洛陽(yáng)市一次連陰雨天氣過(guò)程成因分析

吳文華

摘 要：本文利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料、fnl1°×1°6 h再分析資料和自動(dòng)雨量站資料等，對(duì)洛陽(yáng)市2017年9月24日至10月17日的連陰雨天氣過(guò)程的大尺度環(huán)流形勢(shì)特征、影響天氣系統(tǒng)及物理量場(chǎng)特征進(jìn)行診斷分析。結(jié)果表明，南亞高壓的偏東、200 hPa高空急流的出現(xiàn)并維持、副高的西伸北跳、西風(fēng)帶短波系統(tǒng)活躍、冷空氣持續(xù)補(bǔ)充南下是這次連陰雨天氣的主要原因;連陰雨期間，大氣低層濕度大，但水汽輻合和垂直運(yùn)動(dòng)條件較弱，致使降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)但雨量不大;陰雨天氣期間，近地層基本維持偏東風(fēng)或東北風(fēng)，降水中斷間歇，近地面基本為偏南風(fēng)。

關(guān)鍵詞：連陰雨;高空急流;南亞高壓;冷空氣

中圖分類號(hào)：P458.121文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）02-0149-04

Analysis of Causes of a Continuous Rainy Weather Process in Luoyang City

WU Wenhua

（Luoyang Meteorological Bureau，Luoyang Henan 471000）

Abstract： The conventional meteorological observation data， fnl1°×1°6 h reanalysis data， and automatic rainfall station data were used in this paper to diagnose and analyze the characteristics of large-scale circulation situation， influencing weather system and physical quantity field of the continuous rainy weather process in Luoyang from September 24 to October 17， 2017. The results show that the eastward of the South Asian High， the emergence and maintenance of 200 hPa upper-level jets， the westward extension of the subtropical high and the northward jump， the active shortwave system in the westerly zone， and the continuous supply of cold air to the south are the main reasons for the continuous rainy weather; during continuous rainy periods， the lower atmosphere has high humidity， but the conditions of water vapor convergence and vertical movement are weak， resulting in long rainfall duration but not much rainfall; During the rainy weather， the near-surface layer basically maintains easterly or northeasterly wind， the precipitation is interrupted intermittently， and the near-surface is basically southerly.

Keywords： continuous rain;upper-level jets;South Asia High;cold air

洛陽(yáng)地處暖溫帶地帶，全年四季分明，熱量和降水量隨時(shí)間分布具有顯著的季節(jié)性。秋季是大氣環(huán)流轉(zhuǎn)換的季節(jié)，秋季連陰雨是洛陽(yáng)市主要的災(zāi)害性天氣之一。雖不像冰雹、大風(fēng)、暴雨等造成的災(zāi)害那樣猛烈，但連陰雨天氣會(huì)影響作物的成熟、收割、晾曬，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致種子發(fā)芽霉變，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成重大影響。因此，做好秋季的連陰雨天氣預(yù)報(bào)是為農(nóng)服務(wù)的重點(diǎn)工作之一。

1 持續(xù)陰雨天氣過(guò)程概況和特征

2017年9月24日至10月17日，洛陽(yáng)出現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)19 d的低溫連陰雨天氣過(guò)程，僅5 d為陰天，其中有12個(gè)小雨日，6個(gè)中雨日，1個(gè)大雨日。此次持續(xù)陰雨天氣過(guò)程具有低溫、寡照、降雨日數(shù)多和持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。全市平均降水量為155 mm，較常年同期偏多202%，比去年同期偏多605%，并創(chuàng)歷年同期第二高值（最多為2005年同期，全市平均降水量163.7 mm）。降水主要分布在欒川、嵩縣、汝陽(yáng)，呈南多北少的分布狀態(tài)。全市平均氣溫為15.1 ℃，比歷年同期偏低1.7 ℃，比去年同期偏低2.5 ℃;日照時(shí)數(shù)全市平均為27 h，比歷年同期偏少92.3 h，比去年同期偏少41.9 h，并創(chuàng)歷年同期最低記錄。

