南四湖地區(qū)一次秋季連陰雨天氣成因分析

張澤銘　李媛　王建波

摘要：利用常規(guī)資料、NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析日平均資料和FNL 1°×1°逐6 h日分析資料，分析了2003年9月1-7日南四湖地區(qū)秋季連陰雨期間環(huán)流形勢及物理量特征。結(jié)果表明，連陰雨期間，巴湖至里海一帶的阻塞高壓維持穩(wěn)定，200 hPa東亞西風(fēng)急流偏北維持，副熱帶高壓偏西、偏北，副熱帶高壓西北側(cè)暖濕氣流源源不斷為連陰雨提供充足的水氣；亞洲中緯度短波槽不斷東移、低層低渦切變的輻合維持、高空急流和低空急流相互作用是連陰雨發(fā)生發(fā)展的主要原因；熱帶氣旋的頻繁活動有利于沿副高外圍向南四湖地區(qū)的水氣輸送，也為連陰雨的發(fā)生發(fā)展提供了水氣供應(yīng)。

關(guān)鍵詞：連陰雨；成因；阻塞高壓；副熱帶高壓；輻合

中圖分類號：P458.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）19-3636-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.19.011

Abstract： Based on the conventional data， NCEP/NCAR with 2.5°×2.5° reanalysis daily average data resolution and FNL 6 h analysis date with 1°×1° resolution，the circulate situation and the distribution characteristics of physics during the autumn rain event in the Nansi Lake area from September 1st to 7th 2003 was analyzed. The results showed that， during the rain event， form Caspian to Balkis Lake area， blocking high was stable，East Asian westerly jet on 200 hPa maintained tend to northerly， the subtropical high tended to westerly and northerly， and northwest side of the subtropical high warm moist air flow provided sufficient water vapor for the continuous rain continuously. The main reasons of occurrence and development of continuous rain included the short-wave trough of mid latitude moving eastward， the maintenance of low level and low vortex shear convergence， and the interaction of upper-level iet and low-level jet. Frequent tropical cyclones was conducive to water vapor transported along the subtropical high southward to four lake area，also provided water vapor supply for the occurrence and development of continuous rain.

Key words： continuous rain； reason； blocking high； subtropical high； convergence

南四湖系微山湖、昭陽湖、獨(dú)山湖、南陽湖的總稱，位于魯西南。湖濱東依山巒，西接平原，南連蘇北富庶之地，北靠孔孟圣賢之鄉(xiāng)，京杭大運(yùn)河縱貫全湖南北，是“南通江淮、北達(dá)幽燕”的交通樞紐。2003年9月1-7日，山東省出現(xiàn)了長時(shí)間持續(xù)連陰雨天氣，受其影響南四湖周邊縣區(qū)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受較重洪澇災(zāi)害，南四湖漁業(yè)也受到很大影響。造成上述災(zāi)害的原因一方面為連陰雨天氣過程持續(xù)時(shí)間長，降水總量大；另一方面為短時(shí)間內(nèi)降水強(qiáng)度大，3日夜間至4日白天，濟(jì)寧市24 h降水量達(dá)到167.2 mm，全區(qū)普降暴雨，從而造成土壤水分飽和，致使部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)明顯洪澇，田間作物被淹，村莊房屋受損。連陰雨作為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害，近些年研究的較多，如林紓等[1]分析了西北地區(qū)中東部連陰雨出現(xiàn)時(shí)亞歐500 hPa候環(huán)流特征；楊利霞等[2]指出了2005年陜西省漢中市秋季連陰雨的環(huán)流形勢；胡亮等[3]對華南連續(xù)性暴雨的大尺度降水條件進(jìn)行了分析；許多研究[4-7]對持續(xù)較強(qiáng)降水中的對流從天氣形勢、物理量場、衛(wèi)星云圖和雷達(dá)回波特征等方面都進(jìn)行了分析和探討；壽紹文等[8]對連陰雨等災(zāi)害性天氣從內(nèi)部機(jī)理上進(jìn)行了剖析。以上大多是對長江中下游連陰雨及華西秋雨環(huán)流形勢特征進(jìn)行的研究， 對華北特別是湖區(qū)秋季連陰雨方面的研究較少。2003年南四湖地區(qū)秋季連陰雨，原本較弱的秋雨強(qiáng)度后期增大，并且?guī)磔^大損失，給秋季氣象服務(wù)帶來很大難度，因此本研究對2003年南四湖地區(qū)秋季連陰雨天氣事件進(jìn)行分析，揭示其大尺度環(huán)流和物理量場特征，為今后中短期天氣預(yù)報(bào)提供依據(jù)。

