2017年浙江省梅汛期暴雨大尺度環(huán)流特征分析

王雪陽(yáng) 桑明慧

摘要 利用NCEP/NCAR逐日和6 h再分析資料及站點(diǎn)降水資料，對(duì)2017年浙江省梅汛期暴雨的大尺度環(huán)流特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，①2017年浙江省梅汛期形勢(shì)較典型，降水量較常年平均偏多30%，其中有2次強(qiáng)降水過(guò)程；②在對(duì)流層中層，屬單阻型形勢(shì)，低緯副熱帶高壓西伸，120°E的副高脊線位置在20°N左右；③在對(duì)流層高層，南亞高壓提供了高空輻散形勢(shì)，在低層，來(lái)自孟加拉灣和南海的水汽向北輸送，為梅雨區(qū)提供了水汽來(lái)源；④通過(guò)對(duì)2次暴雨過(guò)程的物理量診斷發(fā)現(xiàn)，在渦度、散度場(chǎng)上，低層為正渦度和負(fù)散度，高層為負(fù)渦度和正散度，低層輻合、高層輻散；在垂直速度場(chǎng)上，強(qiáng)降水時(shí)段出現(xiàn)整層的負(fù)速度，即整層為上升運(yùn)動(dòng)；在假相當(dāng)位溫上，梅雨鋒區(qū)等θse線水平分布密集，垂直方向上則梯度很小。

關(guān)鍵詞 梅汛期暴雨；大尺度；環(huán)流特征；浙江??；2017年

中圖分類號(hào) P458.1+21.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）22-0213-05

Abstract Using the NCEP/NCAR day-by-day and 6-hour reanalysis data and site precipitation data，the large-scale circulation characteristics of rainstorms in Zhejiang Province during the Meiyu period of 2017 were analyzed.The results showed that：①The situation of Meiyu period in Zhejiang in 2017 was more typical，with precipitation more than 30% higher than the annual average，including two heavy precipitation processes.②In the middle troposphere，the circulation situation was a single-blocking high type and the west Pacific subtropical high in low latitude became stronger and stretched westward.The ridge at 120°E was located near 20°N.③In the upper troposphere，south Asia high provided a divergent situation and in the lower troposphere，the water vapor from Bay of Bengal and South China Sea was transported to Meiyu rainstorm region.④Through the physical diagnosis of the two rainstorms，it was found that in the vorticity divergence field，positive vorticity and negative divergence were in the lower layer，negative vorticity and positive divergence were in the upper layer，convergence was in the lower layer and divergence was in the upper layer.In the vertical velocity field，negative velocity of the whole layer occurred in the period of heavy precipitation，that was，the whole layer was ascending.At the pseudo-equivalent temperature（θse），the θse line in Meiyu front area was densely distributed horizontally，while the gradient in the vertical direction was very small.

Key words rainstorm during the Meiyu period；large-scale；circulation characteristic；Zhejiang Province；2017

浙江省地處長(zhǎng)江中下游地區(qū)，每年6月中旬至7月上旬，隨著大氣環(huán)流形勢(shì)的調(diào)整，全省進(jìn)入梅雨季節(jié)。梅汛期暴雨是浙江省重要的災(zāi)害性天氣之一，由于其覆蓋面廣、降雨強(qiáng)度大、降雨時(shí)段集中，易形成嚴(yán)峻的防汛局面，嚴(yán)重威脅國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命安全。長(zhǎng)期以來(lái)，許多專家學(xué)者對(duì)梅雨進(jìn)行了大量的研究[1-3]。鮑媛媛等[4]研究了東亞夏季風(fēng)異常對(duì)江淮梅雨的影響，王建捷等[5]和張建海等[6]分析了梅雨鋒的結(jié)構(gòu)特征，趙玉春等[7]分析了梅雨鋒上中尺度對(duì)流系統(tǒng)的形成機(jī)制。

由于梅雨受到對(duì)流層高、中、低層多個(gè)大尺度環(huán)流系統(tǒng)的共同影響，每年環(huán)流形勢(shì)的不同特征使各年的入出梅時(shí)間、梅汛期長(zhǎng)短、梅雨量多寡等呈現(xiàn)顯著差異，從而給梅汛期降水預(yù)報(bào)造成一定難度?？偨Y(jié)分析梅雨相關(guān)問(wèn)題，對(duì)提高預(yù)報(bào)水平，增強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)能力有重要意義。本文通過(guò)對(duì)2017年梅汛期大尺度環(huán)流的特征分析，揭示其與浙江省梅汛期暴雨的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，以期為今后的梅汛期暴雨預(yù)報(bào)提供參考。

