标准化降水蒸散指数（SPEI）是在标准化降水指数（SPI）的基础上，通过引入蒸散项而构建出来的，它能反映实际干旱程度，能识别干旱的发生或结束，可用来表征不同持续时间对干旱的影响程度。本文基于标准化降水蒸散指数，对六安市干旱特征及其成因进行分析。

1 资料与方法

1.1 研究资料

本项目所用观测资料：质控后的1986—2015年六安市5个气象站的月降水量和月平均温度；NCEP/NCAR逐月再分析资料，包括风场、位势高度场、垂直速度等，水平分辨率为 2.5°×2.5°。

1.2 研究方法

本研究定义的干旱基于标准化降水蒸散指数展开。详细计算过程见参考文献[1]。基于标准化降水蒸散指数（SPEI）的干旱等级划分标准：－1.0＜SPEI≤－0.5，轻微干旱；－1.5＜SPEI≤－1.0，中等干旱；－2.0＜SPEI≤－1.5，严重干旱；SPEI≤－2.0，极端干旱。

本研究所用的方法还包括相关分析、t检验和合成差值分析等统计分析方法[2]。

2 结果与分析

2.1 不同时间尺度的干旱变化特征

计算1986—2015年六安市5个站点平均的年（12个月）尺度标准化降水蒸散指数，用每年第12个月的标准化降水蒸散指数代表这一整年的干旱状况，得到图1的时间序列。可以看出，近30年来六安市达轻度干旱及以上的年份为12年，其中中等干旱以上5年。从年代际变化上看，1986—1993年偏涝特征明显，1994—2001年偏旱特征明显，而近14年无明显偏涝或偏旱特征。

图1 1986—2015年六安市年尺度标准化降水蒸散指数时间序列

如图2所示，20世纪80年代至21世纪存在2～4年的周期，20世纪90年代末以后存在10年的周期。降水多寡是影响干旱发生的主要因素，而我国大范围降水也存在这种2～4年的固有周期变化。不仅如此，大尺度大气环流也存在准2年周期振荡。因此，六安地区干旱存在2～4年周期变化的内在原因是大尺度大气环流的周期变化。

图2 年尺度标准化降水蒸散指数的小波分析注：阴影区域通过0.05的显著性水平。

中国东部年尺度的干旱状况基本由夏半年的干旱状况决定[3]，因而计算1986—2015年六安市5个站点平均的季（3个月）尺度标准化降水蒸散指数，分别提取5月、8月、11月的标准化降水蒸散指数，将其表征春、夏、秋季的干旱状况（图3）。可以看出，夏季发生轻度以上等级干旱的频率较高，有11年，而秋季发生中等以上等级的干旱频率较高，为6年。从年代际变化上看，六安市近30年春季明显存在从偏涝转为偏旱的趋势。其中，夏季的标准化降水蒸散指数与年尺度标准化降水蒸散指数相关系数最高，为0.834；春季和秋季分别为0.704、0.379；春、夏季的年尺度通过0.01信度的显著性检验。

2.2 环流分析

采用合成分析的方法研究夏季干旱的环流成因，根据标准化降水蒸散指数（SPEI）的干旱等级划分标准，当SPEI≤-0.5则该年定义为偏旱年，当SPEI≥0.5则该年定义为偏旱涝年，其中偏旱年有10年，偏涝年有8年。

图3 1986—2015年六安市季尺度标准化降水蒸散指数时间序列注：a、b、c 分别表示春、夏、秋季。

图4 偏旱年与偏涝年的夏季平均500 hPa位势高度差值场及其t检验和850 hPa风差值场注：阴影是指信度超过90%、95%、99%的区域，下同；等值线为500 hPa位势高度差值场，单位为dagpm。

2.2.1 中低层环流。如图4所示，显著性水平超过0.05为差异显著区域，其主要位于亚洲中高纬地区，表现为南北向的“+”“-”相关波列，在我国东北地区表现为正异常，说明这一带高脊活动较为频繁，安徽北部易受高压脊控制，降水偏弱；而我国东部地区北纬10°和北纬20°之间为高度场负异常，表明副高强度偏弱，位置偏东、偏南，不利于降水往北输送，且这2个关键地区都超过了95%的信度检验。两者的共同作用阻碍了西南水汽的向北输送，异常高压的控制也导致降水偏弱。因此，大尺度环流的变异引起我国东部经向排列的环流异常分布，使风场、高度场产生变异，从而引起六安夏季降水异常。值得一提的是，东亚遥相关波列是指500 hPa位势高度场自北向南的高度场结构，这种“+”“-”的高度场配置也是显著影响长江流域降水偏少的环流形态。

2.2.2 高层环流。在行星尺度上，影响东亚地区降水的环流系统有2个，一是副热带高压，二是中高纬对流层高层的东亚副热带西风急流[3-4]。本项目用200 hPa纬向风来表示西风急流的强度，把（北纬 30°～50°，东经90°～110°）作为西风急流活动区域。如图5所示，在六安夏季降水偏少时，东亚夏季西风急流在北纬40°以北表现为夏季西风急流的正异常，而北纬40°以南则为负异常。有研究表明，东亚地区夏季西风急流以北纬40°为界，南北有符号相反的特征，正是反映了东亚副热带西风急流围绕夏季平均急流轴的南北变动[4]。可见六安地区偏旱年，对应副热带西风急流的位置较偏涝年偏北，位于北纬40°以北，当夏季副热带西风急流偏北时，易使长江中下游地区降水偏少。主要原因是当西风急流偏北时，南亚高压偏弱，位置偏北偏西；副热带高压偏弱，位置偏东偏北；江淮流域上空的上升气流较常年偏弱[5-6]。这些大气环流特征都不利于六安地区降水的发生。