楊 平，謝智沛

(1.貴州省三穗縣氣象局，貴州 三穗 556500；2.貴州省惠水縣氣象局，貴州 惠水 550600)

0 引言

在全球氣候變暖背景下，異常降水等極端天氣氣候事件發(fā)生更為頻繁，因而備受關(guān)注。李永華[1]和馬振鋒等[2]對(duì)西南地區(qū)6—7月降水異常進(jìn)行了分析，桓玉等[3]分析研究了夏季東亞季風(fēng)和南亞季風(fēng)協(xié)同作用與中國(guó)南方夏季降水異常的關(guān)系，指出東亞季風(fēng)較南亞季風(fēng)偏弱，南亞高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)，位置偏東，西太平洋副高強(qiáng)度偏強(qiáng)，位置偏西偏南，中國(guó)南方為西南風(fēng)控制，南海低空為偏南風(fēng)，由阿拉伯海和孟加拉灣輸送而來(lái)的水汽，與從北方南下的干冷空氣在中國(guó)南方地區(qū)交匯，因異常的上升運(yùn)動(dòng)，引起中國(guó)南方大范圍降水異常偏多。伍紅雨[4]研究分析了貴州夏季降水異常的環(huán)流特征指出，多雨年南亞高壓偏弱，西太平洋副熱帶高壓較常年偏強(qiáng)，脊線明顯偏南偏西，且影響貴州的印度西南季風(fēng)、西太平洋副熱帶季風(fēng)較常年也偏強(qiáng)，影響貴州的中、東路冷空氣強(qiáng)。許多專(zhuān)家學(xué)者研究貴州夏季旱澇環(huán)流特征時(shí)指出[5-7]，中高緯度環(huán)流經(jīng)向度大、副高偏西是貴州夏季降水偏多的有利環(huán)流形勢(shì)。池再香等[8]研究了西太平洋副熱帶高壓的位置與黔東南州夏季暴雨落區(qū)有密切的關(guān)系。王芬等[9]研究了前期北太平洋海溫異常對(duì)貴州夏季降水的影響，認(rèn)為前一年夏、秋及冬季海溫的變化與貴州夏季降水關(guān)系更為密切，前期北太平洋海溫與貴州中東部降水的異性相關(guān)更好，在北太平洋海溫正異常年翌年，貴州夏季降水呈現(xiàn)全區(qū)一致的偏多，而在負(fù)異常年，貴州夏季降水呈現(xiàn)全區(qū)一致的偏少。丁斌[10]分析了中國(guó)西部地區(qū)夏季降水與水汽關(guān)系及旱澇異常特征，揭示了中國(guó)西部地區(qū)水汽的來(lái)源。氣象工作者對(duì)黔東南州本地區(qū)的降水也有一些分析研究[11-12]，指出黔東南州內(nèi)多為小雨天氣，降水分布趨勢(shì)由州西部分別向北部、南部遞減。隨著全球氣候變暖，近幾年黔東南州夏季降水趨于異常，由于6—7月降水占全年降水的比重較高，大部分縣(市)達(dá)到40%～47%[11]，而夏季降水對(duì)山塘、水庫(kù)等蓄水以及水力發(fā)電、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)和生活用水等有著重要影響。因此，有必要對(duì)黔東南州夏季6—7月異常降水進(jìn)行分析，為黔東南州夏季降水異常的預(yù)測(cè)和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)具有重要意義。

1 資料與方法

本文利用黔東南州16個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站1981—2010年6—7月和2019年6—7月的降水資料、NCCCMA資料、NCAR 1°×1°再分析資料，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法、對(duì)比分析法、差值法，對(duì)黔東南州2019年6—7月降水分布特征、大尺度環(huán)流形勢(shì)、水汽輸送特征、熱力分布特征以及動(dòng)力特征進(jìn)行分析，找出黔東南州2019年6—7月降水異常的成因。

