近50 a滁州地區(qū)梅雨的時(shí)空變化特征

胡姍姍，羅愛文，賈天山，張先衛(wèi)，龔年祖，黃 蓉，張 彥

(1.南京大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210093;2.安徽省滁州市氣象局，安徽 滁州 239000)

梅雨是我國江淮流域春末夏初過渡季節(jié)中的一種重要天氣氣候現(xiàn)象［1］，每年入、出梅的遲早、梅雨期的長短、梅雨量的豐枯和梅雨量的強(qiáng)弱，不但反映了該年從春到夏過渡期間亞洲上空大氣環(huán)流季節(jié)變化與調(diào)整的各種演變特征，而且直接影響我國江淮地區(qū)的旱澇，因此梅雨一直是我國氣象學(xué)者研究的重要課題［2］。研究皖東地區(qū)梅雨特征及其時(shí)空分布的目的，在于更好地探明流域水旱成因、流域水分資源和生態(tài)環(huán)境。皖東地區(qū)的洪澇災(zāi)害是由來已久的生態(tài)環(huán)境問題，涉及到地理環(huán)境、水利工程和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)等諸多方面，但是最直接、最重要的還是天氣氣候因素。

滁州市地處安徽東部江淮分水嶺，滁州境內(nèi)主要有滁河水系、淮河干流水系、高郵湖水系3大水系。屬北亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候。季風(fēng)明顯，四季分明，氣候溫暖濕潤，雨熱同季，易旱易澇。而梅汛期的洪澇以及局部地區(qū)的澇災(zāi)是滁州地區(qū)重要的災(zāi)害之一。因此，進(jìn)一步加強(qiáng)對滁州地區(qū)梅雨變化規(guī)律及其影響機(jī)制的研究，不僅有利于提高該區(qū)旱澇氣象災(zāi)害預(yù)測的水平，而且有利于減少梅雨災(zāi)害帶來的損失，這對發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全有著重要的現(xiàn)實(shí)社會(huì)意義。

1 材料與方法

1.1 資料

安徽省氣象臺(tái)的入梅期、出梅期資料，滁州地區(qū)滁州、來安、全椒、天長、定遠(yuǎn)、鳳陽、明光7個(gè)氣象站的降水觀測資料，以及美國 NCEP/NCAR再分析資料中1961-2010年逐日高度場資料，網(wǎng)格距 2.5°×2.5°。

1.2 方法

根據(jù)相關(guān)實(shí)測數(shù)據(jù)，分別整理、統(tǒng)計(jì)和分析梅雨期不同降水特征量，并以此為依據(jù)探索滁州地區(qū)梅雨多年變化和地域差異。

利用系統(tǒng)聚類分析和相關(guān)分析對50 a(1961-2010年，除1965和1978年空梅外)梅雨期、梅雨量和梅雨強(qiáng)度進(jìn)行分析，以便探明滁州地區(qū)梅雨的基本特征和變化規(guī)律［3-4］。

梅汛期特征量統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目選定入梅期、出梅期、梅期長度、梅雨量、梅日量、梅年比、梅暴日、梅雨強(qiáng)度指數(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)化距平等。

2 時(shí)空特征

2.1 梅雨期的特征

2.1.1 梅雨時(shí)期

入梅期。滁州地處江淮地區(qū)，江淮地區(qū)入梅期因地域不同而有所不同，多數(shù)年份具有南早北遲的特點(diǎn)，但一般相差3～5 d;有的年份南北同時(shí)入梅，還有的年份出現(xiàn)北早南遲的現(xiàn)象。這主要是受副高位置和環(huán)流條件影響所致［5］。滁州地區(qū)從1961-2010年的50 a中，除2 a空梅外，實(shí)有梅雨的年份為48 a。在有梅雨的年份中，多數(shù)年份入梅期在6月中旬，平均入梅期在6月17日;最早的在6月2日 (1996年)，最遲的在7月9日 (1982年)，入梅期前后最大相差37 d。

出梅期。滁州多數(shù)年份出梅期在7月上中旬，平均在 7月 9日;最早的在 6月 15日 (1961，1984年)，最遲的在7月29日 (1987年)。出梅期前后相差達(dá)44 d。

梅雨長度。滁州平均梅雨長度為24 d;短的(除空梅外)只有5 d(2005年);長的則達(dá)50～57 d(如1991，1996年)，1991年最長為57 d。梅雨期長度相差50～57 d。

