2023 年2 月郴州市一次連陰雨天氣過程分析

宋 楠，王 佩

湖南省郴州市氣象局，湖南郴州 423000

郴州市位于湖南南部，是湖南省最大的煙葉產區，水稻和各類園林水果種植也不少。郴州市位于連陰雨易發區，連陰雨常導致當地果樹開花坐果率低、農作物生長發育緩慢、長勢變弱、易生病蟲害等，也常使得早稻爛秧、死苗，影響農業生產[1]。連陰雨是指連續多日陰雨、寡照的天氣，不僅會對農業生產造成一定損失，還會影響人們的生活、出行[2]。

研究表明，連陰雨天氣的出現與大氣環流穩定、超長波系統停滯密切相關。西風帶系統帶來弱冷空氣，副熱帶系統向北輸送暖濕氣流，冷暖對峙形成準靜止鋒，是連陰雨形成的主要原因，也有學者指出低緯系統在建立西南氣流水汽輸送帶上的重要性[3]。湖南省的連陰雨過程中，烏山阻高和巴湖橫槽是預報關鍵點[4-5]。

1 資料與方法

1.1 資料來源

降水和日照數據來源于郴州市國家氣象觀測站和區域氣象觀測站逐日觀測數據。環流分析采用的是NCEPNCAR再分析資料，水平分辨率為2.5°×2.5°，氣候平均值采用的是1991—2020年的平均值。常規氣象要素包括各標準等壓面上的位勢高度、緯向經向風、溫度、相對濕度、比濕等。中國區域地圖來源于國家基礎地理信息中心[6-7]。

1.2 連陰雨標準

湖南省地方標準《氣象災害術語及等級》將連陰雨定義為連續7 d或以上日降水量≥0.1 mm，且過程日平均日照時數≤1 h[8]。本次過程2月1日開始轉陰天，2月3日開始轉小雨，但2月1日—3日日照時數均為0，因此將2月1日認定為本次連陰雨過程開始，15日降雨結束，天氣轉好認定為連陰雨結束。

2 連陰雨過程概括和環流形勢分析

2月1—14日，郴州市出現了一段連陰雨天氣，1日開始云系增多轉為陰天，3日降雨發展，直至15日降雨結束天氣轉好。其特點是陰雨連續不斷，基本無日照，雨量較常年同期偏多，為穩定性降水，無明顯強對流天氣，氣溫起伏變化，但平均氣溫與常年相差不大。此次連陰雨過程對作物播種、育苗均造成了不利影響，使煙葉苗株瘦弱、油菜生長發育遲緩。

2月1日—7日，亞歐大陸上空500 hPa呈現兩槽一脊型(圖1a)，歐洲地區為一深厚低槽，低槽前不斷有短波槽分裂東移，烏拉爾山地區有阻塞高壓發展，高壓脊較寬廣，雅庫茨克切斷低壓后部不斷有冷空氣下滑影響。中緯度為西風氣流，四川地區不斷有小槽生成并東移。低緯度有孟加拉灣槽，西太平洋為副熱帶高壓穩定控制，副熱帶高壓偏強偏西，有利于其西側北側暖濕氣流輸送。850 hPa云貴地區不斷有低渦生成，切變線在湘中一帶擺動，郴州市位于切變線南側西南氣流中(圖略)。

圖1 500 hPa位勢高度(dagpm)

隨后，阻塞高壓受其后部冷空氣侵入影響逐漸崩潰，2月8日，中高緯環流形勢轉為西高東低型(圖1b)，烏拉爾山以東為寬廣的低壓槽區，西太平洋副熱帶高壓略有東退，中緯度多小波動。而后，烏拉爾山暖脊又逐漸發展，巴湖附近出現切斷低壓和橫槽，中低緯度波動東移。

