我國(guó)秋季連陰雨的氣候特征及大氣環(huán)流特征

孫照渤,黃艷艷,倪東鴻

南京信息工程大學(xué) 氣象災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/氣候與環(huán)境變化國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室/氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210044

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我國(guó)秋季連陰雨的氣候特征及大氣環(huán)流特征

孫照渤*,黃艷艷,倪東鴻

南京信息工程大學(xué) 氣象災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/氣候與環(huán)境變化國(guó)際合作聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室/氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 南京 210044

2014-04-13收稿,2014-05-14接受

公益性行業(yè)(氣象)科研專(zhuān)項(xiàng)(GYHY201306028);國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41075070);國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2013CB430202);江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(BK20131431);江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目(PAPD)

摘要采用1961—2010年全國(guó)753站逐日降水資料,給出了我國(guó)秋季連陰雨的定義,分析我國(guó)秋季連陰雨和不同級(jí)別(5～7 d、8～10 d和11 d及以上)秋季連陰雨的氣候特征;將我國(guó)秋季連陰雨劃分為華北、西南、江淮和華南地區(qū)4區(qū),并分析華北地區(qū)秋季連陰雨期間和不同級(jí)別秋季連陰雨期間的大氣環(huán)流特征。結(jié)果表明:1)我國(guó)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨50 a累計(jì)頻次在長(zhǎng)江中上游地區(qū)較大,黃河以北地區(qū)較小;隨著連陰雨級(jí)別的增加,連陰雨頻次大值區(qū)由東南地區(qū)移向西南地區(qū);頻次標(biāo)準(zhǔn)差與頻次的分布特征類(lèi)似。2)華北地區(qū)連陰雨及不同級(jí)別連陰雨期間,巴爾喀什湖與貝加爾湖間的阻塞高壓增強(qiáng),850 hPa上增強(qiáng)的偏北和偏南氣流交匯于華北地區(qū),500 hPa上東亞大槽槽后偏北氣流引導(dǎo)北方冷空氣南下,副熱帶高壓西側(cè)偏南氣流引導(dǎo)南方暖空氣北上,冷、暖空氣在華北地區(qū)交匯,易形成連陰雨天氣。

關(guān)鍵詞

秋季連陰雨

氣候特征

大氣環(huán)流

連陰雨是我國(guó)常見(jiàn)的氣象災(zāi)害之一,給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸及人們?nèi)粘Ｉ畹葞?lái)諸多不便。在不同的季節(jié),連陰雨的影響是不同的,如:秋季連陰雨影響秋田作物的收獲、貯藏以及冬小麥的播種等(方建剛等,2005;魏鋒等,2005;韓榮青等,2009;于鳳英等,2009;張立波等,2013)。因此,研究我國(guó)秋季連陰雨的氣候特征及其成因有著重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,可以為政府部門(mén)決策服務(wù)工作提供重要依據(jù)。

許多學(xué)者對(duì)連陰雨進(jìn)行了深入研究(武鳴氣象站,1966;趙文蘭,1980;Jing et al.,2010;李輝和董彬,2012)。趙樹(shù)華(1982)、劉文亮(1984)、王健元和孔瑞芝(1994)、趙玲和李樹(shù)嶺(1996)的研究表明,秋季連陰雨是在大環(huán)流形勢(shì)穩(wěn)定情況下產(chǎn)生的。林紓和章克儉(2003)、馬占良(2008)、于鳳英等(2009)、劉慧敏等(2010)研究了局部地區(qū)秋季連陰雨的大氣環(huán)流特征及水汽來(lái)源等,并建立連陰雨強(qiáng)度模型。王丹等(2014)指出,陜西秋季連陰雨呈南多北少的分布,該分布特征與秦嶺山脈的地形作用有關(guān)。研究表明,部分地區(qū)連陰雨的年頻次以及全國(guó)的降水量和降水日數(shù)均呈減小趨勢(shì)(Zhai et al.,1999;鄒旭愷等,2005;馮建民等,2011;李聰,2012)。李輝和董彬(2012)的研究表明,河南周口秋季連陰雨在20世紀(jì)70、80年代較多,90年代以來(lái)多為10 d以上的長(zhǎng)連陰雨。陳麗芳和陳勇明(2011)研究認(rèn)為,長(zhǎng)江中下游秋季出現(xiàn)強(qiáng)連陰雨過(guò)程的典型環(huán)流形勢(shì)是歐亞地區(qū)500 hPa呈“兩槽一脊”型。方建剛等(2005)認(rèn)為,2003年陜西秋季連陰雨的環(huán)流條件為500 hPa歐亞環(huán)流形勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定。

