洞庭湖地區(qū)的水汽輸送來(lái)源特征分析

蔣 帥，尹依雯*，陳世文，彭 潔，朱 浩，陳太龍

（1.湖南省氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410118；2.岳陽(yáng)市氣象局，湖南 岳陽(yáng) 414000）

洞庭湖地區(qū)是久負(fù)盛名的魚(yú)米之鄉(xiāng)， 是我國(guó)重要的商品糧、棉和漁業(yè)生產(chǎn)基地，在華中地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)都具有舉足輕重的地位。屬于長(zhǎng)江中游地區(qū)，位于湖南省北部的荊江南岸，南有支流湘江、資水、沅江、澧水匯入，北部為著名的江漢平原[1，2]。 為推動(dòng)深入實(shí)施促進(jìn)中部地區(qū)崛起戰(zhàn)略， 促進(jìn)長(zhǎng)江中游城市群一體化發(fā)展和長(zhǎng)江全流域開(kāi)發(fā)開(kāi)放， 國(guó)務(wù)院于2014 年4 月批復(fù)成立洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)。洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)（簡(jiǎn)稱洞庭湖地區(qū)，27°90′～30°70′N，110°50′～114°30′E），包括岳陽(yáng)、常德、益陽(yáng)3 市，長(zhǎng)沙市望城區(qū)和湖北省荊州市，共33 個(gè)縣市區(qū)，是我國(guó)重要的大宗農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地。 規(guī)劃總面積6.05×104km2，常住人口2 200 萬(wàn)。 2011 年，地區(qū)生產(chǎn)總值5 964.9億元。洞庭湖地區(qū)位于長(zhǎng)江中游地區(qū)，屬于亞熱帶季風(fēng)區(qū)，降水豐沛，加之其水陸分布、地理特征獨(dú)特，除廣闊的洞庭湖水體外，內(nèi)湖內(nèi)河及港汊眾多，使得湖區(qū)洪澇災(zāi)害頻發(fā)[3]，城市內(nèi)澇時(shí)有發(fā)生，這對(duì)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)，社會(huì)生活造成了重大影響[4，5]。 充足的水汽作為降水的必要條件， 與洞庭湖地區(qū)的降水有著密切的關(guān)系， 分析洞庭湖地區(qū)的水汽輸送及其來(lái)源特征，對(duì)于認(rèn)識(shí)洞庭湖地區(qū)的降水顯得尤為重要。

1934 年竺可楨[6]發(fā)現(xiàn)中國(guó)季風(fēng)水汽輸送與夏季降水有密切關(guān)系。 Murakami[7]和謝義炳等[8]指出中國(guó)夏季水汽輸送主要來(lái)自于太平洋副熱帶高壓以南的南風(fēng)和東南風(fēng)的輸送及印度季風(fēng)低壓的西南風(fēng)輸送。 Simmonds[9]認(rèn)為中國(guó)東部地區(qū)的水汽來(lái)源主要是南海和孟加拉灣。 申樂(lè)琳等[10]人指出中國(guó)東部降水， 更應(yīng)該注意來(lái)自西太平洋副熱帶高壓西側(cè)的經(jīng)由南海到達(dá)的西南季風(fēng)水汽路徑。Zhang[11]等研究了印度、 東亞季風(fēng)水汽輸送與中國(guó)的夏季降水的相關(guān)關(guān)系。李躍清[12]等分析1998 年長(zhǎng)江上游數(shù)次暴雨過(guò)程水汽來(lái)源特征， 發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江上游暴雨的水汽來(lái)源包括孟加拉灣—南海以及西太平洋， 此外也存在由阿拉伯海經(jīng)印度半島、 青藏高原進(jìn)入目的地的水汽路徑。 謝安[13]等基于水汽輸送分析長(zhǎng)江中下游地區(qū)夏季水汽輸送特征， 發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江中下游地區(qū)水汽主要來(lái)自孟加拉灣經(jīng)由中南半島和華南的水汽輸送。 上述水汽輸送的研究大多都是基于歐拉方法開(kāi)展的，但由于風(fēng)場(chǎng)具有瞬時(shí)變化特征，使得該方法得到的水汽通量一般具有瞬時(shí)變化特征[14]，所以無(wú)法定量分析源與匯的關(guān)系， 在精確計(jì)算源區(qū)水汽貢獻(xiàn)方面存在局限。

