邵陽市近50 年秋季連陰雨氣候的特征分析

黃俊翔，楊 宇，甘偲鳳，于 希，李 重

1.邵陽市氣象局，湖南邵陽 422000；2.洞口縣氣象局，湖南洞口 422300；3.邵陽市氣象局，湖南邵陽 422000；4.綏寧縣氣象局，湖南綏寧 422600；5.新寧縣氣象局，湖南新寧 422700

氣象學(xué)上把出現(xiàn)連續(xù)3 d以上的陰雨天氣，同時(shí)只出現(xiàn)短暫日照時(shí)間的天氣現(xiàn)象稱為連陰雨。連陰雨天氣過程的日降水量由小雨、中雨甚至大雨組成，有時(shí)也會出現(xiàn)暴雨。雖然連陰雨總體降水不如春夏強(qiáng)對流和汛期降水激烈，但秋季連陰雨卻是常見的氣象災(zāi)害之一，由于其持續(xù)時(shí)間長、降水范圍廣、日照時(shí)間短、氣溫持續(xù)偏低的特點(diǎn)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和糧食貯存等行業(yè)產(chǎn)生較大危害[1-4]。不同地區(qū)的秋季連陰雨呈現(xiàn)出不同的變化趨勢與分布特征，我國典型的秋季連陰雨為華西秋雨，也是我國雨季重要的組成部分[5]。

邵陽地處湖南西南部，屬典型的中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，整體表現(xiàn)為雨季明顯、夏秋多旱，因而在秋季出現(xiàn)大范圍連陰雨天氣比較罕見。選取1971—2020年邵陽市10個(gè)地區(qū)的氣象觀測資料，用以研究邵陽秋季（9—11月）連陰雨的基本特征和變化規(guī)律，探究其氣候特征和成因機(jī)制，為邵陽秋季連陰雨提供預(yù)報(bào)思路與方法。

1 資料和方法

選取邵陽市區(qū)、洞口縣、綏寧縣、隆回縣、武岡市、新寧縣、城步縣、邵陽縣、新邵縣、邵東市10個(gè)地區(qū)的地面觀測站1971—2020年的秋季（9—11月）觀測資料，根據(jù)湖南省氣象標(biāo)準(zhǔn)，篩選出日降水量≥0.1 mm并且持續(xù)連續(xù)7 d以上，過程日平均日照數(shù)≤1 h的定義為一次秋季連陰雨過程[6]。同時(shí)，選取2020年邵陽市秋季連陰雨過程進(jìn)行個(gè)例分析。

2 秋季連陰雨的氣候特征

2.1 次數(shù)分布

1971—2020年的邵陽市10個(gè)地區(qū)的氣象觀測資料統(tǒng)計(jì)顯示，洞口縣、武岡市、綏寧縣連陰雨次數(shù)最多，邵陽市區(qū)、邵東市較少，呈現(xiàn)出西中北部地區(qū)偏多、東部偏少的特點(diǎn)。

2.2 持續(xù)天數(shù)分布

資料分析可知，1971—2020年邵陽市10個(gè)地區(qū)秋季連陰雨平均天數(shù)為9.78 d，最長連陰雨持續(xù)天數(shù)以新寧縣、隆回縣和綏寧縣最多，為20～21 d，其余各縣區(qū)較為接近，為18～19 d。

2.3 年際變化分布

1971—2020年，邵陽市10個(gè)地區(qū)秋季連陰雨過程平均每年有12.42次，最多年份可達(dá)5次（1981年），洞口縣則有2個(gè)年份都達(dá)到了5次，分別出現(xiàn)在1981和1994年，總持續(xù)日數(shù)累計(jì)達(dá)到了49 d。

2.4 各月分布情況

1971—2020年邵陽市10區(qū)全市各月份秋季連陰雨過程呈現(xiàn)出以10月份出現(xiàn)次數(shù)最多，11月份次之，而9月份最少的整體規(guī)律，與周佑云等[7]在郴州秋季連陰雨天氣過程氣候特征與預(yù)報(bào)一文中的結(jié)論基本一致；從連陰雨過程出現(xiàn)次數(shù)占比率來看，各縣（市）10月份連陰雨過程出現(xiàn)次數(shù)占比率均達(dá)到了40%以上，最多接近60%，11月份連陰雨過程出現(xiàn)次數(shù)占比率均達(dá)到了30%以上，最多接近40%；總連陰雨過程次數(shù)最少的邵陽市區(qū)、邵東市，9月份連陰雨過程出現(xiàn)次數(shù)占比率均低于20%。