按照氣象標(biāo)準(zhǔn)，持續(xù)陰雨期間的9月30日至10月4日（以下簡(jiǎn)稱A過(guò)程）及10月8日至12日（以下簡(jiǎn)稱B過(guò)程）均達(dá)到連陰雨天氣標(biāo)準(zhǔn)。A過(guò)程中，各縣（市）降水量為51.0～89.1 mm，全市平均降水量為66.8 mm;B過(guò)程中，各縣（市）降水量為11.7～39.9 mm，全市平均降水量為26.6 mm。兩次連陰雨過(guò)程及持續(xù)陰雨期間的其他降雨日，多數(shù)日雨量不大，達(dá)到大雨級(jí)別的降雨日雨勢(shì)較為平緩，日降水未出現(xiàn)暴雨，除影響秋收秋種及適時(shí)播種外，沒(méi)有造成其他氣象災(zāi)害。

2 天氣形勢(shì)分析

2.1 100 hPa南亞高壓

100 hPa南亞高壓脊線位置的變動(dòng)與中國(guó)雨帶的位置和季節(jié)性變化有密切關(guān)系[1]。2017年9月24日至10月17日持續(xù)陰雨天氣期間，主要高壓中心在90°E以東，屬于南亞高壓東部型，有利于500 hPa副高的西伸北跳。南亞高壓脊線在25°N左右擺動(dòng)，1 668 dagpm線控制了長(zhǎng)江以南地區(qū)，洛陽(yáng)位于平直的西風(fēng)氣流里（見(jiàn)圖1）。

2.2 200 hPa西風(fēng)急流

高空急流和輻散場(chǎng)對(duì)低空急流和低層輻合及上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)和維持有重要作用[2]。從2017年9月24日至10月17日200 hPa風(fēng)場(chǎng)沿105°E～115°E運(yùn)動(dòng)的平均時(shí)間-緯向剖面圖（見(jiàn)圖2）可以看出，持續(xù)陰雨天氣由西風(fēng)急流（>40 m/s）維持，200 hPa西風(fēng)急流軸中心最強(qiáng)為65 m/s，軸線呈東西向分布，穩(wěn)定維持在35°N～50°N。洛陽(yáng)一直處于高空西風(fēng)急流右側(cè)的輻散區(qū)，有利于上升運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，為持續(xù)陰雨天氣提供了必要條件。9月25—27日以及10月3日、4日、11日、17日，洛陽(yáng)降水明顯，對(duì)應(yīng)200 hPa風(fēng)場(chǎng)在40°N均有大于50 m/s的西風(fēng)急流。

2.3 500 hPa環(huán)流形勢(shì)及影響系統(tǒng)

A過(guò)程中，500 hPa上烏拉爾山以東建立穩(wěn)定的阻塞高壓，西西伯利亞有一較強(qiáng)的低值系統(tǒng)并伴有橫槽穩(wěn)定維持，同時(shí)青藏高原上的短波系統(tǒng)較為活躍，副高穩(wěn)定維持在河南省南部，使得低值系統(tǒng)東移緩慢，其間冷空氣堆積南下，為連陰雨天氣提供了有利的觸發(fā)條件。

9月30日，副高588 dagpm線北抬至河南省信陽(yáng)市邊界，連陰雨過(guò)程開(kāi)始;10月3日，北抬至信陽(yáng)北部，雨量增大;至10月4日，其一直在河南省信陽(yáng)市境內(nèi)穩(wěn)定徘徊;10月5日，副高588 dagpm線南退至安徽-江西交界，降水天氣逐漸結(jié)束。

短波低值系統(tǒng)的連續(xù)頻繁活動(dòng)是造成此次長(zhǎng)時(shí)間連陰雨天氣的重要原因。9月30日，甘肅中部和南部?jī)蓚€(gè)短波槽合并東移，冷空氣在貝加爾湖東側(cè)堆積，連陰雨天氣開(kāi)始;10月1—2日有新的高原低槽生成并東移，冷空氣在貝加爾湖東側(cè)堆積加強(qiáng);10月3日又有新的高原槽生成，因副高強(qiáng)盛、北抬東移緩慢，同時(shí)冷空氣沿北路南下入侵，與副高外圍西南暖濕氣流匯合，雨量增大;10月4日，受副高阻擋，低槽東移緩慢，洛陽(yáng)仍處于槽前西南氣流里，冷高壓繼續(xù)東南移，沿東北路擴(kuò)散南下，降雨持續(xù);10月5日，副高南退，低槽東移至河南省東部，冷高壓東移至海上，降水逐漸結(jié)束。

