2017年我國秋季降水異常的特征分析

覃國威，孟慶怡

1.廣西壯族自治區來賓市氣象局，廣西來賓 546100；2.貴州省黔西南州氣象局，貴州興義 562400

對降水的研究一直是氣候研究的重點，秋季降水也不例外。正所謂“一場春雨一場暖，一場秋雨一場寒”。可見，秋雨對氣候變化的影響不可忽視。華西地區由于其特殊的地理位置，秋雨特征顯著。當前對秋季降水的研究多從分析其時空變化特征、環流特征、與海溫的關系以及與臺風的聯系等出發。高由禧等[1]對秋季降水的出現地區、起止日期等進行了詳細研究外。除了對秋季降水年際變化特征的研究，更多的是對單獨異常年份或秋雨偏多區域的研究。這方面的研究，前者年際變化的影響較小，多從當年大尺度環流的角度分析其異常的原因，如賈小龍等[2]分析了2007年我國秋季降水異常的成因，西太平洋副熱帶高壓偏北以及印緬槽、貝加爾湖低壓槽偏強，使得冷空氣被阻擋在北方，造成北方多降水。

秋季是我國作物成熟和收獲的季節，秋雨多寡會直接或間接地影響當年秋季作物的收成和來年的農業生產[3-4]。我國作為一個農業大國，秋季作物的收成將嚴重影響我國農民的生計。盡管秋季全國大部地區少雨[5-6]，但是一旦某一年的秋季降水出現了異常，不管是秋汛還是伏旱，必將嚴重影響農業生產，造成重大的經濟損失[7-9]。因此，做好秋季氣候異常分析有助于防災減災。本研究以2017年秋季的幾次集中降水過程為例，結合其大尺度環流特征和水汽、動力條件，對2017年秋季幾次異常強的降水過程進行分析。

1 資料和方法

所用降水資料為我國586個站1961—2017年逐月降水資料和2017年逐日降水資料。環流場資料為NCEP/NCAR提供的多年平均逐月再分析資料和2017年全球逐日再分析資料，水平分辨率為2.5°×2.5°，垂直方向為17層（10、200、300、500、700、100、150、200、250、300、400、500、600、700、850、925、1 000 hPa），包括高度場、風場、垂直速度和700 hPa的比濕。所用的分析方法為EOF分析等。

2 我國秋季降水的時空分布特征

我國秋季降水大致呈現出南多北少的分布特征。除了華南沿海有較大降水外，降水集中在長江流域及其以南的地區，降水的極大值中心在四川東部附近，其平均降水達到270 mm以上。秋季最明顯的降水出現在華西地區，秋季降水一般集中在川東、川南東部、漢水流域和渭水流域等地區，也就是所謂的華西秋雨（圖1）。

圖1 1961—2017年多年平均秋季降水分布

根據1961—2017年秋季（9—11月）降水距平資料進行EOF分析，了解我國秋季降水的時空變化特征。秋季降水距平場EOF分析的前兩個模態通過North檢驗，其中第一模態方差貢獻為19.2%，第二模態方差貢獻為10.8%。下文將針對前兩個模態（圖2）進行分析。

圖2 1961—2017年秋季降水EOF分析

圖2a為1961—2017年我國秋季降水EOF分析第一特征向量的分布。可以看出，除了甘肅和青海及東北小部分地區外，第一特征向量基本為正值，說明我國秋季降水具有整體一致的變化特征。第一時間系數（圖2c）反映出秋季降水在1980年代初之前有年際變化的特征，之后具有年代際變化特征。在1960年代前半葉、1970年代中期和1980年代初期，以及2008年之后，時間系數多為正值，結合第一特征向量可知，在這些時段內，我國秋季降水為正距平，屬于秋季多雨期；1960年代中后期到1970年代前期、1970年代后期、從1980年代后期到20世紀初，我國秋季降水偏少；2008年前后開始，我國又進入秋季多雨期。

圖2b為1961—2017年 我 國 秋 季降水EOF分析第二特征向量。可知，我國秋季降水另一個模態為南北反向的分布特征：長江以南與華北西北特征向量符號相反，東北地區和長江以南是同號。這表明當長江以南秋季降水偏多時，華北和西北地區秋季降水偏少。第二時間系數（圖2d）表現出很明顯的年際變化特征。結合第二特征向量的分布可以看出，2017年江淮地區秋季降水為正距平。

由圖2可以發現，2017年江淮地區秋季降水為正距平。而對2017年秋季降水的統計發現，江漢、江淮、黃淮南部、華北中部及青海東南部、四川西北部、重慶、廣西等地降水量較常年同期偏多20%，甚至1倍，局地偏多1倍以上。

3 2017年秋季降水的特點

圖3a為2017年秋季降水距平百分率，可以看出2017年秋季降水呈現出北部、中部大，南部小的特征，東北、青海、華西、江淮和新疆西南部降水偏多60%及以上，而內蒙古地區、新疆中東部、青藏高原中東部及云貴高原降水偏少，偏少最多達60%。

