安康市2017年華西秋雨天氣特征及成因分析

陳紅梅，呂琳玉，李小芳，劉佩佩

(安康市氣象局，陜西安康 725000)

入秋以后,我國東部地區秋高氣爽，但甘肅東南部、陜西南部、四川、貴州、云南等華西地區常常秋雨綿綿，氣候學中稱為“ 華西秋雨 ”[1]。安康市地處華西秋雨核心地帶，綿綿秋雨的氣候特征非常顯著，多持續時間長、雨量大的陰雨天氣，并常有暴雨天氣，降雨總量僅次于夏季，為該區域又一多雨時期，持續的陰雨和暴雨天氣，誘發漢江流域中小河流洪水，為該區域明顯的秋汛期[2-3]。9—10月正值安康地區大秋作物成熟、收獲和越冬作物播種季節，因此安康市秋雨的異常將直接影響當年作物收成和來年的農業生產及人民生命財產安全。本文主要分析安康2017年秋雨的天氣特征及成因，為提高安康秋雨預報預測能務提供技術支持，以減少秋雨的災害損失。

1 資料

安康市10縣區氣象觀測站(寧陜、漢陰、石泉、漢濱、紫陽、嵐皋、平利、鎮坪、白河、旬陽)1961—2017年逐日20—20時降水量資料來自地面觀測站月報表A文件，所用資料經過嚴格的質量審核，用于統計和分析安康市2017年華西秋雨降水特征。2017年地質災害損失數據來自安康市國土資源局地質災害統計資料(2017年9—10月)，安康市民政局自然災害損失報告(2017年10月)。2017年8月29日—10月19日500 hPa高度場資料和700 hPa相對濕度場資料來自NCEP 2.5°×2.5°格點日資料。2017年9月18—19日、26—27日大氣環流分析資料和物理量資料取自MICAPS高空探測資料。

2 2017年華西秋雨概況

安康市2017年華西秋雨開始時間偏早。8月29日開始安康市50%以上站點連續5 d出現降水，達到華西秋雨監測標準[4]，確定8月29日為2017年秋雨開始日，秋雨開始日期較常年偏早11 d。

按照華西秋雨監測標準，2017年安康市華西秋雨期為8月29日至10月19日，秋雨期52 d；期間8月29日—9月6日、9月8—10日、9月15—20日、9月23日—10月5日、10月7—19日5次出現持續性陰雨天氣。2017年安康華西秋雨期平均降雨量為531.2 mm(圖1a)，較常年同期偏多167%；平利降雨量最大(648.1 mm),較常年平均值偏多235%(圖1b)。同時安康市2017年華西秋雨期間有6個暴雨日，最強的降水過程出現在9月26日，全市普降暴雨，其中8月29日平利日最大降水量為77.8 mm。因此，2017年安康秋雨具有持續時間長、降水強度大、總降水量大等特點[5]。

圖1 安康市2017-08-29—10-19降水量(a)和降水量距平百分率(b)

2017年安康市華西秋雨期災害損失嚴重。秋雨期多地山洪暴發，漢江干支流普遍漲水。漢江干流安康城區段出現4次洪峰，最大洪峰流量7 200 m3/s。安康水庫最大入庫流量達9 240 m3/s，最大出庫流量6 250 m3/s 。多次強降雨天氣誘發泥石流、山體滑塌等地質災害946起，災害強度超過2010年“7·18”洪災。全市139個鎮辦31.77萬人受災，緊急避險轉移7.38萬人，因災死亡11人、失蹤1人，直接經濟損失30.23億元。

1961年以來，1964年安康市華西秋雨最強。1964年安康市華西秋雨8月28日開始，11月8日結束，秋雨期73 d，秋雨期平均降雨量為535.9 mm，無暴雨天氣(表1)。與1964年比較發現，2017年安康華西秋雨期比1964年短，總降水量少于1964年，但暴雨日數多于1964年，范圍也大于1964年。綜合比較，2017年安康市華西秋雨為1961年以來僅次于1964年的強華西秋雨。

表1 2017年與1964年華西秋雨各項特征量比較

3 2017年華西秋雨天氣成因

3.1 歐亞環流形勢

研究表明，安康出現秋季連陰雨期間，北半球大尺度環流形勢穩定[6-7]。2017年華西秋雨期間,歐亞500 hPa(圖2)中高緯度烏拉爾山以西的長波脊強盛，中亞到貝加爾湖為穩定的長波槽，中緯度東亞盛行緯向氣流，40°N附近有較強的西風鋒區。西太平洋副熱帶高壓加強西伸[2]，脊線位于27°N附近，西太平洋副熱帶高壓外圍的偏南暖濕氣流與北方南下的冷空氣長期交匯于秦嶺山脈附近，形成了安康市長時間的秋雨[8]。相應的距平場中烏拉爾山附近有14 dagpm的正距平中心，貝加爾湖為-2 dagpm的負距平中心，我國東南沿海存在2 dagpm的正距平中心，表明烏拉爾山長波脊和西太平洋副熱帶高壓偏強,有利于安康市出現持續時間長，強度大的秋雨[9]。同時,分析發現2017年安康市秋雨期間700 hPa四川云貴一帶有一相對濕度大于90%的高值中心，安康地區的平均相對濕度在70%～90%之間(圖3)，說明整個秋雨期間西南暖濕氣流為秋雨區提供了充足的水汽。

圖2 2017-08-29—10-19 500 hPa平均場(等值線)及距平(陰影)(單位為dagpm)