2 2019年6—7月降水異常特征

從圖1a可以看出，黔東南州16個(gè)氣象觀測(cè)站2019年6—7月降水量均>300 mm，其中，13站降水量>400 mm，麻江、黃平、三穗和榕江等4個(gè)氣象觀測(cè)站降水量>500 mm，以榕江站611.0 mm為全州最多。由圖1b 降水距平百分率顯示，除錦屏、丹寨偏少外，其余縣(市)6—7月降水量與歷年同期相比偏多2%(雷山)～75%(三穗)。從圖1c看出， 6—7月黔東南州最長(zhǎng)連續(xù)累計(jì)降水量均>200 mm，臺(tái)江、麻江、黃平、三穗、榕江等5個(gè)氣象觀測(cè)站累計(jì)降水量>300 mm；最長(zhǎng)連續(xù)降水日數(shù)達(dá)到10～15 d(圖1d)，14 d以上降水日數(shù)主要分布在州的中北部地區(qū)。日降水量≥25 mm的日數(shù)為4～10 d(圖1e)，7 d以上的主要分布在州的西部、東部和南部地區(qū)，以榕江10 d為最多；日降水量≥50 mm的日數(shù)為≤3 d(圖1f)，2 d以上的主要分布中北部和南部地區(qū)。由圖1可知，6—7月總降水量大值區(qū)、降水正距平大值區(qū)、最長(zhǎng)連續(xù)降水量大值區(qū)和日降水量≥25 mm日數(shù)大值區(qū)基本吻合。由此可見(jiàn)，2019年黔東南州降水量偏多的主要原因是由于降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)以及日降水量≥25 mm以上的日數(shù)較多造成。

圖1 黔東南州2019年5月31日20時(shí)—7月31日20時(shí)總降水(a)、降水量距平(b)、最長(zhǎng)連續(xù)降水量(c)、最長(zhǎng)連續(xù)降水日數(shù)(d)、日降水量≥25 mm日數(shù)(e)、日降水量≥50 mm日數(shù)(f)分布圖(單位：mm、d)Fig.1 Distribution of total precipitation(a) precipitation anomaly(b)longest continuous precipitation (c)longest continuous precipitation days (d)daily precipitation ≥25 mm days (e) daily precipitation ≥50 mm days (f)in Qiandongnan from 20∶00 on May 31，2019 to 20∶00 on July 31，2019(unit：mm、d)

2019年6—7月黔東南州16個(gè)氣象觀測(cè)站平均降水量為460.2 mm，與1981年以來(lái)歷史同期平均降水量相比明顯偏多(圖2)，偏多69.1 mm，自1981年以來(lái)的歷史同期排第8位。

圖2 1981—2019年5月31日—7月31日黔東南州平均降水量演變圖(單位：mm)Fig.2 Evolution of mean precipitation in Qiandonnan during May 31，1981 to July 31，2019(unit：mm)

3 環(huán)流特征及其條件

3.1 大尺度環(huán)流背景

有利的大尺度環(huán)流形勢(shì)背景是造成降水過(guò)程的重要原因[12]。南亞高壓的控制區(qū)具有潮濕不穩(wěn)定特征，對(duì)流活動(dòng)非常活躍[13]。2019年6—7月100 hPa平均位勢(shì)高度場(chǎng)(圖3a)顯示，南亞高壓呈東西向帶狀分布，穩(wěn)定盤(pán)踞在阿拉伯半島、印度半島和中國(guó)西南地區(qū)上空，中心強(qiáng)度為16 760 gpm，高壓中心東部控制云貴高原及廣西西部地區(qū)，貴州東南部地區(qū)位于南亞高壓東部脊線附近輻散區(qū)。中層500 hPa平均高度場(chǎng)上(圖3b)，歐亞中高緯度呈兩槽一脊形勢(shì)，中國(guó)西北地區(qū)—貝加爾湖—亞洲東北部地區(qū)為高壓脊控制，烏拉爾山東部地區(qū)和鄂霍次克海—日本?！袊?guó)東部海區(qū)分別為低渦控制，環(huán)流經(jīng)向度十分明顯，有利于引導(dǎo)冷空氣南下。中低緯度地區(qū)，亞洲西部到青藏高原地區(qū)多波動(dòng)。高層輻散、低層輻合的有利配置，有利于低層降水系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展，產(chǎn)生強(qiáng)降水天氣。同時(shí)，西北太平洋副熱帶高壓(簡(jiǎn)稱(chēng)副高，下同)穩(wěn)定維持，5 880 gpm西脊點(diǎn)位于中南半島中部100°E附近，北界位于華南沿海，西南地區(qū)處于副高西北側(cè)西南氣流控制，西南暖濕氣流對(duì)黔東南州的水汽和能量輸送及動(dòng)力輻合十分有利。