從秋季各月的降水距平百分率分布來看（圖3b、圖3d），2017年秋季降水異常偏多，主要是由9月與10月降水偏多造成。9月降水偏多區域主要集中于中國東部地區的江淮，且在東西方向呈一條明顯的多雨帶，該區域降水比常年同期偏多60%及以上，而內蒙古和新疆西部及華東江南地區，降水比常年偏少30%左右；10月降水偏多區域主要位于華北南部和江淮地區，其中華北南部降水相對于10月多年平均降水偏多3倍，而江淮地區2017年10月降水比常年偏多近2倍；到了11月降水距平變為南多北少的分布，江淮地區的降水減少。

圖3 2017年降水距平百分率

4 2017年秋季降水的環流形勢分析

4.1 2017年秋季的環流特征

從多年平均的環流形勢（圖略）來看，副高中心主要位于西北太平洋，9月到11月，西太平洋副熱帶高壓逐漸南退；中高緯基本為平直的西風環流，在貝加爾湖附近是短波槽脊的活動；青藏高原附近是一支穩定存在的南支槽，它的活動將會給西南地區帶來降水。綜上所述，無論是整個秋季還是秋季各月，副高中心是位于海上的，而且從影響降水的系統來看，北方和長江流域基本為平直的西風環流，并沒有可以造成大型降水的明顯系統。

4.2 9月環流特征分析

9月北半球的亞歐大陸的中高緯整體為“兩槽一脊”的環流型，副高的588線抬至長江流域，其西脊點到達我國西南地區的90°E附近。長江以南的福建大部、江西大部、湖南南部和廣東北部為正距平中心，說明2017年9月份的副高異常偏強。而貝加爾湖西北側為負距平中心，且中心距平值為-6 dagpm，即貝加爾湖西北部的槽與常年同期相比異常深厚，這將有利于冷空氣的堆積。結合槽底部平直的西風氣流，在其上不斷有小槽的活動，冷空氣不斷南下，隨著副高西北側的西南氣流將孟加拉灣和南海的暖濕空氣源源不斷地輸送到西南、江漢和江淮流域，與冷空氣交匯，形成降水。

4.3 10月環流特征分析

10月500 hPa中高緯地區以緯向環流為主，副高異常偏西、偏強，其西側脊點位于100°E附近，588特征線在長江以南地區。我國華南大部分地區處在副高南側的下沉氣流下，降水比常年明顯偏少；而處于副高北側的黃淮、江淮、江漢地區上升運動強烈，降水比常年偏多。通過對比其他月份的500 hPa平均高度場發現，10月的平均高度場與2017年秋季的最為接近：副高異常偏強，貝加爾湖底部沒有大的槽脊發展，只有不斷的短波槽移動。

綜上所述，從一個側面的角度可以說明2017年秋季降水異常偏多主要由10月份的降水異常偏多引起，或者說10月的降水異常對秋季降水異常偏多貢獻最大。

4.4 11月環流特征分析

11月500 hPa高度距平分布與常年同期相比，具有以下特點：東亞大槽偏強，副高偏西、偏強。中高緯的位勢高度整體上呈西高東低的分布，東亞大槽異常偏強，從東西伯利亞一直到日本島最南端都是東亞大槽控制的范圍；西部烏拉爾山地區是一個高壓脊。在中緯度地區，以平直的西風環流為主，經向性不大，這導致了北方冷空氣以向東輸送為主，不利于冷空氣的南下。副高588特征線并未抬至我國大陸地區，但是其西端卻到達了海南以西，105°E附近，異常偏西。在11月500 hPa高度距平上我國黃河以北地區都是負的距平值，而東亞地區則是負的距平中心，距平中心值為6個十位勢高度，與11月東亞大槽異常偏強相對應。黃河以南的區域雖然是一個正的距平區，但是從距平的大小來看，與常年同期相差并不明顯，副高也沒有明顯北抬的跡象。

綜上分析，11月冷空氣被阻擋在北方，而副高的環流形勢又抑制了孟加拉灣向我國水汽的輸送，導致2017年11月南方干熱、北方低溫的天氣。缺少了水汽的輸送和冷空氣南下的影響，江淮地區的降水相比于9月和10月就顯得十分稀少，平均累計降水在200 mm以下，只在中旬出現了一次較大的降水。

5 結論與討論

（1）我國秋季降水具有全國一致變化和以長江為界的南北反相變化2種主要模態，具有明顯的年際變化特征，2000年中期后，我國秋季降水有增多的趨勢。

（2）2017年秋季降水偏多，江淮地區為降水偏多集中區，主要由9和10月降水異常偏多造成。

（3）2017年秋季的副高異常偏西、偏北，而貝加爾湖低槽比往年偏深，導致冷暖氣流在江淮地區交匯，造成降水偏多。

（4）9和10月江淮地區受副高和低空低渦、切變線的影響，出現幾次強降水，造成9和10月的降水異常偏多；11月由于中高緯西風環流強大，冷空氣只能向東輸送，加上副高對水汽輸送的抑制，造成11月上旬北方低溫、南方干熱。