2009年浙江省罕見(jiàn)的夏季連陰雨過(guò)程分析

江麗俐

(紹興市氣象局,浙江紹興312000)

2009年浙江省罕見(jiàn)的夏季連陰雨過(guò)程分析

江麗俐

(紹興市氣象局,浙江紹興312000)

通過(guò)實(shí)測(cè)降水資料和NCEP/NCAR提供的逐日再分析資料,對(duì)2009年夏季浙江省連陰雨天氣的大尺度環(huán)流特征和動(dòng)力熱力學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行診斷分析,并與氣候同期環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明:(1)此次夏季持續(xù)陰雨天氣發(fā)生持續(xù)性時(shí)間長(zhǎng),累計(jì)雨量大,期間短時(shí)強(qiáng)降水和雷暴天氣頻繁發(fā)生,強(qiáng)降水日數(shù)多,氣溫持續(xù)偏低,均為歷史同期罕見(jiàn);(2)極渦強(qiáng)度較氣候平均明顯偏強(qiáng),冷空氣活動(dòng)頻繁,60°E附近的烏拉爾山地區(qū)不斷有低槽東移,攜帶冷空氣南下,而副高位置偏南偏東,強(qiáng)度偏弱,有利于冷暖空氣在浙江省頻繁交匯,維持長(zhǎng)期低溫陰雨天氣;(3)連陰雨期間,長(zhǎng)江中下游地區(qū)一直有較大水汽通量存在,副高西側(cè)偏南氣流為浙江省輸送充足的水汽,假相當(dāng)位溫密集帶主要位于江蘇省和浙江北部一帶,密集帶南側(cè)的浙江省是假相當(dāng)位溫高值區(qū)。

連陰雨;環(huán)流特征;對(duì)比分析

0 引 言

2009年7月22日—8月15日浙江省出現(xiàn)了罕見(jiàn)的夏季持續(xù)陰雨天氣,此次過(guò)程發(fā)生持續(xù)性時(shí)間長(zhǎng),累計(jì)雨量大,期間短時(shí)強(qiáng)降水和雷暴天氣頻繁發(fā)生,強(qiáng)降水日數(shù)多,氣溫持續(xù)偏低,均為歷史同期罕見(jiàn)。此次連陰雨帶來(lái)豐沛的降水,緩解了該地區(qū)前期的高溫干旱天氣,但長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)陰雨天氣對(duì)交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活等方面也造成了較大的不利影響,局部還引發(fā)了滑坡、泥石流等次生災(zāi)害。

長(zhǎng)江中下游大范圍連陰雨天氣的發(fā)生是受大型環(huán)流形勢(shì)所支配的,文獻(xiàn)[1-2]指出了長(zhǎng)江中下游春季連陰雨發(fā)生和持續(xù)過(guò)程具有北半球中高緯長(zhǎng)波和超長(zhǎng)波的特征,以及南北兩支西風(fēng)帶系統(tǒng)相互作用的事實(shí)。劉延英和彭治班[3]用7次連陰雨天氣過(guò)程合成資料,分析了長(zhǎng)江中下游春季連陰雨前700 hPa流場(chǎng)及青藏高原東北側(cè)和東南側(cè)兩支氣流變化特點(diǎn),發(fā)現(xiàn)連陰雨前高原東側(cè)有較強(qiáng)的緯向氣流,南支氣流向北擴(kuò)展,是造成連陰雨時(shí)兩支氣流相向運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)的主要原因。施寧等[4]分析了長(zhǎng)江中下游春季連陰雨過(guò)程中熱帶和副熱帶系統(tǒng)的基本特征,討論了厄爾尼諾年熱帶和副熱帶異常的環(huán)流背景以及對(duì)長(zhǎng)江中下游過(guò)渡季節(jié)持續(xù)降水的影響。

關(guān)于春季和秋季的連陰雨比較多,但長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季受副熱帶高壓環(huán)流控制,一般為高溫干旱的天氣,出現(xiàn)連續(xù)陰雨天氣比較罕見(jiàn),相關(guān)研究也較少。本文將利用常規(guī)氣象站的實(shí)測(cè)降水資料和NCEP/NCAR提供的分辨率為1°×1°逐日再分析資料,對(duì)2009年夏季浙江省連陰雨天氣的大尺度環(huán)流特征和動(dòng)力熱力學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行診斷分析,并與氣候同期環(huán)流形勢(shì)(1978—2008年30 a氣候平均場(chǎng))進(jìn)行對(duì)比,揭示此次過(guò)程與氣候平均的差異,探尋其形成機(jī)制,為以后的業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)提供參考。

