影響貴州低頻強降水的主要氣象因子特征

鄭 蓓，白 慧，于 飛，王夢玲，任曼琳

(1.貴州省山地環境氣候研究所，貴州 貴陽 550002；2.貴州省山地氣候與資源重點實驗室，貴州 貴陽 550002；3.貴州省施秉縣氣象局，貴州 施秉 556200；4.貴州省氣候中心，貴州 貴陽 550002)

0 引言

貴州位于印度洋季風和太平洋季風交匯影響的邊緣地帶[1-3]，屬亞熱帶季風濕潤型氣候。其降水的時空變化受到貴州復雜地形和大氣環流的共同影響。大氣低頻振蕩包括準雙周振蕩QBW和季節振蕩ISO[4]。大尺度環流異常很大一部分與低頻振蕩有關，因此低頻振蕩與降水異常關系密切[5]。中國大部地區的降水都具有顯著的低頻變化特征，在不同季節不同地區的低頻降水的主振蕩周期不同，其中包括10～20 d的準雙周振蕩和30～60 d的季節內振蕩[6-11]。貴州處于低緯度地區，氣候地域差異較大，降水較豐富，降水的氣候特征也與其他地區存在一定的差異，說明貴州地區的水汽輸送有自身的顯著特點。到目前為止，眾多學者和專家對貴州降水的空間時間分布、年際、年代際變化有諸多研究成果，表明貴州降水集中在5—9月，其中夏季降水特征顯著，但水汽輸送對低頻降水的影響研究很少[12-13]。所以有必要對影響貴州夏季降水的水汽輸送的氣候特征進行深入分析，通過分析水汽輸送異常的變化特征，有助于尋找貴州夏季降水的制災機理，對貴州降水的延伸期預測奠定一定的理論基礎。

1 資料與方法

本文數據采用NCEP/NCAR提供的l981—2019年逐月經向風和緯向風、比濕和位勢高度場再分析資料，水平分辨率2.5°×2.5°，垂直層共8層；臺站資料采用貴州省84個地面觀測站1981—2019年5—9月降水資料；NOAA提供的高分辨率逐月海溫資料，水平分辨率為0.125o×0.125o，本文方法采用合成分析法。

低頻降水：中國大部分地區的降水都具有顯著的低頻變化特征，低頻降水的主振蕩周期在不同地區不同季節不盡相同，其中包括10～20 d的準雙周振蕩和30～60 d的季節內振蕩。

低頻區域強降水過程定義[14]：本文規定，全省84個監測站點中，有10站(及以上)日降水指數(日降水量去掉季節循環和高頻天氣時間尺度后進行6～12 d帶通濾波，再進行標準化處理，記為“日降水指數”)達1.5以上時，稱為1個強降水日。當連續2個或以上的強降水日為1次強降水過程；如果過程持續間斷1 d以上或未有站點降水指數達到1.5則過程結束。本文選取1981—2019年貴州區域低頻強降水過程，低頻強降水過程集中在每年5、6、7、8、9月。通過合成貴州區域低頻強降水過程的環流形勢場、水汽通量場和水汽通量散度場，分析東亞水汽輸送對貴州區域低頻強降水的影響。經統計，1981—2019年貴州地區共有93次低頻強降水過程，其中6月和7月相對較多，分別為35次、30次；5月最少，為8次。

2 貴州汛期低頻強降水特征

2.1 貴州汛期低頻強降水位勢高度合成分析場

分析圖1可知：5月(圖1a)中國大部分地區處在負位勢高度距平中，588線穩定在30°N左右；6月(圖1b)高緯度地區有2個明顯的負位勢高度距平中心，中低緯度地區呈現正位勢距平，副熱帶高線穩定在30°N左右；7月(圖1c)中緯度地區形成“兩槽一脊”的環流形勢，西西伯利亞地區、我國東北地區各存在1個弱槽，副高北跳西伸顯著，其西伸脊點位于120oE附近；8月(圖1d)歐亞中高緯地區繼續維持“兩槽一脊”的環流形勢，槽脊位置較上旬偏東、強度略微偏大;9月(圖1e)西伯利亞地區負位勢距平中心強度加強，范圍增大，蒙古高原附近的負位勢高度距平區域擴大到我國華北地區，“兩槽一脊”環流形勢依然穩固。

圖1 1981—2019年5—9月貴州低頻強降水500 hPa環流形勢合成場(等值線為高度場，單位：gpm；填色為高度距平場)5月(a),6月(b)，7月(c)，8月(d)，9月(e)

8、9月副熱帶高壓的西伸脊點穩定在120oE附近，一定程度上切斷了南方的水汽輸送，南方地區降水有所減弱。

2.2 貴州區域低頻強降水時期水汽輸送特征

從5—9月，共有3只水汽來源輸送至我國，分別為:南海夏季風爆發后產生的偏南風水汽輸送；來自孟加拉灣經由中南半島，沿西南方向將水汽輸送至貴州地區；來自西北太平洋東南風水汽輸送。

