的水汽地形抬升对降水的增幅作用显著 由于山区降水丰富很多河流在此发源这些山脉和帕米尔高原素有“中亚水塔”之称 这一带的山区周边人口稠密城市分布也较为密集其中包括吉尔吉斯斯坦、乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦和阿富汗等国的首都以及哈萨克斯坦的前首都(阿拉木图)基于中亚及邻近国家大量地面气象站的多年观测资料本文在中亚东南部到阿富汗东北部共筛选出了 个具有地中海式气候的测站(图)它们中有 个集中在 的山脉西侧或南侧 其中希姆肯特和塔什干位于天山西侧撒马尔罕和彭吉肯特位于吉萨尔山西侧杜尚别和昆都士位于在阿赖山南侧和帕米尔高原西侧喀布尔位于在兴都库什山南侧比什凯克位于天山西段北侧是距我国最近的地中海式气候城市(直线距离约 )我国新疆西部的额敏县在一定的地形条件下也表现出少量地中海式气候特征Fig.1 Topography from southeast Central Asia to northeast Afghanistan?164 E66 E68 E70 E72 E74 E76 E78 E80 E82 E84 E48 N46 N44 N42 N40 N38 N36 N34 N62 E?/m6 1505 8505 5505 2504 9504 6504 3504 0503 7503 4503 1502 8502 5502 2501 9501 6501 3501 050750450150?：?。(?)GS(2020)4393 资料、标准与方法.资 料本文在对不同站点的地中海式气候进行分析时中亚各国的地面气象站资料来自俄罗斯气象部门的天气与气候网(:/.)阿富汗的地面气象站资料来自美国国家大气与海洋管理局网 第 卷第 期 陈文龙等:中亚及邻近地区地中海式气候分布及特征分析 站(:/.)我国新疆的地面气象站资料来自中国气象数据网(:/.)参考的气象要素为多年逐月平均降水量和平均气温测站基本信息见表 表 主要气象站基本情况 站名经纬度海拔/所属国家观测时段希姆肯特.哈萨克斯坦 年塔什干.乌兹别克斯坦 年撒马尔罕.乌兹别克斯坦 年彭吉肯特.塔吉克斯坦 年杜尚别.塔吉克斯坦 年昆都士.阿富汗 年喀布尔.阿富汗 年比什凯克.吉尔吉斯斯坦 年额敏.中国 年注:为本文重点分析的测站大气环流数据来自美国国家环境预报中心()年逐月平均的再分析资料其空间分辨率为.要素包括位势高度、经向风、纬向风和比湿 位势高度可以间接表示等压面上气压的高低是高空天气图中的常用要素单位为位势什米 通过对经向风和纬向风进行矢量合成可以得到某一高度上的水平风矢量单位为 比湿是指在一团湿空气中水汽的质量与该团空气总质量(水汽质量加上干空气质量)的比值单位为 它表示了空气的绝对湿度.标 准柯本气候分类法与周淑贞等的气候分类法对地中海式气候及其亚型标准的规定基本一致本文对这些标准进行了归纳(表)大陆性气候与海洋性气候的区别主要表现在气温和降水两方面划分标准见表 所示表 地中海式气候的标准 气候型气温标准降水标准气候亚型气候亚型的气温标准地中海式气候最冷月的平均气温在(或)且至少有 个月的月平均气温在 以上冬半年(月至次年 月)降水最多月的降水量是夏半年(月至 月)降水最少月降水量的 倍以上且降水最少月的降水量在 以下年降水量一般为 热夏型(经典型)最热月气温在 及以上该型主要分布在离大洋稍远的地方气温年较差较大暖夏型最热月的气温在 以下该型主要分布在临近大洋的地方因为沿岸有寒流经过夏季凉爽气温年较差小表 大陆性气候与海洋性气候的气温和降水标准 气候型气温标准气温年较差气温相时春秋温差值降水标准年降水量降水时间分布大陆性气候大最热月出现在 月最冷月出现在 月春温高于秋温较同纬度的海洋性气候少夏季降水占比大且降水的月变率大海洋性气候小最热月出现在 月最冷月出现在 月秋温高于春温较同纬度的大陆性气候多一年中降水的分配比较均匀以冬季较多 注:春季为 月夏季为 月秋季为 月冬季为 月至次年 月 西华师范大学学报(自然科学版):./年天气图上最常用 层来分析副热带高压(以下简称“副高”)的天气特征 天气图上副高的范围为 位势什米线包围的、具有反气旋性环流的区域 在副高控制区多以晴好天气为主副高西侧区域或副高有明显移动的区域常有大范围明显降水天气发生.方 法本文先结合地中海式气候的标准对中亚东南部和阿富汗东北部分布较为集中的地中海式气候测站的气候特征进行分析 由于测站数量较多本文按地理分布特点选出了 个测站进行重点分析其中天山西侧以希姆肯特为代表站吉萨尔山西侧以撒马尔罕为代表站阿赖山南侧和帕米尔高原西侧以杜尚别为代表站兴都库什山南侧以喀布尔为代表站 然后将比什凯克(距离我国最近的地中海式气候城市)与我国新疆的额敏县的气候特征进行对比分析以此讨论额敏县的气候与地中海式气候的相似程度对于研究区地中海式气候的成因本文分别选取了 月、月、月和 月中亚及周边一定范围内的 层的平均位势高度场和风场 层的平均风场和比湿场来描述不同季节的大气环流特征按照天气学原理和方法进行分析1?