黔東南州2019年6—7月降水異常分析

楊 平，謝智沛

(1.貴州省三穗縣氣象局，貴州 三穗 556500；2.貴州省惠水縣氣象局，貴州 惠水 550600)

0 引言

在全球氣候變暖背景下，異常降水等極端天氣氣候事件發生更為頻繁，因而備受關注。李永華[1]和馬振鋒等[2]對西南地區6—7月降水異常進行了分析，桓玉等[3]分析研究了夏季東亞季風和南亞季風協同作用與中國南方夏季降水異常的關系，指出東亞季風較南亞季風偏弱，南亞高壓強度偏強，位置偏東，西太平洋副高強度偏強，位置偏西偏南，中國南方為西南風控制，南海低空為偏南風，由阿拉伯海和孟加拉灣輸送而來的水汽，與從北方南下的干冷空氣在中國南方地區交匯，因異常的上升運動，引起中國南方大范圍降水異常偏多。伍紅雨[4]研究分析了貴州夏季降水異常的環流特征指出，多雨年南亞高壓偏弱，西太平洋副熱帶高壓較常年偏強，脊線明顯偏南偏西，且影響貴州的印度西南季風、西太平洋副熱帶季風較常年也偏強，影響貴州的中、東路冷空氣強。許多專家學者研究貴州夏季旱澇環流特征時指出[5-7]，中高緯度環流經向度大、副高偏西是貴州夏季降水偏多的有利環流形勢。池再香等[8]研究了西太平洋副熱帶高壓的位置與黔東南州夏季暴雨落區有密切的關系。王芬等[9]研究了前期北太平洋海溫異常對貴州夏季降水的影響，認為前一年夏、秋及冬季海溫的變化與貴州夏季降水關系更為密切，前期北太平洋海溫與貴州中東部降水的異性相關更好，在北太平洋海溫正異常年翌年，貴州夏季降水呈現全區一致的偏多，而在負異常年，貴州夏季降水呈現全區一致的偏少。丁斌[10]分析了中國西部地區夏季降水與水汽關系及旱澇異常特征，揭示了中國西部地區水汽的來源。氣象工作者對黔東南州本地區的降水也有一些分析研究[11-12]，指出黔東南州內多為小雨天氣，降水分布趨勢由州西部分別向北部、南部遞減。隨著全球氣候變暖，近幾年黔東南州夏季降水趨于異常，由于6—7月降水占全年降水的比重較高，大部分縣(市)達到40%～47%[11]，而夏季降水對山塘、水庫等蓄水以及水力發電、農業、畜牧業生產和生活用水等有著重要影響。因此，有必要對黔東南州夏季6—7月異常降水進行分析，為黔東南州夏季降水異常的預測和防災減災提供科學依據具有重要意義。

1 資料與方法

本文利用黔東南州16個國家氣象觀測站1981—2010年6—7月和2019年6—7月的降水資料、NCCCMA資料、NCAR 1°×1°再分析資料，運用統計方法、對比分析法、差值法，對黔東南州2019年6—7月降水分布特征、大尺度環流形勢、水汽輸送特征、熱力分布特征以及動力特征進行分析，找出黔東南州2019年6—7月降水異常的成因。

2 2019年6—7月降水異常特征

從圖1a可以看出，黔東南州16個氣象觀測站2019年6—7月降水量均>300 mm，其中，13站降水量>400 mm，麻江、黃平、三穗和榕江等4個氣象觀測站降水量>500 mm，以榕江站611.0 mm為全州最多。由圖1b 降水距平百分率顯示，除錦屏、丹寨偏少外，其余縣(市)6—7月降水量與歷年同期相比偏多2%(雷山)～75%(三穗)。從圖1c看出， 6—7月黔東南州最長連續累計降水量均>200 mm，臺江、麻江、黃平、三穗、榕江等5個氣象觀測站累計降水量>300 mm；最長連續降水日數達到10～15 d(圖1d)，14 d以上降水日數主要分布在州的中北部地區。日降水量≥25 mm的日數為4～10 d(圖1e)，7 d以上的主要分布在州的西部、東部和南部地區，以榕江10 d為最多；日降水量≥50 mm的日數為≤3 d(圖1f)，2 d以上的主要分布中北部和南部地區。由圖1可知，6—7月總降水量大值區、降水正距平大值區、最長連續降水量大值區和日降水量≥25 mm日數大值區基本吻合。由此可見，2019年黔東南州降水量偏多的主要原因是由于降水持續時間較長以及日降水量≥25 mm以上的日數較多造成。