近些年來(lái)， 研究者陸續(xù)開(kāi)發(fā)拉格朗日模式以彌補(bǔ)歐拉方法的不足。 目前開(kāi)發(fā)的拉格朗日模式主要包括：FLEXPART[15]、HYSPLIT[16-17]。 這些模式逐步在水汽方面的研究中得到應(yīng)用。 拉格朗日原理的氣流軌跡分析方法為水汽輸送及源與匯的研究提供了很好的技術(shù)途徑， 拉格朗日方法能夠給出氣塊的三維運(yùn)動(dòng)軌跡，可以很清晰地確定出水汽的輸送源地。岳俊等[18]利用拉格朗日方法分析四川盆地3 次暴雨過(guò)程的水汽通道對(duì)四川盆地暴雨的影響， 發(fā)現(xiàn)影響這3 次暴雨過(guò)程的水汽通道均有多條， 但其中最為主要的均為來(lái)自孟加拉灣的水汽通道。 曾勇等[19]利用HYSPLIT 模擬計(jì)算了新疆一次大暴雨期間不同區(qū)域不同高度的水汽輸送來(lái)源情況。結(jié)果表明：歐洲大陸、西西伯利亞、中亞地區(qū)等陸地及黑海、里海等海洋是此次大暴雨水汽的主要來(lái)源。 江志紅等[20]利用拉格朗日方法分析江淮梅雨的水汽來(lái)源特征， 發(fā)現(xiàn)江淮梅雨水汽主要來(lái)自印度洋（35%）、孟加拉灣—南海地區(qū)（19%）、太平洋地區(qū)（22%）和歐亞大陸地區(qū)（19%）。 孫建華等[21]對(duì)江淮流域持續(xù)性暴雨江南型和江北型的水汽輸送源地、路徑分析，發(fā)現(xiàn)江南型水汽路徑為印度半島南側(cè)的熱帶印度洋的西南路徑和印度尼西亞與中國(guó)南海的偏南路徑。 江北型的水汽路徑除以上路徑外， 還有西太平洋的東南路徑輸送水汽。 楊浩[22]對(duì)比了淮北雨季和江淮梅雨水汽輸送特征， 從水汽來(lái)源及源地貢獻(xiàn)方面探討二者的相對(duì)獨(dú)立性，對(duì)比兩雨季降水異常年水汽輸送特征。

洞庭湖地區(qū)屬長(zhǎng)江中游地區(qū)， 雖也屬于梅雨帶，但其具有明顯的區(qū)域特征，與典型梅雨不同，洞庭湖地區(qū)每年3 月底入汛，5—9 月夏半年降水進(jìn)入雨水豐沛期。 因此與以往研究不同，本文不僅分析了梅雨期（6—7 月）的水汽輸送特征，同時(shí)對(duì)整個(gè)雨水豐沛期夏半年的水汽輸送特征進(jìn)行分析。另外關(guān)于水汽輸送路徑問(wèn)題定性研究居多，定量研究偏少。 因此本文利用拉格朗日模式（HYSPLIT）定量分析了洞庭湖地區(qū)2014—2017 夏半年（4—9 月）水汽輸送特征，并對(duì)比了2017 年“6·22”極端降水2 個(gè)時(shí)段的水汽輸送差異，以期加深對(duì)洞庭湖地區(qū)的水汽輸送特征的認(rèn)識(shí)，從而為洞庭湖地區(qū)降水預(yù)測(cè)提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料

本文使用的資料包括：洞庭湖地區(qū)國(guó)家站、區(qū)域站資料和NCEP 再分析資料（https：//ready.arl.noaa.gov/gbl_reanalysis.php），時(shí)間分辨率6 h 一次，水平分辨率為2. 5°×2. 5°的大氣環(huán)流資料， 變量包括1 000～10 hPa（共17 層）上的位勢(shì)高度h、溫度t、緯向風(fēng)u 和經(jīng)向風(fēng)v，1 000～300 hPa 各層比濕q 及1 000～100 hPa 的各層垂直速度ω。