圖3 2017-08-29—10-19 700 hPa相對濕度平均場

3.2 秋雨期暴雨天氣特征

安康秋季連陰雨天氣常常伴有暴雨天氣的發生[10]。9月26—27日安康市自西向東出現區域性暴雨(20—20時)，共出現9站次暴雨，最大日降水量為74.7 mm，為此次秋雨期間的最強暴雨過程。

25日20時500 hPa在青海東部有一低槽，700 hPa甘肅陜西四川交界處部有一低渦,橫切變位于關中，850 hPa安康南部暖濕切變維持。之后影響系統緩慢東移南壓(圖4)，引起26日安康西部、北部6縣出現暴雨，27日安康南部3縣暴雨。

表2 2017-09-26—27日安康各站日降水量(20—20時) 單位：mm

圖4 2017-09-27T08 500 hPa環流形勢(細實線為等高線，單位為dagpm；粗實線為槽線)

25日20時后700 hPa在高原東部—重慶—安康維持≥12 m/s的偏南急流(圖5)。850 hPa上也有8～12 m/s的偏南風氣流伸至安康上空,水汽與能量在安康上空堆積,為暴雨的發生提供了充足的水汽條件和熱力條件[2]。

圖5 2017-09-27T08 700 hPa風場(雙實線為切變線)

9月27日08時秦嶺山脈對流層低層輻合明顯，700 hPa上-30×10-3hPa/s的垂直速度中心(圖6)為暴雨的發生提供了充足的動力條件。

圖6 2017-09-27T08 700 hPa垂直速度(單位：10-3 hPa/s)場

26—27日700 hPa高原東部維持一較強的水汽輸送帶(圖7)，安康處在水汽通量大值中心的北側，850 hPa水汽通量散度場上,鄂渝北部到陜南為水汽輻合區，安康處于水汽輻合中心，中心最大值達-30×10-7g/( cm2·hPa·s),暴雨區與輻合區相對應。

圖7 2017-09-27T08 700 hPa水汽通量(等值線，單位為g/(cm·hPa·s))和850 hPa水汽通量散度場(陰影，單位為10-7 g/( cm2·hPa·s))

暴雨期間安康處在副高邊沿的暖濕氣流中,能量條件較好。700 hPa假相當位溫(θse)場(圖8)上,川鄂到安康有高能舌,中心最大值達80 ℃，能量鋒位于隴南—關中，近似東西走向，暴雨區位于能量鋒南部。

圖8 2017-09-26T20 700 hPa θse場(單位：℃)

3.3 秋雨期中到大雨天氣特征

9月15—20日安康市出現持續性陰雨天氣，以小到中雨為主，其中18—19日安康市西南部(嵐皋、鎮坪)出現中到大雨，最大日降水量為25 mm(表3)，為此次秋雨期間的最弱降水過程。

表3 2017-09-15—20日安康各站日降水量(20—20時) 單位：mm

18日08時500 hPa西太平洋副熱帶高壓西伸，西脊點位于30°N、90°E附近，安康市受副高外圍偏西暖濕氣流影響(圖9)。700 hPa有一切變位于安康市南部(圖10)。18—19日此系統穩定維持，略向南壓，引起18—19日安康西南部2縣出現中到大雨。

圖9 2017-09-18T08 500 hPa環流形勢(單位：dagpm)

圖10 2017-09-18T08 700 hPa風場(雙實線為切變線)

9月19日08時秦嶺山脈對流層低層有較明顯的輻合上升運動，700 hPa上存在-20×10-3hPa/s的垂直速度中心(圖11)，為降水提供了一定的動力條件。

圖11 2017-09-19T08 700 hPa垂直速度(單位：10-3 hPa/s)場

19日08時700 hPa上長江中游地區存在一較強的水汽輸送帶(圖12)，中心最大值為14 g/(cm·hPa·s),安康處在水汽通量大值中心的北側，850 hPa水汽通量散度場上,四川東部、重慶北部到陜南為水汽輻合區，安康處于水汽輻合中心，中心最大值為-25×10-7g/( cm2·hPa·s),中到大雨區與輻合區相對應。

圖12 2017-09-19T08 700 hPa水汽通量(等值線,單位為g/(cm·hPa·s))和 850 hPa水汽通量散度場(陰影,單位為10-7 g/( cm2·hPa·s))

18日20時700 hPaθse場(圖13)上,高能舌位于長江中上游地區,中心最大值達80 ℃，能量鋒位于陜南—川東，安康市位于能量鋒前部，能量條件較好。

4 結論

(1)安康市2017年華西秋雨開始時間早，持續時間長，降水強度大，總降水量大，為1961年以來僅次于1964年的強華西秋雨。

(2)烏拉爾山長波脊和貝加爾湖長波槽穩定維持，中緯度東亞維持強的西風鋒區，西太平洋副熱帶高壓偏強偏西，其外圍的偏南暖濕氣流與北方南下的冷空氣長期交匯于秦嶺山脈附近，為2017年華西秋雨的典型大氣環流場。烏拉爾山長波脊偏強，貝加爾湖長波槽偏深，強度偏強、西伸脊點偏西、脊線位置偏北的西太平洋副熱帶高壓有利于安康市秋雨期偏長，強度偏強。

(3)安康市秋雨期暴雨發生在西風帶低槽東移，秦嶺山脈附近對流層低層有暖式切變環流形勢下，相應的對流層低層輻合加強，上升運動明顯，并且有明顯高能鋒區相配合，為暴雨發生發展提供了有力的動力和熱力條件。中到大雨期間，高空受副高外圍偏西暖濕氣流影響，低層有切變，有一定的輻合上升運動，并且有能量鋒區相配合，為降水提供了動力和熱力條件。