1 連陰雨降水特征

2009年7月22日—8月15日的連陰雨過(guò)程大致可分為兩段。第1段7月22日—8月6日,由于副高北界位置偏南,導(dǎo)致冷暖空氣在浙江省上空頻繁交匯,全省普遍出現(xiàn)了100 mm以上的持續(xù)強(qiáng)降水;浙中北降水量達(dá)到200～300 mm;第2段8月7日—8月11日,莫拉克臺(tái)風(fēng)先后登陸臺(tái)灣、福建,然后自南而北穿過(guò)全省,移動(dòng)速度十分緩慢,受其影響,全省大部分地區(qū)出現(xiàn)了強(qiáng)降水,東部和東南部沿海地區(qū)及西北山區(qū)普遍出現(xiàn)了暴雨到大暴雨,部分特大暴雨。莫拉克臺(tái)風(fēng)影響結(jié)束后,受副高邊緣影響,部分地區(qū)多午后雷陣雨天氣。7月22日20時(shí)—8月15日時(shí)全省累計(jì)總雨量(圖1):浙江全省的雨量均達(dá)到200 mm以上,其中浙江東南沿海和浙中北地區(qū)普遍達(dá)到300 mm以上。溫州、臺(tái)州地區(qū)雨量達(dá)400～600 mm以上,局部地區(qū)達(dá)到700 mm。

圖1 2009年7月22日20時(shí)—8月15日20時(shí)浙江省累計(jì)降水量(單位:mm)

2 環(huán)流特征分析

2.1 環(huán)流形勢(shì)

連陰雨是大氣環(huán)流相對(duì)穩(wěn)定、長(zhǎng)波系統(tǒng)在一定地區(qū)停滯的結(jié)果。圖2為連陰雨時(shí)期500 hPa平均高度場(chǎng),由圖2a可知,2009年連陰雨期間500 hPa中高緯環(huán)流經(jīng)向度較大,表現(xiàn)為兩槽一脊的形勢(shì),60°E附近的烏拉爾山地區(qū)為一低槽,亞洲東部到鄂霍次克海地區(qū)為一個(gè)長(zhǎng)波槽,兩槽之間的巴爾喀什湖以東至我國(guó)東北地區(qū)為寬廣的高壓脊,強(qiáng)的東北低渦中心位于75°N,引導(dǎo)冷空氣不斷南下。在中低緯地區(qū),副熱帶高壓脊線位于28°N附近,588線西脊點(diǎn)伸至122°E附近,副熱帶高壓強(qiáng)度偏弱,位置偏東,副高北界位置較常年偏南。巴爾喀什湖以東的長(zhǎng)波脊的長(zhǎng)久維持起了阻塞作用,烏拉爾山地區(qū)的大低槽內(nèi)不斷分裂的短波槽攜帶弱冷空氣東移,冷空氣和副高西側(cè)邊緣的西南暖濕氣流在浙江省上空交匯,產(chǎn)生持續(xù)性的強(qiáng)降水。而歷史同期環(huán)流形勢(shì)(圖2b)中,中高緯西風(fēng)帶系統(tǒng)較弱,表現(xiàn)為“二槽一脊”形勢(shì),從青藏高原東北側(cè)至貝加爾湖為一寬廣的高壓脊,副高呈帶狀分布,完全控制長(zhǎng)江中下游地區(qū),持續(xù)高溫酷暑的天氣。為更清楚的了解連陰雨時(shí)期500 hPa平均高度場(chǎng)的異常分布特征,將2009年的高度場(chǎng)減去氣候平均場(chǎng),得到該時(shí)期的位勢(shì)高度的距平場(chǎng)(圖2c)。可以看到,2009年500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上,75°N有一個(gè)強(qiáng)的位勢(shì)高度負(fù)值區(qū),這說(shuō)明極渦強(qiáng)度較氣候平均明顯偏強(qiáng),冷空氣活動(dòng)也就比較頻繁,60°E附近的烏拉爾山地區(qū)也為負(fù)值區(qū),表現(xiàn)出不斷有低槽東移,并攜帶極渦分裂出的冷空氣南下,而110°E～130°E,25°N～45°N的區(qū)域也為負(fù)值區(qū),說(shuō)明副高位置偏東,強(qiáng)度偏弱,有利于冷暖空氣在浙江省頻繁交匯,維持長(zhǎng)期低溫陰雨天氣。

