2017年浙江省梅汛期暴雨大尺度环流特征分析

王雪阳 桑明慧

摘要 利用NCEP/NCAR逐日和6 h再分析资料及站点降水资料，对2017年浙江省梅汛期暴雨的大尺度环流特征进行了分析。结果表明，①2017年浙江省梅汛期形势较典型，降水量较常年平均偏多30%，其中有2次强降水过程；②在对流层中层，属单阻型形势，低纬副热带高压西伸，120°E的副高脊線位置在20°N左右；③在对流层高层，南亚高压提供了高空辐散形势，在低层，来自孟加拉湾和南海的水汽向北输送，为梅雨区提供了水汽来源；④通过对2次暴雨过程的物理量诊断发现，在涡度、散度场上，低层为正涡度和负散度，高层为负涡度和正散度，低层辐合、高层辐散；在垂直速度场上，强降水时段出现整层的负速度，即整层为上升运动；在假相当位温上，梅雨锋区等θse线水平分布密集，垂直方向上则梯度很小。

关键词 梅汛期暴雨；大尺度；环流特征；浙江省；2017年

中图分类号 P458.1+21.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）22-0213-05

Abstract Using the NCEP/NCAR day-by-day and 6-hour reanalysis data and site precipitation data，the large-scale circulation characteristics of rainstorms in Zhejiang Province during the Meiyu period of 2017 were analyzed.The results showed that：①The situation of Meiyu period in Zhejiang in 2017 was more typical，with precipitation more than 30% higher than the annual average，including two heavy precipitation processes.②In the middle troposphere，the circulation situation was a single-blocking high type and the west Pacific subtropical high in low latitude became stronger and stretched westward.The ridge at 120°E was located near 20°N.③In the upper troposphere，south Asia high provided a divergent situation and in the lower troposphere，the water vapor from Bay of Bengal and South China Sea was transported to Meiyu rainstorm region.④Through the physical diagnosis of the two rainstorms，it was found that in the vorticity divergence field，positive vorticity and negative divergence were in the lower layer，negative vorticity and positive divergence were in the upper layer，convergence was in the lower layer and divergence was in the upper layer.In the vertical velocity field，negative velocity of the whole layer occurred in the period of heavy precipitation，that was，the whole layer was ascending.At the pseudo-equivalent temperature（θse），the θse line in Meiyu front area was densely distributed horizontally，while the gradient in the vertical direction was very small.

Key words rainstorm during the Meiyu period；large-scale；circulation characteristic；Zhejiang Province；2017

浙江省地处长江中下游地区，每年6月中旬至7月上旬，随着大气环流形势的调整，全省进入梅雨季节。梅汛期暴雨是浙江省重要的灾害性天气之一，由于其覆盖面广、降雨强度大、降雨时段集中，易形成严峻的防汛局面，严重威胁国民经济和人民生命安全。长期以来，许多专家学者对梅雨进行了大量的研究[1-3]。鲍媛媛等[4]研究了东亚夏季风异常对江淮梅雨的影响，王建捷等[5]和张建海等[6]分析了梅雨锋的结构特征，赵玉春等[7]分析了梅雨锋上中尺度对流系统的形成机制。

由于梅雨受到对流层高、中、低层多个大尺度环流系统的共同影响，每年环流形势的不同特征使各年的入出梅时间、梅汛期长短、梅雨量多寡等呈现显著差异，从而给梅汛期降水预报造成一定难度。总结分析梅雨相关问题，对提高预报水平，增强防灾减灾能力有重要意义。本文通过对2017年梅汛期大尺度环流的特征分析，揭示其与浙江省梅汛期暴雨的内在关联，以期为今后的梅汛期暴雨预报提供参考。

1 资料来源

本文分析大气环流特征的资料来自美国NCEP/NCAR逐日和6 h再分析资料（Reanalysis 1），水平分辨率2.5°×2.5°；降雨量资料为浙江省常规气象站观测资料。

2 梅汛期降水特征

2017年浙江省梅汛期降水是自2012年以来较为典型的一年，于6月9日入梅，7月5日出梅，梅期26 d，全省平均梅雨量390 mm，比常年平均梅雨量（301 mm）偏多30%。全省26个县（区、市）雨量超过400 mm，最大为衢州开化（705 mm），其间强降水集中，其中6月11—13日、21—25日出现2次大范围持续性暴雨天气。在梅汛期间，强降水引发了局地小流域山洪、泥石流、塌方等次生灾害，部分农田受淹，房屋倒塌，6月25日20：15钱塘江流域的兰江洪峰水位达32.01 m，为1955年以来的第二大洪峰。

