2009年浙江省罕见的夏季连阴雨过程分析

江丽俐

(绍兴市气象局,浙江绍兴312000)

2009年浙江省罕见的夏季连阴雨过程分析

江丽俐

(绍兴市气象局,浙江绍兴312000)

通过实测降水资料和NCEP/NCAR提供的逐日再分析资料,对2009年夏季浙江省连阴雨天气的大尺度环流特征和动力热力学结构进行诊断分析,并与气候同期环流形势进行对比,结果表明:(1)此次夏季持续阴雨天气发生持续性时间长,累计雨量大,期间短时强降水和雷暴天气频繁发生,强降水日数多,气温持续偏低,均为历史同期罕见;(2)极涡强度较气候平均明显偏强,冷空气活动频繁,60°E附近的乌拉尔山地区不断有低槽东移,携带冷空气南下,而副高位置偏南偏东,强度偏弱,有利于冷暖空气在浙江省频繁交汇,维持长期低温阴雨天气;(3)连阴雨期间,长江中下游地区一直有较大水汽通量存在,副高西侧偏南气流为浙江省输送充足的水汽,假相当位温密集带主要位于江苏省和浙江北部一带,密集带南侧的浙江省是假相当位温高值区。

连阴雨;环流特征;对比分析

0 引 言

2009年7月22日—8月15日浙江省出现了罕见的夏季持续阴雨天气,此次过程发生持续性时间长,累计雨量大,期间短时强降水和雷暴天气频繁发生,强降水日数多,气温持续偏低,均为历史同期罕见。此次连阴雨带来丰沛的降水,缓解了该地区前期的高温干旱天气,但长时间的持续阴雨天气对交通运输、农业生产和居民生活等方面也造成了较大的不利影响,局部还引发了滑坡、泥石流等次生灾害。

长江中下游大范围连阴雨天气的发生是受大型环流形势所支配的,文献[1-2]指出了长江中下游春季连阴雨发生和持续过程具有北半球中高纬长波和超长波的特征,以及南北两支西风带系统相互作用的事实。刘延英和彭治班[3]用7次连阴雨天气过程合成资料,分析了长江中下游春季连阴雨前700 hPa流场及青藏高原东北侧和东南侧两支气流变化特点,发现连阴雨前高原东侧有较强的纬向气流,南支气流向北扩展,是造成连阴雨时两支气流相向运动较强的主要原因。施宁等[4]分析了长江中下游春季连阴雨过程中热带和副热带系统的基本特征,讨论了厄尔尼诺年热带和副热带异常的环流背景以及对长江中下游过渡季节持续降水的影响。

关于春季和秋季的连阴雨比较多,但长江中下游地区夏季受副热带高压环流控制,一般为高温干旱的天气,出现连续阴雨天气比较罕见,相关研究也较少。本文将利用常规气象站的实测降水资料和NCEP/NCAR提供的分辨率为1°×1°逐日再分析资料,对2009年夏季浙江省连阴雨天气的大尺度环流特征和动力热力学结构进行诊断分析,并与气候同期环流形势(1978—2008年30 a气候平均场)进行对比,揭示此次过程与气候平均的差异,探寻其形成机制,为以后的业务预报提供参考。

1 连阴雨降水特征

2009年7月22日—8月15日的连阴雨过程大致可分为两段。第1段7月22日—8月6日,由于副高北界位置偏南,导致冷暖空气在浙江省上空频繁交汇,全省普遍出现了100 mm以上的持续强降水;浙中北降水量达到200～300 mm;第2段8月7日—8月11日,莫拉克台风先后登陆台湾、福建,然后自南而北穿过全省,移动速度十分缓慢,受其影响,全省大部分地区出现了强降水,东部和东南部沿海地区及西北山区普遍出现了暴雨到大暴雨,部分特大暴雨。莫拉克台风影响结束后,受副高边缘影响,部分地区多午后雷阵雨天气。7月22日20时—8月15日时全省累计总雨量(图1):浙江全省的雨量均达到200 mm以上,其中浙江东南沿海和浙中北地区普遍达到300 mm以上。温州、台州地区雨量达400～600 mm以上,局部地区达到700 mm。