3 邵陽市2020年秋季連陰雨的天氣特征

3.1 天氣實(shí)況

3.1.1 降水實(shí)況 2020年邵陽市秋季全市平均降水量為300.2 mm，較常年同期偏多78.0 mm，降水距平百分率為35.1%。9月份開始，邵陽市出現(xiàn)了長達(dá)1個(gè)月的連續(xù)陰雨天氣過程，9月份累積降水量為273.9 mm，較歷史同期異常偏多，隆回縣、綏寧縣創(chuàng)歷史最高值，邵陽市區(qū)排歷史第2高值，武岡市排歷史第5高值（圖1）。

圖1 邵陽市2020年秋季降水量（a）和降水距平百分率分布圖（b）

3.1.2 氣溫實(shí)況 2020年邵陽市秋季全市平均氣溫為17.2 ℃，比常年同期偏低0.9 ℃。9月份邵陽市平均氣溫為21.4 ℃，同比50年9月份平均氣溫偏低1.8 ℃，其中邵陽市區(qū)、隆回縣排歷史第2低值，洞口縣排歷史第3低值，武岡市排歷史第4低值（圖2）。

圖2 邵陽市2020年秋季氣溫（a）和氣溫距平分布圖（b）

3.1.3 日照實(shí)況 2020年邵陽市秋季全市平均日照時(shí)數(shù)為193.8 h，比常年同期偏少181.9 h，9月份日照時(shí)數(shù)為0的天數(shù)總計(jì)出現(xiàn)22 d，總?cè)照諘r(shí)數(shù)不足30 h，為27.9 h，洞口縣、隆回縣、武岡市、綏寧縣以及邵陽市區(qū)的日照時(shí)數(shù)均創(chuàng)歷史最低值（圖3）。

圖3 邵陽市2020年秋季日照時(shí)數(shù)（a）和距平分布圖（b）

3.2 環(huán)流形勢

3.2.1 高層形勢（200 hPa） 從圖4的高層200 hPa形勢演變圖可知，整個(gè)連陰雨過程期間，西伯利亞上空始終存在一個(gè)低壓，不斷向東南方向移動，而在2020年9月6日20:00，南亞高壓穩(wěn)定在青藏高原上，自東向西開始移動；至9月12日20:00，南亞高壓移動至長江流域上空，其高壓脊位于30°N以南附近，意味著在江淮上空易生產(chǎn)并維持一個(gè)暖性反氣旋，會造成南北兩側(cè)氣壓梯度增大，致使北側(cè)的西風(fēng)急流與南側(cè)的東風(fēng)急流明顯加強(qiáng)[8]。而9月24日—10月4日，南亞高壓東移至海上消失，意味著此次連陰雨過程完全結(jié)束。

圖4 2020年9月6、8、12、15、24日和10月4日20:00 200 hPa高空形勢演變圖

3.2.2 中層形勢（500 hPa） 從圖5的層500 hPa形勢演變圖可知，整個(gè)連陰雨過程期間中層環(huán)流形勢較為穩(wěn)定，烏拉爾山以東、貝加爾湖北方上空形成的阻塞高壓異常強(qiáng)盛，呈現(xiàn)出“單阻型”的梅雨環(huán)流形勢，導(dǎo)致我國中高緯地區(qū)環(huán)流活動多以經(jīng)向環(huán)流為主。副熱帶高壓整體呈帶狀分布，穩(wěn)定存在于西太平洋海面上，脊線從華南地區(qū)延伸至日本南部附近，呈東北—西南走向。有一低壓槽穩(wěn)定存在印度東部或孟加拉灣一帶，同時(shí)東北冷渦的尾部延伸至我國江淮地區(qū)，有利于強(qiáng)冷空氣從貝加爾湖以東沿東北冷渦后部南下入侵長江流域，從而影響湘南地區(qū)，而且還利于多股弱冷空氣從巴爾喀什湖移動影響邵陽市。此外，由于低壓槽的存在，使長江中下游地區(qū)多盛行的西南風(fēng)與北方多盛行的偏西氣流相互交匯，構(gòu)成一條范圍寬廣的氣流匯合區(qū)，進(jìn)而有利于鋒生運(yùn)動，并帶來充沛的水汽。