由图1可知，强降水带呈东西走向的带状分布，主要位于浙中地区，尤其在浙中西部地区出现了600 mm以上的强降水中心，因而给当地造成了巨大的防汛压力。浙北北部和浙东南地区降水量较小。

3 梅汛期环流特征分析

3.1 高度场和流场分析

2017年浙江省梅雨总体上可以分为2个阶段：第一阶段为6月9—28日，这一阶段降水集中，出现了多次大范围的暴雨天气；第二阶段为6月29日至7月4日，这一阶段多强对流天气。由图2可知，在第一阶段，中高纬地区为单阻型形势，在贝加尔湖地区为高压脊，在鄂霍次克海地区为一个低槽，有利于北方冷空氣的不断补充南下。中低纬此时在华西地区为低槽区，其上的短波槽东移有利于强降水的发生。西太平洋副热带高压呈略偏东北—西南向的带状分布，西伸极点位于110°E，120°E处的副高脊线位置在18°～20°N之间，这有利于在副高的西北侧建立稳定的水汽通道，为浙江省梅雨提供源源不断的水汽，同时也阻止了冷空气进一步南下，从而使西南暖湿气流与北方冷空气在浙江一带交绥，形成持续的强降水。第二阶段500 hPa高度场，此时副高较第一阶段有明显增强和北跳，120°E脊线位置在22°N左右，副高588 dgpm线西北边界在30°N附近，此时浙江省处于副高西北边缘，多强对流天气。

从850 hPa平均流场和全风速场可见，在低纬地区主要有2支气流，一支为来自印度洋和孟加拉湾的强西南气流，另一支为来自菲律宾以东洋面上的东南气流，这2支气流在南海交汇后合并增强北上，影响我国东南沿海和日本地区，具体见图3（a）。比较东、西2支偏南气流的强度可以看出，来自孟加拉湾的西南气流强度明显强于来自西北太平洋的东南气流，在孟加拉湾地区可以看到风速在12 m/s以上，已达到低空急流的标准，这表明西南季风在梅雨形势建立和维持中起到了关键作用。

由图3（b）可知，在30°～40°N之间存在最大风速超过40 m/s的高空副热带西风急流，而在低纬15°N附近为风速较小的热带东风急流，这2支高空气流构成一个从青藏高原到华东地区的巨大反气旋环流，即为南亚高压。浙江地区在梅汛期位于高空西风急流的南侧，为强的辐散区，高空辐散区下方形成高空急流入口区次级环流的上升支，并与此处的低层辐合上升运动相叠加，形成深厚的强上升气流，同时超低空的偏南气流将低空急流的水汽通过边界层向北输送，因而梅汛期暴雨落区常位于200 hPa高空急流入口区的右侧与850 hPa低空急流的左侧之间。

3.2 温湿场分析

从850 hPa温度场中可以看出，在梅雨带两侧等温线分布十分稀疏，并不存在明显的温度梯度，对于这个问题，朱乾根等[8]认为，由于梅雨锋北侧大陆的增暖较锋前快，从而使锋上经向水平温度梯度减弱。但梅雨锋上湿度梯度仍然很大，由图4（a）可知，假相当位温为未饱和湿空气块上升，按干绝热直减率降温，至凝结高度后，继续上升并按湿绝热直减率降温，其间全部水汽凝结并降落离开气块，此时其按干绝热直减率下降至1 000 hPa具有的温度，通常以θse表示。干绝热、湿绝热、假绝热过程同一气块的θse值都保持不变，这一特性常被用来鉴别气团，因为气团移动中其θse值等于常数。从图4（a）可以看出，在长江中下游流域存在一个东西向的密集的θse分布带，梯度很大，其南侧为θse的高值区，这表明南侧为暖湿气团，而北侧为干的大陆气团，梅雨带是由暖湿的热带气团与大陆变性气团对峙形成的。由图4（b）可知，在长江中下游地区存在一个水汽通量的高梯度区，南侧水汽通量值较大，从中也可以看出在梅雨带两侧存在明显的湿度对比。

4 2次梅汛期暴雨诊断分析

2017年6月11—13日、21—25日，分别发生了2次持续性强降水过程，也是2017年梅汛期中浙江地区最强的2次降水过程。图5（a）为第1次暴雨过程的累计雨量，可见全省大部降水量达到100 mm以上，最强雨带位于浙中地区，呈东西带状分布，暴雨中心雨量超过240 mm。图5（b）为第2次暴雨过程累计雨量，这次过程雨量分布较前次不均匀，在浙北和浙东南地区雨量较小，强降雨区主要位于浙中西部地区，最强降雨中心雨量达360 mm以上。为进一步比较2次过程的异同点，从涡度、散度、垂直速度、假相当位温等特征物理量进行诊断分析。