2.2 副高演變特征

按照一般氣候規(guī)律,7月下旬至8月上副熱帶高壓脊線北跳至30°N附近,長(zhǎng)江中下游地區(qū)受副熱帶高壓環(huán)流控制,出現(xiàn)高溫伏旱的天氣。而2009年7月下旬至8月上旬西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度偏弱,位置偏東,588 dagpm線基本上維持在130°E以東(圖3a),在位勢(shì)高度場(chǎng)上這一區(qū)域?yàn)樨?fù)值區(qū)(圖2c),明顯比常年同期偏弱。受臺(tái)風(fēng)“莫拉克”影響,8月7—11日期間副高588 dagpm線迅速撤退到140°E附近,臺(tái)風(fēng)影響結(jié)束后副高西伸到120°E以東地區(qū)。連陰雨期間副高的北界也較常年位置偏南,588 dagpm線北界基本維持25°N以南,僅7月29—30日副高短暫的北抬,但588 dagpm線北界依然維持在30°N以南。在臺(tái)風(fēng)“莫拉克”對(duì)我國(guó)的影響基本結(jié)束以后,從8月11日開(kāi)始副高開(kāi)始北跳,控制長(zhǎng)江中下游地區(qū),但由于在副高北抬西伸的過(guò)程中不穩(wěn)定條件仍然存在,仍多午后雷陣雨。連陰雨期間,浙江省500 hPa西太平洋副熱帶高壓異常偏弱,來(lái)自副熱帶高壓西側(cè)源源不斷的偏南暖濕氣流為長(zhǎng)時(shí)間連陰雨提供豐沛的水汽條件。

2.3 低空環(huán)流

從以上分析可知,此次連陰雨天氣是由南方暖濕氣流和北方弱冷空氣長(zhǎng)時(shí)間在長(zhǎng)江中下游交匯形成的,連陰雨期間低層120°E經(jīng)向風(fēng)隨時(shí)間的逐日演變可以看到(圖4a),在7月22日—8月7日期間30°N一直維持弱的南風(fēng)氣流,近風(fēng)速中心值已達(dá)6 m·s-1以上,同時(shí)北方不斷有冷空氣南下,偏南風(fēng)和偏北風(fēng)在30°N附近構(gòu)成一支切變,連陰雨維持。隨后在整個(gè)連陰雨時(shí)段,除7月29日—8月1日南風(fēng)減弱降水出現(xiàn)短暫中斷外,其余時(shí)間在30°N以南始終維持著一支偏南氣流,正是這支偏南氣流為陰連雨提供了持續(xù)的水汽輸送。

圖2 7月22日—8月15日500 hPa平均位勢(shì)高度場(chǎng)

圖3 2009年7月22日—8月15日500 hPa高度沿30°N(a)和120°E(b)的時(shí)間剖面圖(單位:dagpm)

圖4 2009年連陰雨期間850 hPa沿120°E的經(jīng)向風(fēng)(v)隨時(shí)間變化(a)和850 hPa水汽通量平均場(chǎng)(b)

3 水汽條件

對(duì)7月22日20時(shí)至8月15日20時(shí)850 hPa的水汽通量場(chǎng)(圖4b)進(jìn)行分析可知,在連陰雨期間,長(zhǎng)江中下游地區(qū)和華南地區(qū)一直有較大水汽通量存在,濕舌從我國(guó)南海一直延伸至日本南部,長(zhǎng)江中下游處于這支濕舌的西北側(cè)。水汽通量大值區(qū)分布在偏南風(fēng)帶上,表明低空副高西側(cè)的偏南氣流是水汽的輸送帶,水汽通量中心位于中國(guó)東部沿海,其中心最大值在14 g/cm2·hPa·s以上。

