2018年汛期我國(guó)東部雨季天氣特征分析

李 勇，尹 姍，趙曉琳，周寧芳

（國(guó)家氣象中心，北京100081）

中國(guó)地處亞歐大陸東南部，東臨太平洋，西依青藏高原，其特殊的地理位置使得夏季具有顯著的季風(fēng)天氣特征。我國(guó)東部雨季天氣受多個(gè)因子控制，既與季風(fēng)系統(tǒng)有關(guān)，又受熱帶海洋等外強(qiáng)迫影響，同時(shí)也與中高緯冷空氣活動(dòng)密切相關(guān)[1-3]。多種天氣系統(tǒng)之間復(fù)雜的相互作用，造成我國(guó)東部各個(gè)雨季天氣具有明顯的年際變化。整個(gè)汛期各雨季界限較為明顯，不同雨季具有顯著的區(qū)域性差異特征[4]，各雨季均可產(chǎn)生暴雨洪澇災(zāi)害[5]，而不同雨季中的暴雨天氣過程基本上決定了雨季降水的總體特征。汛期區(qū)域性強(qiáng)降雨過程因其強(qiáng)度大、范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，往往造成嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害[6]。雨季期間出現(xiàn)的強(qiáng)降雨過程還是眾多次生地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重要誘因[7]。目前，針對(duì)不同雨季降水特征及成因已經(jīng)有了一些研究工作，但是將東部雨季作為季風(fēng)向北推進(jìn)的不同階段的整體研究還較少，很少給出雨季期間具體的強(qiáng)降雨過程，因此分析我國(guó)汛期東部地區(qū)主要雨季降水特征及環(huán)流成因、主要暴雨天氣過程，可以深化科研業(yè)務(wù)人員對(duì)我國(guó)東部大尺度季風(fēng)雨帶季節(jié)調(diào)整的認(rèn)識(shí)，并為各個(gè)雨季強(qiáng)降雨過程研究及業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)提供支撐作用[8-11]。本文針對(duì)2018年汛期我國(guó)東部主要雨季降水及對(duì)應(yīng)大氣環(huán)流總體特征進(jìn)行分析，給出了主要的區(qū)域性暴雨過程，為中國(guó)汛期預(yù)報(bào)服務(wù)、防災(zāi)減災(zāi)提供參考依據(jù)[12]。

1 資料及方法

本文主要采用資料包括：（1）國(guó)家氣象信息中心提供的我國(guó)2400多個(gè)地面觀測(cè)站逐日（20時(shí)至20時(shí)，北京時(shí)）降水量資料，氣候值（即常年平均值）采用1981—2010年的平均值。（2）再分析數(shù)據(jù)采用2019年NCEP逐日及1981—2010年長(zhǎng)期氣候資料，空間分辨率為2.5°×2.5°。華南前汛期、梅雨季以及華北雨季采用國(guó)家氣候中心制定的雨季監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)確定，這些業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)制定的過程具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)性，均通過了中國(guó)氣象局業(yè)務(wù)化評(píng)審，并推廣至省級(jí)氣象部門廣泛使用，在國(guó)內(nèi)具有權(quán)威性和業(yè)務(wù)適用性。

2 汛期我國(guó)降雨的總體特征

2018年主汛期（4—10月），全國(guó)平均降水量652.0 mm，較常年同期偏少95.0 mm。呈現(xiàn)出北多南少的總體特征（圖1），其中西北地區(qū)大部、華北地區(qū)北部、東北地區(qū)北部、山東及西藏等地偏多5成至1倍，新疆大部、東北地區(qū)南部、黃淮西部、江漢、江南、華南大部、四川盆地及云貴等地偏少2~5成。全國(guó)平均降水日數(shù)71.29 d，較常年偏少12.67 d。全國(guó)共出現(xiàn)暴雨5229站日，較常年偏少280站日。

