近50 a滁州地區梅雨的時空變化特征

胡姍姍，羅愛文，賈天山，張先衛，龔年祖，黃 蓉，張 彥

(1.南京大學大氣科學學院，江蘇 南京 210093;2.安徽省滁州市氣象局，安徽 滁州 239000)

梅雨是我國江淮流域春末夏初過渡季節中的一種重要天氣氣候現象［1］，每年入、出梅的遲早、梅雨期的長短、梅雨量的豐枯和梅雨量的強弱，不但反映了該年從春到夏過渡期間亞洲上空大氣環流季節變化與調整的各種演變特征，而且直接影響我國江淮地區的旱澇，因此梅雨一直是我國氣象學者研究的重要課題［2］。研究皖東地區梅雨特征及其時空分布的目的，在于更好地探明流域水旱成因、流域水分資源和生態環境。皖東地區的洪澇災害是由來已久的生態環境問題，涉及到地理環境、水利工程和農業結構等諸多方面，但是最直接、最重要的還是天氣氣候因素。

滁州市地處安徽東部江淮分水嶺，滁州境內主要有滁河水系、淮河干流水系、高郵湖水系3大水系。屬北亞熱帶濕潤性季風氣候。季風明顯，四季分明，氣候溫暖濕潤，雨熱同季，易旱易澇。而梅汛期的洪澇以及局部地區的澇災是滁州地區重要的災害之一。因此，進一步加強對滁州地區梅雨變化規律及其影響機制的研究，不僅有利于提高該區旱澇氣象災害預測的水平，而且有利于減少梅雨災害帶來的損失，這對發展農業生產，保障人民生命財產安全有著重要的現實社會意義。

1 材料與方法

1.1 資料

安徽省氣象臺的入梅期、出梅期資料，滁州地區滁州、來安、全椒、天長、定遠、鳳陽、明光7個氣象站的降水觀測資料，以及美國 NCEP/NCAR再分析資料中1961-2010年逐日高度場資料，網格距 2.5°×2.5°。

1.2 方法

根據相關實測數據，分別整理、統計和分析梅雨期不同降水特征量，并以此為依據探索滁州地區梅雨多年變化和地域差異。

利用系統聚類分析和相關分析對50 a(1961-2010年，除1965和1978年空梅外)梅雨期、梅雨量和梅雨強度進行分析，以便探明滁州地區梅雨的基本特征和變化規律［3-4］。

梅汛期特征量統計項目選定入梅期、出梅期、梅期長度、梅雨量、梅日量、梅年比、梅暴日、梅雨強度指數及其標準化距平等。

2 時空特征

2.1 梅雨期的特征

2.1.1 梅雨時期

入梅期。滁州地處江淮地區，江淮地區入梅期因地域不同而有所不同，多數年份具有南早北遲的特點，但一般相差3～5 d;有的年份南北同時入梅，還有的年份出現北早南遲的現象。這主要是受副高位置和環流條件影響所致［5］。滁州地區從1961-2010年的50 a中，除2 a空梅外，實有梅雨的年份為48 a。在有梅雨的年份中，多數年份入梅期在6月中旬，平均入梅期在6月17日;最早的在6月2日 (1996年)，最遲的在7月9日 (1982年)，入梅期前后最大相差37 d。

出梅期。滁州多數年份出梅期在7月上中旬，平均在 7月 9日;最早的在 6月 15日 (1961，1984年)，最遲的在7月29日 (1987年)。出梅期前后相差達44 d。

梅雨長度。滁州平均梅雨長度為24 d;短的(除空梅外)只有5 d(2005年);長的則達50～57 d(如1991，1996年)，1991年最長為57 d。梅雨期長度相差50～57 d。

2.1.2 梅雨量

梅雨量是梅期降水的基本特征量，也是造成滁州地區旱澇的要主原因。滁州地區50 a梅雨量分布不均，平均為227.5 mm。但歷年梅雨量相差懸殊，少的 (除空梅外)有 18.4 mm(2005年)，27.6 mm(1964年)等;多的則達502～931 mm，如1991年的 931 mm(歷年最多)，2003年的621 mm和1996年的502 mm等。

2.1.3 梅雨強度

梅雨強度是梅期降水的重要指標，也是滁州地區旱澇致災的關鍵因素。梅雨強度可包括梅期平均日雨量、雨量梅年比、梅期暴雨日數和梅雨強度指數等指標。

梅期平均日雨量。梅期平均日雨量是梅雨量與梅期日數之比。滁州地區從1961-2010年梅期平均日雨量多為5～20 mm，平均值為9.5 mm。但歷年差異很大，少的 (除空梅年外)有3.2 mm(1977年)，3.7 mm(2001和2005年);多的則在達25.7～30.9 mm，如1972年的30.9 mm(歷年最多)，1969年的25.7 mm等。

