紹興地區梅汛期暴雨過程分析及其對農業的影響

嚴佩文， 左駿， 王雪陽

(紹興市氣象臺，浙江 紹興 312000)

紹興市地處浙江省中北部，北臨杭州灣，南部多山區盆地，特殊的地理位置使得紹興的氣候特征也比較特殊，各類災害也頻繁發生，其中暴雨事件尤其是梅汛期暴雨過程在紹興地區頻繁發生，是一直以來影響紹興的重要氣象災害，往往給社會各方面帶來難以估量的損失和災難[1-3]。梅汛期暴雨過程頻發，使得紹興地區早稻、蔬菜、水果等經濟作物病蟲害蔓延，且局部暴雨使農田大面積受淹，造成巨大經濟損失。

梅雨是長江中下游地區春末夏初過渡季節的重要天氣氣候現象之一。長期以來梅雨的研究和預報一直受到科學家的廣泛關注。科學家對江淮梅雨做了很多研究，尤其是對梅雨發生時環流背景場的研究，并且研究所得到的結論經驗等已經廣泛地應用到實際預報中[4-5]。比如我國梅雨鋒暴雨的天氣模型、梅雨鋒上中小尺度系統的發展演變等[6]。除了對于大尺度環流背景場的研究外，很多研究針對個例診斷，分析了梅汛期暴雨過程中動力、水汽等因子的配置和演變，來提煉出有利于梅汛期暴雨事件發生的診斷方法[7-9]。

但以往的研究多針對的是梅汛期暴雨事件的大氣環流場以及物理量場的配置及演變[10-11]，對紹興地區梅汛期暴雨過程的大氣環流場的配置以及物理量場的演變的研究較少。而各地氣象條件差異較大，尤其在全球變暖、極端事件頻發的大背景下，更有必要針對各地探討當地梅雨的新特征，以減少梅汛期暴雨天氣對農業的損失，提供氣象為農服務新意見。

本文擬用歐洲中心(ECMWF)ERA5的0.25°×0.25°逐小時再分析資料以及常規觀測資料，對2020年紹興市6月19—21日梅汛期暴雨過程的大尺度環流背景、動力結構場、水汽條件進行分析，探究大尺度環流背景場、物理要素演變與降水的關系，以期為紹興地區梅汛期暴雨的分析及預報提供參考，減少梅汛期暴雨天氣對農業的損失。

1 降水概況

紹興市常年6月10日入梅，7月10日出梅，梅雨期平均30 d，年平均梅雨量261 mm。梅雨量的年際變化相差較大，這主要與梅雨期長短和梅雨期內的降水強度有關。紹興市2020年5月29日入梅，7月18日出梅，梅期長達50 d，梅雨量全市平均589 mm，是常年的2.5倍。2020年梅汛期入梅早，梅期長，梅雨量異常偏多，入梅時間和梅期長度均為1961年有氣象記錄以來第二位，梅雨量為1961年有氣象記錄以來第一位。另外暴雨過程頻繁、短時雨強強、強降雨區域重疊，入梅后紹興市強降雨過程頻繁，全市共出現7輪強降雨過程，分別出現在5月29—30日、6月2—6日、6月19—21日、6月24—25日、6月29—30日、7月2—4日、7月6—10日，強降雨區域主要集中在西北部地區，單站小時雨強最大為新昌寨嶺村的65 mm，其中6月19—21日全市普降大到暴雨。

如圖1可見18—21日20：00紹興市降水量分布，全市雨量達到188 mm，其中上虞205 mm、諸暨194 mm、越城191 mm、柯橋187 mm、嵊州179 mm、新昌174 mm。空間分布上呈現明顯的中北部大值中心，向南向北逐漸遞減，在南部、北部小值中心的特點。

