1961—2020年湖南省“端午水”的變化特征分析

羅瀟 羅菁 彭瑋瑩

收稿日期：2023-12-10

作者簡(jiǎn)介：羅瀟（1994—），女，湖南邵陽(yáng)人，工程師，研究方向?yàn)閼?yīng)用氣象。

摘 要：利用1961—2020年湖南省89個(gè)地面氣象站逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，再分析高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)及濕度場(chǎng)資料，分析了湖南省多年“端午水”的變化特征，結(jié)果表明：在空間分布上，湘北出現(xiàn)的“端午水”次數(shù)較少，其次是湘南，湘西“端午水”出現(xiàn)次數(shù)最多；全省多年平均端午降水量分布不均勻，湘北的端午降水量整體大于湘南，其中湘西北有1個(gè)“端午水”大值中心。在時(shí)間變化上，有13年全省所有站點(diǎn)均出現(xiàn)“端午水”，有5年僅有不到一半的站點(diǎn)數(shù)出現(xiàn)“端午水”，全省平均端午降水量呈波動(dòng)緩慢增加的趨勢(shì)。在環(huán)流形勢(shì)差異上，在典型“端午水”特多年，湖南地區(qū)水汽條件和動(dòng)力條件明顯優(yōu)于典型“端午水”特少年。在湘北和湘東南地區(qū)，“端午水”和夏季降水的相關(guān)性最好，其次是湘中以南地區(qū)，湘中一帶端午降水量與當(dāng)年夏季降水的相關(guān)系數(shù)較低。

關(guān)鍵詞：湖南?。弧岸宋缢?；特征分析；相關(guān)系數(shù)

中圖分類號(hào)：P426.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）03–0-03

每年5月底至6月初（端午節(jié)前后），受西南暖濕氣流影響，湖南省會(huì)形成高空槽和中低層切變線等天氣系統(tǒng)，從而引發(fā)大范圍、連續(xù)性的暴雨天氣，俗稱“端午水”[1-2]?！岸宋缢钡陌l(fā)生與南海冬、夏季風(fēng)的交替密切相關(guān)，南海夏季風(fēng)一般于5月中旬暴發(fā)，夏季風(fēng)暴發(fā)后向北推進(jìn)影響到湖南并產(chǎn)生季風(fēng)對(duì)流降水[3]；同時(shí)，冬季風(fēng)仍有殘余勢(shì)力，冷暖空氣交匯造成鋒面降水，在季風(fēng)降水和鋒面降水的共同影響下端午前后往往會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度大而集中的降水[4-6]。一般而言，如果前期降水量不大，“端午水”的出現(xiàn)將有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，并起到緩解湖南地區(qū)悶熱天氣的作用。但如果前期已經(jīng)出現(xiàn)持續(xù)強(qiáng)降雨，“端午水”將引發(fā)山洪、泥石流、山體滑坡等災(zāi)害，造成重大人員和財(cái)產(chǎn)損失。因此，對(duì)“端午水”的預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)一直是氣象決策服務(wù)關(guān)注的重點(diǎn)之一。

隨著全球氣候變暖，極端天氣氣候事件頻繁發(fā)

生[7-8]，近年來(lái)“端午水”造成較大災(zāi)害時(shí)有報(bào)道，但“端午水”在氣候變暖背景下強(qiáng)度有什么變化至今無(wú)人研究，其與后期的旱澇關(guān)系亦少人關(guān)注。因此，開(kāi)展“端午水”變化規(guī)律、與夏季旱澇的關(guān)系以及典型“端午水”發(fā)生年大氣環(huán)流特征研究，既有助于較全面認(rèn)識(shí)“端午水”氣候演變特征，又能揭示“端午水”與夏季旱澇的氣候關(guān)聯(lián)及發(fā)生“端午水”大氣環(huán)流特征，可為基于“端午水”多寡特征，開(kāi)展湖南夏季降水延伸期預(yù)報(bào)和旱澇趨勢(shì)預(yù)測(cè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

所用資料包括湖南省89個(gè)地面氣象站1961—2020年逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，采用的資料均進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。再分析資料來(lái)源于美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心和國(guó)家大氣研究中心（NCEP/NCAR），使用到的氣象要素有位勢(shì)高度、緯向風(fēng)、經(jīng)向風(fēng)和比濕，時(shí)間分辨率為逐日，空間分辨率為2.5°×2.5°。