雨量梅年比。雨量梅年比是梅雨量與年雨量之百分比。滁州地區梅年比10%～30% ，平均為21.5% ，但歷年差異懸殊。小的 (除空梅外)有2%(1964，2005年)和6%(1977，1992，2000年);大的44% ～56%，如1991年的56%(歷年最大)和1996年的44%等。

梅期暴雨日數。梅期暴雨日數是梅期雨量≥50 mm的日數之和。滁州地區梅期暴雨日數多數年份在1～2 d，平均為1.3 d，但歷年差異也很大。梅期暴雨日數為0 d的，除空梅年外，還有1964，1973，1977和2005年等年份;暴雨日數 ＞3 d的有5 a(如 1969，1972，1991，2003和 2007年);最多的為6 d(1991年)。

梅雨強度指數。梅雨強度指數實際上是根據不同項目、不同指標對梅雨影響進行綜合評價的指數。徐群等［6-9］都做過系統的研究。梅雨期的長短、平均日雨量的大小和梅雨期暴雨日數的多少，無疑直接影響著旱澇的形成和發展，理應體現在梅雨強度指數中。但由于梅雨量與全年降水量之比對于流域水文、區域經濟和地區農業都是至關重要的，也應當納入梅雨強度指數公式，以便更加科學有效地反映梅雨的綜合影響。因此，滁州地區梅雨強度指數［10］可表示為:

M=l/L+q/Q+b/B+d/D。

式中:M為梅雨強度指數;l、q、b、d分別為某年梅期長 (d)、某年梅期平均日雨量 (mm)、某年梅年比 (%)、某年梅期暴雨日數 (d);L、Q、B、D分別為多年平均梅期長 (d)、多年梅期平均日雨量 (mm)、多年平均梅年比 (%)、多年平均梅期暴雨日數 (d)。滁州地區1961-2010年梅雨強度指數多在2.0～6.0，平均4.0，但歷年差異很大。梅雨強度指數≤2的，除空梅外，還有1961，1964，1977，1992，1994，2000，2001 和2005年; ＞6.0的有 1968，1969，1972，1980，1982，1983，1991，1996，2001，2003和2007年;最大為1991年的12.1。

2.2 梅雨特征量的時間演變

2.2.1 梅雨期的年際和年代際變化

入梅期的年際和年代際變化。滁州地區入梅期具有顯著的年際變化，多數年份在6月中下旬，但也有提前到5月中旬的，還有推遲到7月上旬的。圖1為1961-2010年歷年入梅期和入梅期標準化距平變化及擬合趨勢曲線。

圖1中縱坐標是以5月1日為起點而往后排列的日數。

圖1 滁州地區歷年入梅及入梅期標準化距平的變化

從圖1中11 a滑動平均入梅日期看，20世紀70年代后期至80年代前期處平穩狀態，80年代中后期至21世紀前期一直處于波動狀態，80年代中后期至90年代初入梅期較歷年有推遲趨勢，而90年代至21世紀初則有提前趨勢。從年際變化看，1988-1991年入梅期明顯提前，而2004年以來除2008年外均入梅推遲。從線性擬合趨勢線看出，1961-2010年滁州地區入梅日期長期趨勢呈下降趨勢。總體而言，滁州地區歷年入梅期呈波動趨勢，但2008年后處于入梅日期推遲趨勢中。

出梅期的年際和年代際變化如圖2所示。

圖2 滁州地區歷年出梅及出梅期標準化距平的變化

圖2中縱坐標同樣是以5月1日為起點而往后排列的日數。從11 a滑動平均出梅日期看，相對較為平穩，基本圍繞平均值周圍處于小幅波動狀態，20世紀70年代前期至90年代前期處于出梅期較歷年推遲趨勢中，20世紀90年代至21世紀前期出梅期較歷年平均略提前，2005年以后出梅期處于推遲趨勢中。從年際變化看出梅期基本圍繞平均值周圍震蕩，波動幅度沒有入梅期的大，且具有在2003年以后出梅期與歷年平均相比推遲的趨勢。從線性擬合趨勢線看出，1961-2010年滁州地區出梅日期長期趨勢呈上升趨勢 (與江淮一致)，標準化距平擬合趨勢線具有更明顯的上升趨勢。總體而言，滁州地區歷年出梅日期雖在波動震蕩，但具有相對平穩的趨勢特點。