圖3 2019年6月1日—7月31日100 hPa平均位勢(shì)場(chǎng)(a)和500 hPa平均位勢(shì)場(chǎng)(b) (單位：gpm)Fig.3 Average potential field of 100 hPa(a)and average potential field of 500 hPa(b)from June 1，2019 to July 31，2019(unit：gpm)

3.2 水汽輸送特征

大尺度范圍內(nèi)水汽的輸送和輻合對(duì)降水十分有利，是產(chǎn)生降水的必要條件， 降水過(guò)程的維持需要充足的水汽供應(yīng)和水汽輻合。

850 hPa平均流場(chǎng)(圖4a)顯示，影響黔東南州2019年6—7月降水異常偏多的水汽供應(yīng)主要是來(lái)自孟加拉灣，來(lái)自孟加拉灣的西南暖濕氣流與北方南下的干冷氣流在貴州、江南和華南上空交匯，黔東南州位于水汽輻合區(qū)內(nèi)。850 hPa平均相對(duì)濕度場(chǎng)分布圖(圖4b)顯示，貴州中東部地區(qū)平均相對(duì)濕度大于84%，黔東南州南部到廣西東北部地區(qū)處于平均相對(duì)濕度大值區(qū)內(nèi)，其中心值大于87%，結(jié)合圖1a，黔東南州累計(jì)降水量大值區(qū)與相對(duì)濕度大值區(qū)基本一致。 由此可見(jiàn)，充沛的水汽輸送和水汽輻合，是黔東南州2019年6—7月降水偏多的主要原因。

圖4 2019年6月1日—7月31日850 hPa(a)平均流場(chǎng)(矢量箭頭代表風(fēng)向，單位：m·s-1)及1 000～300 hPa水汽通量散度距平場(chǎng)(矢量單位：kg·s-1·m-1，陰影區(qū)為水汽通量散度距平場(chǎng)，單位：10-5kg·s-1·m-2)和 850 hPa平均相對(duì)濕度(b)(單位：%)Fig.4 From June 1 to July 3，2019，850 hPa (a) mean flow field(vector arrow represents wind direction，unit： m·s-1 )and divergence anomaly field of moisture flux 1 000～300 hPa(vector unit：kg·s-1·m-1，shaded area divergence anomaly field of moisture flux，unit：10-5kg·s-1·m-2) and mean relative humidity of 850 hPa (unit： %)

3.3 不穩(wěn)定能量特征

由2019年6—7月平均假相當(dāng)位溫分布(圖5a)可看出，黔東南州(25～28°N，107～109.5°E)位于高能舌區(qū)，基本上受346 K等值線控制，中南部地區(qū)大于348 K，同時(shí)在110°E以東、28°N以北地區(qū)有低能舌向南侵入，黔東南州位于高能區(qū)與低能區(qū)交匯的能量鋒區(qū)，大氣層結(jié)不穩(wěn)定。從6—7月沿108°E平均假相當(dāng)位溫垂直剖面圖(圖5b)看出，黔東南州境內(nèi)從近地層到600 hPa為358～348 K的高能區(qū)控制，500 hPa為低能區(qū)；大氣下暖濕、上干冷的層結(jié)結(jié)構(gòu)十分清晰，有利于強(qiáng)降水天氣的產(chǎn)生，是導(dǎo)致黔東南州2019年6—7月降水偏多的重要原因。

圖5 2019年6月1日—7月31日假相當(dāng)位溫(a)和沿40°N的徑向假相當(dāng)位溫的垂直剖面(b,單位：K)Fig.5 (a) Pseudo-equivalent potential temperature and(b)radial pseudo-equivalent potential temperature along 40°N from June 1 to July 31，2019(unit：K)