4.1 涡度和散度分析

图6为2次暴雨过程沿120°E的合成平均的垂直涡度和散度剖面图。由图6（a）可知，在第1次过程中，在28°～30°N附近，低层为正涡度区，最大涡度出现在700～850 hPa，正涡度区一直向上伸展至500 hPa附近，其上为负涡度区，最小值出现在200 hPa附近。结合散度场来看，在400 hPa以下均为负散度区，负值在-0.4×10-5～-0.2×10-5/s之间，见图6（c）。这表明低层气流辐合，在400 hPa以上散度为正，为辐散区，最大值在300 hPa附近，达1×10-5/s。这表明，在第1次暴雨过程中，垂直方向上的动力特征为低层辐合、高层辐散。由图6（b）（d）可以看出，第2次过程中低层也为正涡度区和负散度区，高层则为负涡度区和正散度区，同为低层辐合、高层辐散，无辐散层在400 hPa左右。不同的地方在于第1次过程的正涡度中心和辐合中心对应较好，第2次的正涡度较辐合中心偏北2～3个纬距，且辐合区伸展高度略高于第1次。

4.2 垂直速度分析

研究认为，强烈的上升运动是暴雨形成的必要条件[8]。图7为第1次和第2次暴雨期间在30°N、120°E处垂直速度ω的时间-高度剖面图。由图7（a）可知，6月10日20：00至13日20：00，从地面到100 hPa整层的ω皆为负值，这表明整层大气都为上升运动。其中，6月11日12：00前后、6月12日00：00—14：00、6月13日8：00—14：00出现了3个负值中心，最小负值达-0.45 Pa/s，对比杭州站在此期间的逐小时降水图可以看出，这3个时段实况均出现了较强降水，即整层垂直运动较强时对应出现暴雨。此外，在6月10日20：00至11日12：00，大气垂直上升运动很弱，实况也未出现降水。对比图7（b）和实况降水情况，发现垂直上升运动的最强时段与强降水时段也有较好的对应关系。由此可见，强的上升运动对暴雨出现时段确有较好的指示作用。

4.3 假相当位温（θse）分析

图8是2次暴雨过程沿120°E的合成平均θse剖面图。可以看出，2次暴雨过程期间，在30°N梅雨带附近的梅雨锋坡度很陡，等θse接近于垂直伸展，这反映出梅雨带降水湿绝热过程中位温的守恒性。在梅雨带的南侧，低层的高θse区和高层的高θse区在中层交汇，形成中性层结，而低层等θse线的上突，有利于南侧暖湿空气沿等熵面上升，为暴雨区持续供应水汽，在25°N以南地区因中层存在低θse区，使中低层大气对流不稳定。2次暴雨过程的差别在于第1次过程的梅雨带北侧低层700 hPa以下存在一个低θse区，低层水平方向上θse的梯度大于第2次，这反映出北侧低层冷空气对暴雨的影响。

5 结论

本文对2017年浙江省梅汛期和其间2轮暴雨时段的大尺度环流特征进行了诊断分析，得出以下结论。

（1）2017年浙江省出现了近年来较典型的梅汛期降水，降水量较常年偏多约30%，雨带呈东西向带状分布，浙西、浙中地区雨量大于浙北和浙东南地区，其间主要有2次较为集中的强降水时段。

（2）分析梅汛期环流形势表明，2017年浙江省梅雨属单阻型，500 hPa在贝加尔湖附近为阻高，鄂霍茨克海地区为低槽，低纬地区副热带高压120°E的脊线位于18°～22°N之间，稳定的形势有利于高纬度的冷空气与西南暖湿气流在浙江地区交汇，形成持续的阴雨天气。高层200 hPa为南亚高压，其北侧为强的西风急流区，低层为强西南气流，暴雨区位于低层低空急流的左侧、高空急流入口区的右侧。

（3）分析表明，在梅雨带两侧不存在明显的温度对比，但假相当位温和水汽通量的梯度很大，体现梅雨带两侧存在显著的湿度梯度。

（4）通过对2次暴雨过程的合成平均物理量诊断分析表明，在暴雨发生时，低层为正涡度区和负散度区，高层为负涡度区和正散度区，即低层辐合、高层辐散。在强降水时段，整层ω速度为负，为上升运动。从假相当位温来看，在梅雨锋区，其垂直梯度极小，水平方向上则存在较大的梯度。

6 参考文献

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