梅期長度的年際和年代際變化如圖3所示。滁州地區歷年梅雨期長度變化大，平均為23 d，但長短相差懸殊。從11 a滑動平均看，20世紀60-70年代初梅雨期長度偏短，70年代中期至80年代中后期梅雨期偏長，80年代末至21世紀初期梅雨期長度偏長，2010年后呈偏短、偏長的波動狀態。從線性擬合趨勢線看出，1961-2010年滁州地區梅期長度趨勢呈上升趨勢，其中1991年梅雨期最長，達57 d。總體看來，滁州地區梅雨期變化的趨勢是在波動中延長。

由以上分析可看出，滁州地區梅雨期特征量具有顯著年際變化，且從較長時間尺度來看具有入梅變早、出梅變遲、梅雨期變長的特點。

2.2.2 梅期雨特征量的年際年代際變化

圖3 滁州地區歷年梅雨期長度及梅雨期長度標準化距平的變化

把整個滁州地區各梅雨特征量分別做區域平均，將其在空間上作為一個點，來進一步分析各梅雨特征量的時間變化特征。利用線性傾向方法計算梅雨特征量的長期演變趨勢。圖4給出梅雨量和梅雨強度2個梅期雨量的時間演變曲線，其中柱線為年際尺度分量，光滑曲線為年代際尺度分量，虛線為線性，細實線為±0.7倍標準差選擇線。

由圖4中年際分量可以看出，梅雨特征量均存在顯著不同的年際變化特征。由圖4中線性趨勢線可以看出48 a來梅雨特征量均存在顯著一致的長期趨勢變化特征，即梅雨量和梅雨強度指數長期趨勢都呈上升趨勢，說明從較長時間尺度來看，滁州地區梅雨特征量具有向梅雨量偏多、梅雨強度偏強變化的趨勢。

梅雨量的年代際變化表明，20世紀60年代期梅雨量偏少，70年代初期至80年代初期梅雨量呈正常略偏多的狀態，80年代中期至90年代初期梅雨量顯著偏多，90年代中期至21世紀初梅雨量呈偏少、偏多的波動狀態。梅雨強度的年代際變化表明，20世紀60年代梅雨強度偏弱，70年代初期至80年末期梅雨強度呈偏弱、偏強、偏弱的波動狀態，90年代梅雨強度呈偏強的狀態，2001年后呈偏弱、偏強、偏弱、偏強、偏弱的波動狀態。

圖4 滁州地區歷年梅雨特征量的變化趨勢

若以超過0.7倍標準差作為梅雨特征量偏多(遲)，＜-0.7倍標準差作為梅雨特征量偏少(早)的標準，給出48 a來滁州地區梅雨特征量的異常年份如表1所示。48 a來滁州地區梅雨期長度異常偏長的年份有12 a，異常偏短的年份有10 a;梅雨量異常偏多 (以下簡稱豐梅年)的年份有9 a，梅雨量異常偏少 (以下簡稱枯梅年)的年份有11 a;梅雨強度指數異常偏強的年份有7 a，異常偏弱的年份有2 a。

由以上分析可見，滁州地區梅雨特征量時間分布不均，其年際變化差異顯著。梅雨量異常的年份，豐梅年中分別各有2/9的年份入梅日期偏早和出梅日期偏遲，有4/9的年份梅雨期長度異常偏長，有2/3的年份梅雨強度異常強;枯梅年中有9/11的年份出梅偏早，有6/11的年份梅雨期長度異常偏短，有2/11的年份梅雨強度異常偏弱。

從較長時間尺度來看，1961-2010年 (除空梅1965和1978年外)48 a來梅雨特征量均存在顯著不同的長期趨勢變化特征。其中除入梅日期長期趨勢呈下降以外，出梅日期、梅雨期長度、梅雨量和梅雨強度長期趨勢都呈上升，且梅雨期長度、梅雨量和梅雨強度指數的年代際變化趨勢與出梅日期的年代際變化趨勢相比雖然存在一定差異但總體基本相似，只是振幅略有不同。

對滁州地區梅雨量與梅雨期長度做回歸分析，梅雨量與梅雨日數存在線性相關，Y=10.146X-13.022，式中X為梅雨期長度，Y為梅雨量，對其相關性進行顯著性檢驗，通過α=5%的顯著性水平檢驗，說明滁州地區梅雨量與梅期長度呈正相關。

