影响贵州低频强降水的主要气象因子特征

郑 蓓，白 慧，于 飞，王梦玲，任曼琳

(1.贵州省山地环境气候研究所，贵州 贵阳 550002；2.贵州省山地气候与资源重点实验室，贵州 贵阳 550002；3.贵州省施秉县气象局，贵州 施秉 556200；4.贵州省气候中心，贵州 贵阳 550002)

0 引言

贵州位于印度洋季风和太平洋季风交汇影响的边缘地带[1-3]，属亚热带季风湿润型气候。其降水的时空变化受到贵州复杂地形和大气环流的共同影响。大气低频振荡包括准双周振荡QBW和季节振荡ISO[4]。大尺度环流异常很大一部分与低频振荡有关，因此低频振荡与降水异常关系密切[5]。中国大部地区的降水都具有显著的低频变化特征，在不同季节不同地区的低频降水的主振荡周期不同，其中包括10～20 d的准双周振荡和30～60 d的季节内振荡[6-11]。贵州处于低纬度地区，气候地域差异较大，降水较丰富，降水的气候特征也与其他地区存在一定的差异，说明贵州地区的水汽输送有自身的显著特点。到目前为止，众多学者和专家对贵州降水的空间时间分布、年际、年代际变化有诸多研究成果，表明贵州降水集中在5—9月，其中夏季降水特征显著，但水汽输送对低频降水的影响研究很少[12-13]。所以有必要对影响贵州夏季降水的水汽输送的气候特征进行深入分析，通过分析水汽输送异常的变化特征，有助于寻找贵州夏季降水的制灾机理，对贵州降水的延伸期预测奠定一定的理论基础。

1 资料与方法

本文数据采用NCEP/NCAR提供的l981—2019年逐月经向风和纬向风、比湿和位势高度场再分析资料，水平分辨率2.5°×2.5°，垂直层共8层；台站资料采用贵州省84个地面观测站1981—2019年5—9月降水资料；NOAA提供的高分辨率逐月海温资料，水平分辨率为0.125o×0.125o，本文方法采用合成分析法。

低频降水：中国大部分地区的降水都具有显著的低频变化特征，低频降水的主振荡周期在不同地区不同季节不尽相同，其中包括10～20 d的准双周振荡和30～60 d的季节内振荡。

低频区域强降水过程定义[14]：本文规定，全省84个监测站点中，有10站(及以上)日降水指数(日降水量去掉季节循环和高频天气时间尺度后进行6～12 d带通滤波，再进行标准化处理，记为“日降水指数”)达1.5以上时，称为1个强降水日。当连续2个或以上的强降水日为1次强降水过程；如果过程持续间断1 d以上或未有站点降水指数达到1.5则过程结束。本文选取1981—2019年贵州区域低频强降水过程，低频强降水过程集中在每年5、6、7、8、9月。通过合成贵州区域低频强降水过程的环流形势场、水汽通量场和水汽通量散度场，分析东亚水汽输送对贵州区域低频强降水的影响。经统计，1981—2019年贵州地区共有93次低频强降水过程，其中6月和7月相对较多，分别为35次、30次；5月最少，为8次。

2 贵州汛期低频强降水特征

2.1 贵州汛期低频强降水位势高度合成分析场

分析图1可知：5月(图1a)中国大部分地区处在负位势高度距平中，588线稳定在30°N左右；6月(图1b)高纬度地区有2个明显的负位势高度距平中心，中低纬度地区呈现正位势距平，副热带高线稳定在30°N左右；7月(图1c)中纬度地区形成“两槽一脊”的环流形势，西西伯利亚地区、我国东北地区各存在1个弱槽，副高北跳西伸显著，其西伸脊点位于120oE附近；8月(图1d)欧亚中高纬地区继续维持“两槽一脊”的环流形势，槽脊位置较上旬偏东、强度略微偏大;9月(图1e)西伯利亚地区负位势距平中心强度加强，范围增大，蒙古高原附近的负位势高度距平区域扩大到我国华北地区，“两槽一脊”环流形势依然稳固。

图1 1981—2019年5—9月贵州低频强降水500 hPa环流形势合成场(等值线为高度场，单位：gpm；填色为高度距平场)5月(a),6月(b)，7月(c)，8月(d)，9月(e)

8、9月副热带高压的西伸脊点稳定在120oE附近，一定程度上切断了南方的水汽输送，南方地区降水有所减弱。

2.2 贵州区域低频强降水时期水汽输送特征

从5—9月，共有3只水汽来源输送至我国，分别为:南海夏季风爆发后产生的偏南风水汽输送；来自孟加拉湾经由中南半岛，沿西南方向将水汽输送至贵州地区；来自西北太平洋东南风水汽输送。