1 資料來(lái)源

本文分析大氣環(huán)流特征的資料來(lái)自美國(guó)NCEP/NCAR逐日和6 h再分析資料（Reanalysis 1），水平分辨率2.5°×2.5°；降雨量資料為浙江省常規(guī)氣象站觀測(cè)資料。

2 梅汛期降水特征

2017年浙江省梅汛期降水是自2012年以來(lái)較為典型的一年，于6月9日入梅，7月5日出梅，梅期26 d，全省平均梅雨量390 mm，比常年平均梅雨量（301 mm）偏多30%。全省26個(gè)縣（區(qū)、市）雨量超過(guò)400 mm，最大為衢州開(kāi)化（705 mm），其間強(qiáng)降水集中，其中6月11—13日、21—25日出現(xiàn)2次大范圍持續(xù)性暴雨天氣。在梅汛期間，強(qiáng)降水引發(fā)了局地小流域山洪、泥石流、塌方等次生災(zāi)害，部分農(nóng)田受淹，房屋倒塌，6月25日20：15錢塘江流域的蘭江洪峰水位達(dá)32.01 m，為1955年以來(lái)的第二大洪峰。

由圖1可知，強(qiáng)降水帶呈東西走向的帶狀分布，主要位于浙中地區(qū)，尤其在浙中西部地區(qū)出現(xiàn)了600 mm以上的強(qiáng)降水中心，因而給當(dāng)?shù)卦斐闪司薮蟮姆姥磯毫ΑＵ惚北辈亢驼銝|南地區(qū)降水量較小。

3 梅汛期環(huán)流特征分析

3.1 高度場(chǎng)和流場(chǎng)分析

2017年浙江省梅雨總體上可以分為2個(gè)階段：第一階段為6月9—28日，這一階段降水集中，出現(xiàn)了多次大范圍的暴雨天氣；第二階段為6月29日至7月4日，這一階段多強(qiáng)對(duì)流天氣。由圖2可知，在第一階段，中高緯地區(qū)為單阻型形勢(shì)，在貝加爾湖地區(qū)為高壓脊，在鄂霍次克海地區(qū)為一個(gè)低槽，有利于北方冷空氣的不斷補(bǔ)充南下。中低緯此時(shí)在華西地區(qū)為低槽區(qū)，其上的短波槽東移有利于強(qiáng)降水的發(fā)生。西太平洋副熱帶高壓呈略偏東北—西南向的帶狀分布，西伸極點(diǎn)位于110°E，120°E處的副高脊線位置在18°～20°N之間，這有利于在副高的西北側(cè)建立穩(wěn)定的水汽通道，為浙江省梅雨提供源源不斷的水汽，同時(shí)也阻止了冷空氣進(jìn)一步南下，從而使西南暖濕氣流與北方冷空氣在浙江一帶交綏，形成持續(xù)的強(qiáng)降水。第二階段500 hPa高度場(chǎng)，此時(shí)副高較第一階段有明顯增強(qiáng)和北跳，120°E脊線位置在22°N左右，副高588 dgpm線西北邊界在30°N附近，此時(shí)浙江省處于副高西北邊緣，多強(qiáng)對(duì)流天氣。

從850 hPa平均流場(chǎng)和全風(fēng)速場(chǎng)可見(jiàn)，在低緯地區(qū)主要有2支氣流，一支為來(lái)自印度洋和孟加拉灣的強(qiáng)西南氣流，另一支為來(lái)自菲律賓以東洋面上的東南氣流，這2支氣流在南海交匯后合并增強(qiáng)北上，影響我國(guó)東南沿海和日本地區(qū)，具體見(jiàn)圖3（a）。比較東、西2支偏南氣流的強(qiáng)度可以看出，來(lái)自孟加拉灣的西南氣流強(qiáng)度明顯強(qiáng)于來(lái)自西北太平洋的東南氣流，在孟加拉灣地區(qū)可以看到風(fēng)速在12 m/s以上，已達(dá)到低空急流的標(biāo)準(zhǔn)，這表明西南季風(fēng)在梅雨形勢(shì)建立和維持中起到了關(guān)鍵作用。

由圖3（b）可知，在30°～40°N之間存在最大風(fēng)速超過(guò)40 m/s的高空副熱帶西風(fēng)急流，而在低緯15°N附近為風(fēng)速較小的熱帶東風(fēng)急流，這2支高空氣流構(gòu)成一個(gè)從青藏高原到華東地區(qū)的巨大反氣旋環(huán)流，即為南亞高壓。浙江地區(qū)在梅汛期位于高空西風(fēng)急流的南側(cè)，為強(qiáng)的輻散區(qū)，高空輻散區(qū)下方形成高空急流入口區(qū)次級(jí)環(huán)流的上升支，并與此處的低層輻合上升運(yùn)動(dòng)相疊加，形成深厚的強(qiáng)上升氣流，同時(shí)超低空的偏南氣流將低空急流的水汽通過(guò)邊界層向北輸送，因而梅汛期暴雨落區(qū)常位于200 hPa高空急流入口區(qū)的右側(cè)與850 hPa低空急流的左側(cè)之間。

