氣候異常下舟山地區(qū)梅雨期降水特征淺析

張紹會(huì)，徐哲永，吳姍姍，孫 楠

浙江省舟山市氣象局，浙江舟山 316021

隨著全球變暖的加劇及其帶來(lái)的大氣環(huán)境場(chǎng)的改變，導(dǎo)致全球各地的氣候異常事件頻發(fā)。舟山作為海陸交界地區(qū)，較其他地區(qū)更能體現(xiàn)這種災(zāi)害天氣對(duì)局地的影響，進(jìn)而給該地區(qū)的漁農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)不小的潛在危害。2019年，舟山地區(qū)降水量為1 818.5 mm，較常年偏多49%，為歷年之最，其中定海地區(qū)降水量在2 114.7 mm，刷新了歷史紀(jì)錄。自1949年以來(lái)，舟山地區(qū)登陸的臺(tái)風(fēng)有5個(gè)，2019年臺(tái)風(fēng)“米娜”是1949年以來(lái)10月份唯一登陸舟山的臺(tái)風(fēng)。2021年臺(tái)風(fēng)“煙花”也是新中國(guó)成立以來(lái)7月份登陸舟山地區(qū)影響最強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)。而在全球氣候異常的大背景下，近3年就有2個(gè)臺(tái)風(fēng)登陸舟山，可見(jiàn)舟山地區(qū)的氣候特征也在發(fā)生變化[1]。IPCC AR6指出，人類(lèi)活動(dòng)造成氣候變化已影響到全球每個(gè)區(qū)域的許多極端天氣氣候事件，隨著未來(lái)全球變暖的進(jìn)一步加劇，其對(duì)ENSO現(xiàn)象的影響，預(yù)估強(qiáng)降水、農(nóng)業(yè)生態(tài)干旱以及極端風(fēng)暴（如強(qiáng)臺(tái)風(fēng)）的強(qiáng)度和頻率也會(huì)增加[2-3]；而在此全球氣候環(huán)境下，加強(qiáng)對(duì)災(zāi)害年份的氣候環(huán)流影響的分析和理解，有助于在未來(lái)應(yīng)對(duì)相類(lèi)似的極端天氣中掌握主動(dòng)權(quán)，盡最大努力減少極端天氣發(fā)生對(duì)舟山地區(qū)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)損失。

1 概況

2020年5月29 日—7月18日，舟山梅雨期持續(xù)時(shí)間打破了有歷史紀(jì)錄以來(lái)的第二歷時(shí)長(zhǎng)。此次梅雨季入梅時(shí)間早，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，且雨量大，出梅時(shí)間遲；2021年6月10日—7月5日，舟山梅雨季時(shí)長(zhǎng)較接近常年，但后期8月10—20日，經(jīng)歷了1次“倒黃梅”的降水活動(dòng)，同時(shí)這2次梅雨活動(dòng)還伴隨較為強(qiáng)烈的雷電活動(dòng)。其中，以4個(gè)國(guó)家基準(zhǔn)站為參考標(biāo)準(zhǔn)。

舟山市較常年各縣（區(qū)）梅雨量（圖1）出現(xiàn)巨大浮動(dòng)，尤其2020年的梅雨量是2021年的1.14倍，較常年偏多1.9倍。并且在近2年降水分布的時(shí)空特點(diǎn)上，舟山地區(qū)出現(xiàn)較為明顯的旱澇分明的極端性。在2020年冬季至2021年春季，據(jù)不完全資料顯示，舟山市水庫(kù)蓄水量不足35%，其中，有連續(xù)超過(guò)25 d舟山地區(qū)出現(xiàn)無(wú)降水。

圖1 2020和2021年國(guó)家站梅雨量（a）；2020和2021年國(guó)家站梅雨量與常年梅雨量百分比（b）

2 大氣環(huán)流形勢(shì)

2020年4 月前后，赤道中東太平洋海溫由偏高轉(zhuǎn)為偏低（圖2a），間接造成2020年副高持續(xù)性的偏北偏強(qiáng)；同時(shí)，北方冷空氣持續(xù)南下，也為梅雨帶在華東地區(qū)的搖擺提供了有利的環(huán)流形勢(shì)；同年南海季風(fēng)的提前暴發(fā)，為連續(xù)性的大規(guī)模降水創(chuàng)造了便利條件。2021年，由于副高強(qiáng)度前期較強(qiáng)；同年歐亞中高緯以緯向環(huán)流為主，冷空氣活動(dòng)總體偏弱。這也是造成梅雨帶前期位置移動(dòng)迅速的原因之一，不同于2020年梅雨帶在南方持續(xù)徘徊，2021年梅雨帶提前北跳至華北和華中地區(qū)而得以提前結(jié)束。