表1 滁州地區梅雨特征量的異常年份

2.3 梅雨期降水的空間分布

滁州地區梅雨期梅雨量的空間分布不均衡(圖5)。從滁州地區梅雨期降水距平百分率分布來看，滁州地區梅雨量分布不均，為190～260 mm(圖5中a)，其中滁州、來安、全椒、天長較全區平均偏多，全椒偏多最多，達12.6%，滁州、來安、天長偏多在10%以內;北部鳳陽、明光、定遠均偏少，鳳陽偏少最多，達13.9%，定遠、明光偏少在6%以內。從圖5中b可看出，滁州地區梅雨量分布為北少南多。梅雨量的這種分布特征，對于滁州地區氣候研究和天氣預報具有較重要的參考價值。

另對滁州區域7個站50 a來 (除空梅年外)梅雨量距平時間序列進行聚類分析 (圖6)，基本上可分為3類。滁州、來安、天長為1類，定遠、鳳陽、明光為1類，全椒為1類。對上述分區梅雨量進一步做差值t檢驗，所得統計量的絕對值大于信度0.05的顯著性水平臨界值，說明滁州地區梅雨降水在此三地之間存在顯著性差異。

進一步對滁州地區1961-2010年50 a(除空梅外)平均雨量梅年比分布進行分析，可知全椒最大達23%，滁州、定遠、明光次之為22%，來安次少21%，天長、鳳陽最少為20% (圖5中c)，可見雨量梅年比的分布趨勢除受各站梅雨量影響外，還受年降水量影響。

3 異常環流特征分析

如果以梅雨期梅雨量標準化距平絕對值1.0倍標準差為選擇標準來定義滁州地區梅雨期豐梅年和枯梅年，其中梅雨量標準化距平＞1.0為豐梅年，＜-1.0為枯梅年，則滁州地區50 a中有枯梅年5 a(分別是 1964，1965，1978，1992，2005年)、豐梅年 6 a(分別是 1972，1980，1991，1996，2003，2007年)。

圖5 滁州地區歷年梅雨的空間分布

圖6 滁州地區歷年平均梅雨量距平的聚類分析

由于皖東地區梅雨異常是該地區大氣環流異常的直接結果，分別對梅雨期豐、枯梅年500 hPa逐日位勢高度場作合成分析。結果 (圖7)西太平洋副高強度較正常梅年增強，副高脊線穩定在20°-25°N，來自西伯利亞的北方冷空氣經河套以東地區南下與來自阿拉伯海、孟加拉灣、南海和西太平洋副熱帶高壓西南部邊緣的暖濕氣流在我國江淮地區上空交綏，對流旺盛，從而形成皖東地區梅雨偏多。豐梅年中高緯為典型的東阻型，在貝加爾湖以東至鄂霍茨克海一帶存在阻塞高壓，但阻高的強度較弱;而枯梅年則完全相反，中高緯地區幾乎均為平直的西風氣流，西太平洋高壓位于海上，印度季風槽的強度和西太平洋副熱帶高壓的強度均明顯比正常梅年減弱，對流極弱，故造成江淮地區梅雨期梅雨量異常偏少。

4 小結

滁州地區梅雨基本特征為平均入梅期在6月17日，出梅期在7月3日，梅期長度為23 d;梅雨量為227.5 mm，梅期日雨量為9.9 mm，雨量梅年比為21.5%，暴雨日數為1.3 d，梅雨強度指數為4.0。

梅雨期特征量和梅雨特征量存在顯著不同的年際、年代際變化和長期趨勢變化特征。5個梅雨特征量的年代際變化之間存在明顯的負相關或正相關關系。除入梅日期呈下降的長期變化趨勢外，出梅日期、梅雨量、梅雨期長度、梅雨強度均呈上升的長期變化趨勢。并且梅雨量與梅雨日數存在顯著正相關。

滁州地區梅雨量按系統聚類分析可分為3類，并通過信度大于顯著性水平為0.05的t檢驗，且具有自北向南遞增分布趨勢，這種分布特點，對于各地氣候研究和天氣預報具有重要的參考價值。雨量梅年比的分布趨勢除受各站梅雨量影響外，還受年降水量影響。

豐梅年中高緯有一典型的阻塞高壓存在，副高強度明顯增強，副高脊線穩定在20°-25°N;枯梅年中高緯幾乎為平直的西風氣流且副高位于海上，強度明顯減弱。

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