圖1 2018年主汛期（4—10月）全國(guó)降水量（等值線）及距平百分率（陰影）

3 我國(guó)季風(fēng)雨帶演變及環(huán)流特征

近年來，我國(guó)東部地區(qū)雨季降水并不是非常典型，參考現(xiàn)行國(guó)家級(jí)業(yè)務(wù)單位汛期雨季監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)可以確定2018年我國(guó)汛期各主要雨季的起止時(shí)間。2018年4月下旬—6月中下旬為華南前汛期，6月下旬—7月中旬為江淮梅雨期，7月中旬—8月上旬為華北雨季。

圖2是我國(guó)東部地區(qū)3個(gè)雨季降水及西太平洋副熱帶高壓（以下簡(jiǎn)稱副高）西部脊線時(shí)間緯度剖面，由圖2可見，4月下旬—6月中下旬華南前汛期期間，華南地區(qū)降水具有顯著的階段性變化特征，雨帶位置隨著副高脊線南北擺動(dòng)，當(dāng)副高西部平均脊線在21°N附近，華南降水明顯，當(dāng)副高脊線位于23°～24°N時(shí)，降水主要出現(xiàn)在江南地區(qū)。6月上旬，隨著南海地區(qū)由前期的偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，南海季風(fēng)爆發(fā)，華南地區(qū)西南風(fēng)增強(qiáng)有利于將低緯度地區(qū)的水汽輸送至華南地區(qū)，使該地區(qū)降水顯著增強(qiáng)。整體上看，由于華南地區(qū)降水集中的時(shí)段較短，降水量總體偏少。隨著南海季風(fēng)在6月初爆發(fā)，副高西部脊線消失并在南海南部重新建立，季風(fēng)逐漸穩(wěn)定向北推進(jìn)，夏季風(fēng)環(huán)流開始主導(dǎo)我國(guó)東部雨帶演變。在這個(gè)階段，副高開始顯著加強(qiáng)，其西部平均脊線逐漸穩(wěn)定北抬，副高脊線的北抬與我國(guó)東部雨帶的北移是相當(dāng)一致的[13-14]。

6月下旬，副高西部平均脊線越過27°N，并迅速向北推進(jìn)，7月初到達(dá)30°N附近，隨后又逐步向南調(diào)整，造成6月下旬—7月上旬主雨帶在長(zhǎng)江中下游一帶擺動(dòng)，副高西部脊線在梅汛期連續(xù)北抬而未能穩(wěn)定維持，是整個(gè)梅雨期長(zhǎng)江中下游地區(qū)以過程性降雨為主，沒有出現(xiàn)持續(xù)性異常降水的重要原因之一。此外，梅雨期后期，先是潘比安（1807）在我國(guó)東部海域轉(zhuǎn)向，致使副高東退并影響江淮流域水汽供給，接著是瑪麗亞（1808）在福建登陸促使副高北抬并控制江淮流域，是造成梅雨期結(jié)束的一個(gè)重要原因。

7月上旬，副高脊線進(jìn)一步向北抬，10日前后再次越過30°N，長(zhǎng)江中下游降水結(jié)束，雨帶移動(dòng)至華北地區(qū)。華北雨季期間，副高仍然呈現(xiàn)階段性變化，降水較強(qiáng)的時(shí)段出現(xiàn)在副高脊線向北移動(dòng)的雨季前中期，而后期副高進(jìn)一步加強(qiáng)的同時(shí)向西北方向擴(kuò)展，東部地區(qū)的脊線反而逐步向南移動(dòng)，由于此時(shí)華北處于高壓內(nèi)部，降水顯著減弱。

整體上看，2018年4—8月我國(guó)東部地區(qū)經(jīng)歷的3個(gè)主要雨季，長(zhǎng)度不同，降水的強(qiáng)度也存在差異，南方地區(qū)的降水量較常年偏少，華北雨季的降水量較常年偏多，究其根本是不同的環(huán)流異常造成上述不同雨季降水的異常特征。

圖 2 2018 年 4—8月我國(guó)東部地區(qū)（110°～120°E）降水量（陰影）、風(fēng)場(chǎng)（矢量）及副高西部脊線（110°～120°E）（紅線）時(shí)間—緯度剖面