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?-12-8-404812162024281?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?020406080100120140160180200?mmmmmmmm(a)?1?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?-12-8-404812162024281?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?020406080100120140160180200?(b)?1?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?-12-8-404812162024281?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?020406080100120140160180200?(c)?1?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?-12-8-404812162024281?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?020406080100120140160180200?(d)?Fig.2 Many years monthly average precipitation and average temperature,?2/?/?/?/,中亚及邻近地区地中海式气候特征.中亚和阿富汗分布相对集中的地中海式气候从图 中可以看出希姆肯特、撒马尔罕、杜尚别和喀布尔的气温年较差分别为 、.、.和 其中最热月(月)的平均气温分别为.、.、和.最冷月(月)的平均气温分别为.、.、.和.希姆肯特、撒马尔罕和杜尚别的春温均略高于秋温差值为.而喀布尔的春温比秋温低.以上 个测站的年降水量分别为.、.、.和.希姆肯特、撒马尔罕和杜尚别冬半年降水量最多月均为 月降水量分别为.、.和.而喀布尔降水量最 多月在月降水量为.希姆肯特、撒马尔罕和杜尚别夏半年降水量最少月均为月降水量分 第 卷第 期 陈文龙等:中亚及邻近地区地中海式气候分布及特征分析 别为.、.和.而喀布尔夏半年的降水非常稀少降水量最少月在 月降水量为.并且 月和 月的降水量都没有超过.从 个测站降水的季节分布来看撒马尔罕、杜尚别和喀布尔均是春季降水量最多冬季次之秋季再次之而希姆肯特的冬季降水量略多于春季而春季又明显多于秋季 总的来看中亚东南部和阿富汗东北部的地中海式气候为热夏型同时还具有较强的大陆性气候特征.比什凯克与我国额敏的气候对比比什凯克远离研究区的其他地中海式气候测站也是距离我国最近的地中海式气候城市 从图 中可以看出比什凯克的气温年较差为.最热月(月)的平均气温为.最冷月(月)的平均气温为.春温比秋温高.年降水量为.其中降水最多月(月)的降水量为.降水量最少月(月)的降水量为.从降水的季节分布来看春季最多冬季次之秋季再次之 与中亚其他地中海式气候的测站相比比什凯克的冬季更冷 月的平均气温已接近地中海式气候最冷月平均气温标准的下限(即)各月降水量的变化相对较小夏季降水较多我国新疆的额敏县是我国少有的春季降水量多于夏季的地方 综合气温和降水特征来看(图)额敏的气温年较差达.最热月(月)的平均气温为.最冷月(月)的平均气温为.春温比秋温高.年降水量仅有.春季降水量最多(.)秋季次之(.)夏季再次之()冬季最少各月的降水量变化不大 该站的降水量最多月出现在 月(.)且月降水量没有达到夏半年降水量最少月(月.)的 倍 不难看出额敏的气温年较差明显高于比什凯克冬季更加寒冷年降水量偏少各月的降水量变率较小 额敏地区本质上属于半干旱的温带大陆性气候只有春季降水量最多、夏季降水量较少这一点与中亚的地中海式气候类似而其他气候特征均未达到地中海式气候的标准所以距离中亚地中海式气候区较近的我国额敏地区不属于地中海式气候类型?mmmm1?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?-12-8-404812162024281?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?020406080100120140160180200?