南四湖地区一次秋季连阴雨天气成因分析

张泽铭　李媛　王建波

摘要：利用常规资料、NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析日平均资料和FNL 1°×1°逐6 h日分析资料，分析了2003年9月1-7日南四湖地区秋季连阴雨期间环流形势及物理量特征。结果表明，连阴雨期间，巴湖至里海一帶的阻塞高压维持稳定，200 hPa东亚西风急流偏北维持，副热带高压偏西、偏北，副热带高压西北侧暖湿气流源源不断为连阴雨提供充足的水气；亚洲中纬度短波槽不断东移、低层低涡切变的辐合维持、高空急流和低空急流相互作用是连阴雨发生发展的主要原因；热带气旋的频繁活动有利于沿副高外围向南四湖地区的水气输送，也为连阴雨的发生发展提供了水气供应。

关键词：连阴雨；成因；阻塞高压；副热带高压；辐合

中图分类号：P458.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）19-3636-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.19.011

Abstract： Based on the conventional data， NCEP/NCAR with 2.5°×2.5° reanalysis daily average data resolution and FNL 6 h analysis date with 1°×1° resolution，the circulate situation and the distribution characteristics of physics during the autumn rain event in the Nansi Lake area from September 1st to 7th 2003 was analyzed. The results showed that， during the rain event， form Caspian to Balkis Lake area， blocking high was stable，East Asian westerly jet on 200 hPa maintained tend to northerly， the subtropical high tended to westerly and northerly， and northwest side of the subtropical high warm moist air flow provided sufficient water vapor for the continuous rain continuously. The main reasons of occurrence and development of continuous rain included the short-wave trough of mid latitude moving eastward， the maintenance of low level and low vortex shear convergence， and the interaction of upper-level iet and low-level jet. Frequent tropical cyclones was conducive to water vapor transported along the subtropical high southward to four lake area，also provided water vapor supply for the occurrence and development of continuous rain.

Key words： continuous rain； reason； blocking high； subtropical high； convergence

南四湖系微山湖、昭阳湖、独山湖、南阳湖的总称，位于鲁西南。湖滨东依山峦，西接平原，南连苏北富庶之地，北靠孔孟圣贤之乡，京杭大运河纵贯全湖南北，是“南通江淮、北达幽燕”的交通枢纽。2003年9月1-7日，山东省出现了长时间持续连阴雨天气，受其影响南四湖周边县区部分乡镇遭受较重洪涝灾害，南四湖渔业也受到很大影响。造成上述灾害的原因一方面为连阴雨天气过程持续时间长，降水总量大；另一方面为短时间内降水强度大，3日夜间至4日白天，济宁市24 h降水量达到167.2 mm，全区普降暴雨，从而造成土壤水分饱和，致使部分乡镇出现明显洪涝，田间作物被淹，村庄房屋受损。连阴雨作为影响农业生产的主要气象灾害，近些年研究的较多，如林纾等[1]分析了西北地区中东部连阴雨出现时亚欧500 hPa候环流特征；杨利霞等[2]指出了2005年陕西省汉中市秋季连阴雨的环流形势；胡亮等[3]对华南连续性暴雨的大尺度降水条件进行了分析；许多研究[4-7]对持续较强降水中的对流从天气形势、物理量场、卫星云图和雷达回波特征等方面都进行了分析和探讨；寿绍文等[8]对连阴雨等灾害性天气从内部机理上进行了剖析。以上大多是对长江中下游连阴雨及华西秋雨环流形势特征进行的研究， 对华北特别是湖区秋季连阴雨方面的研究较少。2003年南四湖地区秋季连阴雨，原本较弱的秋雨强度后期增大，并且带来较大损失，给秋季气象服务带来很大难度，因此本研究对2003年南四湖地区秋季连阴雨天气事件进行分析，揭示其大尺度环流和物理量场特征，为今后中短期天气预报提供依据。

1 资料来源

采用美国NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析日平均资料、FNL 1°×1°逐6 h日分析资料和实时天气图资料进行分析。