1.2 軌跡模擬方案

選擇模擬區(qū)域：洞庭湖地區(qū)，初始場(chǎng)水平分辨率為0.5°×0.5°，垂直共3 層（模擬初始點(diǎn)為90 個(gè)）。 模擬日期為每年的夏半年（4—9 月，2014—2017 年）。由于水汽主要存在于大氣對(duì)流層的中低層， 因此選取3 000、1 500、700 m，分別代表700、850、925 hPa，作為HYSPLIT 的模擬的初始高度。后向模擬氣塊三維軌跡時(shí)間長(zhǎng)度為264 h（-11 d），每6 h 輸出氣塊的位置， 并插值得到相應(yīng)位置的空氣塊的物理屬性（相對(duì)濕度、溫度、高度），每隔6 h 所有軌跡模擬初始點(diǎn)重新后向模擬追蹤264 h[22]。洞庭湖地區(qū)初始模擬氣塊的平面分布見(jiàn)圖1。

圖1 洞庭湖地區(qū)初始模擬氣塊的平面分布（綠點(diǎn)）

1.3 干濕空氣塊輸送貢獻(xiàn)率的計(jì)算

源區(qū)的輸送貢獻(xiàn)率公式：

其中，Qs1和Qs2分別代表干空氣塊輸送貢獻(xiàn)和濕空氣塊輸送貢獻(xiàn)，qlast代表空氣塊達(dá)到源區(qū)的比濕值（g/kg），m 代表源區(qū)所包含空氣塊的個(gè)數(shù)（個(gè)），n 代表空氣塊的總數(shù)（個(gè)）。

2 洞庭湖地區(qū)夏季水汽輸送來(lái)源的特征

2.1 洞庭湖地區(qū)水汽來(lái)源特征

利用拉格朗日軌跡模式模擬洞庭湖地區(qū)空氣塊后向軌跡，模擬時(shí)段為夏半年（4—9 月，2014—2017年），結(jié)合氣塊追蹤法[29]，得到水汽到達(dá)洞庭湖地區(qū)1 d 前到11 d 前的分布情況， 從而可以確定洞庭湖地區(qū)的氣塊攜帶水汽來(lái)源及其運(yùn)動(dòng)過(guò)程。 圖2 給出空氣塊攜帶水汽到達(dá)洞庭地區(qū)1、6、11 d 前的分布。1 d 前（圖2a）的水汽來(lái)源于洞庭湖地區(qū)及其周圍地帶，包括華北、華中、江淮、華南以及西南一帶，東南部可延伸到臺(tái)灣東南洋面。 水汽的大值區(qū)域?yàn)楹现翉V西一帶地區(qū)。從6 d 前水汽來(lái)源的空間分布（圖2b）可知，水汽向外推進(jìn)，水汽向北可以追蹤到西伯利亞地區(qū)，向西南可以追蹤到孟加拉灣、南海和部分阿拉伯海地區(qū)，向南可以追蹤到赤道附近，向東可以追蹤到西太平洋上空。 水汽的大值區(qū)呈西南—東北走向， 主要位于孟加拉灣—南海至中國(guó)東部及沿海區(qū)域之間。 從11 d 前水汽來(lái)源（圖2c）情況來(lái)看，水汽繼續(xù)向南推進(jìn)接近20°S 附近洋面以及澳大利亞北部沿海地區(qū)，向西南推進(jìn)到非洲以東的印度洋上，東部的水汽達(dá)到180°E 推進(jìn)到了太平洋中部地區(qū)，向西可以追蹤到歐洲地區(qū)， 但是到達(dá)歐洲的水汽已經(jīng)很少。 這時(shí)的大值區(qū)為印度洋至孟加拉灣—南海地區(qū)和西太平洋至中國(guó)東部沿海地區(qū)， 洞庭湖地區(qū)11 d 前有5 個(gè)主要水汽源地：歐亞大陸地區(qū)、中國(guó)東部地區(qū)、孟加拉灣—南海地區(qū)、印度洋地區(qū)、太平洋地區(qū)。

2.2 各源地水汽來(lái)源軌跡特征及其輸送貢獻(xiàn)

根據(jù)圖2（11 d 前）的分布情況，定義洞庭湖水汽的5 個(gè)水汽源地（圖3）：歐亞大陸、中國(guó)東部、孟加拉灣—南海、印度洋、太平洋，定量分析夏季洞庭湖地區(qū)各水汽源區(qū)的水汽來(lái)源軌跡特征及水汽輸送貢獻(xiàn)的差異， 找出影響洞庭湖地區(qū)降水的關(guān)鍵源區(qū)。