端午節(jié)為每年的農(nóng)歷五月初五，端午節(jié)前后5 d內(nèi)

（即農(nóng)歷五月初一到初十）某氣象站有≥1 d日降水量≥25 mm，或者農(nóng)歷五月初一到初十的累計(jì)降水量≥多年同期平均降水量的25%，則定義該站點(diǎn)出現(xiàn)了“端午水”[9]。此外，“端午水”站點(diǎn)數(shù)量不超過(guò)全省一半的年份被定義為典型“端午水”特少年，全省所有站點(diǎn)均出現(xiàn)“端午水”且全省平均降水量最多的5年為典型“端午水”特多年。

2 “端午水”的時(shí)空分布特征

統(tǒng)計(jì)計(jì)算湖南省每個(gè)站點(diǎn)1961—2020年出現(xiàn)“端午水”的次數(shù)如圖1所示，整體來(lái)看，湘北出現(xiàn)的“端午水”次數(shù)較少，其次是湘南，湘西“端午水”出現(xiàn)次數(shù)最多，其中湘西南大多數(shù)站點(diǎn)近60年出現(xiàn)“端午水”次數(shù)在53～57次。從逐年全省出現(xiàn)“端午水”的站點(diǎn)數(shù)總數(shù)來(lái)看（圖略），有13年全省所有站點(diǎn)均出現(xiàn)“端午水”，有5年僅有不到一半的站點(diǎn)數(shù)出現(xiàn)“端午水”。

從逐年全省平均端午降水量的時(shí)間變化（圖2）來(lái)看，全省平均端午降水量呈波動(dòng)緩慢增加的趨勢(shì)，增長(zhǎng)的趨勢(shì)為每年0.29 mm，其中全省平均端午降水量最少為3.7 mm，出現(xiàn)在1961年，最多為150 mm，出現(xiàn)在1994年。

從逐站多年平均端午降水量的空間分布（圖略）來(lái)看，近60年湖南省全省平均端午降水量為84.1 mm，多年平均最少端午降水量為63.9 mm，出現(xiàn)在新寧站，最多端午降水量為110.9 mm，出現(xiàn)在通道站。在空間上全省多年平均端午降水量分布不均勻，湘北的端午降水量整體大于湘南，其中湘西北有1個(gè)“端午水”大值中心。

結(jié)合湖南省逐站1961—2020年出現(xiàn)“端午水”的次數(shù)可見(jiàn)，湘中偏南一帶雖然出現(xiàn)的“端午水”次數(shù)較多，但是多年平均端午降水量反而為低值區(qū)。通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)，這是由于湖南省衡邵盆地多年平均狀態(tài)下本身是一個(gè)少雨中心，因此在將逐年的端午期間降水量與同期氣候值對(duì)比時(shí)，此區(qū)域容易達(dá)到“端午水”的標(biāo)準(zhǔn)，但是端午降水量整體不大，因此在空間分布上也出現(xiàn)了一個(gè)低值區(qū)。

3 “端午水”特多年與特少年的環(huán)流形勢(shì)對(duì)比

根據(jù)資料與方法里的定義，選取出現(xiàn)“端午水”站點(diǎn)數(shù)量不超過(guò)全省一半的年份為典型“端午水”特少年，選取全省所有站點(diǎn)均出現(xiàn)“端午水”且全省平均降水量最多的5年為典型“端午水”特多年，具體年份如表1所示。

大氣環(huán)流異常是導(dǎo)致降水異常的最直接的原因[10]，

500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)能夠清晰地反映了大氣環(huán)流的異常，850 hPa風(fēng)場(chǎng)作為底層大氣環(huán)流的代表可以反映低層大氣環(huán)流的輻合輻散。將“端午水”特多年和“端午水”特少年分別做環(huán)流形勢(shì)的合成分析（圖略）?？梢钥闯觯凇岸宋缢碧囟嗄?，歐亞中高緯度500 hPa高度場(chǎng)整體體現(xiàn)為“東高西低”的形勢(shì)，在中低緯度多有小槽活動(dòng)，副高位置偏西，使得湖南地區(qū)不斷有強(qiáng)盛的西南氣流輸送，為降水提供了較好的水汽條件。在

850 hPa風(fēng)場(chǎng)上湖南地區(qū)均為一致的西南風(fēng)，且處于氣旋式環(huán)流中，此外，我國(guó)內(nèi)蒙古、華北地區(qū)為偏北風(fēng)控制，有利于偏東路的冷空氣與西南暖濕氣流在我國(guó)西南地區(qū)東部及江南地區(qū)匯合，從而導(dǎo)致降水多。