2月11日，烏拉爾山到貝加爾湖高壓脊繼續發展，環流形勢又呈現出兩槽一脊型(圖1c)，西太平洋副熱帶高壓也加強西伸連成一片。850 hPa切變線北抬，地面低壓倒槽發展，郴州市處于低壓倒槽中，倒槽北側仍有冷空氣侵入影響，濕度較大，陰雨天氣維持。

2月13日—14日，地中海附近低槽發展加深，巴湖低槽東移至貝加爾湖附近，帶動高原北側北支低槽和孟加拉灣槽東移并同位相疊加(圖1d)，阻塞高壓東移崩潰，副高斷裂東退，郴州市轉為槽后偏北氣流影響，連陰雨過程結束。

連陰雨過程期間，中緯度以西風氣流為主，多短波槽活動，副高整體也偏西并呈長條狀，不利于冷空氣徹底南下。因此，盡管阻塞高壓前西北氣流引導冷空氣南下，阻塞高壓崩潰時也能帶動大量冷空氣南下，冷空氣也只是造成東北和黃淮地區劇烈降溫，并未大舉入侵長江中下游以南地區，而是由中緯度短波槽帶動下小股南下。

同時，孟加拉灣槽和西太平洋副熱帶高壓穩定存在，中低層始終處在西南氣流控制下，有利于暖濕氣流源源不斷地輸送，形成冷暖氣流長時間對峙的局面，使得連陰雨天氣長時間維持。2月13日—14日，高空轉為西北氣流控制，冷空氣從偏西路徑大舉南下，2月15日雨區南移，連陰雨結束，天氣轉好。

從500 hPa高度場的氣候距平上可以清楚地看到連陰雨過程中的異常環流形勢(圖2)，烏拉爾山到貝加爾湖地區有較大正距平中心，對應烏拉爾山阻塞高壓和附近的暖高脊。西太平洋的正距平中心對應偏弱的東亞大槽及偏強的西太副高。雅庫茨克的負距平中心，對應此處的切斷低壓。中緯度地區地中海到黑海和巴湖附近分別有一個負距平中心，表明這2處低壓或低槽異常發展。

圖2 2月1日至12日500 hPa位勢高度距平(gpm)和850至500 hPa平均風距平(m/s)

從中低層環流場異常來看，阻高東部的貝加爾湖附近有明顯的偏北風異常，引導冷空氣入侵，但偏北風距平并未延伸到中低緯度地區，說明強冷空氣沒有大舉南下影響。西太平洋為反氣旋環流異常，其南側西側為偏南氣流，有利于南方的暖濕氣流北上，加強了南海和西太平洋的水汽和熱量輸送。

3 物理量分析

3.1 垂直結構和動力條件分析

以郴州站為代表站，繪制其上空風場、相對濕度和垂直速度的時間序列圖(圖3)。從各高度風場的演變來看，2月1日開始，受冷空氣影響近地面轉為北風，925 hPa在2月1日至7日為偏東風，8日至13日為偏南風和偏北風來回交替，說明有冷暖氣團對峙擺動。2月13日前，850 hPa到700 hPa為西到西南風，可以為連陰雨的發生提供持續的水汽供應。2月13日850 hPa以下轉為偏北風，說明冷空氣較深厚強度較強，2月14日后500 hPa以下均轉為偏北風，連陰雨過程結束。從相對濕度來看，連陰雨期間850 hPa以下均為高濕區，2月4日至9日，高濕區甚至擴展到700 hPa高度。從垂直速度來看，2月3日后，850 hPa到500 hPa均為上升運動區，上升運動為降雨提供不穩定能量和動量，由于垂直運動不強，以持續穩定的降雨為主。