上述分析表明,部分地區(qū)秋季連陰雨的特征、形成機(jī)制及其與天氣系統(tǒng)的關(guān)系已得到大量研究,人們對(duì)秋季連陰雨有較深入的認(rèn)識(shí)。然而,上述研究大多基于局部區(qū)域或全年時(shí)間的范疇,有關(guān)多年全國(guó)秋季連陰雨的系統(tǒng)研究還較少見(jiàn)。連陰雨的危害主要在于其降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),易使農(nóng)作物霉?fàn)€,給人們?nèi)粘Ｉ詈凸まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)等帶來(lái)不利影響。為有效避免秋季連陰雨帶來(lái)的損失,有必要對(duì)秋季連陰雨的氣候特征及其成因進(jìn)行分析。在不同地區(qū),秋季連陰雨的標(biāo)準(zhǔn)并不一樣,就全國(guó)范圍內(nèi)的秋季連陰雨而言,是否存在統(tǒng)一的劃分標(biāo)準(zhǔn)?各級(jí)別秋季連陰雨的氣候特征如何?秋季連陰雨期間的環(huán)流特征又如何?針對(duì)上述問(wèn)題,本文擬采用1961—2010年秋季(9—11月)中國(guó)753站逐日降水和日照資料以及1948—2010年NCEP/NCAR再分析資料的逐日高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)(垂直方向?yàn)?7層,分辨率為2.5°×2.5°)和海平面氣壓場(chǎng)(分辨率為2.5°×2.5°)資料進(jìn)行深入探討。

1　我國(guó)秋季連陰雨標(biāo)準(zhǔn)

查閱書(shū)籍和文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),在全國(guó)范圍內(nèi)秋季連陰雨的定義標(biāo)準(zhǔn)不一致。一般需要考慮日降水量、連續(xù)降水日數(shù)和過(guò)程降水量,有時(shí)甚至需要考慮日照條件。在某些地區(qū),因其特殊的地形地貌,對(duì)連陰雨的定義需加入一些特殊的要求。如:趙樹(shù)華(1982)研究山東濰坊秋季連陰雨、姜愛(ài)軍等(1997)研究江蘇省連陰雨時(shí),在連陰雨定義中加入了日照時(shí)數(shù)的限制;鄒旭愷等(2005)研究長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)連陰雨時(shí),允許連陰雨過(guò)程降水中可有不連續(xù)無(wú)降水日的存在;魏鋒等(2005)研究甘肅省連陰雨、王丹等(2014)研究陜西秋季連陰雨時(shí),在連陰雨定義中加入了云量的限制。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上,綜合各地區(qū)特殊的地理環(huán)境和氣候特征,對(duì)我國(guó)秋季連陰雨的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了反復(fù)的修正、嘗試,試圖制定出能夠充分反映我國(guó)秋季連陰雨特征的標(biāo)準(zhǔn)。最終,本文對(duì)我國(guó)秋季連陰雨的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下:

1)一次連陰雨過(guò)程持續(xù)5 d及以上,包括微量降水。

2)秋季連陰雨過(guò)程降水量≥10 mm;秋季連陰雨過(guò)程降水量在當(dāng)年秋季總降水量中所占比例≥20%。

3)連陰雨過(guò)程中日平均日照時(shí)數(shù)≤2 h。

4)當(dāng)降水量為0時(shí),連陰雨過(guò)程結(jié)束。

5)連陰雨分為3個(gè)級(jí)別,即5～7 d、8～10 d和11 d及以上;各級(jí)別連陰雨均為連續(xù)降水。

本文涉及到的我國(guó)秋季連陰雨是指5 d及以上的連陰雨;為弄清我國(guó)秋季連陰雨不同持續(xù)時(shí)間下的氣候特征和環(huán)流特征有何異同,本文又將我國(guó)秋季連陰雨分為3個(gè)級(jí)別(5～7 d、8～10 d和11 d及以上)進(jìn)行研究。

對(duì)1961—2010年秋季(9—11月)中國(guó)753站逐日降水和日照資料進(jìn)行處理。在50 a中,當(dāng)某站日缺測(cè)數(shù)據(jù)多于5 a時(shí),則剔除該站全部數(shù)據(jù);當(dāng)日缺測(cè)數(shù)據(jù)不多于5 a時(shí),則用其多年平均值替代缺測(cè)數(shù)據(jù)。這樣共有565站符合要求。

2　我國(guó)不同級(jí)別秋季連陰雨的氣候特征

2.1不同級(jí)別秋季連陰雨的分布特征

我國(guó)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨50 a累計(jì)頻次、過(guò)程降水量年平均值和50 a累計(jì)日數(shù)兩兩之間的相似系數(shù)均在0.9～1.0之間,說(shuō)明它們的空間分布非常相似,同時(shí)連陰雨頻次在一定程度上反映了連陰雨的明顯程度(鄒旭愷等,2005),因此本文主要對(duì)我國(guó)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨的頻次進(jìn)行分析。

圖1為我國(guó)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨50 a累計(jì)頻次的空間分布。圖1a表明,5 d及以上連陰雨的50 a累計(jì)頻次在長(zhǎng)江中上游地區(qū)較大,超過(guò)50次,貴州等地可達(dá)60次。圖1b表明,5～7 d連陰雨的50 a累計(jì)頻次在中國(guó)東南部較大,武漢等地達(dá)28次。圖1c表明,8～10 d連陰雨的50 a累計(jì)頻次在中國(guó)中南部較大,貴州等地達(dá)21次。圖1d表明,11 d及以上連陰雨的50 a累計(jì)頻次在云貴地區(qū)較大,達(dá)40次。不同級(jí)別連陰雨的50 a累計(jì)頻次在黃河以北地區(qū)均較小。此外,隨著連陰雨級(jí)別的增加,連陰雨頻次大值區(qū)由東南地區(qū)移向西南地區(qū)(圖1b—d)。

2.2不同級(jí)別連陰雨標(biāo)準(zhǔn)差分布

圖2為我國(guó)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨頻次的標(biāo)準(zhǔn)差分布。圖2a表明,5 d及以上連陰雨頻次標(biāo)準(zhǔn)差大值區(qū)主要位于黃河以南,湖北、貴州和江西等地連陰雨頻次標(biāo)準(zhǔn)差較大,達(dá)0.8次。圖2b表明,5～7 d連陰雨頻次標(biāo)準(zhǔn)差大值區(qū)主要位于中國(guó)中南部,武漢等地達(dá)0.7次。圖2c表明,8～10 d連陰雨頻次標(biāo)準(zhǔn)差大值區(qū)主要中國(guó)中南部,貴州等地達(dá)0.6次。圖2d表明,11 d及以上連陰雨頻次標(biāo)準(zhǔn)差大值區(qū)主要位于云貴地區(qū),達(dá)0.6次。不同級(jí)別連陰雨頻次標(biāo)準(zhǔn)差在黃河以北地區(qū)均較小。此外,隨著連陰雨級(jí)別的增加,連陰雨頻次標(biāo)準(zhǔn)差大值區(qū)由東南地區(qū)移向西南地區(qū)(圖2b—d)。