3.1 華南前汛期降水及環(huán)流特征

從華南區(qū)域累計(jì)降水量及距平百分率分布圖（圖3a）上可以看出，2018年華南前汛期福建中西部、廣西西北部和南部、廣東中南部及海南大部累計(jì)降水量在500 mm以上，在廣東西南部和海南北部等局地降水量超過1000 mm。與常年同期相比，華南大部地區(qū)前汛期降水量偏少5～8成。華南前汛期降水通常存在階段性變化特征[15]，2018年也有類似特征。從華南區(qū)域降水的時(shí)間演變來看（圖3b），整體上可以將降水分為3個(gè)階段（圖4）。第一階段是4月下旬—5月上旬（第一個(gè)降水集中期），降水較多的區(qū)域集中在廣西東部、廣東西南部和海南等地；第二階段是5月中下旬，為華南降水間歇期，此時(shí)降雨主要出現(xiàn)在江南；6月份是第三階段（第二個(gè)降水集中期），華南降水較第一個(gè)集中期明顯增強(qiáng)，6月5—8日出現(xiàn)了前汛期最強(qiáng)的一次降水過程，廣東云浮突破歷史極值。

圖3 2018年華南前汛期降水量（等值線）及距平百分率（陰影）（a）和區(qū)域平均的逐日降雨量（柱狀圖）、滑動(dòng)平均（黑線）及氣候平均（綠線）時(shí)間序列（b）

圖4 2018年華南前汛期第一階段（a和b）、第二階段（c和d）和第三階段（e和f）500 hPa高度場(chǎng)和850 hPa風(fēng)場(chǎng)（a、c、e）及兩者的距平場(chǎng)（b、d、f，填色為高度場(chǎng)距平）

前汛期第一階段，我國(guó)北方地區(qū)上空維持一個(gè)平均的高壓脊，影響我國(guó)東部地區(qū)的冷空氣相對(duì)較弱。高原南側(cè)存在顯著的南支西風(fēng)氣流，南支氣流波動(dòng)?xùn)|移有利于華南低層減壓，并使得偏南風(fēng)增強(qiáng)。副高偏南偏西，平均西脊點(diǎn)位于100°E左右。有利于低層水汽從孟加拉灣一帶向華南輸送。由于冷空氣和暖濕氣流均偏弱，因而該階段降水強(qiáng)度偏弱。第二階段中高緯度冷空氣依然較弱，副高迅速增強(qiáng)并向西北方向伸展，整個(gè)華南地區(qū)處在副高反氣旋環(huán)流的控制下，水汽和動(dòng)力條件都非常不利于強(qiáng)降水的出現(xiàn)。第三階段中高緯度平均高空脊向北發(fā)展，東亞中高緯度環(huán)流經(jīng)向度明顯加大，我國(guó)東部地區(qū)處在高空脊前的偏北氣流中，從東路南下的冷空氣明顯增強(qiáng)。同時(shí)，南海季風(fēng)爆發(fā)，副高主體東撤到菲律賓以東洋面上，孟加拉灣北部的西南氣流越過中南半島進(jìn)入華南地區(qū)，華南及南海中北部為平均高度負(fù)異常區(qū)，低值系統(tǒng)較活躍，華南區(qū)域降水明顯增強(qiáng)。6月下旬中后期，南亞高壓主體加強(qiáng)并從高原向東北方向移動(dòng)，副高也顯著西伸北抬，開始控制我國(guó)江南中東部和華南東部，華南區(qū)域降水明顯減弱，前汛期結(jié)束。

圖5 2018年江淮梅雨期降水量（等值線）及距平百分率（陰影）

3.2 江淮梅雨降水及環(huán)流特征

2018年江淮梅雨季節(jié)始于6月19日，結(jié)束于7月13日。與常年相比，入梅時(shí)間偏晚11 d，出梅時(shí)間偏早5 d，梅雨期偏短13 d。梅雨強(qiáng)度總體偏弱，梅雨季平均降雨量209.8 mm，較常年梅雨季節(jié)雨量偏少4~8成。強(qiáng)降雨空間分布不均勻，強(qiáng)降雨中心主要位于沿淮附近、安徽南部、江西東北部、浙江北部等地，累計(jì)降雨量有250～350 mm，局地超過500 mm（圖5）。從降雨時(shí)間演變來看（圖2），梅雨期內(nèi)有3次范圍較大的強(qiáng)降雨過程，但強(qiáng)降雨帶位置不穩(wěn)定、南北擺動(dòng)明顯。