分析圖2可知：5月(圖2a)主要水汽輸送來源為孟加拉灣經由中南半島的西南向水汽輸送通道，第二貢獻的水汽來源為來自西北太平洋的東南風水汽輸送；6月(圖2b)經由孟加拉灣輸送的西南向水汽輸送通道加強，西南風加強，水汽輸送范圍相較于5月有所增強，范圍擴大到印度洋，一部分水汽輸送至貴州地區。來自西北太平洋的水汽輸送從范圍和強度上增加。6月產生低頻降水的降雨量和過程次數相比于5月有顯著增加；7月(圖2c)西太副高北跳，西南風水汽輸送向北移動，中國南方部分地區則由西南風水汽輸送轉為東南風水汽輸送。8月(圖2d)西太副高南側邊緣的東南風水汽輸送對中國的影響減弱，副高南壓；9月(圖2e)水汽輸送顯著減少。

圖2 1981—2019年氣候平均5月(a)、6月(b)、7月(c)、8月(d)、9月(e)低頻強降水過程825～1000 hPa的水汽通量合成場

影響貴州地區水汽輸送的水汽通道主要為孟加拉灣、南海和西北太平洋，尤其是從孟加拉灣經中南半島進入的西南風水汽輸送和南半球經南海的越赤道氣流的水汽輸送貢獻最大，給5—9月貴州降水提供了充足的水汽。6、7、8月的水汽輸送通道明顯比5、9月更加強勁。

低層水汽輻合上升，輻合中心強度越大，上升氣流活動越劇烈，越有利于降水的產生。5月輻合區域及輻合大值區在云貴高原(圖3a)。6月(圖3b)輻合區域向西向南擴大，向西擴展到青藏高原。在強大的輻合區域南部則有1個輻散區域，水汽經由孟加拉灣經由中南半島，沿西南方向將水汽輸送至云貴高原，這樣的動力配置和水汽配置有利于降水的產生和持續。7月(圖3c)輻合區域相比于6月繼續擴大。8月(圖3d)水汽輻合區域明顯減少，強度也顯著降低。9月(圖3e)輻合輻散區域在云貴高原的部分地區，2條主要的水汽來源也減弱，水汽條件和動力配置都不利于降水的產生。

圖3 1981—2019年氣候平均5月(a)、6月(b)、7月(c)、8月(d)、9月(e)低頻強降水過程825～1000 hPa的水汽通量散度合成場

3 海溫的先兆影響

許多研究表明海溫距平對北半球環流及我國降水有影響，本文選出1981—2019年低頻降水年頻次最多的年份(2019年)和最少的年份(2018年)，研究海溫異常是否會對貴州低頻降水產生一定的先兆影響。

低頻降水頻次偏多年的上一年12—2月，赤道東太平洋為海溫顯著的負異常，赤道西太平洋地區海溫為顯著的正異常；3—5月，赤道東太平洋海溫為負異常、赤道西太平洋海溫為正異常，菲律賓海域至南海海域海溫為負異常，除了少部分中部地區為冷池，大部分印度洋為暖池；6月，赤道東太平洋海溫逐漸轉變為正異常，與冬季、春季的赤道東太平洋位相相反，赤道西太平洋海溫變為負異常，與冬季、春季的赤道西太平洋海溫異常具有相反的位相。

由此可見，圖4低頻強降水年頻次多年的海溫距平場中，熱帶東太平洋異常的演變基本上反映了1個拉尼娜事件從準備到爆發再到衰弱的不同位相期。由此可以推測，低頻強降水多年與拉尼娜爆發有關。

圖4 2018年12月—2019年8月海溫距平圖

冬季赤道東太平洋地區海溫為正異常，西太平洋地區海溫為負異常，北太平洋和北印度洋地區海溫為負異常；春季海溫距平可以看出：赤道太平洋地區海溫為正異常，相比于冬季，春季海溫的正異常明顯向南、向西、向北擴大，北太平洋和印度洋中部地區海溫為負異常；夏季海溫距平可知：6月赤道太平洋海溫有非常顯著的正異常，阿拉伯海和孟加拉灣出現海溫負異常；7月海溫負異常的區域逐漸增加：東赤道太平洋海溫出現負異常，西太平洋赤道海溫為正異常，印度洋中南部海溫依舊為負異常；8月東赤道太平洋海溫負異常區域向西、向東擴張，西太平洋海溫正異常區范圍逐步減小。

由此可見，圖5低頻強降水年頻次少年的海溫距平場中，熱帶東太平洋異常的演變基本上反映了1個厄爾尼諾事件從準備到爆發再到衰弱的不同位相期。由此可以推測，低頻強降水少年與厄爾尼諾爆發有關。

圖5 2017年12月—2018年8月海溫距平圖

4 結論

本文對貴州低頻強降水的影響因子進行研究分析，主要結論有：

① 5、6月，副熱帶高壓線穩定在30°N左右；7月開始在歐亞大陸的中緯度地區形成“兩槽一脊”的環流形勢，副高逐漸北跳西伸；8、9月“兩槽一脊”環流形勢維持穩固。副熱帶高壓的西伸脊點位于120°E附近，環流形勢逐漸穩定，南方地區降水有所減弱。

②影響貴州地區水汽輸送的水汽通道主要為為孟加拉灣、南海和西北太平洋，尤其是從孟加拉灣經中南半島進入的西南風水汽輸送和南半球經南海的越赤道氣流。

③低頻強降水年頻次多年的海溫距平場中熱帶東太平洋異常的演變基本上反映了1個拉尼娜事件從準備到爆發再到衰弱的不同位相期，低頻強降水年頻次少年的海溫距平場中熱帶東太平洋異常的演變基本上反映了1個厄爾尼諾事件從準備到爆發再到衰弱的不同位相期。