2 结果与分析

2.1 天气实况

由实时降水资料（图略）可知，2003年9月1日南四湖地区普降中到大雨，9月2-3日降水区东移，降水逐步减弱，南四湖北部区域降水停止，其他为小雨，9月4日雨势明显增强，南四湖西部、西北部出现带状暴雨区，济宁、兖州、曲阜和宁阳站出现大暴雨，济宁站4日降水量达到167.2 mm，兖州站也达到大暴雨量级，为127.1 mm，其他区域降水向东南依次减弱；9月5日降水减弱，全区为小雨；9月6日降水略有增强，部分区域出现中雨；9月7日降水再次减弱为小雨；9月8日降水停止。总的来说，2003年9月1-7日，南四湖地区全区出现一次秋季连阴雨大暴雨过程，此次连阴雨共分3次降水过程，分别出现在9月1-2日、3-5日、6-7日。endprint

2.2 大尺度环流特征

长时间的连阴雨是在大的环流形势相对稳定的背景下影响降水的天气系统重复出现的结果。这一次连阴雨天气过程与500 hPa巴湖至里海附近阻塞高压、200 hPa高空急流、500 hPa雅库茨克附近阻塞高压、500 hPa副热带高压异常等存在密切关系。

9月1-7日连阴雨期间，南亚高压表现为东部型特征（图1a），此次连阴雨过程大气环流场与同期平均场（图略）相减得到距平场（图1b），在巴湖至里海北侧为正距平，500 hPa巴湖至里海西部区域的暖平流把暖空气向北方输送（温度场图略），同时东侧低槽槽后冷平流把冷空气输送到南方，高压脊不断加强北伸，形成阻塞高压（图1c）。鄂霍茨克海附近为负距平发展（图1b），其西北侧雅库茨克附近为正距平发展，同时在冷暖平流的作用下形成雅库茨克阻高，500 hPa表现明显（图1c）， 雅库茨克阻高与巴湖至里海阻高在亚欧大陆上空形成双阻分布， 这种分布形态不利于冷空气大举南下，利于环流保持稳定，从贝加尔湖经蒙古西部到新疆的大槽中不断分裂小股冷空气东移南下，与沿副热带高压北上的西南暖湿气流在南四湖地区汇合，有利于锋生并带来丰沛的水气，利于南四湖地区出现区域性连阴雨暴雨。连阴雨期间，东亚沿海到日本群岛一带为正距平发展，500 hPa西太平洋副热带高压较常年偏北偏西， 利于西南暖湿气流沿副高西北側向南四湖地区输送水气（图1c）。

2.3 天气尺度系统演变特征

2.3.1 中纬度短波槽活动及副热带高压短期变化特征 2003年9月1日14：00，巴湖至里海附近及中西伯利亚附近高压脊势力较强，脊前冷空气影响南四湖地区，河套低槽（图2a）槽前与副高外围暖湿气流向南四湖地区输送、冷暖空气交汇，南四湖地区出现中到大雨天气；9月4日14：00，巴湖至里海附近及雅库茨克附近阻高（图2b）建立，贝加尔湖附近出现冷涡，冷涡一直延伸到700 hPa（图略），500 hPa副热带高压西伸北抬（图2b），在500 hPa河套低槽与700 hPa低涡的共同作用下，南四湖地区出现暴雨或大暴雨；9月6日14：00，500 hPa巴湖至里海阻高势力较强，雅库茨克附近阻高东移（图2c），贝加尔湖附近冷涡东移南压，500 hPa副热带高压东撤南压（图2c），在500 hPa河套低槽、700 hPa低空切变作用下南四湖地区出现小到中雨。

连阴雨期间，南四湖地区共经历了4次短波槽活动（图略），副热带高压经历了西伸北抬又东撤南压的短期变化过程。9月1日，副高西脊点为112°E，588 dagpm线北界为34°N，西风槽位置由内蒙古北部一直延伸至河南西部；之后副高西伸北抬，4日达到最强，西风槽同纬向叠加，西南气流加强；5日副高继续维持，贝湖地区有短波槽分裂南下；6-7日副高东退，西风槽位于内蒙古中部至陕西南部一带。在连阴雨过程中，高空不断有短波槽东移南下，每个短波槽的东移南下，不仅使其前部和副高西北侧的西南气流得到增强，水气输送也随之增大，使得辐合加强，从而导致了连续降雨天气的产生。