江淮梅雨起訖及梅雨強(qiáng)度受到高低空環(huán)流系統(tǒng)的顯著影響[16]。由圖6a可見，2018年梅雨期江淮流域上空200 hPa西風(fēng)急流南側(cè)、南亞高壓脊線北側(cè)的分流輻散區(qū)的散度距平為負(fù)，說明高層輻散抽吸的動(dòng)力條件較常年同期偏弱，500 hPa副高平均西脊點(diǎn)位于130°E附近，較常年同期偏東近10個(gè)經(jīng)距（圖6b），受副高引導(dǎo)并沿其西側(cè)轉(zhuǎn)向的低層水汽輸送大值帶位于我國(guó)近海（圖6c），未能很好地與來自孟加拉灣經(jīng)中南半島和南海的偏西氣流形成合力，造成江淮流域上空水汽通量（矢量）偏東和偏北異常（圖6d），水汽通量散度距平為正，江淮流域水汽輸送及輻合均較常年同期偏弱，上述大環(huán)流背景是造成梅雨強(qiáng)度偏弱的重要原因。此外，臺(tái)風(fēng)活動(dòng)也是導(dǎo)致梅雨量減少的重要因素。梅雨期后期，先是潘比安（1807）在我國(guó)東部海域轉(zhuǎn)向，致使副高東退并影響了江淮流域水汽供給，接著是瑪麗亞（1808）在福建登陸促使副高北抬并控制了江淮流域，進(jìn)而直接導(dǎo)致出梅。

3.3 華北雨季降水及環(huán)流特征

2018年華北雨季始于7月9日，結(jié)束于8月8日。雨季的開始和結(jié)束時(shí)間都較常年平均偏早，雨季長(zhǎng)度接近常年。雨季期間華北大部地區(qū)累計(jì)降雨量有100~150 mm，其中山西中北部，北京、天津、河北中部和東北部有200~300 mm，局地超過400 mm（圖7）。華北大部地區(qū)降水量較常年同期偏多2~8成，局地偏多2倍以上。強(qiáng)降雨時(shí)段主要出現(xiàn)在7月9—26日。

2018年華北雨季開始后，在500 hPa高度距平場(chǎng)上（圖8a）東歐至烏山一帶為正距平，西伯利亞地區(qū)為負(fù)距平，位于我國(guó)新疆北部的高空槽中，不斷分裂出短波并向東移動(dòng)。副高的主體位于太平洋上，日本海至我國(guó)東北地區(qū)高度場(chǎng)異常偏高，形成東高西低的環(huán)流形勢(shì)，有利于華北地區(qū)強(qiáng)降水的出現(xiàn)。8月初高壓進(jìn)一步加強(qiáng)并向西向北擴(kuò)展，控制了我國(guó)北方大部地區(qū)，華北地區(qū)處于高壓內(nèi)部，不利于降水的出現(xiàn)。從850 hPa風(fēng)場(chǎng)可知，華北雨季強(qiáng)降水期間季風(fēng)氣流向青藏高原東部和南海擴(kuò)展，強(qiáng)盛的西南季風(fēng)在中南半島北部分成兩支，一支從云南西部進(jìn)入我國(guó)，另一支向東進(jìn)入南海北部后轉(zhuǎn)向西北方向，從華南南部進(jìn)入我國(guó)，兩支氣流在西南地區(qū)匯合后沿著高原東側(cè)向北推進(jìn)到華北地區(qū)。從水汽通量及距平場(chǎng)上（圖8b）可知，朝鮮半島存在一個(gè)異常的反氣旋環(huán)流，華北地區(qū)位于該反氣旋環(huán)流的西側(cè)，有異常的南風(fēng)氣流，有利于南方水汽向華北地區(qū)輸送。