圖1　1961—2010年我國(guó)秋季(9—11月)連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨的50 a累計(jì)頻次分布(單位：次；a,b,c,d等值線(xiàn)間隔分別為10、4、3、5次，陰影區(qū)分別表示大于40、16、12、25次)　　a.5 d及以上；b.5～7 d；c.8～10 d；d.11 d及以上Fig.1　Distribution of the accumulated frequency of continuous autumn(September—November) rain and continuous autumn rain of different levels in China from 1961 to 2010;(a)5 d and above;(b)5—7 d;(c)8—10 d;(d)11 d and above[frequency intervals for (a—d) are 10,4,3 and 5,respectively;shading denotes frequencies greater than 40,16,12 and 25,respectively]

圖2　1961—2010年我國(guó)秋季(9—11月)連陰雨及不同級(jí)別連陰雨頻次的標(biāo)準(zhǔn)差分布(單位：次；等值線(xiàn)間隔：0.1次；a,b,c,d陰影區(qū)分別表示大于0.6、0.6、0.4、0.4次)　　a.5 d及以上；b.5～7 d；c.8～10 d；d.11 d及以上Fig.2　Standard deviation distribution of the accumulated frequency of continuous autumn(September—November) rain and continuous autumn rain of different levels in China from 1961 to 2010:(a)5 d and above;(b)5—7 d;(c)8—10 d;(d)11 d and above[frequency interval for (a—d) is 0.1;shading denotes standard deviation of frequencies greater than 0.6,0.6,0.4 and 0.4,respectively]

3　我國(guó)秋季連陰雨的區(qū)域特征及其環(huán)流特征

3.1區(qū)域劃分

普查1961—2010年我國(guó)秋季連陰雨多發(fā)區(qū)域,將我國(guó)秋季連陰雨劃分為4個(gè)區(qū)域,然后對(duì)該4區(qū)域的具體覆蓋范圍進(jìn)行選擇,過(guò)程如下:選取每個(gè)區(qū)域中連陰雨頻次標(biāo)準(zhǔn)差最大值所在站作為該區(qū)域的代表站,將其與全國(guó)565站連陰雨頻次進(jìn)行相關(guān)分析,根據(jù)相關(guān)系數(shù)值檢驗(yàn)代表站的代表性;若該站不具有代表性,則選取連陰雨頻次標(biāo)準(zhǔn)差次大值為代表站,進(jìn)行分析和檢驗(yàn),并以此類(lèi)推,直到選取出合適的代表站,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定各區(qū)域的具體地理位置。

最終確定的4區(qū)域?yàn)槿A北地區(qū)(62站)、西南地區(qū)(113站)、江淮地區(qū)(38站)和華南地區(qū)(97站),各區(qū)的代表站依次為河北邢臺(tái)、湖北五峰、河南固始和福建永安,各代表站與全國(guó)565站連陰雨頻次的相關(guān)分布見(jiàn)圖3。可見(jiàn),我國(guó)秋季連陰雨的區(qū)域性很明顯,對(duì)其作分區(qū)研究是非常必要的。

圖3　華北地區(qū)(a)、西南地區(qū)(b)、江淮地區(qū)(c)和華南地區(qū)(d)代表站與全國(guó)565站連陰雨頻次的相關(guān)系數(shù)分布(陰影區(qū)表示通過(guò)0.1信度的顯著性檢驗(yàn))Fig.3　Correlation coefficients of the frequency of continuous autumn rain of representative stations of (a)North China,(b)Southwest China,(c)the Changjiang—Huaihe basin,and (d)South China,with 565 stations in China(shading denotes coefficients significant at the 90% confidence level)

受我國(guó)特殊地形地貌影響,在不同區(qū)域,形成秋季連陰雨的環(huán)流形勢(shì)是不同的,受篇幅所限,本文僅對(duì)華北地區(qū)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨的環(huán)流特征進(jìn)行深入探討,而西南地區(qū)、江淮地區(qū)和華南地區(qū)的情況則另文討論。