3.2 溫濕場(chǎng)分析

從850 hPa溫度場(chǎng)中可以看出，在梅雨帶兩側(cè)等溫線分布十分稀疏，并不存在明顯的溫度梯度，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，朱乾根等[8]認(rèn)為，由于梅雨鋒北側(cè)大陸的增暖較鋒前快，從而使鋒上經(jīng)向水平溫度梯度減弱。但梅雨鋒上濕度梯度仍然很大，由圖4（a）可知，假相當(dāng)位溫為未飽和濕空氣塊上升，按干絕熱直減率降溫，至凝結(jié)高度后，繼續(xù)上升并按濕絕熱直減率降溫，其間全部水汽凝結(jié)并降落離開(kāi)氣塊，此時(shí)其按干絕熱直減率下降至1 000 hPa具有的溫度，通常以θse表示。干絕熱、濕絕熱、假絕熱過(guò)程同一氣塊的θse值都保持不變，這一特性常被用來(lái)鑒別氣團(tuán)，因?yàn)闅鈭F(tuán)移動(dòng)中其θse值等于常數(shù)。從圖4（a）可以看出，在長(zhǎng)江中下游流域存在一個(gè)東西向的密集的θse分布帶，梯度很大，其南側(cè)為θse的高值區(qū)，這表明南側(cè)為暖濕氣團(tuán)，而北側(cè)為干的大陸氣團(tuán)，梅雨帶是由暖濕的熱帶氣團(tuán)與大陸變性氣團(tuán)對(duì)峙形成的。由圖4（b）可知，在長(zhǎng)江中下游地區(qū)存在一個(gè)水汽通量的高梯度區(qū)，南側(cè)水汽通量值較大，從中也可以看出在梅雨帶兩側(cè)存在明顯的濕度對(duì)比。

4 2次梅汛期暴雨診斷分析

2017年6月11—13日、21—25日，分別發(fā)生了2次持續(xù)性強(qiáng)降水過(guò)程，也是2017年梅汛期中浙江地區(qū)最強(qiáng)的2次降水過(guò)程。圖5（a）為第1次暴雨過(guò)程的累計(jì)雨量，可見(jiàn)全省大部降水量達(dá)到100 mm以上，最強(qiáng)雨帶位于浙中地區(qū)，呈東西帶狀分布，暴雨中心雨量超過(guò)240 mm。圖5（b）為第2次暴雨過(guò)程累計(jì)雨量，這次過(guò)程雨量分布較前次不均勻，在浙北和浙東南地區(qū)雨量較小，強(qiáng)降雨區(qū)主要位于浙中西部地區(qū)，最強(qiáng)降雨中心雨量達(dá)360 mm以上。為進(jìn)一步比較2次過(guò)程的異同點(diǎn)，從渦度、散度、垂直速度、假相當(dāng)位溫等特征物理量進(jìn)行診斷分析。

4.1 渦度和散度分析

圖6為2次暴雨過(guò)程沿120°E的合成平均的垂直渦度和散度剖面圖。由圖6（a）可知，在第1次過(guò)程中，在28°～30°N附近，低層為正渦度區(qū)，最大渦度出現(xiàn)在700～850 hPa，正渦度區(qū)一直向上伸展至500 hPa附近，其上為負(fù)渦度區(qū)，最小值出現(xiàn)在200 hPa附近。結(jié)合散度場(chǎng)來(lái)看，在400 hPa以下均為負(fù)散度區(qū)，負(fù)值在-0.4×10-5～-0.2×10-5/s之間，見(jiàn)圖6（c）。這表明低層氣流輻合，在400 hPa以上散度為正，為輻散區(qū)，最大值在300 hPa附近，達(dá)1×10-5/s。這表明，在第1次暴雨過(guò)程中，垂直方向上的動(dòng)力特征為低層輻合、高層輻散。由圖6（b）（d）可以看出，第2次過(guò)程中低層也為正渦度區(qū)和負(fù)散度區(qū)，高層則為負(fù)渦度區(qū)和正散度區(qū)，同為低層輻合、高層輻散，無(wú)輻散層在400 hPa左右。不同的地方在于第1次過(guò)程的正渦度中心和輻合中心對(duì)應(yīng)較好，第2次的正渦度較輻合中心偏北2～3個(gè)緯距，且輻合區(qū)伸展高度略高于第1次。