2.1.2 梅雨量

梅雨量是梅期降水的基本特征量，也是造成滁州地區(qū)旱澇的要主原因。滁州地區(qū)50 a梅雨量分布不均，平均為227.5 mm。但歷年梅雨量相差懸殊，少的 (除空梅外)有 18.4 mm(2005年)，27.6 mm(1964年)等;多的則達(dá)502～931 mm，如1991年的 931 mm(歷年最多)，2003年的621 mm和1996年的502 mm等。

2.1.3 梅雨強(qiáng)度

梅雨強(qiáng)度是梅期降水的重要指標(biāo)，也是滁州地區(qū)旱澇致災(zāi)的關(guān)鍵因素。梅雨強(qiáng)度可包括梅期平均日雨量、雨量梅年比、梅期暴雨日數(shù)和梅雨強(qiáng)度指數(shù)等指標(biāo)。

梅期平均日雨量。梅期平均日雨量是梅雨量與梅期日數(shù)之比。滁州地區(qū)從1961-2010年梅期平均日雨量多為5～20 mm，平均值為9.5 mm。但歷年差異很大，少的 (除空梅年外)有3.2 mm(1977年)，3.7 mm(2001和2005年);多的則在達(dá)25.7～30.9 mm，如1972年的30.9 mm(歷年最多)，1969年的25.7 mm等。

雨量梅年比。雨量梅年比是梅雨量與年雨量之百分比。滁州地區(qū)梅年比10%～30% ，平均為21.5% ，但歷年差異懸殊。小的 (除空梅外)有2%(1964，2005年)和6%(1977，1992，2000年);大的44% ～56%，如1991年的56%(歷年最大)和1996年的44%等。

梅期暴雨日數(shù)。梅期暴雨日數(shù)是梅期雨量≥50 mm的日數(shù)之和。滁州地區(qū)梅期暴雨日數(shù)多數(shù)年份在1～2 d，平均為1.3 d，但歷年差異也很大。梅期暴雨日數(shù)為0 d的，除空梅年外，還有1964，1973，1977和2005年等年份;暴雨日數(shù) ＞3 d的有5 a(如 1969，1972，1991，2003和 2007年);最多的為6 d(1991年)。

梅雨強(qiáng)度指數(shù)。梅雨強(qiáng)度指數(shù)實(shí)際上是根據(jù)不同項(xiàng)目、不同指標(biāo)對梅雨影響進(jìn)行綜合評價(jià)的指數(shù)。徐群等［6-9］都做過系統(tǒng)的研究。梅雨期的長短、平均日雨量的大小和梅雨期暴雨日數(shù)的多少，無疑直接影響著旱澇的形成和發(fā)展，理應(yīng)體現(xiàn)在梅雨強(qiáng)度指數(shù)中。但由于梅雨量與全年降水量之比對于流域水文、區(qū)域經(jīng)濟(jì)和地區(qū)農(nóng)業(yè)都是至關(guān)重要的，也應(yīng)當(dāng)納入梅雨強(qiáng)度指數(shù)公式，以便更加科學(xué)有效地反映梅雨的綜合影響。因此，滁州地區(qū)梅雨強(qiáng)度指數(shù)［10］可表示為:

M=l/L+q/Q+b/B+d/D。

式中:M為梅雨強(qiáng)度指數(shù);l、q、b、d分別為某年梅期長 (d)、某年梅期平均日雨量 (mm)、某年梅年比 (%)、某年梅期暴雨日數(shù) (d);L、Q、B、D分別為多年平均梅期長 (d)、多年梅期平均日雨量 (mm)、多年平均梅年比 (%)、多年平均梅期暴雨日數(shù) (d)。滁州地區(qū)1961-2010年梅雨強(qiáng)度指數(shù)多在2.0～6.0，平均4.0，但歷年差異很大。梅雨強(qiáng)度指數(shù)≤2的，除空梅外，還有1961，1964，1977，1992，1994，2000，2001 和2005年; ＞6.0的有 1968，1969，1972，1980，1982，1983，1991，1996，2001，2003和2007年;最大為1991年的12.1。

2.2 梅雨特征量的時(shí)間演變

2.2.1 梅雨期的年際和年代際變化

入梅期的年際和年代際變化。滁州地區(qū)入梅期具有顯著的年際變化，多數(shù)年份在6月中下旬，但也有提前到5月中旬的，還有推遲到7月上旬的。圖1為1961-2010年歷年入梅期和入梅期標(biāo)準(zhǔn)化距平變化及擬合趨勢曲線。