3.2華北地區(qū)連陰雨過(guò)程的選取

普查華北地區(qū)62站(圖4)逐年連陰雨情況。規(guī)定:當(dāng)發(fā)生連陰雨的站數(shù)占該區(qū)域總站數(shù)的1/3及以上時(shí),記為該地區(qū)的一次連陰雨過(guò)程。以此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)華北地區(qū)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨過(guò)程進(jìn)行篩選,得到的連陰雨過(guò)程見(jiàn)表1?？芍?1961—2010年華北地區(qū)5 d及以上的連陰雨過(guò)程有32次;5～7 d的有11次;8～10 d的有3次;11 d及以上的有2次。5 d及以上和5～7 d連陰雨多發(fā)生在9月,10月次之,11月最少。

圖4　華北地區(qū)62站的地理分布Fig.4　Geographical distribution of 62 stations in North China

3.3華北地區(qū)秋季連陰雨期間的環(huán)流特征

為了研究華北地區(qū)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨期間的環(huán)流形勢(shì),對(duì)篩選出的秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨期間的高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)和海平面氣壓場(chǎng)以及它們的距平場(chǎng)進(jìn)行合成分析。

3.3.1500 hPa高度場(chǎng)

圖5為華北地區(qū)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨期間合成的500 hPa高度場(chǎng)及其距平場(chǎng)。圖5a表明,5 d及以上連陰雨期間,在500 hPa高度場(chǎng)上,東亞大槽較深,烏拉爾山長(zhǎng)波脊較強(qiáng),巴爾喀什湖低槽較明顯,華北地區(qū)處于東亞大槽槽后,槽后偏北氣流引導(dǎo)北方冷空氣南下,此時(shí)副熱帶高壓較強(qiáng),位置偏北,其西側(cè)偏南氣流引導(dǎo)南方暖濕空氣北上,與來(lái)自北方的冷空氣交匯于華北地區(qū),易形成連陰雨天氣。圖5b也表明,華北地區(qū)受高度正距平控制,其西為高度負(fù)距平,鄂霍次克海為高度負(fù)距平,烏拉爾山為高度正距平,中心強(qiáng)度達(dá)90 gpm。

圖5c、e、g表明,不同級(jí)別連陰雨期間,在500 hPa高度場(chǎng)上,東亞大槽槽后偏北氣流引導(dǎo)北方冷空氣南下,副熱帶高壓西側(cè)偏南氣流引導(dǎo)南方暖空氣北上,冷、暖空氣在華北地區(qū)交匯,易形成連陰雨天氣。圖5d、f、h也表明,華北地區(qū)受高度正距平控制,其東側(cè)和西側(cè)均為高度負(fù)距平。但是,華北地區(qū)不同級(jí)別連陰雨期間的環(huán)流形勢(shì)并不完全一樣,具體表現(xiàn)為:東亞大槽和烏拉爾山高脊均以8～10 d的為最強(qiáng),位置偏東,11 d及以上的次之,5～7 d的最弱;巴爾喀什湖低槽以8～10 d的為最明顯。

3.3.2850 hPa風(fēng)場(chǎng)

圖6為華北地區(qū)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨期間合成的850 hPa風(fēng)場(chǎng)及其距平場(chǎng)。圖6a表明,5 d及以上連陰雨期間,華北地區(qū)有來(lái)自西太平洋、南海和孟加拉灣的偏南氣流,高緯地區(qū)平直西風(fēng)帶氣流在貝加爾湖一帶轉(zhuǎn)為偏北氣流南下,與來(lái)自南方的氣流在我國(guó)華北地區(qū)交匯,易形成連陰雨天氣。圖6b也表明,異常南風(fēng)和異常北風(fēng)交匯于華北地區(qū)。