图1 2009年7月22日20时—8月15日20时浙江省累计降水量(单位:mm)

2 环流特征分析

2.1 环流形势

连阴雨是大气环流相对稳定、长波系统在一定地区停滞的结果。图2为连阴雨时期500 hPa平均高度场,由图2a可知,2009年连阴雨期间500 hPa中高纬环流经向度较大,表现为两槽一脊的形势,60°E附近的乌拉尔山地区为一低槽,亚洲东部到鄂霍次克海地区为一个长波槽,两槽之间的巴尔喀什湖以东至我国东北地区为宽广的高压脊,强的东北低涡中心位于75°N,引导冷空气不断南下。在中低纬地区,副热带高压脊线位于28°N附近,588线西脊点伸至122°E附近,副热带高压强度偏弱,位置偏东,副高北界位置较常年偏南。巴尔喀什湖以东的长波脊的长久维持起了阻塞作用,乌拉尔山地区的大低槽内不断分裂的短波槽携带弱冷空气东移,冷空气和副高西侧边缘的西南暖湿气流在浙江省上空交汇,产生持续性的强降水。而历史同期环流形势(图2b)中,中高纬西风带系统较弱,表现为“二槽一脊”形势,从青藏高原东北侧至贝加尔湖为一宽广的高压脊,副高呈带状分布,完全控制长江中下游地区,持续高温酷暑的天气。为更清楚的了解连阴雨时期500 hPa平均高度场的异常分布特征,将2009年的高度场减去气候平均场,得到该时期的位势高度的距平场(图2c)。可以看到,2009年500 hPa位势高度场上,75°N有一个强的位势高度负值区,这说明极涡强度较气候平均明显偏强,冷空气活动也就比较频繁,60°E附近的乌拉尔山地区也为负值区,表现出不断有低槽东移,并携带极涡分裂出的冷空气南下,而110°E～130°E,25°N～45°N的区域也为负值区,说明副高位置偏东,强度偏弱,有利于冷暖空气在浙江省频繁交汇,维持长期低温阴雨天气。

2.2 副高演变特征

按照一般气候规律,7月下旬至8月上副热带高压脊线北跳至30°N附近,长江中下游地区受副热带高压环流控制,出现高温伏旱的天气。而2009年7月下旬至8月上旬西太平洋副热带高压强度偏弱,位置偏东,588 dagpm线基本上维持在130°E以东(图3a),在位势高度场上这一区域为负值区(图2c),明显比常年同期偏弱。受台风“莫拉克”影响,8月7—11日期间副高588 dagpm线迅速撤退到140°E附近,台风影响结束后副高西伸到120°E以东地区。连阴雨期间副高的北界也较常年位置偏南,588 dagpm线北界基本维持25°N以南,仅7月29—30日副高短暂的北抬,但588 dagpm线北界依然维持在30°N以南。在台风“莫拉克”对我国的影响基本结束以后,从8月11日开始副高开始北跳,控制长江中下游地区,但由于在副高北抬西伸的过程中不稳定条件仍然存在,仍多午后雷阵雨。连阴雨期间,浙江省500 hPa西太平洋副热带高压异常偏弱,来自副热带高压西侧源源不断的偏南暖湿气流为长时间连阴雨提供丰沛的水汽条件。

2.3 低空环流

从以上分析可知,此次连阴雨天气是由南方暖湿气流和北方弱冷空气长时间在长江中下游交汇形成的,连阴雨期间低层120°E经向风随时间的逐日演变可以看到(图4a),在7月22日—8月7日期间30°N一直维持弱的南风气流,近风速中心值已达6 m·s-1以上,同时北方不断有冷空气南下,偏南风和偏北风在30°N附近构成一支切变,连阴雨维持。随后在整个连阴雨时段,除7月29日—8月1日南风减弱降水出现短暂中断外,其余时间在30°N以南始终维持着一支偏南气流,正是这支偏南气流为阴连雨提供了持续的水汽输送。