(a)?1?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?-12-8-404812162024281?2?3?4?5?6?7?8?9?10?11?12?020406080100120140160180200?(b)?,Fig.3 Many years monthly average precipitation and average temperature in Bishkek and Emin?、?3/?/?/?气候成因探讨 是对流层的中层该层的低槽、高脊和副高等是影响降水的主要天气系统 是对流层的中低层该层的水汽输送对降水的影响至关重要 综合分析这两层的天气系统和水汽条件可以对降水的形成有较为清楚的认识.层在 天气图上(图)月(图)东欧到中亚都是以西风气流为主里海东侧存在一个浅槽而青藏高原北部到新疆为脊区 中亚东南部和阿富汗北部位于浅槽前受较强西偏南风控制有利于空气的上升运动和锋面气旋的发展导致了降水的产生和维持 月(图)青藏高原北部到新疆的脊基本不变但中亚的浅槽西移到地中海东部并有所加深西亚到中亚的广大区域位于低槽前受一致的西西南风控制 这 西华师范大学学报(自然科学版):./年样的天气系统配置也使该区域的上升运动和锋面气旋活动得以维持同时天山、帕米尔高原和兴都库什山等高大地形对西风气流的抬升作用也使迎风坡的降水增强 由于杜尚别非常靠近其北侧的阿赖山且其东侧帕米尔高原的边缘非常陡峭杜尚别冬春季的降水明显多于其他测站 月(图)大气环流出现重大变化副高北抬控制了北非到伊朗一带在阿拉伯半岛西部有一高压中心里海附近为一脊中亚正处于脊前的西北气流控制下盛行下沉气流不利于锋面气旋的形成和降水的产生而在中亚的北部仍有短波槽活动研究区内越偏北的测站夏季降水越多而越偏南的测站降水越少比什凯克的夏季降水就明显多于喀布尔 月(图)副高南退且强度减弱在阿拉伯半岛南部还残留有一高压中心波斯湾到里海南部为一脊中亚大部地区受较弱的西风气流影响有短波槽活动存在弱的上升运动降水条件稍好于 月(a)1?(c)7?(b)4?(d)10?Fig.4 Many years weather map of monthly average 500 hPa geopotential height field and wind field?4500 hPa65 N65 N65 N55 N55 N55 N45 N45 N45 N35 N35 N35 N25 N25 N25 N15 N15 N65 N55 N45 N35 N25 N15 N15 N20 E30 E40 E50 E60 E70 E80 E90 E 100 E20 E30 E40 E50 E60 E70 E80 E90 E 100 E20 E30 E40 E50 E60 E70 E80 E90 E 100 E20 E30 E40 E50 E60 E70 E80 E90 E100 E?：?，?(?)；?；?“”?。3 000 mH(?)GS(2016)2923.层在 天气图上(图)月(图)西风气流受青藏高原阻挡在高原西侧形成绕流其中偏北的一支气流在里海以东出现了一个浅槽槽前为较强的西南风比湿在 左右 来自北大西洋的气流在途经欧洲后在中亚东南部上升同时高大地形对低层气流也有明显的抬作用有利于迎风坡降水的增强 第 卷第 期 陈文龙等:中亚及邻近地区地中海式气候分布及特征分析 月(图)中亚的低槽向西移动到地中海东部西亚到中亚为槽前的西西南风控制中亚东南部的比湿曾大到 水汽条件得到改善上升运动也继续维持 月(图)中亚西部到伊朗北部存在一个反气旋环流中亚东南部处于反气旋的东部受偏北风控制以下沉运动为主 虽然此时的比湿增大到 但在这样的大气环流下中亚东南部和阿富汗东北部的地中海式气候区处于天山、帕米尔高原和兴都库什山的背风坡难以形成明显降水 月(图)中亚的反气旋南移至阿拉伯半岛南部虽然中亚南部边缘仍受反旋环流影响但中亚大部地区转为弱的西风比湿为 有利于降水增加值得注意的是比什凯克是研究区所有地中海式气候测站中最偏北和偏东的地理位置相对孤立地形对其地中海式气候岛的形成至关重要 比什凯克位于天山西段北侧的一个北、东、南三面环山的“喇叭口”地形中(图)这样的地形一方面易使西风气流形成辐合和抬升有利于降水的发生和增强另一方面在一定程度上阻挡了北方南下的冷空气使冬半年的气温不至于太低 我国新疆的额敏由于处于更偏北和偏东的位置影响降水的天气系统也有所不同 在冬春季从纬向上看额敏距离低槽较远上升运动较弱其东侧的地形也不如中亚东南部的地区高大地形对降水的增幅作用也有限从经向上看额敏位置偏北高空冷涡和地面气旋对其降水的影响更大 同时由于春季的湿度好于冬季春季降水量更多 夏季额敏远离中亚的反气旋环流以西风气流为主降水量反而比中亚东南部明显增加 秋季的西风比夏季有所增强降水也略有增加(a)1?