圖6c、e、g表明,不同級(jí)別秋季連陰雨期間,偏北氣流和偏南氣流在我國(guó)華北地區(qū)交匯;圖6d、f、h表明,異常南風(fēng)和異常北風(fēng)交匯于華北地區(qū)。但是,不同級(jí)別連陰雨期間的風(fēng)場(chǎng)特征有所不同,隨著連陰雨級(jí)別的增加,交匯于華北地區(qū)的風(fēng)速增加。

3.3.4海平面氣壓場(chǎng)

圖7為華北地區(qū)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨期間合成的海平面氣壓場(chǎng)及其距平場(chǎng)?？梢?jiàn):

表11961-2010年華北地區(qū)秋季連陰雨的起止日期及持續(xù)時(shí)間

Table 1Start dates,end dates and durations of continuous autumn rain in North China from 1961 to 2010

年份開(kāi)始日期結(jié)束日期持續(xù)時(shí)間/d196110月15日10月19日519629月22日9月28日711月18日11月22日519639月15日9月20日6196711月22日11月29日8196810月5日10月12日819699月20日9月29日10197310月1日10月6日619749月9日9月14日69月29日10月3日519759月27日10月2日619799月12日9月16日5198310月11日10月20日1019849月6日9月11日69月22日9月29日85d及以上19859月8日9月18日1110月9日10月20日1219869月6日9月10日510月16日10月20日5198710月12日10月16日5198910月2日10月7日619929月11日9月22日12199311月6日11月11日6199410月14日10月18日519999月28日10月6日920039月1日9月7日79月26日9月30日520059月25日10月3日9200611月22日11月27日620079月26日10月1日620099月4日9月8日520109月5日9月10日619699月23日9月29日7197310月1日10月6日619749月9日9月14日619799月12日9月16日519849月6日9月11日65～7d19869月6日9月10日510月16日10月20日5199311月6日11月11日6199410月14日10月18日5200611月22日11月27日620099月4日9月8日5196810月5日10月12日88～10d198310月11日10月20日1020059月25日10月3日911d及以上19859月8日9月18日1110月9日10月20日12

圖5　華北地區(qū)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨期間合成的500 hPa高度場(chǎng)(a,c,e,g)及其距平場(chǎng)(b,d,f,h)(單位:gpm;a,c,e,g等值線(xiàn)間隔為50 gpm;b,d,f,h等值線(xiàn)間隔分別為10、20、20、30 gpm;陰影表示通過(guò)0.01信度的顯著性檢驗(yàn))　　a,b.5 d及以上;c,d.5～7 d;e,f.8～10 d;g,h.11 d及以上Fig.5　Composite (a,c,e,g)height fields and their (b,d,f,h)anomaly fields at 500 hPa during continuous autumn rain and continuous autumn rain of different levels in North China:(a,b)5 d and above;(c,d)5—7 d;(e,f)8—10 d;(g,h)11 d and above[units:gpm;(a,c,e,g)with 50-gpm intervals;(b,d,f,h)with intervals of 10,20,20 and 30 gpm,respectively;shading denotes anomalies significant at the 99% confidence level]

圖6　華北地區(qū)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨期間合成的850 hPa風(fēng)場(chǎng)(a,c,e,g)及其距平場(chǎng)(b,d,f,h)(單位:m·s-1)a,b.5 d及以上;c,d.5～7 d;e,f.8～10 d;g,h.11 d及以上Fig.6　Composite (a,c,e,g)wind fields and their (b,d,f,h)anomaly fields at 850 hPa during continuous autumn rain and continuous autumn rain of different levels in North China (units:m·s-1):(a,b)5 d and above;(c,d)5—7 d;(e,f)8—10 d;(g,h)11 d and above