分析图2可知：5月(图2a)主要水汽输送来源为孟加拉湾经由中南半岛的西南向水汽输送通道，第二贡献的水汽来源为来自西北太平洋的东南风水汽输送；6月(图2b)经由孟加拉湾输送的西南向水汽输送通道加强，西南风加强，水汽输送范围相较于5月有所增强，范围扩大到印度洋，一部分水汽输送至贵州地区。来自西北太平洋的水汽输送从范围和强度上增加。6月产生低频降水的降雨量和过程次数相比于5月有显著增加；7月(图2c)西太副高北跳，西南风水汽输送向北移动，中国南方部分地区则由西南风水汽输送转为东南风水汽输送。8月(图2d)西太副高南侧边缘的东南风水汽输送对中国的影响减弱，副高南压；9月(图2e)水汽输送显著减少。

图2 1981—2019年气候平均5月(a)、6月(b)、7月(c)、8月(d)、9月(e)低频强降水过程825～1000 hPa的水汽通量合成场

影响贵州地区水汽输送的水汽通道主要为孟加拉湾、南海和西北太平洋，尤其是从孟加拉湾经中南半岛进入的西南风水汽输送和南半球经南海的越赤道气流的水汽输送贡献最大，给5—9月贵州降水提供了充足的水汽。6、7、8月的水汽输送通道明显比5、9月更加强劲。

低层水汽辐合上升，辐合中心强度越大，上升气流活动越剧烈，越有利于降水的产生。5月辐合区域及辐合大值区在云贵高原(图3a)。6月(图3b)辐合区域向西向南扩大，向西扩展到青藏高原。在强大的辐合区域南部则有1个辐散区域，水汽经由孟加拉湾经由中南半岛，沿西南方向将水汽输送至云贵高原，这样的动力配置和水汽配置有利于降水的产生和持续。7月(图3c)辐合区域相比于6月继续扩大。8月(图3d)水汽辐合区域明显减少，强度也显著降低。9月(图3e)辐合辐散区域在云贵高原的部分地区，2条主要的水汽来源也减弱，水汽条件和动力配置都不利于降水的产生。

图3 1981—2019年气候平均5月(a)、6月(b)、7月(c)、8月(d)、9月(e)低频强降水过程825～1000 hPa的水汽通量散度合成场

3 海温的先兆影响

许多研究表明海温距平对北半球环流及我国降水有影响，本文选出1981—2019年低频降水年频次最多的年份(2019年)和最少的年份(2018年)，研究海温异常是否会对贵州低频降水产生一定的先兆影响。

低频降水频次偏多年的上一年12—2月，赤道东太平洋为海温显著的负异常，赤道西太平洋地区海温为显著的正异常；3—5月，赤道东太平洋海温为负异常、赤道西太平洋海温为正异常，菲律宾海域至南海海域海温为负异常，除了少部分中部地区为冷池，大部分印度洋为暖池；6月，赤道东太平洋海温逐渐转变为正异常，与冬季、春季的赤道东太平洋位相相反，赤道西太平洋海温变为负异常，与冬季、春季的赤道西太平洋海温异常具有相反的位相。

由此可见，图4低频强降水年频次多年的海温距平场中，热带东太平洋异常的演变基本上反映了1个拉尼娜事件从准备到爆发再到衰弱的不同位相期。由此可以推测，低频强降水多年与拉尼娜爆发有关。

图4 2018年12月—2019年8月海温距平图

冬季赤道东太平洋地区海温为正异常，西太平洋地区海温为负异常，北太平洋和北印度洋地区海温为负异常；春季海温距平可以看出：赤道太平洋地区海温为正异常，相比于冬季，春季海温的正异常明显向南、向西、向北扩大，北太平洋和印度洋中部地区海温为负异常；夏季海温距平可知：6月赤道太平洋海温有非常显著的正异常，阿拉伯海和孟加拉湾出现海温负异常；7月海温负异常的区域逐渐增加：东赤道太平洋海温出现负异常，西太平洋赤道海温为正异常，印度洋中南部海温依旧为负异常；8月东赤道太平洋海温负异常区域向西、向东扩张，西太平洋海温正异常区范围逐步减小。

由此可见，图5低频强降水年频次少年的海温距平场中，热带东太平洋异常的演变基本上反映了1个厄尔尼诺事件从准备到爆发再到衰弱的不同位相期。由此可以推测，低频强降水少年与厄尔尼诺爆发有关。

图5 2017年12月—2018年8月海温距平图

4 结论

本文对贵州低频强降水的影响因子进行研究分析，主要结论有：

① 5、6月，副热带高压线稳定在30°N左右；7月开始在欧亚大陆的中纬度地区形成“两槽一脊”的环流形势，副高逐渐北跳西伸；8、9月“两槽一脊”环流形势维持稳固。副热带高压的西伸脊点位于120°E附近，环流形势逐渐稳定，南方地区降水有所减弱。

②影响贵州地区水汽输送的水汽通道主要为为孟加拉湾、南海和西北太平洋，尤其是从孟加拉湾经中南半岛进入的西南风水汽输送和南半球经南海的越赤道气流。

③低频强降水年频次多年的海温距平场中热带东太平洋异常的演变基本上反映了1个拉尼娜事件从准备到爆发再到衰弱的不同位相期，低频强降水年频次少年的海温距平场中热带东太平洋异常的演变基本上反映了1个厄尔尼诺事件从准备到爆发再到衰弱的不同位相期。