圖2 空氣粒子攜帶水汽到達(dá)洞庭湖地區(qū)1 d 前（a）、6 d 前（b）、11 d 前（c）的空間分布

圖3 洞庭湖地區(qū)水汽源地分布

分離出自各源地的軌跡圖（圖4b），圖4a 為各源地軌跡的平均位置。 3 個(gè)主要的水汽輸送路徑均來(lái)自海洋，分別是：太平洋（31.9%/32.3%）、印度洋（20.6%/26.6%）、 孟加拉灣—南海（18.5%/28.3%）（干/濕空氣輸送貢獻(xiàn)率）。陸地水汽主要來(lái)源于中國(guó)東部（14.4%/10.5%），歐亞大陸（14.6%/2.3%）。 最主要的水汽來(lái)源于太平洋地區(qū)， 從氣塊輸送軌跡分析可知， 來(lái)自于西太平洋地區(qū)自東向西輸送的氣塊占主要部分， 其次為來(lái)自越赤道氣流自南向北輸送的氣塊（這部分較少）。 由源地孟加拉灣—南海氣塊輸送軌跡圖可知，氣塊主要由孟加拉灣—南海，經(jīng)由中南半島輸送至洞庭湖地區(qū)。 由源地印度洋氣塊輸送軌跡圖可知，輸送軌跡主要由兩部分組成，一部分是南印度洋北中部經(jīng)由索馬里地區(qū)形成的越赤道氣流自西南方向輸送， 另一部分由南印度洋東部越赤道后，經(jīng)中南半島或南海地區(qū)輸送。中國(guó)東部地水汽輸送貢獻(xiàn)較海洋地區(qū)明顯偏少， 但仍是不可忽視的一部分。 歐亞大陸氣塊輸送水汽輸送貢獻(xiàn)相對(duì)較弱。

由水汽源地輸送月變化可知（圖4c），4、5 月孟加拉灣—南海和太平洋是主要的水汽源地， 隨著東亞夏季風(fēng)發(fā)展增強(qiáng)，二者水汽輸送量上升，并在8 月達(dá)到最強(qiáng)，9 月隨著東亞夏季風(fēng)減弱，二者對(duì)應(yīng)水汽貢獻(xiàn)顯著減小。 從印度洋水汽輸送季節(jié)變化來(lái)看，4月西南水汽通道較弱， 印度洋輸送至洞庭湖地區(qū)的水汽較少，5 月南亞季風(fēng)發(fā)展， 印度洋水汽輸送增多，6 月顯著加強(qiáng)、在7 月達(dá)到最大。 為了分析洞庭湖強(qiáng)降水時(shí)段梅雨期各源地水汽貢獻(xiàn)情況， 計(jì)算了6—7 月水汽源地輸送貢獻(xiàn)，與5—9 月不同，6—7 月印度洋的空氣輸送貢獻(xiàn)（干/濕）在所有源地中表現(xiàn)最強(qiáng)， 達(dá)43.5%/42.7%， 其次為太平洋（30.2%/27.1%）、孟加拉灣—南海（20.1%/24.6%）、中國(guó)東部（4.5%/5.2%）、歐亞大陸（1.7%/0.4%）。洞庭湖地區(qū)夏半年的主要水汽輸送源地為太平洋（32.3%，濕空氣輸送貢獻(xiàn)）、 孟加拉灣—南海（28.3%） 和印度洋（26.6%）， 其中4、5 月以太平洋和孟加拉灣—南海水汽輸送為主，6、7 月印度洋水汽輸送貢獻(xiàn)最大，可達(dá)42.7%，其次為太平洋和孟加拉灣—南海。

