一次罕見的浙江連陰雨天氣成因分析*

陳懿妮 樓茂園* 婁小芬 張紀偉 李嘉鵬 劉漢華

(1.浙江省氣象臺，浙江 杭州 310017；2.浙江省氣象局，浙江 杭州 310002)

0 引 言

連陰雨通常是指連續5 d及以上的陰雨寡照天氣，累計雨量不大，不如冰雹、雷雨大風等強對流天氣發生時那么劇烈，故其影響容易被忽視，但隨著人們生活水平的不斷改善，民眾生活對氣象條件依賴程度不斷提高。一方面，長時間陰雨寡照天氣，影響農作物生長，直接關系到市民的“菜籃子”[1]；另一方面，連陰雨期間時有暴雨過程發生，極易引發山體滑坡、泥石流等地質災害；因此連陰雨天氣及其影響研究受到關注[2-4]。

長江流域連陰雨天氣一年四季均有可能發生。初夏連陰雨通常雨量較大，被歸為“梅雨”單獨研究[5]。冬春季節連陰雨現象較為常見，其主要特征是以低溫陰雨為主[6-7]。秋季以華西地區的連陰雨現象最為典型，常被稱作“華西秋雨”，有明顯的年際和年代際變化特征，與熱帶海溫強迫有密切聯系[8-10]。

在秋季3個月中，浙江連陰雨一般發生在9月[11]，但2016年浙江的秋季連陰雨卻發生在10月，出現了歷史同期罕見的連陰雨天氣，且具有日照少、雨日多、雨量大、氣溫高的特點，尤其是日照時數破了歷史同期最少記錄。當年9月28日，浙江麗水市遂昌縣蘇村發生了嚴重的山體滑坡災害，27人失聯，緊接著卻出現此次10月連續陰雨天氣，更是增加了現場救援搶險工作的難度，政府與市民都極為關注。可見，做好此次連陰雨天氣的準確預報具有十分重要的意義和科學價值。以往對浙江10月份秋季連陰雨成因的研究較少，故有必要深入分析此次秋季連陰雨天氣的成因，為今后類似浙江秋季連陰雨的中期預報和服務提供新的思路。

1 資料與方法

采用了2016年10月浙江省72個常規地面氣象觀測站的溫度、降水和日照逐時資料，美國國家環境預報中心和國家大氣研究中心NCEP/NCAR(National Centers for Environment Prediction/National center of Atmospheric Research)提供的2.5°×2.5°水平分辨率逐日再分析資料[12]，氣候場采用1980—2010年近30 a長時間平均資料。2016年臺風路徑使用了中央氣象臺實況資料。此外，本文用到了天氣學診斷分析、合成分析等方法。

2 10月連陰雨天氣過程概況

參照浙江省天氣預報手冊對連陰雨的定義標準，統計了2016年10月期間浙江72個常規地面氣象觀測站連陰雨天氣的發生狀況。

2016年10月連陰雨與往年有所不同，以日照少、雨日多、雨量大、氣溫高為特點。10月全省平均降水日數17 d，較常年同期偏多8 d，為歷史同期第3多(1975年10月18 d，1964年10月17 d)；平均降水量138 mm，較常年同期偏多1倍，為歷史同期第7多，尤其是浙西北和沿海地區偏多最明顯(如圖1a)；日照時數平均為52 h，較常年同期偏少104 h，破歷史同期最少記錄(1953年10月82 h)，尤其是浙北地區偏少最明顯(如圖1b)；平均氣溫21.5 ℃，較常年同期偏高2.1 ℃，為歷史同期第2高(2006年10月21.9 ℃)。

單站統計發現，浙江省2016年10月連陰雨過程可分為3個階段。第一階段：3—8日東部沿海地區連陰雨，其中7—8日寧波、舟山地區出現暴雨天氣。第二階段：18—23日全省性連陰雨，其中18—19日杭州、衢州地區，22日嘉興地區出現暴雨天氣。第三階段：26—31日浙北地區連陰雨。其中第一階段沿海地區累計雨量60～120 mm局部大于180 mm，其他地區10～40 mm，第二階段浙北地區60～120 mm局部大于150 mm，其他地區30～50 mm，第三階段累計雨量較小，湖州北部大于50 mm，其他地區1～20 mm(圖略)。值得注意的是，在第一、第二階段期間有4個臺風直接或間接影響浙江，分別是“暹芭”(1618號臺風)、“艾利”(1619號臺風)、“莎莉嘉”(1621號臺風)和“海馬”(1622號臺風)。

(a)浙江省累計降水距平(單位：mm) (b)浙江省累計日照距平(單位：h)圖1 浙江11個地市的地理分布及2016年10月距平圖

3 連陰雨期間大氣環流異常分析

3.1 中層環流形勢異常

浙江天氣預報手冊曾統計了1971—2000年浙江省51個臺站的連陰雨過程，將浙江秋季連陰雨的環流形勢分為阻塞高壓(脊)型、寬廣的二槽一脊型、東北低渦型和北方大低壓型4種。通過普查天氣圖，詳細分析發現，此次連陰雨期間3個階段的環流形勢特征與浙江天氣預報手冊中的環流分型并不完全對應。