4 熱力條件

圖5a為2009年連陰雨時(shí)期850 hPa溫度場(chǎng),由于連陰雨期間冷空氣勢(shì)力偏弱,等溫線密集區(qū)位置偏北,位于華北東部地區(qū),而長(zhǎng)江中下游地區(qū)等溫線比較稀疏,連陰雨地區(qū)沒(méi)有形成明顯的溫度梯度。

圖5 2009年7月22日—8月15日850 hPa溫度和假相當(dāng)位溫的平均分布

假相當(dāng)位溫(θse)是表征大氣溫度、壓力、濕度的綜合特征量,其分布反映了大氣中能量的分布,是一個(gè)能綜合反映溫度和水汽條件(濕度)的物理量。其高值區(qū)也是高能區(qū),θse場(chǎng)中等值線密集區(qū)為能量鋒區(qū)。在850 hPa假相當(dāng)位溫場(chǎng)(圖5b),連陰雨天氣過(guò)程期間,能量鋒主要位于江蘇省和浙江北部一帶,密集帶南側(cè)是假相當(dāng)位溫高值區(qū),代表著暖濕的偏南氣流,而北側(cè)假相當(dāng)位溫值較小,代表相對(duì)干冷的偏北氣流,兩者在長(zhǎng)江中下游形成很大的梯度,連陰雨靜止鋒濕度對(duì)比特征非常明顯,假相當(dāng)位溫鋒區(qū)走向與江蘇北部和浙江中北部的雨帶有著很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

5 結(jié) 論

利用常規(guī)氣象站的實(shí)測(cè)降水資料和NCEP/ NCAR提供的逐日再分析資料,研究了2009年7月22日—8月15日浙江省連陰雨天氣的大尺度環(huán)流特征,并與氣候同期環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行對(duì)比,揭示此次過(guò)程與氣候平均環(huán)流的差異,并對(duì)動(dòng)力熱力學(xué)結(jié)構(gòu)相關(guān)物理量進(jìn)行診斷分析,探尋其形成原因。得到下面幾點(diǎn)結(jié)論:

(1)此次夏季持續(xù)陰雨天氣發(fā)生持續(xù)性時(shí)間長(zhǎng),累計(jì)雨量大,期間短時(shí)強(qiáng)降水和雷暴天氣頻繁發(fā)生,強(qiáng)降水日數(shù)多,氣溫持續(xù)偏低,均為歷史同期罕見(jiàn)。

(2)極渦強(qiáng)度較氣候平均明顯偏強(qiáng),冷空氣活動(dòng)頻繁,60°E附近的烏拉爾山地區(qū)不斷有低槽東移,攜帶冷空氣南下,而副高位置偏東,強(qiáng)度偏弱,有利于冷暖空氣在浙江省頻繁交匯,維持長(zhǎng)期低溫陰雨天氣。同時(shí),臺(tái)風(fēng)“莫拉克”自南而北穿過(guò)全省,移動(dòng)速度十分緩慢,給浙江省帶來(lái)持續(xù)強(qiáng)降水。

(3)在連陰雨期間,長(zhǎng)江中下游地區(qū)和華南地區(qū)一直有較大水汽通量存在,濕舌從我國(guó)南海一直延伸至日本南部,副高西側(cè)偏南氣流為浙江省源源不斷輸送水汽。同時(shí),假相當(dāng)位溫密集帶主要位于江蘇省和浙江北部一帶,密集帶南側(cè)的浙江省是假相當(dāng)位溫高值區(qū),假相當(dāng)位溫鋒區(qū)走向與江蘇北部和浙江中北部的雨帶有著很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

[1] 王繼志,郭進(jìn)修.我國(guó)南方低溫連陰雨天氣的研究.氣象科技,1981(01).

[2] 黃上松,湯明欽.西北太平洋和南印度洋上環(huán)流系統(tǒng)和中期振蕩與遙相關(guān).氣象科學(xué),1988(04).

[3] 劉延英,彭治班.連晴和連陰雨前兩支氣流變化的一般特點(diǎn).應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),1990,1(3):298-304.

[4] 施 寧.長(zhǎng)江中下游春季連陰雨的低緯環(huán)流及其低頻振蕩背景.氣象科學(xué),1991,11(1):103-111.

2009-12-28