圖4 各源地氣塊軌跡的平均位置（a）、軌跡（b）和各源地水汽輸送的月變化（c）

3 2017 年洞庭湖地區(qū)一次極端暴雨過(guò)程水汽來(lái)源特征分析

3.1 降水實(shí)況

為了深入分析洞庭湖地區(qū)強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)的水汽來(lái)源特征， 選取2017 年6 月22 日—7 月1 日洞庭湖地區(qū)一次少見(jiàn)的特大暴雨過(guò)程[23]（簡(jiǎn)稱“6·22”極端降水）。 過(guò)程雨量空間分布整體呈北少南多（圖5），除松滋、荊州、公安，均達(dá)到暴雨量級(jí)（＞50 mm）。洪湖、華容、臨澧沿線以南均超過(guò)了200 mm，臨湘、安化、平江超過(guò)了500 mm，平江、安化部分地區(qū)甚至超過(guò)600 mm。從區(qū)域站統(tǒng)計(jì)來(lái)看：54 站次降水量為50～100 mm，173 站次降水量為100～250 m，348 站次降水量為250～500 mm，50 站次降水量為500～750 mm。 由于洞庭湖的持續(xù)降水，加之上游四水流域來(lái)水，洪峰在洞庭湖遭遇，形成惡劣形勢(shì)。使得洞庭湖地區(qū)水位迅速上漲，洞庭湖地區(qū)3 471 km 一線防洪大堤全線超警戒水位，一半堤段超保證水位。

圖5 2017 年不同時(shí)段累計(jì)降水量

此次降水主要集中在2 個(gè)時(shí)段， 分別為6 月22—25 日和6 月29 日—7 月1 日。2 次降水空間分布為南多北少，后一次的過(guò)程日降水量更大，東部地區(qū)更明顯。

3.2 暴雨過(guò)程的環(huán)流特征

持續(xù)性暴雨的發(fā)生必須要有相對(duì)穩(wěn)定的大尺度環(huán)流背景， 影響系統(tǒng)有可能在同一地區(qū)反復(fù)出現(xiàn)或沿同一路徑移動(dòng)， 從而造成很大的累積雨量。 從500 hPa 平均高度場(chǎng)（圖6）可看出，2 次過(guò)程亞歐大陸中高緯度地區(qū)均為明顯的“Ω”型分布，貝加爾湖附近出現(xiàn)高壓脊，其東側(cè)維持高空槽。中低緯西太平洋副熱帶高壓穩(wěn)定維持， 過(guò)程期間副熱帶高壓位置相對(duì)比較穩(wěn)定， 洞庭湖地區(qū)處于副熱帶高壓邊緣的強(qiáng)水汽輸送帶中， 有利于水汽和不穩(wěn)定能量不斷向暴雨區(qū)輸送。不同的是，2 次過(guò)程系統(tǒng)的位置具有較大差異。 第一個(gè)時(shí)段（圖6a）高壓脊以東高空冷槽位于華北地區(qū)，呈西南—東北向，其槽后的西北氣流利于帶動(dòng)中低層冷空氣侵入洞庭湖地區(qū)， 四川盆地有淺槽維持，副熱帶高壓較后一次過(guò)程位置偏西偏南，其北界位于華南，西伸脊點(diǎn)位于海南島。從第一時(shí)段低層850 hPa 風(fēng)場(chǎng)可以看出，切變線在洞庭湖上空，呈東西向，與強(qiáng)降水落區(qū)對(duì)應(yīng)較好。 第二個(gè)時(shí)段（圖6b）南槽與北槽結(jié)合，槽強(qiáng)度較第一個(gè)時(shí)段更強(qiáng)，槽移速減慢（中低層無(wú)冷空氣侵入），副熱帶高壓“高壓壩”效應(yīng)更加凸顯，脊線北抬，主體北界偏北，副熱帶高壓西北側(cè)對(duì)應(yīng)的西南急流更加旺盛， 低層850 hPa 風(fēng)場(chǎng)切變線呈西南—東北向，急流核位置偏北，強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在切變線南側(cè)的急流輻合區(qū)中。