圖1 黔東南州2019年5月31日20時—7月31日20時總降水(a)、降水量距平(b)、最長連續降水量(c)、最長連續降水日數(d)、日降水量≥25 mm日數(e)、日降水量≥50 mm日數(f)分布圖(單位：mm、d)Fig.1 Distribution of total precipitation(a) precipitation anomaly(b)longest continuous precipitation (c)longest continuous precipitation days (d)daily precipitation ≥25 mm days (e) daily precipitation ≥50 mm days (f)in Qiandongnan from 20∶00 on May 31，2019 to 20∶00 on July 31，2019(unit：mm、d)

2019年6—7月黔東南州16個氣象觀測站平均降水量為460.2 mm，與1981年以來歷史同期平均降水量相比明顯偏多(圖2)，偏多69.1 mm，自1981年以來的歷史同期排第8位。

圖2 1981—2019年5月31日—7月31日黔東南州平均降水量演變圖(單位：mm)Fig.2 Evolution of mean precipitation in Qiandonnan during May 31，1981 to July 31，2019(unit：mm)

3 環流特征及其條件

3.1 大尺度環流背景

有利的大尺度環流形勢背景是造成降水過程的重要原因[12]。南亞高壓的控制區具有潮濕不穩定特征，對流活動非常活躍[13]。2019年6—7月100 hPa平均位勢高度場(圖3a)顯示，南亞高壓呈東西向帶狀分布，穩定盤踞在阿拉伯半島、印度半島和中國西南地區上空，中心強度為16 760 gpm，高壓中心東部控制云貴高原及廣西西部地區，貴州東南部地區位于南亞高壓東部脊線附近輻散區。中層500 hPa平均高度場上(圖3b)，歐亞中高緯度呈兩槽一脊形勢，中國西北地區—貝加爾湖—亞洲東北部地區為高壓脊控制，烏拉爾山東部地區和鄂霍次克海—日本海—中國東部海區分別為低渦控制，環流經向度十分明顯，有利于引導冷空氣南下。中低緯度地區，亞洲西部到青藏高原地區多波動。高層輻散、低層輻合的有利配置，有利于低層降水系統的發生發展，產生強降水天氣。同時，西北太平洋副熱帶高壓(簡稱副高，下同)穩定維持，5 880 gpm西脊點位于中南半島中部100°E附近，北界位于華南沿海，西南地區處于副高西北側西南氣流控制，西南暖濕氣流對黔東南州的水汽和能量輸送及動力輻合十分有利。

圖3 2019年6月1日—7月31日100 hPa平均位勢場(a)和500 hPa平均位勢場(b) (單位：gpm)Fig.3 Average potential field of 100 hPa(a)and average potential field of 500 hPa(b)from June 1，2019 to July 31，2019(unit：gpm)

3.2 水汽輸送特征

大尺度范圍內水汽的輸送和輻合對降水十分有利，是產生降水的必要條件， 降水過程的維持需要充足的水汽供應和水汽輻合。

850 hPa平均流場(圖4a)顯示，影響黔東南州2019年6—7月降水異常偏多的水汽供應主要是來自孟加拉灣，來自孟加拉灣的西南暖濕氣流與北方南下的干冷氣流在貴州、江南和華南上空交匯，黔東南州位于水汽輻合區內。850 hPa平均相對濕度場分布圖(圖4b)顯示，貴州中東部地區平均相對濕度大于84%，黔東南州南部到廣西東北部地區處于平均相對濕度大值區內，其中心值大于87%，結合圖1a，黔東南州累計降水量大值區與相對濕度大值區基本一致。 由此可見，充沛的水汽輸送和水汽輻合，是黔東南州2019年6—7月降水偏多的主要原因。

圖4 2019年6月1日—7月31日850 hPa(a)平均流場(矢量箭頭代表風向，單位：m·s-1)及1 000～300 hPa水汽通量散度距平場(矢量單位：kg·s-1·m-1，陰影區為水汽通量散度距平場，單位：10-5kg·s-1·m-2)和 850 hPa平均相對濕度(b)(單位：%)Fig.4 From June 1 to July 3，2019，850 hPa (a) mean flow field(vector arrow represents wind direction，unit： m·s-1 )and divergence anomaly field of moisture flux 1 000～300 hPa(vector unit：kg·s-1·m-1，shaded area divergence anomaly field of moisture flux，unit：10-5kg·s-1·m-2) and mean relative humidity of 850 hPa (unit： %)