1 資料來源

采用美國NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析日平均資料、FNL 1°×1°逐6 h日分析資料和實(shí)時(shí)天氣圖資料進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 天氣實(shí)況

由實(shí)時(shí)降水資料（圖略）可知，2003年9月1日南四湖地區(qū)普降中到大雨，9月2-3日降水區(qū)東移，降水逐步減弱，南四湖北部區(qū)域降水停止，其他為小雨，9月4日雨勢明顯增強(qiáng)，南四湖西部、西北部出現(xiàn)帶狀暴雨區(qū)，濟(jì)寧、兗州、曲阜和寧陽站出現(xiàn)大暴雨，濟(jì)寧站4日降水量達(dá)到167.2 mm，兗州站也達(dá)到大暴雨量級，為127.1 mm，其他區(qū)域降水向東南依次減弱；9月5日降水減弱，全區(qū)為小雨；9月6日降水略有增強(qiáng)，部分區(qū)域出現(xiàn)中雨；9月7日降水再次減弱為小雨；9月8日降水停止。總的來說，2003年9月1-7日，南四湖地區(qū)全區(qū)出現(xiàn)一次秋季連陰雨大暴雨過程，此次連陰雨共分3次降水過程，分別出現(xiàn)在9月1-2日、3-5日、6-7日。endprint

2.2 大尺度環(huán)流特征

長時(shí)間的連陰雨是在大的環(huán)流形勢相對穩(wěn)定的背景下影響降水的天氣系統(tǒng)重復(fù)出現(xiàn)的結(jié)果。這一次連陰雨天氣過程與500 hPa巴湖至里海附近阻塞高壓、200 hPa高空急流、500 hPa雅庫茨克附近阻塞高壓、500 hPa副熱帶高壓異常等存在密切關(guān)系。

9月1-7日連陰雨期間，南亞高壓表現(xiàn)為東部型特征（圖1a），此次連陰雨過程大氣環(huán)流場與同期平均場（圖略）相減得到距平場（圖1b），在巴湖至里海北側(cè)為正距平，500 hPa巴湖至里海西部區(qū)域的暖平流把暖空氣向北方輸送（溫度場圖略），同時(shí)東側(cè)低槽槽后冷平流把冷空氣輸送到南方，高壓脊不斷加強(qiáng)北伸，形成阻塞高壓（圖1c）。鄂霍茨克海附近為負(fù)距平發(fā)展（圖1b），其西北側(cè)雅庫茨克附近為正距平發(fā)展，同時(shí)在冷暖平流的作用下形成雅庫茨克阻高，500 hPa表現(xiàn)明顯（圖1c）， 雅庫茨克阻高與巴湖至里海阻高在亞歐大陸上空形成雙阻分布， 這種分布形態(tài)不利于冷空氣大舉南下，利于環(huán)流保持穩(wěn)定，從貝加爾湖經(jīng)蒙古西部到新疆的大槽中不斷分裂小股冷空氣東移南下，與沿副熱帶高壓北上的西南暖濕氣流在南四湖地區(qū)匯合，有利于鋒生并帶來豐沛的水氣，利于南四湖地區(qū)出現(xiàn)區(qū)域性連陰雨暴雨。連陰雨期間，東亞沿海到日本群島一帶為正距平發(fā)展，500 hPa西太平洋副熱帶高壓較常年偏北偏西， 利于西南暖濕氣流沿副高西北側(cè)向南四湖地區(qū)輸送水氣（圖1c）。

2.3 天氣尺度系統(tǒng)演變特征

2.3.1 中緯度短波槽活動及副熱帶高壓短期變化特征 2003年9月1日14：00，巴湖至里海附近及中西伯利亞附近高壓脊勢力較強(qiáng)，脊前冷空氣影響南四湖地區(qū)，河套低槽（圖2a）槽前與副高外圍暖濕氣流向南四湖地區(qū)輸送、冷暖空氣交匯，南四湖地區(qū)出現(xiàn)中到大雨天氣；9月4日14：00，巴湖至里海附近及雅庫茨克附近阻高（圖2b）建立，貝加爾湖附近出現(xiàn)冷渦，冷渦一直延伸到700 hPa（圖略），500 hPa副熱帶高壓西伸北抬（圖2b），在500 hPa河套低槽與700 hPa低渦的共同作用下，南四湖地區(qū)出現(xiàn)暴雨或大暴雨；9月6日14：00，500 hPa巴湖至里海阻高勢力較強(qiáng)，雅庫茨克附近阻高東移（圖2c），貝加爾湖附近冷渦東移南壓，500 hPa副熱帶高壓東撤南壓（圖2c），在500 hPa河套低槽、700 hPa低空切變作用下南四湖地區(qū)出現(xiàn)小到中雨。