2.3.2 热带气旋活动及水气来源 由9月2日 2：00 850 hPa UV流场和相对湿度分布（图3a）可以看出，13号台风“杜鹃”在台湾附近海面活动，其东北侧为南四湖地区输送大量水气，2日20：00至3日8：00台风西移，850 hPa水气通量分布中（图3b、图3c）8 g/（cm·hPa·s）水气通量大值区由华南和长江中下游地区向南四湖地区伸展，南海和东海两支水气向降水区输送，两支水气汇合后沿副高西侧偏南气流向北输送。由9月7日8：00 850 hPa水气通量散度分布图（图3d）可以看出，南四湖地区有水气辐合，南海北部海南岛附近又有热带低压出现，其东北侧水气沿副高外围北上影响南四湖地区。由此可知，连阴雨期间先后有两个热带气旋活动，为南四湖地区提供了充沛水气，水气来源于西太平洋（东海）和南海。

2.3.3 高低空急流演变特征 9月1-7日连阴雨期间200 hPa平均西风急流（图4a）呈准东西向分布， 稳定在33°～48° N，位置相对偏北，轴中心最强可以达到55 m/s。连阴雨期间南四湖地区一直处在高空西风急流中心右后侧，在高空较强辐散作用下，利于南四湖地区较强降水发生并持续。

分析此次连阴雨期间高低空急流演变可知，4日8：00 700 hPa有明显的低空急流存在（图4b），南四湖地区处于急流左前侧，此时低空辐合最强；对应高空急流来说，4日8：00南四湖地区处于高空急流右后侧（图4c），此时高空辐散较强，在高空辐散、低空辐合作用下，上升运动强，容易产生强降水。其他时刻，700 hPa基本无急流存在，或南四湖地区处于急流后部，辐合较弱；高空急流一直维持，南四湖地区处于急流中心南侧，或者其右后侧，当处于右后侧时辐散较强。

3 小结

南四湖这次异常连阴雨天气过程的发生是不同尺度、不同天气系统相互制约又相互作用的结果。连阴雨期间，大尺度环流形势相对稳定，产生降水的天气系统连续影响，是产生秋季连阴雨的关键原因。连阴雨期间，巴湖至里海一带阻塞高压的建立和维持是整个欧亚上空大型环流稳定的基础，副热带高压偏西、偏北以及副热带高压西北侧暖湿气流源源不断北上为连阴雨提供了充足水气。亚洲中纬度多个低槽不断东移、低层低涡切变的辐合维持、高低空急流相互作用是连阴雨发生发展的动力条件。热带气旋的频繁活动有利于沿副高外围向南四湖地区的水气输送，也为连阴雨的发生发展提供了充沛的水气。

参考文献：

[1] 林 纾，章克俭.西北区中东部2000年与2001年秋季连阴雨分析[J].气象，2003，29（2）：34-38.

[2] 杨利霞，杨晓永，王国栋.2005年汉中市秋季连阴雨的若干特征[J].陕西气象，2006（3）：1-3.

[3] 胡 亮，何金海，高守亭.华南持续性暴雨的中尺度降水条件分析[J].南京气象学院学报，2007，30（3）：345-351.

[4] 夏丽花，冯晋勤，黄美金，等.一次强对流天气过程的成因分析[J].气象，2006，32（7）：110-114.

[5] 田 军，张 楠，粟敬仁，等.2008年6月3日一次中尺度强对流天气过程分析[J].气象与环境科学，2009，32（增刊）：5-8.

[6] 吴 蓁，赵培娟，席世平，等.郑州局地强对流天气的形成机制与预报方法[J].气象科技，2008，36（5）：515-519.

[7] 谢义明，解令运，沙维茹，等.江苏中部一次强对流天气的物理机制分析[J].气象科学，2008，28（2）：212-216.

[8] 寿绍文，励申申，王善华，等.天气学分析[M].北京：气象出版社，2002.endprint