圖6 850 hPa 風(fēng)場(chǎng)和500 hPa 高度場(chǎng)疊加

3.3 暴雨過(guò)程水汽輸送路徑及輸送貢獻(xiàn)分析

為了分析暴雨過(guò)程的水汽輸送路徑和定量分析水汽源地的輸送貢獻(xiàn)，模擬了2017 年6 月22 日—7月1 日水汽輸送軌跡圖， 并計(jì)算了各源地干濕空氣的輸送貢獻(xiàn)。 從第一個(gè)時(shí)段來(lái)看（圖7a），水汽輸送源地主要是印度洋地區(qū)， 干/濕空氣輸送貢獻(xiàn)最大（80.6%/82.0%）， 其次為孟加拉灣—南海（13.1%/14.6%）、 中國(guó)東部（4.0%/2.6%）、 太平洋（1.4%/0.6%）、歐亞大陸（0.9%/0.2%）。 印度洋的水汽輸送路徑主要包含0°～20°S 的南太平洋的2 支越赤道氣流， 它們經(jīng)印度夏季風(fēng)輸送至中南半島后到達(dá)洞庭湖地區(qū)。太平洋的水汽輸送貢獻(xiàn)較少，主要來(lái)源我國(guó)東部海洋地區(qū)。與第一個(gè)時(shí)段不同，第二個(gè)時(shí)段包括歐亞地區(qū)和中國(guó)東部的北方源地均沒(méi)有水汽來(lái)源，主要輸送源地為南方的海洋源地（印度洋、 孟加拉灣—南海、太平洋地區(qū)）。 印度洋仍然為最重要的水汽輸送源地，干/濕空氣輸送貢獻(xiàn)達(dá)（73.6%/70.1%），其次是孟加拉灣—南海（16.6%/20%），二者在2 次過(guò)程充當(dāng)水汽輸送的重要角色。在太平洋地區(qū)，水汽輸送貢獻(xiàn)較第一個(gè)時(shí)段明顯增大（9.8%/9.9%），水汽由菲律賓上空沿著副熱帶高壓外圍經(jīng)由南海、 中南半島輸送至洞庭湖地區(qū)。

圖7 6 月22—25 日（a）和6 月29 日—7 月1 日（b）的水汽輸送軌跡

值得注意的是，“6·22” 極端降水的各水汽源地輸送貢獻(xiàn)洞庭湖（6—7 月，2014—2017 年）的多年統(tǒng)計(jì)存在一定的差異，其中印度洋水汽輸送異常偏多，太平洋地區(qū)水汽輸送異常偏少，這與以下幾點(diǎn)相關(guān)：（1）副熱帶高壓主體偏西（圖6），受其阻擋，副熱帶高壓南側(cè)西太平洋的水汽很少能越過(guò)副熱帶高壓達(dá)到洞庭湖地區(qū)，第一個(gè)時(shí)段這種阻擋效應(yīng)尤為顯著；（2）印緬地區(qū)南支波動(dòng)活躍，利于將印度洋的水汽輸送至洞庭湖地區(qū)，從而增加了印度洋水汽輸送占比。

為了分析各源地來(lái)源氣塊的物理屬性， 依據(jù)模式輸出計(jì)算了物理量（高度、溫度、比濕、假相當(dāng)位溫）沿著軌跡隨著時(shí)間變化（0～11 d 前，即0 h～-264 h）（圖8）。 第一個(gè)時(shí)段歐亞大陸的氣塊在11 d 前（-264 h）主要來(lái)于對(duì)流層中下層，氣塊的初始溫度在5 ℃左右，氣塊的濕度為5 g/kg，假相當(dāng)位位溫為320 K，氣塊的初始溫度、濕度、假相當(dāng)位溫均較低，在向南輸送的過(guò)程中，高度先上升后下降，溫度和比濕先降后升。較其它源地而言，歐亞大陸的氣塊高度較高，溫度、比濕、假相當(dāng)位溫都較低，為干冷空氣。太平洋和中國(guó)東部各物理量變化較為類似， 高度逐步上升， 比濕和溫度變化較小， 假相當(dāng)位溫逐步增大。 印度洋和孟加拉灣—南海的氣塊高度較低，比濕、溫度、假相當(dāng)位相對(duì)較高，為高溫高濕氣塊，在72 h 前基本在900 ～1 000 hPa， 之后氣塊上升，比濕、溫度、假相當(dāng)位溫下降，存在水汽和能量的釋放過(guò)程。 第二個(gè)時(shí)段包括歐亞地區(qū)和中國(guó)東部的北方源地沒(méi)有水汽輸送，中低層無(wú)干冷空氣侵入。孟加拉灣—南海的氣塊起始高度最低， 印度洋和太平洋次之，它們的高度先緩慢降低，后顯著上升。 第二個(gè)時(shí)段主要水汽源地的氣塊的假相當(dāng)位溫均要大于第一個(gè)時(shí)段，這可能是第二個(gè)時(shí)段降水更強(qiáng)的原因。孟加拉灣—南海氣塊水汽含量最為豐富，溫度較高，假相當(dāng)位溫較高，而印度洋和太平洋相對(duì)較小，72 h 前，3 個(gè)源地的氣塊均存在增溫增濕的過(guò)程， 但以太平洋的氣塊最為顯著，之后三者溫度、濕度和假相當(dāng)位溫下降，存在能量和水汽釋放的過(guò)程。

