2019-02 浙江冬季連陰雨天氣成因分析

王雪陽

（浙江省紹興市氣象局，浙江 紹興 312000）

連陰雨一般是指持續5 d 以上的陰雨天氣，中間可以有短暫的日照。針對連陰雨天氣的研究成果較多，以往研究表明[1-10]歐亞環流形勢穩定，中高緯地區烏拉爾山阻塞高壓及其前部的西風帶低槽穩定維持，低緯地區副熱帶高壓偏強，其西側外圍的西南氣流提供了豐富的水汽，南北兩支系統的相互作用有利于形成連陰雨天氣。

2019-02，浙江出現了歷史罕見的冬季持續陰雨寡照天氣，全省2 月降水量和雨日數較常年明顯偏多，日照時數偏少。長期的低溫、陰雨、寡照天氣，對地方農業生產和居民生活造成了嚴重影響和巨大的經濟損失。本文通過對2019-02 浙江冬季連陰雨的降水分布特點和大氣環流形勢的特征分析，探討形成此次連陰雨的水汽、動力和熱力條件及形成連陰雨的物理機制，從而更全面地認識各類天氣系統在形成連陰雨天氣中的作用。

本文所采用的數據資料包括美國NCEP/NCAR 再分析資料，浙江省各氣象站常規地面觀測資料和國家氣候中心的西太平洋副熱帶高壓監測資料，使用的氣候平均值為1981—2010 年這30 年的氣候平均值。

1 天氣實況

2019-02，浙江省出現了罕見的冬季持續性連陰雨天氣過程，累積降水量和降水日數如圖1 所示。

全省2 月平均累計降水量為186.2 mm，達歷史同期平均降水量的219.1%（歷史同期為85.0 mm），為1951 年以來第二多。全省降水量呈現西多東少的空間分布特征，如圖1（a）所示，其中單站最大為龍游站298.6 mm，全省累計降水量超過250 mm 的有3 個站，超過200 mm 的有25 個站。

全省2 月平均降雨日數21.8 d，為歷史同期的163.9%（歷史同期13.3 d），為1951 年以來同期第二多，其中單站最多為泰順站，月雨日達25 d，全省除湖州、長興、嘉善三站外，其他所有站點月雨日均在20 d 以上，如圖1（b）所示。全省2 月總日照時數24.8 h，僅為同期平均值的26.1%（歷史同期95 h），為1951 年以來第一少，其中常山站最少，僅12.9 h，較歷史同期偏少最多的是嘉興站，偏少98.2 h，偏少百分率為86.7%。

圖1 2019-02 浙江省累積降水量和降水日數

2 大尺度環流形勢分析

2019-02 形勢場如圖2 所示。其中，圖2（a）為2019-02歐亞地區500 hPa 的平均環流形勢。由圖可見，在鄂霍茨克海地區為低渦中心，低渦底部的東亞大槽向南伸展至中緯度地區，在中亞巴爾喀什湖以北地區為一個高壓脊，包括浙江在內的中國中東部位于槽后脊前，受中緯度的西北氣流控制，冷空氣不斷向南侵入。低緯地區副熱帶高壓勢力較強，位置較常年偏北。陰影為500 hPa 環流的距平場，圖中可見，在中高緯地區，為顯著的負距平，尤其是在北極地區和鄂霍茨克海地區出現了負距平的大值區，這表明極渦和鄂霍茨克海冷渦的強度偏強。在低緯地區，特別是西太平洋洋面上，出現了顯著的正距平，這表明副熱帶高壓的強度較常年明顯偏強。隨著冷渦后部的冷空氣不斷受中緯度短波槽的引導南下，與副高西北側邊緣的西南暖濕氣流交匯，便在中國的東部地區形成長時間的連陰雨天氣。

從圖2（b）中也可以看出，在副高西北側的對流層低層，中國東南地區處于西南氣流控制下，這有利于南方的水汽向北輸送，從而使得北方南下的干冷空氣與南方暖濕氣流在長江中下游一帶交匯，形成一條東西向的準靜止鋒（圖2（b）假相當位溫密集帶），鋒區北側風速較小，在鋒區內形成強烈的風速輻合，有利于暖濕空氣的抬升凝結，這條準靜止鋒是造成此次浙江連陰雨的主要天氣系統。

圖2 2019-02 形勢場

2018/2019 年的中部型El Ni?o 事件，是本次連陰雨天氣過程的季節尺度環流背景，根據相關研究[9]，中部型El Ni?o事件發生在冬季，西北太平洋的副熱帶高壓多強度偏強且異常西伸。為了進一步定量表示2019-02 期間西太平洋副熱帶高壓活動的異常，根據國家氣候中心定義的副高位置、西伸極點和強度指數，可比較該時期副高的活動與歷史同期的差異。表1 為1990—2019 年歷年2 月平均的副高脊線位置、強度和西伸極點，表1 中可以看到，2 月份歷史平均的副高脊線位于14.9°N，而2019-02 的副高脊線位置位于16.9°N，較歷史同期明顯偏北2 個緯度。從副高強度上看，2019-02副高強度指數為194.3，而常年同期有15 年在110°E—180°E、10°N 以北的范圍內未出現高于588 dagpm 的副高環流，且2019 年強度較歷史同期大部分年份明顯偏強，僅次于1998 年和2016 年。副高脊線的西伸極點也較常年同期明顯偏西。副高偏強且穩定維持在西北太平洋地區，說明中國大陸地區與東部海洋存在較明顯的海陸熱力差異，這有利于副高西北側的西南氣流的發展和維持。