圖2給出了3個階段連陰雨過程的環流形勢分布，可見前兩個階段的環流形勢(圖2a、2b)與浙江天氣預報手冊中統計的4種類型都不太一樣，屬于一種新的環流分型，其主要特征為：高緯有穩定的阻塞形勢，呈一槽一脊或兩槽一脊型，中緯環流平直，時有短波槽東移，低緯副熱帶高壓(以下簡稱副高)呈塊狀分布，主體位于西北太平洋海面上，強度偏強位置偏北，副高西側偏南氣流影響華東沿海，孟加拉灣至南海為寬廣的負距平區，與熱帶氣旋(以下簡稱臺風)活動密切相關。根據其特點可稱為遠距離臺風影響型。

第三階段(圖2c)屬于寬廣的二槽一脊型，屬于浙江天氣預報手冊中已總結的環流類型。其主要特征為：烏拉爾山阻塞高壓位置偏西強度較弱，西部長波槽在東歐，不斷分裂出南支槽東移，貝湖及其以東寬廣地區為強的負距平，表明中高緯冷空氣活動頻繁；副高呈帶狀分布，較常年偏強，脊線偏北，位于25°N附近，西脊點偏西，西伸到100°E附近。北方冷空氣南下深度不深，與南支槽前和副高西北側暖濕氣流交匯于長江中下游地區，給浙北地區帶來持續陰雨天氣。

(等值線是位勢高度，陰影是負距平區，長虛線是多年平均副高位置，單位：dgpm)圖2 連陰雨第一階段(a)、第二階段(b)和第三階段(c)500 hPa平均位勢高度和距平

3.2 影響系統演變特征

表1列出了連陰雨3階段各層影響系統的演變特征，對比發現3個階段高層都有明顯的輻散抽吸條件，中層中高緯度西風帶中都有穩定的長波槽脊構架出亞洲中緯度地區的平直西風環流，低層常有切變線和低空急流配合，地面有輻合線或鋒面。不同點在于：前兩個階段有臺風影響，主要是臺風外圍影響或者臺風減弱后的殘余低渦影響，屬于遠距離臺風與中低緯度系統相互作用的結果[13-14]，由于前期副高控制浙江升溫明顯，有不穩定能量積蓄，冷暖空氣交匯時產生了對流性質的局地強降水天氣；第三階段沒有臺風參與，屬于冷空氣擴散影響下的冷鋒鋒前連續性降水，累計雨量不大。

表1 2016年10月浙江連陰雨3階段各層影響系統演變特征

可見，2016年10月浙江連陰雨主要降水過程分3個階段。前兩個階段發生在臺風遠距離影響的背景下，由臺風倒槽、冷空氣、副高或臺風殘余低渦共同影響，期間不但有連續陰雨天氣，更出現了對流性質的短時強降水，造成局地暴雨天氣，隨著臺風減弱消亡或遠離，連陰雨過程即可結束。第三階段是在冷空氣和副高勢力相當、一進一退的背景下產生的持續陰雨天氣，伴隨著冷空氣大舉南下和東亞大槽重建，連陰雨過程即宣告結束。

4 臺風活動對浙江連陰雨的影響

4.1 臺風活動范圍

陳聯壽等將降水發生在臺風范圍之外，但降水區與臺風存在內在物理聯系的降水稱為遠距離臺風降水[15-16]。在第一、二階段的連陰雨天氣中，遠距離臺風起到了重要的作用。

如圖3所示，3—5日受臺風“暹芭”西側外圍云系影響，浙北地區有小雨天氣；6—8日臺風“艾利”在廣東以南洋面活動，副高被擠壓成塊狀，其西側偏南氣流給浙江帶來暖濕氣流，7—8日臺風倒槽與中路冷空氣共同影響，給全省帶來陰雨天氣，其中沿海地區出現暴雨；18—19日臺風“莎莉嘉”先后在海南廣西登陸，帶狀副高西脊點東退到115°E，其西北側西南急流給浙江帶來暖濕氣流，南支小槽波動，低層切變線在浙西北地區建立，產生暴雨；20—21日臺風“海馬”緊隨其后，副高退居西北太平洋，呈塊狀分布，其西側水汽通道穩定維持，陰雨天氣持續，21—22日“海馬”登陸后減弱的殘余云系途徑浙江中北部東移入海，嘉興出現暴雨天氣。可見此次浙江連陰雨與以上4個臺風在近海的先后活動密切相關。

根據圖3所示臺風實況路徑，可分析出此次連陰雨過程，近海臺風活動主要在：125°E以東、128°E以西，117°E以西、107°E以東，18°N以北、25°N以南范圍內。即圖3中長虛線和短虛線之間的范圍。一旦臺風可能進入該范圍，可以作為分析浙江是否出現秋季連陰雨的參考條件之一。