圖7　華北地區(qū)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨期間合成的海平面氣壓場(chǎng)(a,c,e,g)及其距平場(chǎng)(b,d,f,h)(單位:hPa;a,c,e,g等值線(xiàn)間隔為4 hPa;b,d,f,h等值線(xiàn)間隔分別為1、1、1、2 hPa;陰影區(qū)表示通過(guò)0.01信度的顯著性檢驗(yàn))a,b.5 d及以上;c,d.5～7 d;e,f.8～10 d;g,h.11 d及以上Fig.7　Composite (a,c,e,g)sea level pressure fields and their (b,d,f,h)anomaly fields at 500 hPa during continuous autumn rain and continuous autumn rain of different levels in North China:(a,b)5 d and above;(c,d)5—7 d;(e,f)8—10 d;(g,h)11 d and above[units:hPa;(a,c,e,g) with 4 hPa intervals;(b,d,f,h) with intervals of 1,1,1 and 2 hPa,respectively;shading denotes the anomalies significant at the 99% confidence level]

秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨期間合成的海平面氣壓及其距平場(chǎng)有著相似的特征,即:在巴爾喀什湖和貝加爾湖之間有一阻塞高壓,華北地區(qū)處于該阻塞高壓的外圍;華北地區(qū)受氣壓正距平控制。但是,在不同級(jí)別連陰雨期間,該阻塞高壓的強(qiáng)度不同;且該阻塞高壓的增強(qiáng)程度也不同,11 d及以上的最大,5～7 d的次之,8～10 d的最小。

4　結(jié)論

本文給出了我國(guó)秋季連陰雨的定義,并對(duì)我國(guó)秋季連陰雨的氣候特征及環(huán)流特征進(jìn)行初步研究,得到以下結(jié)論:

1)我國(guó)秋季連陰雨及不同級(jí)別秋季連陰雨50 a累計(jì)頻次在長(zhǎng)江中上游地區(qū)較大,黃河以北地區(qū)較小。隨著連陰雨級(jí)別的增加,連陰雨頻次大值區(qū)由東南地區(qū)移向西南地區(qū)。秋季連陰雨及不同級(jí)別連陰雨頻次標(biāo)準(zhǔn)差與頻次的分布特征類(lèi)似。

2)普查1961—2010年我國(guó)秋季連陰雨多發(fā)區(qū)域,將我國(guó)秋季連陰雨劃分為華北地區(qū)、西南地區(qū)、江淮地區(qū)和華南地區(qū),各區(qū)代表站依次為河北邢臺(tái)、湖北五峰、河南固始和福建永安。

3)華北地區(qū)連陰雨及不同級(jí)別連陰雨期間,在500 hPa高度場(chǎng)上,東亞大槽槽后偏北氣流引導(dǎo)北方冷空氣南下,副熱帶高壓西側(cè)偏南氣流引導(dǎo)南方暖空氣北上,冷、暖空氣在華北地區(qū)交匯,易形成連陰雨天氣;華北地區(qū)受高度正距平控制,其東側(cè)和西側(cè)均為高度負(fù)距平;但是,不同級(jí)別連陰雨期間的環(huán)流形勢(shì)并不完全一樣,東亞大槽和烏拉爾山高脊均以8～10 d的為最強(qiáng),位置偏東,11 d及以上的次之,5～7 d的最弱,巴爾喀什湖低槽以8～10 d的為最明顯。在850 hPa風(fēng)場(chǎng)上,偏北氣流和偏南氣流在華北地區(qū)交匯;異常南風(fēng)和異常北風(fēng)也交匯于華北地區(qū);但是,不同級(jí)別連陰雨期間,風(fēng)場(chǎng)特征有所不同,隨著連陰雨級(jí)別的增加,交匯于華北地區(qū)的風(fēng)速增加。在海平面氣壓場(chǎng)上,巴爾喀什湖和貝加爾湖之間有一阻塞高壓,華北地區(qū)處于該阻塞高壓的外圍;華北地區(qū)受氣壓正距平控制;但是,在不同級(jí)別連陰雨期間,該阻塞高壓的強(qiáng)度不同,且該阻塞高壓的增強(qiáng)程度也不相同,11 d及以上的最大,5～7 d的次之,8～10 d的最小。