圖1中縱坐標(biāo)是以5月1日為起點(diǎn)而往后排列的日數(shù)。

圖1 滁州地區(qū)歷年入梅及入梅期標(biāo)準(zhǔn)化距平的變化

從圖1中11 a滑動(dòng)平均入梅日期看，20世紀(jì)70年代后期至80年代前期處平穩(wěn)狀態(tài)，80年代中后期至21世紀(jì)前期一直處于波動(dòng)狀態(tài)，80年代中后期至90年代初入梅期較歷年有推遲趨勢，而90年代至21世紀(jì)初則有提前趨勢。從年際變化看，1988-1991年入梅期明顯提前，而2004年以來除2008年外均入梅推遲。從線性擬合趨勢線看出，1961-2010年滁州地區(qū)入梅日期長期趨勢呈下降趨勢?？傮w而言，滁州地區(qū)歷年入梅期呈波動(dòng)趨勢，但2008年后處于入梅日期推遲趨勢中。

出梅期的年際和年代際變化如圖2所示。

圖2 滁州地區(qū)歷年出梅及出梅期標(biāo)準(zhǔn)化距平的變化

圖2中縱坐標(biāo)同樣是以5月1日為起點(diǎn)而往后排列的日數(shù)。從11 a滑動(dòng)平均出梅日期看，相對較為平穩(wěn)，基本圍繞平均值周圍處于小幅波動(dòng)狀態(tài)，20世紀(jì)70年代前期至90年代前期處于出梅期較歷年推遲趨勢中，20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)前期出梅期較歷年平均略提前，2005年以后出梅期處于推遲趨勢中。從年際變化看出梅期基本圍繞平均值周圍震蕩，波動(dòng)幅度沒有入梅期的大，且具有在2003年以后出梅期與歷年平均相比推遲的趨勢。從線性擬合趨勢線看出，1961-2010年滁州地區(qū)出梅日期長期趨勢呈上升趨勢 (與江淮一致)，標(biāo)準(zhǔn)化距平擬合趨勢線具有更明顯的上升趨勢?？傮w而言，滁州地區(qū)歷年出梅日期雖在波動(dòng)震蕩，但具有相對平穩(wěn)的趨勢特點(diǎn)。

梅期長度的年際和年代際變化如圖3所示。滁州地區(qū)歷年梅雨期長度變化大，平均為23 d，但長短相差懸殊。從11 a滑動(dòng)平均看，20世紀(jì)60-70年代初梅雨期長度偏短，70年代中期至80年代中后期梅雨期偏長，80年代末至21世紀(jì)初期梅雨期長度偏長，2010年后呈偏短、偏長的波動(dòng)狀態(tài)。從線性擬合趨勢線看出，1961-2010年滁州地區(qū)梅期長度趨勢呈上升趨勢，其中1991年梅雨期最長，達(dá)57 d。總體看來，滁州地區(qū)梅雨期變化的趨勢是在波動(dòng)中延長。

由以上分析可看出，滁州地區(qū)梅雨期特征量具有顯著年際變化，且從較長時(shí)間尺度來看具有入梅變早、出梅變遲、梅雨期變長的特點(diǎn)。

2.2.2 梅期雨特征量的年際年代際變化

圖3 滁州地區(qū)歷年梅雨期長度及梅雨期長度標(biāo)準(zhǔn)化距平的變化

把整個(gè)滁州地區(qū)各梅雨特征量分別做區(qū)域平均，將其在空間上作為一個(gè)點(diǎn)，來進(jìn)一步分析各梅雨特征量的時(shí)間變化特征。利用線性傾向方法計(jì)算梅雨特征量的長期演變趨勢。圖4給出梅雨量和梅雨強(qiáng)度2個(gè)梅期雨量的時(shí)間演變曲線，其中柱線為年際尺度分量，光滑曲線為年代際尺度分量，虛線為線性，細(xì)實(shí)線為±0.7倍標(biāo)準(zhǔn)差選擇線。