圖5 2020年9月6、8、12、15、24日和10月4日20:00 500 hPa中高空形勢演變圖

3.2.3 低層形勢（700 hPa） 從圖6的低層700 hPa形勢演變圖可知，湘西南部穩(wěn)定存在一切變線，且切變線南側(cè)有一條與之平行的低空西南急流，二者之間形成主要的雨帶。由于低槽的存在，低空上常常有西南低渦與低槽配合并沿切變線東移，進(jìn)而引起地面上靜止鋒波動，易形成完整的氣旋，配合冷空氣推動靜止鋒南下則能變性為冷鋒，從而持續(xù)產(chǎn)生降水與降溫。每一次低槽冷鋒活動則構(gòu)成梅雨形勢，而一次次的氣旋活動，加上空氣溫度露點(diǎn)之差小于1，水汽達(dá)到飽和狀態(tài)，則構(gòu)成穩(wěn)定的雨帶，形成持續(xù)性的低溫寡照連陰雨天氣。

圖6 2020年9月6、8、12、15、24日和10月4日20:00 700 hPa中高空形勢演變圖

3.2.4 地面形勢 從圖7的海平面氣壓場形勢演變圖可知，中高緯地區(qū)冷空氣偏強(qiáng)，東北冷渦強(qiáng)勢且不斷南下，而受阻高經(jīng)向環(huán)流形勢的影響，利于引導(dǎo)冷空氣不斷南下影響我國中東部地區(qū)。同時(shí)，受9月份中旬副高偏強(qiáng)穩(wěn)定少動與西南急流的影響，湖南地區(qū)冷暖氣流交匯頻繁，造成連續(xù)陰雨天氣，氣溫持續(xù)偏低。在此時(shí)段共先后有四股冷空氣自偏北路徑南下影響湖南，且冷空氣強(qiáng)度較強(qiáng)，冷高壓中心達(dá)到了1 032.5 hPa，不斷南下形成冷式切變線，導(dǎo)致湘南地區(qū)陰雨天氣不斷。

圖7 2020年9月6、8、12、15、24日和10月4日20:00 海平面氣壓形勢演變圖

4 總結(jié)與預(yù)報(bào)點(diǎn)

采用1971—2020年的邵陽市10個(gè)地區(qū)的氣象觀測資料，并選取2020年邵陽秋季連陰雨過程進(jìn)行個(gè)例分析，用以研究邵陽秋季連陰雨的基本特征和變化規(guī)律，得到結(jié)果如下。

4.1 結(jié)論

（1）邵陽市10個(gè)地區(qū)1971—2020年連陰雨過程呈現(xiàn)出西中北部地區(qū)偏多、東部偏少的特點(diǎn)，出現(xiàn)時(shí)間以10月份出現(xiàn)次數(shù)最多，11月份次之，而9月份最少的規(guī)律。

（2）烏拉爾山高壓脊強(qiáng)大，阻塞高壓異常強(qiáng)盛，保證了冷空氣從烏拉爾高壓脊前部不斷向南輸送，進(jìn)入長江流域，為保證連續(xù)陰雨天氣穩(wěn)定維持提供了所需的冷空氣供應(yīng)。

（3）副高雖呈塊狀分布，但強(qiáng)盛穩(wěn)定存在西太平洋東海上，因而使北方來的偏西氣流與長江流域以南的西南氣流交相匯合，構(gòu)成范圍寬廣的氣流匯合區(qū)，有利于鋒生，同時(shí)帶來充沛的水汽，有利于持續(xù)性江南春雨事件的發(fā)生[9]。

（4）低槽的穩(wěn)定存在，切變線、低渦活動頻繁，西南低渦與低槽配合并沿切變線東移，則引起地面上靜止鋒波動，并產(chǎn)生氣旋活動，而一次次氣旋活動帶來一次次的降雨過程。

（5）水汽充沛，空氣飽和度高，在整個(gè)連陰雨過程中，水汽主要來源于中低層500、700 hPa穩(wěn)定且強(qiáng)盛的副熱帶高壓西側(cè)西南氣流的輸送，同時(shí)，溫度露點(diǎn)差小于0 ℃也表示大氣水汽狀況一直處于飽和狀態(tài)。

4.2 預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)

（1）9月南亞高壓存在且自西向東移動至長江流域上空附近時(shí)，并且其高壓脊位于30°N南面，是產(chǎn)生連陰雨天氣的有利形勢。

（2）副熱帶強(qiáng)盛且西伸，呈東北至西南走向，脊線位置也比較穩(wěn)定，使長江中下游地區(qū)盛行西南風(fēng)，進(jìn)而與偏西氣流形成范圍性的風(fēng)帶鋒區(qū)，同時(shí)切變系統(tǒng)頻頻建立，產(chǎn)生持續(xù)性的連陰雨天氣。

（3）水汽條件充沛，溫度露點(diǎn)差≤4℃的濕區(qū)并配合切變線為降水主要區(qū)域，南亞高壓消失入海、副高南撤至20°N附近，預(yù)示著連陰雨天氣結(jié)束。