圖6 2018年梅雨期環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)（a為200 hPa西風(fēng)急流（黑線）和南亞高壓（紅線）及散度（填色）；b為500 hPa高度（黑線）及距平（綠線為多年平均）；c為從地面至700 hPa垂直積分的平均水汽通量；d為水汽通量距平（矢量）和散度距平）

圖7 2018年華北雨季降水量（等值線）及距平百分率（陰影）

圖8 2018年華北雨季500 hPa高度場(chǎng)（等值線）和距平（陰影）（a）以及整層水汽通量距平（矢量）和散度距平（填色）（b）

4 區(qū)域性暴雨過程

中央氣象臺(tái)每年根據(jù)全國(guó)范圍內(nèi)出現(xiàn)的強(qiáng)降雨過程時(shí)空分布及影響，并考慮區(qū)域差異勘定汛期暴雨過程。根據(jù)2018年的暴雨過程紀(jì)要表（表1）可知，2018年4—10月全國(guó)共出現(xiàn)34次區(qū)域性暴雨過程，略少于近5 a平均數(shù)（36.2次）。其中，6月18—26日雨帶在華南至江淮一帶擺動(dòng)，局地最大累計(jì)雨量達(dá)400 mm，超過該地區(qū)年降水量三分之一。6月30日—7月6日長(zhǎng)江中下游地區(qū)出現(xiàn)連續(xù)的強(qiáng)降雨過程，降雨中心出現(xiàn)在江西景德鎮(zhèn)，累積降水量428 mm，其中7月5—6日降水量332 mm，為歷史同期第二高。7月15—17日，華北地區(qū)出現(xiàn)大到暴雨，其中河北東部局地達(dá)260 mm，北京密云有3個(gè)觀測(cè)站雨量超過300 mm。8月17—20日，受臺(tái)風(fēng)“溫比亞”影響，山東出現(xiàn)大范圍暴雨甚至特大暴雨，青州24 h雨量達(dá)263.1 mm，是該地有氣象紀(jì)錄以來歷史第二大值。

表1 2018年主汛期全國(guó)區(qū)域性暴雨過程

5 結(jié)論

（1）2018年主汛期（4—10月），全國(guó)平均降水量652.0 mm，較常年同期偏少95.0 mm。整體呈現(xiàn)出北方偏多南方偏少的特征。全國(guó)平均降水日數(shù)71.29 d，較常年同期偏少12.67 d。全國(guó)共出現(xiàn)暴雨5229站日，較常年偏少280站日。

（2）2018年我國(guó)主要雨季降水呈現(xiàn)不同的特點(diǎn)，除華北雨季降水量偏多2~8成，局地偏多2倍以上外，華南前汛期、梅雨期降水量均偏少。其中華南地區(qū)前汛期降水量較常年偏少5~8成，江淮地區(qū)梅雨季降水量較常年偏少4~8成。除華北雨季開始時(shí)間較常年偏早外，華南前汛期、江淮梅雨期開始時(shí)間均較常年偏晚。華南前汛期的階段性變化較為顯著。梅雨期降水相對(duì)比較集中，以過程性降水為主。華北雨季期間降水較強(qiáng)的時(shí)段出現(xiàn)在雨季的前中期，后期降水顯著減弱。

（3）華南前汛期的中前期冷空氣較弱，副高異常偏強(qiáng)，平均脊線偏北是降水偏少的重要原因，后期南海季風(fēng)爆發(fā)，水汽條件明顯改善，同時(shí)中高緯度環(huán)流經(jīng)向度增大，降水明顯增強(qiáng)；江淮梅雨期間，長(zhǎng)江中下游地區(qū)高層輻散抽吸的動(dòng)力條件以及低層水汽輻合均較常年同期偏弱，造成梅雨期降雨強(qiáng)度偏弱，梅期偏短。華北雨季期間東北亞異常反氣旋環(huán)流穩(wěn)定維持，中緯度地區(qū)形成東高西低的環(huán)流形勢(shì)，有利于華北地區(qū)較強(qiáng)降水的出現(xiàn)。