圖1 紹興地區6月19—21日累計降水量(a)及逐時降水量(b)的時間演變

本次梅汛期暴雨過程持續時間較長，降水較為分散。其中，19日達75 mm、20日達55 mm、21日達58 mm，3 d中19日總累計降水量最大，另外在3 d中均出現降水峰值。19日8：00出現峰值小時雨強達9.6 mm·h-1，之后降水逐漸減弱；20日11：00又出現峰值小時雨強達6.6 mm·h-1，之后降水減弱，前半夜略加強，后半夜到21日早晨雨水暫歇；21日中午前后到傍晚雨水強度逐漸加大又出現降水峰值刻，小時雨強達到8.6 mm·h-1。3 d降水中，19日的降水具有總雨量和最大小時雨強均偏大的特點，20日降水具有總雨量和最大小時雨強均偏小的特點，21日降水具有總雨量偏小、最大小時雨強偏大的特點。

2 環流形勢分析

暴雨尤其是梅汛期暴雨的發生常與大氣環流背景關系密切。首先分析紹興地區2020年6月19—21日梅汛期暴雨過程的高低空環流背景(圖2中a)。由中低大尺度環流形勢可見，500 hPa高空槽緩慢東移南壓，紹興暴雨區受槽前西南氣流控制，且在此期間，南支槽上不斷由中小尺度波動向東傳并伴隨著中低層700和850 hPa不斷生成的切變共同影響紹興暴雨區，副高西北側的西南急流向紹興暴雨區持續輸送水汽。

圖2 平均500 hPa高度場與700 hPa風場(a)和平均200 hPa高度場和風場(b)

在對流層高層200 hPa(圖2中b)，陰影區為副熱帶西風急流區，副熱帶西風急流較為平直，位于30°～45°N，有兩個急流中心，一個位于40°N附近內陸，另一個位于同緯度東部洋面上，同樣南側的反氣旋中心也分裂成為兩個，紹興暴雨區位于副熱帶高空急流入口區右側，有正渦度平流流入，高層位于輻散區，配合中低層切變輻合區，形成次級環流，有利于發展深厚的上升氣流，為此次梅汛期暴雨過程提供了良好的大尺度環流條件。

3 物理量場分析

為了更進一步剖析形成本次梅汛期暴雨過程的物理特征量特征，過30°N做紹興梅汛期暴雨區120°～121°E平均的渦度、散度(圖3中a)以及垂直速度(圖3中b)的時間-高度垂直剖面，由此分析此次紹興梅汛期暴雨的動力結構及其時間演變特征。

圖3 紹興上空渦度、散度(a)以及垂直速度(b)

紹興暴雨區19—21日的降水主要分為3 d，即19、20和21日。因此，物理量場上同樣也表現為3 d的演變。18日傍晚到19日白天形成中低層輻合高層輻散的結構，并且在19日早晨出現明顯的輻合中心；垂直速度場上，18日傍晚有弱抬升運動，18日夜里到19日凌晨為弱下沉運動，19日白天演變為整層上升運動；渦度場上，18日傍晚到19日凌晨低層有正渦度，19日上午高層有正渦度補充，整個配置剛好對應19日上午降水集中且雨強最大的時段。19日下午到20日凌晨散度場和渦度場雖然維持了原有配置，但垂直運動場轉變為下沉運動，雨水暫緩。20日降水的動力結構場與19日類似，但20日白天中低層弱輻散，垂直運動較前一天也相對較弱，影響降水強度，因此，20日降水較19日相比雨強較弱，雨強最大值偏小。21日降水的動力結構場也與19日類似，雖然正渦度層較前兩日相比更加深厚，可抬升運動較前兩日相比明顯弱，因此，其雨強僅較20日略強，較19日明顯偏弱，但其雨強最大時段也與渦度層變厚的時段相吻合。可見，本次紹興市梅汛期暴雨過程分為3 d，其動力結構場的配置也體現出3 d的差異，每天的動力結構場較為相似，即整個對流層維持垂直上升運動以及中低層正渦度輻合中高層輻散的動力結構場，且雨強偏大時中低層正渦度輻合和垂直上升運動均較大。因此，伴隨每天降水的差異其動力結構略有不同，主要體現在中低層正渦度輻合層的薄厚以及上升運動的強弱。