4.2 垂直速度分析

研究認(rèn)為，強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是暴雨形成的必要條件[8]。圖7為第1次和第2次暴雨期間在30°N、120°E處垂直速度ω的時(shí)間-高度剖面圖。由圖7（a）可知，6月10日20：00至13日20：00，從地面到100 hPa整層的ω皆為負(fù)值，這表明整層大氣都為上升運(yùn)動(dòng)。其中，6月11日12：00前后、6月12日00：00—14：00、6月13日8：00—14：00出現(xiàn)了3個(gè)負(fù)值中心，最小負(fù)值達(dá)-0.45 Pa/s，對(duì)比杭州站在此期間的逐小時(shí)降水圖可以看出，這3個(gè)時(shí)段實(shí)況均出現(xiàn)了較強(qiáng)降水，即整層垂直運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)時(shí)對(duì)應(yīng)出現(xiàn)暴雨。此外，在6月10日20：00至11日12：00，大氣垂直上升運(yùn)動(dòng)很弱，實(shí)況也未出現(xiàn)降水。對(duì)比圖7（b）和實(shí)況降水情況，發(fā)現(xiàn)垂直上升運(yùn)動(dòng)的最強(qiáng)時(shí)段與強(qiáng)降水時(shí)段也有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由此可見(jiàn)，強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)對(duì)暴雨出現(xiàn)時(shí)段確有較好的指示作用。

4.3 假相當(dāng)位溫（θse）分析

圖8是2次暴雨過(guò)程沿120°E的合成平均θse剖面圖。可以看出，2次暴雨過(guò)程期間，在30°N梅雨帶附近的梅雨鋒坡度很陡，等θse接近于垂直伸展，這反映出梅雨帶降水濕絕熱過(guò)程中位溫的守恒性。在梅雨帶的南側(cè)，低層的高θse區(qū)和高層的高θse區(qū)在中層交匯，形成中性層結(jié)，而低層等θse線的上突，有利于南側(cè)暖濕空氣沿等熵面上升，為暴雨區(qū)持續(xù)供應(yīng)水汽，在25°N以南地區(qū)因中層存在低θse區(qū)，使中低層大氣對(duì)流不穩(wěn)定。2次暴雨過(guò)程的差別在于第1次過(guò)程的梅雨帶北側(cè)低層700 hPa以下存在一個(gè)低θse區(qū)，低層水平方向上θse的梯度大于第2次，這反映出北側(cè)低層冷空氣對(duì)暴雨的影響。

5 結(jié)論

本文對(duì)2017年浙江省梅汛期和其間2輪暴雨時(shí)段的大尺度環(huán)流特征進(jìn)行了診斷分析，得出以下結(jié)論。

（1）2017年浙江省出現(xiàn)了近年來(lái)較典型的梅汛期降水，降水量較常年偏多約30%，雨帶呈東西向帶狀分布，浙西、浙中地區(qū)雨量大于浙北和浙東南地區(qū)，其間主要有2次較為集中的強(qiáng)降水時(shí)段。

（2）分析梅汛期環(huán)流形勢(shì)表明，2017年浙江省梅雨屬單阻型，500 hPa在貝加爾湖附近為阻高，鄂霍茨克海地區(qū)為低槽，低緯地區(qū)副熱帶高壓120°E的脊線位于18°～22°N之間，穩(wěn)定的形勢(shì)有利于高緯度的冷空氣與西南暖濕氣流在浙江地區(qū)交匯，形成持續(xù)的陰雨天氣。高層200 hPa為南亞高壓，其北側(cè)為強(qiáng)的西風(fēng)急流區(qū)，低層為強(qiáng)西南氣流，暴雨區(qū)位于低層低空急流的左側(cè)、高空急流入口區(qū)的右側(cè)。

（3）分析表明，在梅雨帶兩側(cè)不存在明顯的溫度對(duì)比，但假相當(dāng)位溫和水汽通量的梯度很大，體現(xiàn)梅雨帶兩側(cè)存在顯著的濕度梯度。

（4）通過(guò)對(duì)2次暴雨過(guò)程的合成平均物理量診斷分析表明，在暴雨發(fā)生時(shí)，低層為正渦度區(qū)和負(fù)散度區(qū)，高層為負(fù)渦度區(qū)和正散度區(qū)，即低層輻合、高層輻散。在強(qiáng)降水時(shí)段，整層ω速度為負(fù)，為上升運(yùn)動(dòng)。從假相當(dāng)位溫來(lái)看，在梅雨鋒區(qū)，其垂直梯度極小，水平方向上則存在較大的梯度。

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