在“端午水”特少年，500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)在中高緯度表現(xiàn)為緯向型環(huán)流，南支槽位置偏南，副高位置偏東，在850 hPa風(fēng)場(chǎng)上中國(guó)東部均為一致的偏南風(fēng)控制，在數(shù)值上，華南地區(qū)風(fēng)速明顯小于“端午水”特多年，水汽條件和風(fēng)場(chǎng)條件均不利于降水，因此湖南端午降水少。

我國(guó)南方地區(qū)的主要水汽來(lái)源主要為來(lái)自孟加拉灣的水汽及西太副高西側(cè)的西太平洋和南海的水汽，且對(duì)流層低層的來(lái)自印度洋的水汽輸送為最主要的水汽來(lái)源[11]。因此分別對(duì)“端午水”特多年和“端午水”特少年作850 hPa水汽通量及水汽通量散度的合成場(chǎng)，由圖3可知，在“端午水”特多年，孟加拉灣和南海地區(qū)的水汽通量很大，此時(shí)我國(guó)江南地區(qū)為水汽通量散度的輻合區(qū)，在“端午水”特少年，我國(guó)南部海上的水汽通量明顯小于“端午水”特多年，且湖南大多數(shù)地區(qū)處于水汽通量散度輻散區(qū)，不利于水汽的匯合，因此降水明顯小于“端午水”特多年。

4 “端午水”與當(dāng)年夏季降水的相關(guān)性分析

將湖南省各站點(diǎn)逐年的端午降水量與當(dāng)年夏季降水做相關(guān)性分析，得到各站點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)及顯著性檢驗(yàn)如圖4所示，在湘北和湘東南地區(qū)，“端午水”和夏季降水的相關(guān)性最好，其次是湘中以南地區(qū)，湘中一帶端午降水量與當(dāng)年夏季降水的相關(guān)系數(shù)較低，通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的站點(diǎn)極少。全省來(lái)看，有41個(gè)站點(diǎn)通過(guò)95%的顯著性檢驗(yàn)，有22個(gè)站點(diǎn)通過(guò)99%顯著性檢驗(yàn)。因此在平時(shí)的預(yù)報(bào)中，湘北和湘南地區(qū)的夏季降水預(yù)報(bào)可以適當(dāng)參考當(dāng)年的端午降水量。

5 結(jié)論

（1）湘北出現(xiàn)的“端午水”次數(shù)較少，其次是湘南，湘西“端午水”出現(xiàn)次數(shù)最多。全省而言，有13年全省所有站點(diǎn)均出現(xiàn)“端午水”，有5年僅有不到一半的站點(diǎn)數(shù)出現(xiàn)“端午水”。

（2）全省平均端午降水量呈波動(dòng)緩慢增加的趨勢(shì)，增長(zhǎng)的趨勢(shì)為每年0.29 mm。全省平均端午降水量最少為3.7 mm，出現(xiàn)在1961年，最多為150 mm，出現(xiàn)在1994年。

（3）近60年湖南省全省平均端午降水量為84.1 mm，

在空間上全省多年平均端午降水量分布不均勻，湘北的端午降水量整體大于湘南，其中湘西北有1個(gè)“端午水”大值中心。

（4）在典型“端午水”特多年，中低緯度多小槽活動(dòng)，副高位置偏西，在850 hPa風(fēng)場(chǎng)上湖南地區(qū)處于氣旋式環(huán)流中，孟加拉灣和南海地區(qū)的水汽通量很大，此時(shí)我國(guó)江南地區(qū)為水汽通量散度的輻合區(qū)，有利于水汽在湖南地區(qū)輻合。在典型“端午水”特少年，南支槽位置偏南，副高位置偏東，在850 hPa風(fēng)場(chǎng)上中國(guó)東部均為一致的偏南風(fēng)控制，我國(guó)南部海上的水汽通量明顯小于“端午水”特多年，且湖南大多數(shù)地區(qū)處于水汽通量散度輻散區(qū)，水汽條件和風(fēng)場(chǎng)條件均不利于降水。

（5）在湘北和湘東南地區(qū)，“端午水”和夏季降水的相關(guān)性最好，其次是湘中以南地區(qū)，湘中一帶端午降水量與當(dāng)年夏季降水的相關(guān)系數(shù)較低，通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的站點(diǎn)極少。

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