同樣針對紹興暴雨區19—21日的降水，圖4給出3 d的日平均整層積分的水汽通量和850 hPa風場。可以明顯看出，19日紹興地區受850 hPa切變線影響，偏南的暖濕氣流和偏北干冷氣流在此交匯，伴隨著850 hPa的西南急流，源自南海的充沛水汽源源不斷地輸送到紹興暴雨區，并且水汽在紹興暴雨區匯聚，為當日紹興地區梅汛期暴雨事件提供了良好的水汽條件。20日紹興地區依舊受850 hPa切變線影響，西南暖濕氣流和東北冷濕氣流在此交匯，西南急流較前一日較弱，源自南海和黃海的水汽伴隨著氣流被輸送到紹興暴雨區，但水汽輸送較前一日明顯偏少，印證了20日降水較前一日強度較弱。21日急流維持，850 hPa切變維持，源自南海和黃海的水汽伴隨著氣流被輸送到了紹興暴雨區，并在紹興地區匯聚，強度有所加強，但水汽輸送帶較前兩日明顯變窄，因此，21日降水雨強僅較20日略強。因此，伴隨每天降水的差異其水汽輸送有不同，主要體現急流、切變的配合，水汽輸送的多少，以及水汽匯聚的程度。

圖4 19—21日日均整層積分的水汽通量和850 hPa風場

4 農業影響

6月正處春末夏初，此次梅汛期暴雨過程由于雨量大、持續時間長，對紹興市早稻生長有一定影響。據反饋，由于此次過程持續時間長，致使早稻紋枯病發展蔓延，部分稻田病情嚴重，陰雨天氣使得處于抽穗期的早稻揚花受到一定影響，可能造成秕谷率的增加，且此次過程雨強較強，造成局部早稻大面積受淹。另外，由于雨期較長，使得蔬菜病蟲害也有所增加。據農戶反饋，紹興市出現大面積茄子黃萎病、茄果類蔬菜出現青枯病等情況。且6月末正處于紹興楊梅采摘期，此次暴雨也影響楊梅采摘，使落果增多，甜度下降。

5 小結與討論

本文利用歐洲中心(ECMWF)ERA5的0.25°×0.25°逐小時再分析資料以及常規觀測資料，對2020年6月19—21日紹興地區梅汛期暴雨天氣過程的大尺度環流背景、動力場結構和水汽條件進行分析。

本次過程均受高層輻散、500 hPa南支槽、700和850 hPa切變以及高低空急流的影響，且500 hPa南支槽上不斷有小波動東傳影響紹興地區，使此次降水過程持續時間較長，出現多個降水峰值。

本次梅汛期暴雨過程可以分為3 d，且每天動力因子的配置對降水時段及雨強均具有較好的指示意義，即當對流層中低層表現為正渦度，配合輻合中心、垂直上升運動中心時，對應雨強較強。3 d降水的差異也主要體現在渦度場、散度場和垂直運動的配合。其中，19日較后兩日垂直運動更加劇烈，21日較前兩日正渦度層更加深厚，進而這兩日降水相比20日雨強會更強。因此，伴隨每天降水的差異其動力結構略有不同，主要體現在中低層正渦度輻合層的薄厚以及上升運動的強弱。

在本次梅汛期暴雨的3 d中，對應的水汽輸送也有所差異，且每天水汽條件對降水時段及雨強均具有較好的指示意義。3 d降水水汽輸送的差異主要體現在輸送的量以及匯聚的程度，19日較后兩日急流強度更強、850 hPa切變更強、水汽輸送更加充沛，21日來自南海和黃海的水汽在紹興暴雨區匯聚，且強度較前兩日較強，進而這兩日降水相比20日雨強會更強。因此，伴隨每天降水的差異其水汽輸送有不同，主要體現水汽輸送與急流、切變的配合，水汽輸送的多少，以及水汽匯聚的程度。

本次過程對紹興市早稻、蔬菜、水果等作物都產生了較嚴重的影響，造成明顯經濟損失。