3.3 不穩定能量特征

由2019年6—7月平均假相當位溫分布(圖5a)可看出，黔東南州(25～28°N，107～109.5°E)位于高能舌區，基本上受346 K等值線控制，中南部地區大于348 K，同時在110°E以東、28°N以北地區有低能舌向南侵入，黔東南州位于高能區與低能區交匯的能量鋒區，大氣層結不穩定。從6—7月沿108°E平均假相當位溫垂直剖面圖(圖5b)看出，黔東南州境內從近地層到600 hPa為358～348 K的高能區控制，500 hPa為低能區；大氣下暖濕、上干冷的層結結構十分清晰，有利于強降水天氣的產生，是導致黔東南州2019年6—7月降水偏多的重要原因。

圖5 2019年6月1日—7月31日假相當位溫(a)和沿40°N的徑向假相當位溫的垂直剖面(b,單位：K)Fig.5 (a) Pseudo-equivalent potential temperature and(b)radial pseudo-equivalent potential temperature along 40°N from June 1 to July 31，2019(unit：K)

3.4 動力特征

降水天氣過程的產生，除了需要充足的水汽輸送和水汽輻合以及不穩定能量外，還需要動力抬升條件[14]。由2019年6—7月850 hPa平均流場圖(圖6a)可以看出，從印度洋經中南半島向中國南方地區輸送的西南暖濕氣流在貴州和江南南部地區出現明顯的風速和風向輻合，黔東南州位于西南氣流大值區左側和西南氣流與東南氣流交匯的暖式切變輻合區內，有利于動力輻合，這是造成黔東南州2019年6—7月降水偏多的重要因素。從850 hPa平均散度場分布(圖6b)看出，2019年6—7月貴州大部地區均為負散度輻合區，黔東南州南部和廣西北部為強輻合區，輻合中心位于廣西北部，其中心值小于-0.4 hPa·s-1，黔東南州中南部地區散度值小于-0.1 hPa·s-1，為較強輻合上升運動區，有利于降水天氣過程的產生。結合圖1a，黔東南州降水量大值區(南部)與強輻合區有較好的對應關系。

圖6 2019年6月1日—7月31日850 hPa平均流場(a，陰影區表示平均風速≥5 m· s-1)及其平均散度(b，單位：Pa· s-1)分布Fig.6 Distribution of mean flow field(a)at 850 hPa from June 1，2019 to July 31，2019 (shaded region represents mean wind speed ≥5 m·s-1)and mean divergence(b)(unit：Pa· s-1)

4 結論

①2019年6—7月黔東南州平均總降水量較常年同期偏多，是自1981年以來歷史同期第3位，黔東南州最長連續累計降水量均>200 mm，最長連續降水日數達到10～15 d，日降水量≥25 mm和降水量≥50 mm的日數分別為4～10 d、0～3 d， 6—7月總降水量大值區、降水正距平大值區、最長連續降水量大值區和日降水量≥25 mm日數大值區基本吻合，降水量偏多主要是由于降水持續時間較長以及日降水量≥25 mm以上的日數較多造成。

②2019年6—7月南壓高壓和副高穩定維持，中高緯度地區環流以經向為主，中低緯高原多波動東移，黔東南州上空位于南亞高壓東部脊線附近輻散區和副高西北側西南暖濕氣流不穩定區，高層輻散、低層輻合有利配置，有利于黔東南州降水天氣的發生發展，導致黔東南州2019年6—7月降水量偏多。

③2019年6—7月黔東南州位于高能區與低能區交匯的能量鋒區，大氣上干冷下暖濕的不穩定層結結構十分清晰，有利于強降水天氣的產生；加之西南暖濕氣流在貴州地區有明顯的風速和風向輻合，黔東南州位于西南氣流大值區左側和西南氣流與東南氣流交匯的暖式切變輻合區內，有利于動力輻合；水汽輸送輻合強，能量充沛，動力輻合較強，是黔東南州2019年6—7月降水偏多的主要原因。