由圖4中年際分量可以看出，梅雨特征量均存在顯著不同的年際變化特征。由圖4中線性趨勢線可以看出48 a來梅雨特征量均存在顯著一致的長期趨勢變化特征，即梅雨量和梅雨強(qiáng)度指數(shù)長期趨勢都呈上升趨勢，說明從較長時(shí)間尺度來看，滁州地區(qū)梅雨特征量具有向梅雨量偏多、梅雨強(qiáng)度偏強(qiáng)變化的趨勢。

梅雨量的年代際變化表明，20世紀(jì)60年代期梅雨量偏少，70年代初期至80年代初期梅雨量呈正常略偏多的狀態(tài)，80年代中期至90年代初期梅雨量顯著偏多，90年代中期至21世紀(jì)初梅雨量呈偏少、偏多的波動(dòng)狀態(tài)。梅雨強(qiáng)度的年代際變化表明，20世紀(jì)60年代梅雨強(qiáng)度偏弱，70年代初期至80年末期梅雨強(qiáng)度呈偏弱、偏強(qiáng)、偏弱的波動(dòng)狀態(tài)，90年代梅雨強(qiáng)度呈偏強(qiáng)的狀態(tài)，2001年后呈偏弱、偏強(qiáng)、偏弱、偏強(qiáng)、偏弱的波動(dòng)狀態(tài)。

圖4 滁州地區(qū)歷年梅雨特征量的變化趨勢

若以超過0.7倍標(biāo)準(zhǔn)差作為梅雨特征量偏多(遲)，＜-0.7倍標(biāo)準(zhǔn)差作為梅雨特征量偏少(早)的標(biāo)準(zhǔn)，給出48 a來滁州地區(qū)梅雨特征量的異常年份如表1所示。48 a來滁州地區(qū)梅雨期長度異常偏長的年份有12 a，異常偏短的年份有10 a;梅雨量異常偏多 (以下簡稱豐梅年)的年份有9 a，梅雨量異常偏少 (以下簡稱枯梅年)的年份有11 a;梅雨強(qiáng)度指數(shù)異常偏強(qiáng)的年份有7 a，異常偏弱的年份有2 a。

由以上分析可見，滁州地區(qū)梅雨特征量時(shí)間分布不均，其年際變化差異顯著。梅雨量異常的年份，豐梅年中分別各有2/9的年份入梅日期偏早和出梅日期偏遲，有4/9的年份梅雨期長度異常偏長，有2/3的年份梅雨強(qiáng)度異常強(qiáng);枯梅年中有9/11的年份出梅偏早，有6/11的年份梅雨期長度異常偏短，有2/11的年份梅雨強(qiáng)度異常偏弱。

從較長時(shí)間尺度來看，1961-2010年 (除空梅1965和1978年外)48 a來梅雨特征量均存在顯著不同的長期趨勢變化特征。其中除入梅日期長期趨勢呈下降以外，出梅日期、梅雨期長度、梅雨量和梅雨強(qiáng)度長期趨勢都呈上升，且梅雨期長度、梅雨量和梅雨強(qiáng)度指數(shù)的年代際變化趨勢與出梅日期的年代際變化趨勢相比雖然存在一定差異但總體基本相似，只是振幅略有不同。

對滁州地區(qū)梅雨量與梅雨期長度做回歸分析，梅雨量與梅雨日數(shù)存在線性相關(guān)，Y=10.146X-13.022，式中X為梅雨期長度，Y為梅雨量，對其相關(guān)性進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，通過α=5%的顯著性水平檢驗(yàn)，說明滁州地區(qū)梅雨量與梅期長度呈正相關(guān)。

表1 滁州地區(qū)梅雨特征量的異常年份

2.3 梅雨期降水的空間分布

滁州地區(qū)梅雨期梅雨量的空間分布不均衡(圖5)。從滁州地區(qū)梅雨期降水距平百分率分布來看，滁州地區(qū)梅雨量分布不均，為190～260 mm(圖5中a)，其中滁州、來安、全椒、天長較全區(qū)平均偏多，全椒偏多最多，達(dá)12.6%，滁州、來安、天長偏多在10%以內(nèi);北部鳳陽、明光、定遠(yuǎn)均偏少，鳳陽偏少最多，達(dá)13.9%，定遠(yuǎn)、明光偏少在6%以內(nèi)。從圖5中b可看出，滁州地區(qū)梅雨量分布為北少南多。梅雨量的這種分布特征，對于滁州地區(qū)氣候研究和天氣預(yù)報(bào)具有較重要的參考價(jià)值。