圖2 2020年熱帶中東太平洋表面海溫前后變化(a)和2021年熱帶中東太平洋表面海溫前后變化(b)

根據(jù)國(guó)家氣候中心監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示（圖3），自2019年年末至2020年4月，赤道中東太平洋進(jìn)入并持續(xù)維持厄爾尼諾狀態(tài)，連續(xù)5個(gè)月Ni?o 3.4指數(shù)的滑動(dòng)平均值分別為0.6、0.5、0.5、0.5℃，若按照相關(guān)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，此次已經(jīng)正式形成了1次弱厄爾尼諾事件[4]。而從2020年下半年開(kāi)始，熱帶中東太平洋水溫持續(xù)下降，正式宣告拉尼娜的到來(lái)，并且持續(xù)時(shí)間一直到2021年5月才得以結(jié)束（圖2b）。副高在前期發(fā)展強(qiáng)盛，是造成2021年梅雨季入梅早、出梅早、降水偏少的原因之一，同時(shí)，后期臺(tái)風(fēng)“煙花”在舟山海域移動(dòng)速度緩慢，也間接說(shuō)明作為引導(dǎo)氣流的副高此時(shí)衰退得比較厲害。

圖3 逐月Ni?o 3.4指數(shù)和3個(gè)月滑動(dòng)平均指數(shù)演變

在2020年厄爾尼諾事件中，熱帶大氣環(huán)流對(duì)海溫的響應(yīng)主要體現(xiàn)為中部型厄爾尼諾的影響特征，即大氣異常上升運(yùn)動(dòng)主要集中在中西太平洋，春季以來(lái)，西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)、位置偏西，江南西南部至華南西部、青藏高原大部降水偏多。若從長(zhǎng)期的氣候環(huán)境變化考慮，全球氣候持續(xù)性的增暖和變暖是導(dǎo)致極端天氣事件頻發(fā)的重要因素[5-6]。

2020年和2021年舟山地區(qū)入梅都較往年明顯提前，雖然這是冬夏季環(huán)流系統(tǒng)季節(jié)性調(diào)整和轉(zhuǎn)變提前的結(jié)果，但東亞大氣環(huán)流的季節(jié)轉(zhuǎn)換，均表現(xiàn)出了一種非常不穩(wěn)定狀態(tài)[7-8]，尤其是2020年秋末至2021年春初，舟山乃至整個(gè)浙江地區(qū)經(jīng)歷了較為明顯的干旱時(shí)段。陶詩(shī)言等[9]指出，東亞梅雨的開(kāi)始和結(jié)束與亞洲上空南支西風(fēng)急流的2次北跳過(guò)程密切相關(guān)。急流軸位置的變化和副高的變化具有良好的一致性，高層西風(fēng)急流的北抬有利于中層副高的北跳。

副高階段性地北跳與我國(guó)東部地區(qū)的雨季和多雨帶位置直接相關(guān)。氣候態(tài)下，從初夏到盛夏副高有2次明顯的季節(jié)性北跳。第一次北跳東亞夏季風(fēng)推進(jìn)到長(zhǎng)江流域，長(zhǎng)江中下游地區(qū)入梅，第二次北跳東亞夏季風(fēng)推進(jìn)到華北，梅雨結(jié)束[10-12]。《梅雨監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)定》中也指出了梅雨期副高脊線活動(dòng)范圍，江南區(qū)南界≥18°N、北界＜25°N，即脊線≥18°N時(shí)有利于江南區(qū)入梅，而脊線在18°～25°N這個(gè)范圍內(nèi)，有利于江南區(qū)梅雨的維持。多平均的副高脊線在6月8日（7月8日）越過(guò)18°N（25°N），江南區(qū)平均的入（出）梅時(shí)間也正好是6月8日（7月8日）。但從近2年的分析可見(jiàn)（圖4），588線的西伸范圍遠(yuǎn)強(qiáng)于氣候平均的588線，副高脊線迅速北跳，此時(shí)環(huán)流條件有利于江南區(qū)入梅。但是，2020年北方冷空氣和副高勢(shì)均力敵（圖5a、5b），梅雨帶在長(zhǎng)江中下游地區(qū)來(lái)回?cái)[動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)性的降水造成2020年梅雨期成為有記錄以來(lái)的歷史第二長(zhǎng)。而在2021年北方環(huán)流以西風(fēng)環(huán)流為主，冷空氣的勢(shì)力范圍在河南和山東一帶較強(qiáng)，能夠西行南下至江浙一帶的次數(shù)較少，不利于和副高分庭抗禮。因此，在2021年梅雨特點(diǎn)是來(lái)得早、去得也早，并且，后期在200 hPa南亞高壓穩(wěn)定盤(pán)踞在青藏高原和四川盆地附近（圖5c），東北地區(qū)的西風(fēng)槽發(fā)展旺盛，為8月份“倒黃梅”的發(fā)展提供了條件；同期副高衰退較快（圖5d），使得北方冷空氣能夠長(zhǎng)期維持在30°N~35°N之間。