表1 1990—2019-02 西太副高位置、面積指數和強度指數

圖3 為2019-02 的200 hPa 散度場和緯向風距平場，從圖3 中可以看出，在2 月期間，包括浙江在內的長江中下游地區上空對流層高層維持著穩定的輻散環流，在輻散中心的北側是西風急流，南側是東風急流。西風急流對中國降水有著顯著影響，其在高空形成有利于降水的輻散場，并與低空急流發生耦合，常與強降水區有著較好的對應關系。從緯向風距平場來看，北側為緯向風的正距平，表明西風急流的強度較常年偏強。同時，常年同期平均氣候態下，副熱帶西風急流的位置在30°N 附近，而距平場表明此次西風急流軸的位置在35°N 左右，急流位置偏北，急流軸入口區南側的反氣旋性輻散流場恰好位于長江中下游地區的上空，為連陰雨天氣提供了有利的高空輻散條件。

圖3 2019-02 的200 hPa 散度場（陰影，10-6 s-1）和緯向風距平場（等值線，m/s）

3 連陰雨過程水汽條件分析

持續的強降水需要有源源不斷的充足的水汽供應來維持，因而局地水汽條件以及與大尺度環流相聯系的水汽輸送對降水的維持作用十分顯著。為分析2019-02 連陰雨的成因，需分析該時期內的水汽條件及水汽輸送情況，如圖4 所示。通過分析2019-02 的平均整層（地面到300 hPa）水汽通量散度的垂直積分發現（圖4（a）中陰影），這段時期內長江中下游到華南地區為一個明顯的水汽通量輻合區，輻合中心值小于-9×10-5kg/（m2·s-1），這一區域與該時段出現連陰雨天氣的區域較一致。具體的水汽輸送路徑為（圖4（a）中矢量箭頭）菲律賓以東洋面的水汽在赤道東風帶中向西輸送，在中南半島附近與西來的青藏高原南側的孟加拉灣水汽相匯合，并轉向北偏東方向輸送，經中國西南和華南地區來到江南地區。另外，在副高西南側邊緣還有一支較弱的水汽輸送支，它經巴士海峽和南海北部后轉向東北，也匯入前面一支西來的水汽中。由此可見，西太平洋北部、南海和孟加拉灣都是此次連陰雨天氣過程重要的水汽源地。

圖4（b）是歷史同期平均（1981—2010 年）的水汽輸送情況，從圖中可以看出，青藏高原南側的副熱帶西風氣流的水汽輸送為中國東部地區降水的主要水汽來源，而在東側西太平洋到南海一帶，相比于2019 年，多年平均的向西輸送的水汽支偏弱，這表明受副高異常偏強和反氣旋性環流的影響，來自于南海、西太平洋的東南風水汽輸送異常偏強，可能是造成此次連陰雨天氣的原因之一。

圖4 2 月平均整層水汽通量的垂直積分（單位：kg/（m·s-1））

表2 給出了浙江所在區域范圍（25°N—32.5°N，115°E—122.5°E）的平均水汽收支情況（算法參考文獻[10]，表中數值表示沿東、南、西、北四個側邊界外法向上的水汽通量和區域內總的水汽通量收支，負值表示有水汽的流入）。從表2 中可以看到，從西邊界進入區域內的水汽通量最多，達到了13.57×107kg/s，其次為南邊界，為6.09×10-7kg/s，它們是區域內水汽的主要來源，而東邊界和北邊界的流出量為正，表明該邊界上水汽主要是流出的。同時，南北向的水汽通量之和（5.4×107kg/s）要顯著大于東西向，這說明相比于緯向輻合，水汽通量的經向輻合對區域內水汽的增長貢獻更大。同時，相比于歷史同期（1981—2010 年）的平均狀況，可以看出2019-02 西邊界和南邊界的水汽流入量都大于歷史同期平均值，但南邊界偏多更多（偏多5.03×107kg/s），這都說明來自菲律賓以東洋面和南海地區的異常東南風水氣輸送支對這次連陰雨過程的發展起到了重要作用。

表2 浙江省區域平均水汽收支狀況（單位：107 kg/s）

4 結論

2019-02 期間，浙江地區經歷了一次持續的冬季連陰雨天氣過程，其雨量之大，雨日之多，在歷史同期時段較為罕見。本文對此次連陰雨天氣過程的環流形勢背景和水汽條件進行了分析，得到以下結論。

對環流形勢和距平場的分析表明，在此次連陰雨天氣過程中，中高緯鄂霍茨克海地區有冷渦維持，并有低槽向南伸展，中亞地區有高壓脊，受槽后脊前的西北氣流影響，冷空氣不斷南侵。在低緯地區，副熱帶高壓強度偏強，位置偏北，副高西北側強盛的西南暖濕氣流與南下的冷空氣在浙江一帶交匯，形成了穩定的準靜止鋒區。同時，在對流層高層，副熱帶西風急流位置北移，急流入口區南側的輻散氣流與低層輻合氣流相疊加，形成有利于降水的動力結構。這些都為連陰雨天氣的維持提供了較好的環流形勢背景。

對水汽條件的分析表明，此次連陰雨期間，浙江地區屬于水汽通量輻合區域，主要的水汽來源有兩支：一支為自孟加拉灣由偏西氣流輸送至中國東部地區的水汽輸送支，這支副熱帶西風水汽輸送支為常年同期的主要水汽來源，也是此次連陰雨的主要水汽來源之一；另一支為副高西南側的東南氣流向北輸送至中國東南地區，這支水汽輸送支較常年相比強度明顯偏強，這與副高偏強導致的反氣旋環流異常有關，這支南北向的經向水汽異常輸送是造成此次連陰雨天氣水汽輻合的重要原因，對連陰雨天氣的持續維持有重要影響。