另對滁州區(qū)域7個(gè)站50 a來 (除空梅年外)梅雨量距平時(shí)間序列進(jìn)行聚類分析 (圖6)，基本上可分為3類。滁州、來安、天長為1類，定遠(yuǎn)、鳳陽、明光為1類，全椒為1類。對上述分區(qū)梅雨量進(jìn)一步做差值t檢驗(yàn)，所得統(tǒng)計(jì)量的絕對值大于信度0.05的顯著性水平臨界值，說明滁州地區(qū)梅雨降水在此三地之間存在顯著性差異。

進(jìn)一步對滁州地區(qū)1961-2010年50 a(除空梅外)平均雨量梅年比分布進(jìn)行分析，可知全椒最大達(dá)23%，滁州、定遠(yuǎn)、明光次之為22%，來安次少21%，天長、鳳陽最少為20% (圖5中c)，可見雨量梅年比的分布趨勢除受各站梅雨量影響外，還受年降水量影響。

3 異常環(huán)流特征分析

如果以梅雨期梅雨量標(biāo)準(zhǔn)化距平絕對值1.0倍標(biāo)準(zhǔn)差為選擇標(biāo)準(zhǔn)來定義滁州地區(qū)梅雨期豐梅年和枯梅年，其中梅雨量標(biāo)準(zhǔn)化距平＞1.0為豐梅年，＜-1.0為枯梅年，則滁州地區(qū)50 a中有枯梅年5 a(分別是 1964，1965，1978，1992，2005年)、豐梅年 6 a(分別是 1972，1980，1991，1996，2003，2007年)。

圖5 滁州地區(qū)歷年梅雨的空間分布

圖6 滁州地區(qū)歷年平均梅雨量距平的聚類分析

由于皖東地區(qū)梅雨異常是該地區(qū)大氣環(huán)流異常的直接結(jié)果，分別對梅雨期豐、枯梅年500 hPa逐日位勢高度場作合成分析。結(jié)果 (圖7)西太平洋副高強(qiáng)度較正常梅年增強(qiáng)，副高脊線穩(wěn)定在20°-25°N，來自西伯利亞的北方冷空氣經(jīng)河套以東地區(qū)南下與來自阿拉伯海、孟加拉灣、南海和西太平洋副熱帶高壓西南部邊緣的暖濕氣流在我國江淮地區(qū)上空交綏，對流旺盛，從而形成皖東地區(qū)梅雨偏多。豐梅年中高緯為典型的東阻型，在貝加爾湖以東至鄂霍茨克海一帶存在阻塞高壓，但阻高的強(qiáng)度較弱;而枯梅年則完全相反，中高緯地區(qū)幾乎均為平直的西風(fēng)氣流，西太平洋高壓位于海上，印度季風(fēng)槽的強(qiáng)度和西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)度均明顯比正常梅年減弱，對流極弱，故造成江淮地區(qū)梅雨期梅雨量異常偏少。

4 小結(jié)

滁州地區(qū)梅雨基本特征為平均入梅期在6月17日，出梅期在7月3日，梅期長度為23 d;梅雨量為227.5 mm，梅期日雨量為9.9 mm，雨量梅年比為21.5%，暴雨日數(shù)為1.3 d，梅雨強(qiáng)度指數(shù)為4.0。

梅雨期特征量和梅雨特征量存在顯著不同的年際、年代際變化和長期趨勢變化特征。5個(gè)梅雨特征量的年代際變化之間存在明顯的負(fù)相關(guān)或正相關(guān)關(guān)系。除入梅日期呈下降的長期變化趨勢外，出梅日期、梅雨量、梅雨期長度、梅雨強(qiáng)度均呈上升的長期變化趨勢。并且梅雨量與梅雨日數(shù)存在顯著正相關(guān)。

滁州地區(qū)梅雨量按系統(tǒng)聚類分析可分為3類，并通過信度大于顯著性水平為0.05的t檢驗(yàn)，且具有自北向南遞增分布趨勢，這種分布特點(diǎn)，對于各地氣候研究和天氣預(yù)報(bào)具有重要的參考價(jià)值。雨量梅年比的分布趨勢除受各站梅雨量影響外，還受年降水量影響。

豐梅年中高緯有一典型的阻塞高壓存在，副高強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，副高脊線穩(wěn)定在20°-25°N;枯梅年中高緯幾乎為平直的西風(fēng)氣流且副高位于海上，強(qiáng)度明顯減弱。

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