(數字標注為定位時間，北京時，長虛線和短虛線之間的范圍表示遠距離影響臺風活動范圍)圖3 2016年10月影響浙江臺風路徑實況

4.2 臺風對動力、水汽、熱力條件的影響

普通降水需要有水汽條件和垂直運動條件，強降水需要有充足的水汽輸送和強烈的抬升運動。產生連陰雨天氣的必要條件是要有穩定且持續的水汽來源以及一定的抬升力。整層積分水汽通量可以表征水汽輸送通道的位置；高層水平輻散和低層輻合可以加強垂直上升運動利于降水，可用高層水平散度和垂直速度進行診斷；低層經向風速的大小可以反映低層水汽輸送狀況，假相當位溫分布可以表示能量鋒區的變化，用以診斷水汽和熱力條件[17-18]。

圖4給出了對流層整層積分水汽通量分布圖。多年平均10月(圖4a)，浙江處于高通量水汽輸出區域，而高水汽通量匯合區域位于廣東福建沿海海面以南。2016年10月(圖4b)，有兩支異常水汽通道往浙江區域輸送水汽，說明低層臺風東側建立了偏南急流，向浙江輸送水汽。這與浙江天氣預報手冊總結的靠近副高西北側的西南氣流輸送水汽不同。

浙江橫跨118°～123°E，圖5給出了沿此經度范圍平均的高層水平散度、無輻散層(大致在500～600 hPa之間，本文取600 hPa代替)垂直速度、低層經向風和假相當位溫的時間-緯度剖面圖。由圖5a、5b可見，在降水間歇期浙江上空高層為輻合區，對應下沉運動；在連陰雨第一、二階段高層存在持續的1×10-5s-1以上的輻散區，對應持續的-2×10-1hPa·s-1以上的上升運動；這與在連陰雨第三階段高層弱輻散對應間歇性的弱上升運動不同。圖5c、5d顯示降水間歇期浙江上空低層為北風控制，是320 K以下的低能區；連陰雨第一、二階段低層偏南風加強，后期有弱北風南下，對應θse密集帶壓在30°N附近，暴雨發生前一天南風增強明顯，暴雨發生時對應高θse舌區，表示有強暖濕氣流和不穩定能量積蓄；這與連陰雨第三階段前期有弱偏南風，后期北風緩慢南下，對應強能量鋒區減弱南壓也明顯不同。

圖4 (a)多年平均10月對流層整層積分水汽通量場(矢量，單位:kg·s-1·m-1，陰影區為水汽通量大小)和(b)2016年10月整層積分水汽通量距平場(矢量，單位:kg·s-1·m-1)及水汽通量散度異常場(陰影區，單位:10-5kg·s-1·m-2)[淺灰色(深灰色)陰影表示異常輻散(輻合)]

圖5 2016年10月沿118°～123°E平均的(a)200 hPa水平散度、(b)600 hPa垂直速度、(c)850 hPa經向風和(d)850 hPa假相當位溫的時間-緯度剖面(單位分別為10-5s-1，10-1 hPa·s-1，m·s-1和K，陰影表示大值區)，圖中長虛線對應暴雨發生時間(7—8日、18—19日、22日)

可見遠距離臺風先后近海活動對浙江連陰雨期間水汽輸送的加強起到了重要作用。低層臺風東側的偏南急流向浙江輸送水汽，造成浙江水汽強輻合和不穩定能量的積累，使得大氣層結不穩定增強。同時，受遠距離臺風的水汽輸送影響，秋季連陰雨期間容易出現區域性暴雨，暴雨發生前一天有明顯的低層南風增強、高通量水汽輸入和中低層干冷空氣楔入，暴雨發生時積累了高不穩定能量。中緯度西風槽提供有利于降水發展的大尺度背景和抬升機制，利于低層輻合的加強和垂直運動的發展和維持。

5 結 語

利用常規氣象觀測資料、臺風實況資料和NCEP/NCAR再分析資料，采用天氣學診斷分析、合成分析等方法，分析了2016年浙江發生在10月的歷史罕見陰雨寡照天氣，得出主要結論如下：

1)2016年10月浙江連陰雨與往年大多發生在9月的有所不同，此次連陰雨的發生與我國東南沿海近海有多臺風先后活動密切相關。

2)在所分析的3段連陰雨中，只有最后一段屬于浙江天氣預報手冊中已總結的類型，其他兩段連陰雨均未被總結，屬于一種新的環流類型，可稱為臺風遠距離影響型。

3)該新環流類型連陰雨形成機理，主要是通過臺風與副高相互作用，建立低空偏南急流，向浙江區域提供更多水汽和能量，大大增強連陰雨期間的水汽和不穩定層結條件，使得該類型連陰雨比其他類型連陰雨更易出現暴雨或區域性暴雨。

4)該新環流類型對近海臺風活動提供了一個基本的范圍。這個范圍可大致劃定為125°E以東、128°E以西，117°E以西、107°E以東，18°N以北、25°N以南。這可以作為分析浙江是否出現秋季連陰雨值得參考的一個條件。

對于該新類型的一些具體指標仍值得后續樣本進一步細化完善。