圖8 6 月22—25 日和6 月29 日—7 月1 日物理量沿著軌跡變化

綜上， 第一個(gè)時(shí)段的主要水汽貢獻(xiàn)源地為印度洋（82%）和孟加拉灣—南海（14.6%），其它源地水汽輸送貢獻(xiàn)較小，其中歐亞大陸主要為干冷空氣輸入。與第一個(gè)時(shí)段不同， 第二個(gè)時(shí)段中國(guó)東部和歐亞大陸無(wú)水汽來(lái)源， 中低層無(wú)干冷空氣侵入， 印度洋（70.1%）和孟加拉灣—南海（20.0%）水汽輸送仍占主導(dǎo)地位，但太平洋（9.9%）水汽輸送明顯增多。 第二個(gè)時(shí)段主要水汽源地的氣塊的假相當(dāng)位溫要高于第一個(gè)時(shí)段， 這可能是第二個(gè)時(shí)段的降水更強(qiáng)的原因。

4 結(jié)論與討論

利用NCEP／NCAR 再分析資料、 地面站點(diǎn)資料，引入拉格朗日方法的軌跡模式， 對(duì)洞庭湖地區(qū)2014—2017 夏半年（4—9 月）和2017 年“6·22”極端降水2 個(gè)時(shí)段的水汽輸送差異進(jìn)行了分析， 得到以下結(jié)論：

（1）洞庭湖地區(qū)夏半年水汽的主要輸送源地為太平洋（32.3%）、孟加拉灣—南海（28.3%）和印度洋（26.6%）， 其中4、5 月以太平洋和孟加拉灣—南海水汽輸送為主，6、7 月印度洋水汽輸送貢獻(xiàn)最大，可達(dá)42.7%。中國(guó)東部的水汽主要來(lái)自中國(guó)東部地區(qū)，雖然其水汽輸送貢獻(xiàn)較海洋地區(qū)少， 但仍是不可忽視的一部分。

（2）“6·22” 極端降水期間，亞歐大陸中高緯度地區(qū)為明顯的“Ω”型流型分布，貝加爾湖附近出現(xiàn)高壓脊，其東側(cè)為高空冷槽；副熱帶高壓位置相對(duì)比較穩(wěn)定， 洞庭湖地區(qū)處于副熱帶高壓邊緣的強(qiáng)水汽輸送帶中， 有利于水汽不斷向暴雨區(qū)輸送。 不同的是， 第一個(gè)時(shí)段高空冷槽與副熱帶高壓長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定維持， 高空冷槽帶動(dòng)中低層冷空氣侵入與副熱帶高壓西側(cè)暖濕氣流匯合造成強(qiáng)降水； 第二個(gè)時(shí)段副熱帶高壓“高壓壩”效應(yīng)凸顯，南北槽合并加深少動(dòng)，來(lái)自海洋的強(qiáng)暖濕氣流在切變線南側(cè)輻合抬升是造成第二次強(qiáng)降水的重要原因。

（3）“6·22” 極端降水期間，印度洋水汽輸送異常偏多，太平洋水汽輸送異常偏少。第一個(gè)時(shí)段的水汽貢獻(xiàn)源地為印度洋（82%）、孟加拉灣—南海（14.6%），其他源地水汽輸送貢獻(xiàn)較小，其中歐亞大陸主要為干冷空氣輸入。與第一個(gè)時(shí)段不同，第二時(shí)段中國(guó)東部和歐亞大陸無(wú)水汽來(lái)源， 中低層無(wú)干冷空氣侵入，印度洋（70.1%）、孟加拉灣—南海（20.0%）水汽輸送仍占主導(dǎo)地位，但太平洋（9.9%）水汽輸送明顯增多。 第二個(gè)時(shí)段的主要水汽源地的氣塊的假相當(dāng)位溫要高于第一個(gè)時(shí)段， 這可能是第二個(gè)時(shí)段的降水更強(qiáng)的原因。

值得一提的是， 本文的分析方法不僅在洞庭湖地區(qū)，其他地區(qū)也同樣適用。 本文利用HYSPLIT 主要計(jì)算的是3 000、1 500、700 m， 分別代表700、850、925 hPa 的水汽輸送情況， 由此得到的水汽輸送與整層水汽輸送雖有一定偏差， 但基本能夠代表決定降水量的中低層水汽輸送來(lái)源。