(c)7?(b)4?(d)10?20 E30 E40 E50 E60 E70 E80 E90 E100 E20 E30 E40 E50 E60 E70 E80 E90 E100 E20 E30 E40 E50 E60 E70 E80 E90 E 100 E20 E30 E40 E50 E60 E70 E80 E90 E 100 E?5700 hPaFig.5 Many years weather map of monthly average 700 hPa wind field and specific humidity field,65 N55 N45 N35 N25 N15 N65 N55 N45 N35 N25 N15 N65 N55 N45 N35 N25 N15 N65 N55 N45 N35 N25 N15 N?：?，?(；?；?“”?。g kg)3 000 mAC-1(?)GS(2016)2923 西华师范大学学报(自然科学版):./年 结 论本文利用中亚及周边国家地面气象站的多年逐月平均降水量和平均气温资料根据地中海式气候的分类标准和天气学方法分析了中亚东南部到阿富汗东北部以及新疆西部地中海式气候的地理分布和气候特征并对其成因进行了探讨 研究结果表明:)中亚东南部到阿富汗东北部的地中海式气候测站主要分布在天山西侧、吉萨尔山西侧、阿赖山南侧、帕米尔高原西侧以及兴都库什山南侧 另外天山西段北侧的比什凯克为研究区的一个地中海式气候岛是距离我国最近的具有地中海式气候的城市)中亚东南部和阿富汗东北部的地中海式气候为热夏型同时还具有较强的大陆性气候特征具体表现为气温年较差大最热月(月)气温高最冷月(月)气温低春温略高于秋温年降水量普遍偏少(仅 )多数测站春季降水量最多秋季降水量较少降水量最多月为 月到 月而降水量最少月通常为 月)我国新疆的额敏地区主要为半干旱的温带大陆性气候只有春季降水量最多、夏季降水量少这一特征与地中海式气候类似而其余气候特征均未达到地中海式气候的标准不属于地中海式气候类型)中亚东南部和阿富汗东北部地中海式气候的形成是高空西风带与副高季节性的南北位移与高大地形迎风坡的地形降水作用共同导致的 冬春季稳定存在的西风带低槽是产生降水的主要天气系统而春季低层湿度增大有利于降水的增强夏季副高外围的反气旋环流抑制了降水的形成秋季副高减弱南退西风环流中的短波槽有利于降水增加受限于资料与方法本文对中亚及邻近地区地中海式气候的分析还有一些不足之处 例如:研究区的范围有限没有对研究区内不同地中海式气候测站的气候差异进行更深层次对比对研究区地中海式气候的成因分析主要依靠气候平均态的高空天气系统对地面天气系统(冷高压、锋面气旋等)作用的分析较少 在后续的研究中将扩展资料来源优化分析方法以揭示更多的气候特征和更深刻的气候成因参考文献:周淑贞张如一张超.气象学与气候学.北京:高等教育出版社:.林之光.地形降水气候学.北京:科学出版社.人民教育出版社课程教材研究所地理课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书教师教学用书地理 必修.北京:人民教育出版社:.谢泽明.新疆降水的水汽来源特征分析研究.成都:成都信息工程大学.常石巧.中亚干旱区极端降水事件的水汽来源及物理机制初探.兰州:兰州大学.姚世博.新疆降水水汽来源的模拟研究.武汉:中国地质大学.任国强赵勇.副热带西风急流与中亚夏季降水的关系.高原气象():.黄秋霞赵勇何清.基于 资料的中亚地区气候特征.干旱区研究():./.:/./.内陆亚洲的地中海气候区/.().:/./.刘守忠.地中海式气候.中学地理教学参考():.梁堂凯.浅谈地中海式气候的特征和成因.中学地理教学参考():.何友松.用温雨图式揭示地中海式气候的特征.西北师范大学学报(自然科学版)():.刘庆生.地中海式气候.教育与进修():.李合敏.冬雨夏干凉暖有别的地中海式气候.中学地理教学参考():.王英麟.地中海式气候及其植被.河北师范大学学报():.金建辉.地中海气候的区域差异.地理教育():.陈志慧.浅析地理课堂动态问题生成学习情境的创设:以地中海气候特征及其成因为例.考试周刊():.张国庆林庆安.把握特征准确解题:以地中海气候判读为例.中学地理教学参考():.第 卷第 期 陈文龙等:中亚及邻近地区地中海式气候分布及特征分析 陈继革张莹陈锡志.基于非典型性气候要素特征的气候类型判断.地理教育():.纪婷婷.世界主要气候类型的判断方法浅析.中学课程资源():.朱乾根林锦瑞寿绍文等.天气学原理和方法.北京:气象出版社:.(.):.().: