1961—2020年湖南省“端午水”的變化特征分析

羅瀟 羅菁 彭瑋瑩

收稿日期：2023-12-10

作者簡介：羅瀟（1994—），女，湖南邵陽人，工程師，研究方向為應(yīng)用氣象。

摘 要：利用1961—2020年湖南省89個地面氣象站逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，再分析高度場、風(fēng)場及濕度場資料，分析了湖南省多年“端午水”的變化特征，結(jié)果表明：在空間分布上，湘北出現(xiàn)的“端午水”次數(shù)較少，其次是湘南，湘西“端午水”出現(xiàn)次數(shù)最多；全省多年平均端午降水量分布不均勻，湘北的端午降水量整體大于湘南，其中湘西北有1個“端午水”大值中心。在時間變化上，有13年全省所有站點均出現(xiàn)“端午水”，有5年僅有不到一半的站點數(shù)出現(xiàn)“端午水”，全省平均端午降水量呈波動緩慢增加的趨勢。在環(huán)流形勢差異上，在典型“端午水”特多年，湖南地區(qū)水汽條件和動力條件明顯優(yōu)于典型“端午水”特少年。在湘北和湘東南地區(qū)，“端午水”和夏季降水的相關(guān)性最好，其次是湘中以南地區(qū)，湘中一帶端午降水量與當(dāng)年夏季降水的相關(guān)系數(shù)較低。

關(guān)鍵詞：湖南省；“端午水”；特征分析；相關(guān)系數(shù)

中圖分類號：P426.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–0-03

每年5月底至6月初（端午節(jié)前后），受西南暖濕氣流影響，湖南省會形成高空槽和中低層切變線等天氣系統(tǒng)，從而引發(fā)大范圍、連續(xù)性的暴雨天氣，俗稱“端午水”[1-2]。“端午水”的發(fā)生與南海冬、夏季風(fēng)的交替密切相關(guān)，南海夏季風(fēng)一般于5月中旬暴發(fā)，夏季風(fēng)暴發(fā)后向北推進(jìn)影響到湖南并產(chǎn)生季風(fēng)對流降水[3]；同時，冬季風(fēng)仍有殘余勢力，冷暖空氣交匯造成鋒面降水，在季風(fēng)降水和鋒面降水的共同影響下端午前后往往會出現(xiàn)強(qiáng)度大而集中的降水[4-6]。一般而言，如果前期降水量不大，“端午水”的出現(xiàn)將有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，并起到緩解湖南地區(qū)悶熱天氣的作用。但如果前期已經(jīng)出現(xiàn)持續(xù)強(qiáng)降雨，“端午水”將引發(fā)山洪、泥石流、山體滑坡等災(zāi)害，造成重大人員和財產(chǎn)損失。因此，對“端午水”的預(yù)報預(yù)警服務(wù)一直是氣象決策服務(wù)關(guān)注的重點之一。

隨著全球氣候變暖，極端天氣氣候事件頻繁發(fā)

生[7-8]，近年來“端午水”造成較大災(zāi)害時有報道，但“端午水”在氣候變暖背景下強(qiáng)度有什么變化至今無人研究，其與后期的旱澇關(guān)系亦少人關(guān)注。因此，開展“端午水”變化規(guī)律、與夏季旱澇的關(guān)系以及典型“端午水”發(fā)生年大氣環(huán)流特征研究，既有助于較全面認(rèn)識“端午水”氣候演變特征，又能揭示“端午水”與夏季旱澇的氣候關(guān)聯(lián)及發(fā)生“端午水”大氣環(huán)流特征，可為基于“端午水”多寡特征，開展湖南夏季降水延伸期預(yù)報和旱澇趨勢預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

所用資料包括湖南省89個地面氣象站1961—2020年逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，采用的資料均進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。再分析資料來源于美國國家環(huán)境預(yù)報中心和國家大氣研究中心（NCEP/NCAR），使用到的氣象要素有位勢高度、緯向風(fēng)、經(jīng)向風(fēng)和比濕，時間分辨率為逐日，空間分辨率為2.5°×2.5°。

端午節(jié)為每年的農(nóng)歷五月初五，端午節(jié)前后5 d內(nèi)

（即農(nóng)歷五月初一到初十）某氣象站有≥1 d日降水量≥25 mm，或者農(nóng)歷五月初一到初十的累計降水量≥多年同期平均降水量的25%，則定義該站點出現(xiàn)了“端午水”[9]。此外，“端午水”站點數(shù)量不超過全省一半的年份被定義為典型“端午水”特少年，全省所有站點均出現(xiàn)“端午水”且全省平均降水量最多的5年為典型“端午水”特多年。

2 “端午水”的時空分布特征

統(tǒng)計計算湖南省每個站點1961—2020年出現(xiàn)“端午水”的次數(shù)如圖1所示，整體來看，湘北出現(xiàn)的“端午水”次數(shù)較少，其次是湘南，湘西“端午水”出現(xiàn)次數(shù)最多，其中湘西南大多數(shù)站點近60年出現(xiàn)“端午水”次數(shù)在53～57次。從逐年全省出現(xiàn)“端午水”的站點數(shù)總數(shù)來看（圖略），有13年全省所有站點均出現(xiàn)“端午水”，有5年僅有不到一半的站點數(shù)出現(xiàn)“端午水”。

從逐年全省平均端午降水量的時間變化（圖2）來看，全省平均端午降水量呈波動緩慢增加的趨勢，增長的趨勢為每年0.29 mm，其中全省平均端午降水量最少為3.7 mm，出現(xiàn)在1961年，最多為150 mm，出現(xiàn)在1994年。

從逐站多年平均端午降水量的空間分布（圖略）來看，近60年湖南省全省平均端午降水量為84.1 mm，多年平均最少端午降水量為63.9 mm，出現(xiàn)在新寧站，最多端午降水量為110.9 mm，出現(xiàn)在通道站。在空間上全省多年平均端午降水量分布不均勻，湘北的端午降水量整體大于湘南，其中湘西北有1個“端午水”大值中心。

結(jié)合湖南省逐站1961—2020年出現(xiàn)“端午水”的次數(shù)可見，湘中偏南一帶雖然出現(xiàn)的“端午水”次數(shù)較多，但是多年平均端午降水量反而為低值區(qū)。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，這是由于湖南省衡邵盆地多年平均狀態(tài)下本身是一個少雨中心，因此在將逐年的端午期間降水量與同期氣候值對比時，此區(qū)域容易達(dá)到“端午水”的標(biāo)準(zhǔn)，但是端午降水量整體不大，因此在空間分布上也出現(xiàn)了一個低值區(qū)。

3 “端午水”特多年與特少年的環(huán)流形勢對比

根據(jù)資料與方法里的定義，選取出現(xiàn)“端午水”站點數(shù)量不超過全省一半的年份為典型“端午水”特少年，選取全省所有站點均出現(xiàn)“端午水”且全省平均降水量最多的5年為典型“端午水”特多年，具體年份如表1所示。

大氣環(huán)流異常是導(dǎo)致降水異常的最直接的原因[10]，

500 hPa位勢高度場能夠清晰地反映了大氣環(huán)流的異常，850 hPa風(fēng)場作為底層大氣環(huán)流的代表可以反映低層大氣環(huán)流的輻合輻散。將“端午水”特多年和“端午水”特少年分別做環(huán)流形勢的合成分析（圖略）。可以看出，在“端午水”特多年，歐亞中高緯度500 hPa高度場整體體現(xiàn)為“東高西低”的形勢，在中低緯度多有小槽活動，副高位置偏西，使得湖南地區(qū)不斷有強(qiáng)盛的西南氣流輸送，為降水提供了較好的水汽條件。在

850 hPa風(fēng)場上湖南地區(qū)均為一致的西南風(fēng)，且處于氣旋式環(huán)流中，此外，我國內(nèi)蒙古、華北地區(qū)為偏北風(fēng)控制，有利于偏東路的冷空氣與西南暖濕氣流在我國西南地區(qū)東部及江南地區(qū)匯合，從而導(dǎo)致降水多。

在“端午水”特少年，500 hPa位勢高度場在中高緯度表現(xiàn)為緯向型環(huán)流，南支槽位置偏南，副高位置偏東，在850 hPa風(fēng)場上中國東部均為一致的偏南風(fēng)控制，在數(shù)值上，華南地區(qū)風(fēng)速明顯小于“端午水”特多年，水汽條件和風(fēng)場條件均不利于降水，因此湖南端午降水少。

我國南方地區(qū)的主要水汽來源主要為來自孟加拉灣的水汽及西太副高西側(cè)的西太平洋和南海的水汽，且對流層低層的來自印度洋的水汽輸送為最主要的水汽來源[11]。因此分別對“端午水”特多年和“端午水”特少年作850 hPa水汽通量及水汽通量散度的合成場，由圖3可知，在“端午水”特多年，孟加拉灣和南海地區(qū)的水汽通量很大，此時我國江南地區(qū)為水汽通量散度的輻合區(qū)，在“端午水”特少年，我國南部海上的水汽通量明顯小于“端午水”特多年，且湖南大多數(shù)地區(qū)處于水汽通量散度輻散區(qū)，不利于水汽的匯合，因此降水明顯小于“端午水”特多年。

4 “端午水”與當(dāng)年夏季降水的相關(guān)性分析

將湖南省各站點逐年的端午降水量與當(dāng)年夏季降水做相關(guān)性分析，得到各站點的相關(guān)系數(shù)及顯著性檢驗如圖4所示，在湘北和湘東南地區(qū)，“端午水”和夏季降水的相關(guān)性最好，其次是湘中以南地區(qū)，湘中一帶端午降水量與當(dāng)年夏季降水的相關(guān)系數(shù)較低，通過顯著性檢驗的站點極少。全省來看，有41個站點通過95%的顯著性檢驗，有22個站點通過99%顯著性檢驗。因此在平時的預(yù)報中，湘北和湘南地區(qū)的夏季降水預(yù)報可以適當(dāng)參考當(dāng)年的端午降水量。

5 結(jié)論

（1）湘北出現(xiàn)的“端午水”次數(shù)較少，其次是湘南，湘西“端午水”出現(xiàn)次數(shù)最多。全省而言，有13年全省所有站點均出現(xiàn)“端午水”，有5年僅有不到一半的站點數(shù)出現(xiàn)“端午水”。

（2）全省平均端午降水量呈波動緩慢增加的趨勢，增長的趨勢為每年0.29 mm。全省平均端午降水量最少為3.7 mm，出現(xiàn)在1961年，最多為150 mm，出現(xiàn)在1994年。

（3）近60年湖南省全省平均端午降水量為84.1 mm，

在空間上全省多年平均端午降水量分布不均勻，湘北的端午降水量整體大于湘南，其中湘西北有1個“端午水”大值中心。

（4）在典型“端午水”特多年，中低緯度多小槽活動，副高位置偏西，在850 hPa風(fēng)場上湖南地區(qū)處于氣旋式環(huán)流中，孟加拉灣和南海地區(qū)的水汽通量很大，此時我國江南地區(qū)為水汽通量散度的輻合區(qū)，有利于水汽在湖南地區(qū)輻合。在典型“端午水”特少年，南支槽位置偏南，副高位置偏東，在850 hPa風(fēng)場上中國東部均為一致的偏南風(fēng)控制，我國南部海上的水汽通量明顯小于“端午水”特多年，且湖南大多數(shù)地區(qū)處于水汽通量散度輻散區(qū)，水汽條件和風(fēng)場條件均不利于降水。

（5）在湘北和湘東南地區(qū)，“端午水”和夏季降水的相關(guān)性最好，其次是湘中以南地區(qū)，湘中一帶端午降水量與當(dāng)年夏季降水的相關(guān)系數(shù)較低，通過顯著性檢驗的站點極少。

參考文獻(xiàn)

[1] 姚正蘭，李揚，王君軍.貴陽“端午水”與初夏降水的關(guān)系[J].氣象科技進(jìn)展，2019，9（3）：56-59.

[2] 許霖.湖南強(qiáng)對流天氣特征統(tǒng)計分析與數(shù)值模擬研究[D].南京：南京信息工程大學(xué)，2011.

[3] 伍紅雨，李春梅，王迪龍.近55年廣東“龍舟水”異常特征及成因分析[J].熱帶氣象學(xué)報，2017，33（5）：608-616.

[4] 林巧美，丁麗佳，黃天宋，等.近50年來揭陽市降水的時空分布特征[J].廣東氣象，2012，34（4）：22-25.

[5] 崔春光，林春澤，王曉芳，等.2000年以來我國長江中游區(qū)域暴雨研究進(jìn)展[J].氣象科技進(jìn)展，2014，4（2）：6-15.

[6] 鄭彬，梁建茵，林愛蘭，等.華南前汛期的鋒面降水和夏季風(fēng)降水I：劃分日期的確定[J].大氣科學(xué)，2006（6）：1207-1216.

[7] 黃萌田，周佰銓，翟盤茂.極端天氣氣候事件變化對荒漠化、土地退化和糧食安全的影響[J].氣候變化研究進(jìn)展. 2020，16（1）：17-27.

[8] 任福民.中國干旱、強(qiáng)降水、高溫和低溫區(qū)域性極端事件[J].氣象，2015，41（3）：388.

[9] 胡婭敏，杜堯東，羅曉玲.近49年華南“龍舟水”的降水分型[J].氣象，2013（8）：1031-1041.

[10] 譚桂容，范藝媛，牛若蕓.江淮地區(qū)強(qiáng)降水分型及其環(huán)流演變[J].應(yīng)用氣象學(xué)報，2018，29（4）：396-409.

[11] 張劍明，葉成志，曾宇星，等.湖南春雨特征及異常成因分析[J].氣象，2021，47（12）：1457-1468.