圖3 2月1日至14日風場、垂直速度(灰色虛線<0，m/s)和相對濕度(填色，%)沿郴州站(113.7°E，25.57°N)的時間—高度剖面圖

3.2 水汽條件分析

分析連陰雨期間水汽通量和水汽通量散度(圖4)，發現郴州市上空700 hPa為一大片10 g/(cm·hPa·s)左右的西南偏西方向水汽通量。850 hPa上，郴州市及其西側南側也有一大片西南方向水汽通量，有較好的水汽通道，水汽自南海隨赤道東風帶向西輸送，在東南半島經北部灣附近折向北，與來自孟加拉灣的水汽輸送支匯合后，轉向東北方向輸送。由此可見，水汽主要來源于南海、孟加拉灣和西太平洋。而925 hPa到850hPa有弱的水汽通量輻合，低層有水汽輻合上升，但輻合不強，說明連陰雨的發生不需要較強的水汽通量輻合，持續的水汽供應相對更為重要。

圖4 2月1日—14日水汽通量[箭頭，g/(cm·hPa·s)]和水汽通量散度[填色，10-5 g/(cm2·hPa·s)]

3.3 熱力條件分析

根據氣溫的時間垂直剖面圖(圖5a)，此次連陰雨過程為冷空氣影響演變為準靜止鋒而形成。過程初期，2月1日至3日有強冷空氣影響，500 hPa以下有明顯降溫，2月4日850 hPa形成閉合冷中心。2月5到10日氣溫變化平穩，說明冷空氣強度不強，2月11日至12日中低層西南急流發展，氣溫明顯回升，2月13日至14日強冷空氣入侵，500 hPa以下氣溫均有明顯下降。強冷空氣使鋒區南移，連陰雨過程結束。

圖5 a.郴州站氣溫時間-垂直分布(℃)；b.沿110°～115°E平均的850hPa假相當位溫(K)和相對濕度(%)緯度-時間分布

假相當位溫是綜合反映溫度和濕度特征的物理量，可以用假相當位溫等值線密集區表示鋒區[9]。從連陰雨期間850 hPa假相當位溫的變化可以看到(圖5b)，連陰雨發生之前，假相當位溫密集帶位于20°N以南地區。2月1日，30°N以南假相當位溫明顯增加，高能高濕區向北擴展。連陰雨期間假相當位溫密集帶一直維持在25°N至30°N，此處對應靜止鋒區，鋒區南北范圍較大，且穩定少動，郴州市處于鋒區內，有利于連陰雨天氣維持。2月13—14日假相當位溫梯度增大，等值線更密集，靜止鋒轉變為冷鋒迅速南壓，連陰雨過程結束。

4 結論

2023年2月1—14日，郴州市出現一次連陰雨天氣過程，持續時間長，降水偏多，基本無日照。分析了該次陰雨天氣過程的環流形勢以及連陰雨期間的垂直結構、動力、水汽和熱力條件，總結連陰雨的天氣系統特征，為今后連陰雨預報提供參考依據，進一步提升為農氣象服務水平。

(1)此次連陰雨過程環流形勢整體為兩槽一脊型，烏山阻高前部西北氣流引導冷空氣向南入侵，但中緯度西風氣流和偏強偏西的副高不利于冷空氣徹底南下，而是由中緯度短波槽帶動下從

(2)連陰雨期間中低層維持西南氣流，為連陰雨的發生提供持續的水汽供應。連陰雨期間水汽主要來源于南海、孟加拉灣和西太平洋，連陰雨的發生不一定需要較強的水汽通量輻合，持續的水汽供應相對更重要。

(3)此次連陰雨過程為冷空氣影響演變為準靜止鋒而形成，郴州市處于鋒區內，鋒區內有風速輻合和上升運動，有利于連陰雨天氣維持。

(4)盡管本次連陰雨期間環流形勢有一次較大轉變，阻塞高壓也發生了崩潰，但環流調整時中低層西南氣流和冷空氣的對峙沒有中斷，靜止鋒區仍穩定存在，連陰雨過程就沒有結束。因此環流形勢穩定是連陰雨天氣發生的充分非必要條件，連陰雨預報時除了要關注大型環流的演變和長波系統的調整，還要注意中高緯和低緯度系統的組合配置情況。