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Continuous autumn rain is long in duration,meaning it can easily cause crop mold and other adverse effects relating to daily life and industrial and agricultural production.In order to mitigate such losses caused by continuous autumn rain,it is important to study in depth the climate characteristics of continuous autumn rain and its causes.The present study does this based on the daily rainfall and sunshine data of 753 meteorological stations in China in autumn(September—November) from 1961 to 2010,along with NCEP/NCAR reanalysis data for the period 1948—2010.After defining continuous autumn rain in China,its climate characteristics for different levels(5—7 d,8—10 d,and 11 d and above) are analyzed.Based on a general survey of regions where continuous autumn rain was found to happen often during 1961—2010,China is divided into four regions of continuous autumn rain;namely,North China,Southwest China,the Changjiang—Huaihe basin,and South China,where representative stations are Xingtai(Hebei Province),Wufeng(Hubei Province),Gushi(Henan Province) and Yongan (Fujian Province),respectively.The circulation characteristics of continuous autumn rain and continuous autumn rain of different levels in North China are also analyzed.The results show that:

(1)The accumulated frequency of continuous autumn rain and continuous autumn rain of different levels mainly concentrates in the mid-upper reaches of the Yangtze River during 1961—2010,and is very small in the areas north to the Yellow River.With an increase in the level of rain,the high-frequency areas move from southeast to southwest.The frequency standard deviation is similar to the frequency of continuous autumn rain and continuous autumn rain of different levels.

(2)During the continuous autumn rain and continuous autumn rain of different levels in North China,in the 500 hPa geopotential height field,the northern cold air is guided to the south by northerly flow after the East Asian trough,and southern warm air is guided to the north by southerly flow on the west side of the subtropical high.The cold and warm air masses meet over North China,which is beneficial to the formation of the continuous rain weather.Positive height anomalies are located over North China,but negative height anomalies are located in the east and west sides of North China.

(3)The circulation patterns feature a number of differences among the different levels of continuous autumn rain.The East Asian trough and Urals ridge are the strongest and located farthest east for the 8—10 d level,followed by the 11 d and above level,and finally the 5—7 d level.The trough is most obvious over Lake Balkhash for the 8—10 d level.

(4)In the 850-hPa wind field,the enhanced southern and northern air streams meet over North China,as do the anomalous southerlies and northerlies.However,the wind field features differ among the different levels of continuous autumn rain:with an increase in the level of continuous rain,the wind speed converging over North China increases.

(5)In the sea level pressure field,the blocking high between Lake Balkhash and Lake Baikal strengthens,and North China is located in the peripheral region of the blocking high.Positive sea level pressure anomalies are located over North China.However,among the different levels of continuous autumn rain,the blocking high strength shows some differences,as does the extent of the enhancement of the blocking high,which is maximum for the 11 d and above level,followed by the 5—7 d level,and is minimum for the 8—10 d level.

continuous autumn rain;climate characteristics;general circulation

(責(zé)任編輯：張福穎)

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20140413001

Climate and circulation characteristics of continuous autumn rain in China

SUN Zhaobo,HUANG Yanyan,NI Donghong

KeyLaboratoryofMeteorologicalDisaster,MinistryofEducation(KLME)/JointInternationalResearchLaboratoryofClimateandEnvironmentChange(ILCEC)/CollaborativeInnovationCenterontheForecastandEvaluationofMeteorologicalDisasters(CIC-FEMD),NanjingUniversityofInformationScience&Technology,Nanjing210044,China

引用格式：孫照渤,黃艷艷,倪東鴻,2016.我國(guó)秋季連陰雨的氣候特征及大氣環(huán)流特征[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào),39(4):480-489.

Sun Z B,Huang Y Y,Ni D H,2016.Climate and circulation characteristics of continuous autumn rain in China[J].Trans Atmos Sci,39(4):480-489.doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20140413001.(in Chinese).

*聯(lián)系人，E-mail:sunzb@nuist.edu.cn