B過(guò)程中，西西伯利亞的低值系統(tǒng)東南移至我國(guó)新疆北部，在我國(guó)西部形成寬廣的東亞大槽，副高強(qiáng)勁北抬，阻擋東亞大槽東移，使得槽前和副高外圍西南氣流一直維持在洛陽(yáng)市上空，其間又有一股西伯利亞的強(qiáng)冷空氣南下，與河南省南部暖倒槽里的暖濕氣流交匯，形成新一輪的連陰雨天氣。

10月6日，副高588 dagpm線北抬至河南省南陽(yáng)市、駐馬店市境內(nèi)。7日，588 dagpm線由東西向轉(zhuǎn)為東北-西南向，繼續(xù)北抬。8日，其繼續(xù)北抬，控制河南省大部分地區(qū)，洛陽(yáng)處于588 dagpm線內(nèi)部，9日開(kāi)始持續(xù)南落，13日退至海上。

500 hPa低槽東移、副高南退和地面冷鋒南壓是造成這次連陰雨天氣的重要原因。10月8—9日，我國(guó)西部生成寬廣的低槽，從貝加爾湖以西一直延伸至青藏高原以南，冷空氣在貝加爾湖東側(cè)堆積，沿西路向洛陽(yáng)擴(kuò)散，連陰雨天氣開(kāi)始;10日，副高明顯南落，大槽東移，蒙古冷高壓南壓，冷空氣沿西北路入侵洛陽(yáng)，陰雨天氣持續(xù);11日，大槽繼續(xù)東移，蒙古高壓東南壓，冷空氣沿北路入侵洛陽(yáng)，降水增大;12日，大槽移至河南省中部，洛陽(yáng)轉(zhuǎn)受槽后西北氣流控制，降水逐漸結(jié)束。

15—16日，副高西進(jìn)，高原槽東移，貝加爾湖東部冷空氣南下擴(kuò)散，洛陽(yáng)大部分地區(qū)出現(xiàn)小雨或零星小雨;17日又有貝加爾湖北部強(qiáng)冷空氣補(bǔ)充南下，洛陽(yáng)大部分地區(qū)出現(xiàn)小到中雨。

3 物理量分析

3.1 水汽條件

圖3和圖4分別是持續(xù)陰雨天氣期間孟津和嵩縣站的水汽通量和水汽通量散度圖，其中等值線代表水汽通量分布情況，陰影區(qū)代表水汽通量散度小于0的區(qū)域，即有水汽輻合的區(qū)域。

分析發(fā)現(xiàn)，孟津站在9月26日以及10月3日、8日、9日、10日、17日水汽通量達(dá)6 g/（s·hPa·cm），有充足的水汽供給;9月25日、27日、30日以及10月2日、3日、9日、11日、16日、17日，低層均有明顯的水汽通量散度負(fù)值，即水汽輻合明顯，對(duì)應(yīng)孟津站這幾天降水天氣明顯，10月3日在900 hPa出現(xiàn)水汽通量散度中心強(qiáng)度-30×10-6g/（cm2·hPa·s），對(duì)應(yīng)持續(xù)陰雨天氣期間雨量最大的一天，這也是唯一達(dá)到大雨量級(jí)的一天。9月28日、29日以及10月5日、6日、7日、13日、14日、15日，這幾天降水間歇，對(duì)應(yīng)的水汽通量值很小，水汽通量散度沒(méi)有明顯負(fù)值。