在2020年的春夏交替季節(jié)，中高緯度的東西伯利亞地區(qū)的高空存在著一個(gè)生命力頑強(qiáng)的暖高壓（圖6），制造了一系列創(chuàng)紀(jì)錄的高溫。這個(gè)暖高的長(zhǎng)期存在和東北冷渦一起支撐著西風(fēng)帶，為西北風(fēng)帶的發(fā)展和維持提供了較為穩(wěn)定的大氣環(huán)流場(chǎng)。北方長(zhǎng)期存在的暖高壓，配合東北冷渦，使得北方的冷空氣獲得了足夠抗衡副高推動(dòng)雨帶北移的能量，讓副高難以在我國(guó)近海北抬，進(jìn)而造成梅雨帶在長(zhǎng)江中下游地區(qū)和華東地區(qū)的徘徊。而在2021年8月下旬，中高緯度存在著一個(gè)相類(lèi)似的大氣環(huán)流形勢(shì)，同期副高衰退較快，弱于常年氣候平均態(tài)中的588線（圖5d），進(jìn)而造成雨帶回落到華東地區(qū)，出現(xiàn)“倒黃梅”的降水現(xiàn)象。

圖6 梅雨期500 hPa環(huán)流形勢(shì)（暖高壓）

2020年出現(xiàn)超強(qiáng)梅雨降水的另外一個(gè)原因是南海季風(fēng)暴發(fā)偏早。相關(guān)的環(huán)流資料顯示，2020年5月的第4候（17—19日）已經(jīng)提前滿足南海季風(fēng)暴發(fā)標(biāo)準(zhǔn)（常年的暴發(fā)標(biāo)準(zhǔn)是5月第5候）[13]，其中一個(gè)重要原因就是2020年孟加拉灣海域百年不遇的特強(qiáng)氣旋風(fēng)暴“安攀”（超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)）（圖7），驅(qū)動(dòng)水汽通過(guò)其氣旋性結(jié)構(gòu)進(jìn)入（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）其南側(cè)形成西南風(fēng)，獲得足夠多的動(dòng)量和能量，使得西南風(fēng)攜帶大量水汽涌入南海，加速了南海季風(fēng)暴發(fā)。南海季風(fēng)暴發(fā)后，來(lái)自印度洋的西南季風(fēng)水汽往長(zhǎng)江中下游地區(qū)輸送得到加強(qiáng)。

圖7 孟加拉灣超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)”安攀”的大氣環(huán)流形勢(shì)

3 結(jié)束語(yǔ)

2019年末開(kāi)始的弱厄爾尼諾現(xiàn)象間接導(dǎo)致2020年5月底至6月上中旬太平洋副熱帶高壓位置偏北和偏強(qiáng)；中高緯度徑向環(huán)流發(fā)展，冷渦活躍，并在一個(gè)穩(wěn)定的暖高壓配合下，冷空氣向長(zhǎng)江中下游地區(qū)暴發(fā)的可能性偏強(qiáng)，從而冷暖空氣在長(zhǎng)江中下游交匯，使得2020年梅雨期的累計(jì)降水和持續(xù)時(shí)間較往年有明顯增加。同年，北印度洋海溫異常偏暖，并且特強(qiáng)氣旋風(fēng)暴“安攀”所攜帶的水汽加速了其往南海地區(qū)聚集，提前為南海季風(fēng)暴發(fā)創(chuàng)造了條件。2020年末持續(xù)發(fā)展到2021年的拉尼娜現(xiàn)象，間接導(dǎo)致2021年入春后副高表現(xiàn)得極其不穩(wěn)定，忽強(qiáng)忽弱，比如2021年梅雨期在7月5日結(jié)束，副高西伸北展加強(qiáng)，較常年提前結(jié)束10 d，而臺(tái)風(fēng)“煙花”時(shí)期，副高西退至西太平洋，也間接造成“煙花”引導(dǎo)氣流較弱，在舟山地區(qū)停留時(shí)間達(dá)到3~5 d之久；同年10月初，副高西伸發(fā)展仍能夠到達(dá)甘肅青海一帶，副高引導(dǎo)的水汽向華北和華中地區(qū)輸送明顯偏強(qiáng)，也造成了河南和山東等地這次罕見(jiàn)持續(xù)性的強(qiáng)降水，都間接說(shuō)明了副高在2021年表現(xiàn)不穩(wěn)定，時(shí)強(qiáng)時(shí)弱。