3.4 動(dòng)力特征

降水天氣過(guò)程的產(chǎn)生，除了需要充足的水汽輸送和水汽輻合以及不穩(wěn)定能量外，還需要?jiǎng)恿μ龡l件[14]。由2019年6—7月850 hPa平均流場(chǎng)圖(圖6a)可以看出，從印度洋經(jīng)中南半島向中國(guó)南方地區(qū)輸送的西南暖濕氣流在貴州和江南南部地區(qū)出現(xiàn)明顯的風(fēng)速和風(fēng)向輻合，黔東南州位于西南氣流大值區(qū)左側(cè)和西南氣流與東南氣流交匯的暖式切變輻合區(qū)內(nèi)，有利于動(dòng)力輻合，這是造成黔東南州2019年6—7月降水偏多的重要因素。從850 hPa平均散度場(chǎng)分布(圖6b)看出，2019年6—7月貴州大部地區(qū)均為負(fù)散度輻合區(qū)，黔東南州南部和廣西北部為強(qiáng)輻合區(qū)，輻合中心位于廣西北部，其中心值小于-0.4 hPa·s-1，黔東南州中南部地區(qū)散度值小于-0.1 hPa·s-1，為較強(qiáng)輻合上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，有利于降水天氣過(guò)程的產(chǎn)生。結(jié)合圖1a，黔東南州降水量大值區(qū)(南部)與強(qiáng)輻合區(qū)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖6 2019年6月1日—7月31日850 hPa平均流場(chǎng)(a，陰影區(qū)表示平均風(fēng)速≥5 m· s-1)及其平均散度(b，單位：Pa· s-1)分布Fig.6 Distribution of mean flow field(a)at 850 hPa from June 1，2019 to July 31，2019 (shaded region represents mean wind speed ≥5 m·s-1)and mean divergence(b)(unit：Pa· s-1)

4 結(jié)論

①2019年6—7月黔東南州平均總降水量較常年同期偏多，是自1981年以來(lái)歷史同期第3位，黔東南州最長(zhǎng)連續(xù)累計(jì)降水量均>200 mm，最長(zhǎng)連續(xù)降水日數(shù)達(dá)到10～15 d，日降水量≥25 mm和降水量≥50 mm的日數(shù)分別為4～10 d、0～3 d， 6—7月總降水量大值區(qū)、降水正距平大值區(qū)、最長(zhǎng)連續(xù)降水量大值區(qū)和日降水量≥25 mm日數(shù)大值區(qū)基本吻合，降水量偏多主要是由于降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)以及日降水量≥25 mm以上的日數(shù)較多造成。

②2019年6—7月南壓高壓和副高穩(wěn)定維持，中高緯度地區(qū)環(huán)流以經(jīng)向?yàn)橹?，中低緯高原多波?dòng)?xùn)|移，黔東南州上空位于南亞高壓東部脊線附近輻散區(qū)和副高西北側(cè)西南暖濕氣流不穩(wěn)定區(qū)，高層輻散、低層輻合有利配置，有利于黔東南州降水天氣的發(fā)生發(fā)展，導(dǎo)致黔東南州2019年6—7月降水量偏多。

③2019年6—7月黔東南州位于高能區(qū)與低能區(qū)交匯的能量鋒區(qū)，大氣上干冷下暖濕的不穩(wěn)定層結(jié)結(jié)構(gòu)十分清晰，有利于強(qiáng)降水天氣的產(chǎn)生；加之西南暖濕氣流在貴州地區(qū)有明顯的風(fēng)速和風(fēng)向輻合，黔東南州位于西南氣流大值區(qū)左側(cè)和西南氣流與東南氣流交匯的暖式切變輻合區(qū)內(nèi)，有利于動(dòng)力輻合；水汽輸送輻合強(qiáng)，能量充沛，動(dòng)力輻合較強(qiáng)，是黔東南州2019年6—7月降水偏多的主要原因。