嵩縣站10月3—4日是持續(xù)陰雨天氣期間雨量最大的兩天，達(dá)到大雨量級(jí)，對(duì)應(yīng)低層水汽通量輻合明顯，中心強(qiáng)度值為-30×10-6 g/（cm2·hPa·s）。10月7—9日三天雖有較強(qiáng)的水汽通量和水汽通量散度輻合，但沒(méi)有低值系統(tǒng)和冷空氣的配合激發(fā)，只出現(xiàn)了1 mm以下的零星小雨。

3.2 垂直速度

從孟津站2017年9月24日至10月17日20：00垂直速度時(shí)間-高度剖面圖可看出（見(jiàn)圖5），此次持續(xù)陰雨天氣期間洛陽(yáng)地區(qū)上空并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的上升運(yùn)動(dòng)（也做了欒川08：00和14：00的，結(jié)果相似），但持續(xù)陰雨過(guò)程期間低層濕度較大（見(jiàn)圖6），大部分時(shí)間都超過(guò)70%，再加上強(qiáng)冷空氣的激發(fā)，劇烈的降溫使原本飽和的空氣達(dá)到過(guò)飽和，水汽析出，凝結(jié)下降，這也是此次降水過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)但雨量不大的重要原因，與華西秋雨“綿綿”的特點(diǎn)相似。

3.3 水汽輸送

A過(guò)程中，9月30日，沿副高外圍西南氣流建立從東部海上向西輸送又向東北輸送的水汽通道;10月2日20：00至10月4日08：00，洛陽(yáng)上空一直維持有水汽輸送的輻合，降水天氣明顯;10月4日14：00，水汽輸送輻合區(qū)東移，降水天氣間歇。

B過(guò)程中，副高西進(jìn)北抬，水汽通道再次建立，8—9日，水汽輻合帶偏北，洛陽(yáng)降水較弱，11日，輸送在洛陽(yáng)上空輻合，降水加強(qiáng)，12日02：00，水汽輸送輻合區(qū)東移南壓，降水天氣間歇。

10月15日開(kāi)始，水汽輸送輻合帶逐漸西北抬，至17日02：00到達(dá)洛陽(yáng)上空，降水加強(qiáng)明顯，17日20：00水汽輸送帶東移減弱，降水天氣結(jié)束。

3.4 近地面層（850～1000 hPa）水平風(fēng)場(chǎng)特征

張濤[3]認(rèn)為，華北地區(qū)連陰雨期間，我國(guó)西北地區(qū)中東部和華北等地的近地面層經(jīng)常位于冷高壓底部偏東的回流冷空氣中。孔海江等[4]指出，連陰雨天氣的開(kāi)始以近地面東北風(fēng)或偏東風(fēng)作為標(biāo)志。由9月24日至10月17日邊界層水平風(fēng)的高度-時(shí)間剖面圖（見(jiàn)圖7）可看出，陰雨天氣期間，近地層基本維持偏東風(fēng)或東北風(fēng)，9月28—29日、10月6—7日、10月13—14日降水中斷間歇，近地面基本為偏南風(fēng)。

4 結(jié)論

南壓高壓的偏東、200 hPa高空急流的出現(xiàn)并維持、副高的西伸北跳、西風(fēng)帶短波系統(tǒng)活躍以及冷空氣持續(xù)補(bǔ)充南下是這次連陰雨天氣的主要原因;連陰雨期間，大氣低層濕度大，但水汽輻合和垂直運(yùn)動(dòng)條件較弱，致使降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)但雨量不大;陰雨天氣期間，近地層基本維持偏東風(fēng)或東北風(fēng)，降水中斷間歇，近地面基本為偏南風(fēng);連陰雨期間應(yīng)關(guān)注水汽和冷空氣的持續(xù)影響，在秋收秋種等重要農(nóng)時(shí)期間提高對(duì)連陰雨天氣的關(guān)注度。

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[3]張濤.北方罕見(jiàn)連陰雨南方大范圍秋旱[J].氣象，2008（1）：118-123.

[4]孔海江，王蕊，吳勝安，等.2009年河南省秋季持續(xù)低溫陰雨寡照天氣成因分析及中期預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)[C]//第27屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)副熱帶疾風(fēng)與氣候變化分會(huì)場(chǎng).2010.