連陰雨期間，南四湖地區(qū)共經(jīng)歷了4次短波槽活動（圖略），副熱帶高壓經(jīng)歷了西伸北抬又東撤南壓的短期變化過程。9月1日，副高西脊點(diǎn)為112°E，588 dagpm線北界為34°N，西風(fēng)槽位置由內(nèi)蒙古北部一直延伸至河南西部；之后副高西伸北抬，4日達(dá)到最強(qiáng)，西風(fēng)槽同緯向疊加，西南氣流加強(qiáng)；5日副高繼續(xù)維持，貝湖地區(qū)有短波槽分裂南下；6-7日副高東退，西風(fēng)槽位于內(nèi)蒙古中部至陜西南部一帶。在連陰雨過程中，高空不斷有短波槽東移南下，每個(gè)短波槽的東移南下，不僅使其前部和副高西北側(cè)的西南氣流得到增強(qiáng)，水氣輸送也隨之增大，使得輻合加強(qiáng)，從而導(dǎo)致了連續(xù)降雨天氣的產(chǎn)生。

2.3.2 熱帶氣旋活動及水氣來源 由9月2日 2：00 850 hPa UV流場和相對濕度分布（圖3a）可以看出，13號臺風(fēng)“杜鵑”在臺灣附近海面活動，其東北側(cè)為南四湖地區(qū)輸送大量水氣，2日20：00至3日8：00臺風(fēng)西移，850 hPa水氣通量分布中（圖3b、圖3c）8 g/（cm·hPa·s）水氣通量大值區(qū)由華南和長江中下游地區(qū)向南四湖地區(qū)伸展，南海和東海兩支水氣向降水區(qū)輸送，兩支水氣匯合后沿副高西側(cè)偏南氣流向北輸送。由9月7日8：00 850 hPa水氣通量散度分布圖（圖3d）可以看出，南四湖地區(qū)有水氣輻合，南海北部海南島附近又有熱帶低壓出現(xiàn)，其東北側(cè)水氣沿副高外圍北上影響南四湖地區(qū)。由此可知，連陰雨期間先后有兩個(gè)熱帶氣旋活動，為南四湖地區(qū)提供了充沛水氣，水氣來源于西太平洋（東海）和南海。

2.3.3 高低空急流演變特征 9月1-7日連陰雨期間200 hPa平均西風(fēng)急流（圖4a）呈準(zhǔn)東西向分布， 穩(wěn)定在33°～48° N，位置相對偏北，軸中心最強(qiáng)可以達(dá)到55 m/s。連陰雨期間南四湖地區(qū)一直處在高空西風(fēng)急流中心右后側(cè)，在高空較強(qiáng)輻散作用下，利于南四湖地區(qū)較強(qiáng)降水發(fā)生并持續(xù)。

分析此次連陰雨期間高低空急流演變可知，4日8：00 700 hPa有明顯的低空急流存在（圖4b），南四湖地區(qū)處于急流左前側(cè)，此時(shí)低空輻合最強(qiáng)；對應(yīng)高空急流來說，4日8：00南四湖地區(qū)處于高空急流右后側(cè)（圖4c），此時(shí)高空輻散較強(qiáng)，在高空輻散、低空輻合作用下，上升運(yùn)動強(qiáng)，容易產(chǎn)生強(qiáng)降水。其他時(shí)刻，700 hPa基本無急流存在，或南四湖地區(qū)處于急流后部，輻合較弱；高空急流一直維持，南四湖地區(qū)處于急流中心南側(cè)，或者其右后側(cè)，當(dāng)處于右后側(cè)時(shí)輻散較強(qiáng)。

3 小結(jié)

南四湖這次異常連陰雨天氣過程的發(fā)生是不同尺度、不同天氣系統(tǒng)相互制約又相互作用的結(jié)果。連陰雨期間，大尺度環(huán)流形勢相對穩(wěn)定，產(chǎn)生降水的天氣系統(tǒng)連續(xù)影響，是產(chǎn)生秋季連陰雨的關(guān)鍵原因。連陰雨期間，巴湖至里海一帶阻塞高壓的建立和維持是整個(gè)歐亞上空大型環(huán)流穩(wěn)定的基礎(chǔ)，副熱帶高壓偏西、偏北以及副熱帶高壓西北側(cè)暖濕氣流源源不斷北上為連陰雨提供了充足水氣。亞洲中緯度多個(gè)低槽不斷東移、低層低渦切變的輻合維持、高低空急流相互作用是連陰雨發(fā)生發(fā)展的動力條件。熱帶氣旋的頻繁活動有利于沿副高外圍向南四湖地區(qū)的水氣輸送，也為連陰雨的發(fā)生發(fā)展提供了充沛的水氣。

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