图2 7月22日—8月15日500 hPa平均位势高度场

图3 2009年7月22日—8月15日500 hPa高度沿30°N(a)和120°E(b)的时间剖面图(单位:dagpm)

图4 2009年连阴雨期间850 hPa沿120°E的经向风(v)随时间变化(a)和850 hPa水汽通量平均场(b)

3 水汽条件

对7月22日20时至8月15日20时850 hPa的水汽通量场(图4b)进行分析可知,在连阴雨期间,长江中下游地区和华南地区一直有较大水汽通量存在,湿舌从我国南海一直延伸至日本南部,长江中下游处于这支湿舌的西北侧。水汽通量大值区分布在偏南风带上,表明低空副高西侧的偏南气流是水汽的输送带,水汽通量中心位于中国东部沿海,其中心最大值在14 g/cm2·hPa·s以上。

4 热力条件

图5a为2009年连阴雨时期850 hPa温度场,由于连阴雨期间冷空气势力偏弱,等温线密集区位置偏北,位于华北东部地区,而长江中下游地区等温线比较稀疏,连阴雨地区没有形成明显的温度梯度。

图5 2009年7月22日—8月15日850 hPa温度和假相当位温的平均分布

假相当位温(θse)是表征大气温度、压力、湿度的综合特征量,其分布反映了大气中能量的分布,是一个能综合反映温度和水汽条件(湿度)的物理量。其高值区也是高能区,θse场中等值线密集区为能量锋区。在850 hPa假相当位温场(图5b),连阴雨天气过程期间,能量锋主要位于江苏省和浙江北部一带,密集带南侧是假相当位温高值区,代表着暖湿的偏南气流,而北侧假相当位温值较小,代表相对干冷的偏北气流,两者在长江中下游形成很大的梯度,连阴雨静止锋湿度对比特征非常明显,假相当位温锋区走向与江苏北部和浙江中北部的雨带有着很好的对应关系。

5 结 论

利用常规气象站的实测降水资料和NCEP/ NCAR提供的逐日再分析资料,研究了2009年7月22日—8月15日浙江省连阴雨天气的大尺度环流特征,并与气候同期环流形势进行对比,揭示此次过程与气候平均环流的差异,并对动力热力学结构相关物理量进行诊断分析,探寻其形成原因。得到下面几点结论:

(1)此次夏季持续阴雨天气发生持续性时间长,累计雨量大,期间短时强降水和雷暴天气频繁发生,强降水日数多,气温持续偏低,均为历史同期罕见。

(2)极涡强度较气候平均明显偏强,冷空气活动频繁,60°E附近的乌拉尔山地区不断有低槽东移,携带冷空气南下,而副高位置偏东,强度偏弱,有利于冷暖空气在浙江省频繁交汇,维持长期低温阴雨天气。同时,台风“莫拉克”自南而北穿过全省,移动速度十分缓慢,给浙江省带来持续强降水。

(3)在连阴雨期间,长江中下游地区和华南地区一直有较大水汽通量存在,湿舌从我国南海一直延伸至日本南部,副高西侧偏南气流为浙江省源源不断输送水汽。同时,假相当位温密集带主要位于江苏省和浙江北部一带,密集带南侧的浙江省是假相当位温高值区,假相当位温锋区走向与江苏北部和浙江中北部的雨带有着很好的对应关系。

[1] 王继志,郭进修.我国南方低温连阴雨天气的研究.气象科技,1981(01).

[2] 黄上松,汤明钦.西北太平洋和南印度洋上环流系统和中期振荡与遥相关.气象科学,1988(04).

[3] 刘延英,彭治班.连晴和连阴雨前两支气流变化的一般特点.应用气象学报,1990,1(3):298-304.

[4] 施 宁.长江中下游春季连阴雨的低纬环流及其低频振荡背景.气象科学,1991,11(1):103-111.

2009-12-28