保山秋季連陰雨氣候特征及大氣環(huán)流分析

收稿日期：2024-02-01

作者簡介：祁倩（1991—），女，云南保山人，工程師，主要從事中短期天氣預報研究。

摘 要：利用1970—2020年9—11月NCEP/NCAR再分析資料、HadISST全球海表溫度資料、保山市5個地面氣象站逐日資料和26項海溫指數(shù)，采用小波分析、EOF分解等方法，分析了保山市秋季連陰雨的時空分布特征和異常環(huán)流特征及其成因。結果表明：保山秋季連陰雨發(fā)生頻率高，全市秋季連陰雨持續(xù)日數(shù)和頻次的空間分布主要為全市一致型。中部型ENSO與保山秋季連陰雨有顯著的相關性，歐亞中高緯高度場有利于引導冷空氣南下，孟灣北部高度場有利于引導低層西南暖濕氣流影響滇西，配合較大的水汽通量和異常偏強的水汽輻合，是保山出現(xiàn)連陰雨天氣的主要原因。

關鍵詞：秋季連陰雨；時空分布；大氣環(huán)流

中圖分類號：P458 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）04–0-03

連陰雨是春、秋季常見的一種嚴重氣象災害。春季連陰雨往往出現(xiàn)在水稻播種育秧時節(jié)，易造成大面積爛秧現(xiàn)象。秋季連陰雨可造成秋收秋種不能及時進行，對于已成熟的作物，不能及時收運打碾，待收或已收的作物會發(fā)芽霉爛，影響秋種質量、秋收產量。連陰雨濕度過高，還會引發(fā)某些農作物病蟲害的發(fā)生及蔓延。當前我國學者對各地的連陰雨做了廣泛研究[1-3]。楊愛萍[4]從高風險區(qū)域、發(fā)生次數(shù)等方面對江西省秋季連陰雨變化特征及其對秋收的影響進行了研究；馮明等[5]對湖北的連陰雨進行了分析，指出影響湖北秋季連陰雨的天氣系統(tǒng)主要是北方冷空氣的頻繁活動。對于保山而言，秋季連陰雨頻發(fā)，持續(xù)時間長，對全市農業(yè)生產造成嚴重影響。分析保山秋季連陰雨的氣候特征，充分認識保山秋季連陰雨的發(fā)生規(guī)律，為秋季連陰雨預測奠定基礎。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

資料來源：（1）保山市5個國家監(jiān)測站的日降水與

日照資料；（2）NECP/NCAR再分析月平均資料；（3）英國

氣象局哈得來中心提供的月平均海表溫度（HadISST）資料；（4）國家氣候中心提供的26項海溫距平指數(shù)。

1.2 保山市秋季連陰雨定義

9—11月連續(xù)降雨（日降水量≥0.1 mm）7 d，連續(xù)降雨日的平均日降水量≥4 mm，所對應的天數(shù)的平均每日日照時數(shù)3 h，即為一次秋季連陰雨過程。以降水開始日的月份作為連陰雨發(fā)生的月份。

1.3 分析方法

當保山5個站同時出現(xiàn)連陰雨，記為一次全市性秋季連陰雨過程。利用小波分析、EOF分解等方法分析保山秋季連陰雨時空分布特征。采用合成分析、對比分析等方法分析秋季連陰雨明顯年份與無連陰雨年份的形勢場、水汽條件、海表溫度等，以及秋季連陰雨異常環(huán)流特征及其成因。

2 秋季連陰雨的時空分布特征

2.1 保山秋季連陰雨的時間變化特征

2.1.1 年際和年代際的變化特征

1970—2020年保山共出現(xiàn)25次全市性的秋季連陰雨過程，平均每2年發(fā)生1次，平均持續(xù)11 d。51年來保山秋季連陰雨的累計持續(xù)日數(shù)和頻次的年代際變化基本一致，呈增—減—增的趨勢。具體來說，20世紀70～90年代初秋季連陰雨頻次和累計持續(xù)日數(shù)逐漸增多，20世紀90年代至21世紀10年代秋季連陰雨頻次及累計持續(xù)日數(shù)略有減少，近10年保山秋季連陰雨頻次和累計持續(xù)日數(shù)又逐漸增加，但累計持續(xù)日數(shù)一直低于51年的平均值，而連陰雨頻次在2016年后就高于51年的平均值，說明近幾年保山秋季連陰雨次數(shù)增多，但每次持續(xù)時間不長。

2.1.2 周期變化特征

對連陰雨累計持續(xù)日數(shù)的EOF分析的第一模態(tài)和頻次EOF分析的第一模態(tài)對應的時間系數(shù)進行morlet小波分析，如圖1所示。由圖1a可知，保山連陰雨累計持續(xù)日數(shù)在20世紀80年代至21世紀00年代有明顯的5年的震蕩周期，21世紀00年代中期至21世紀10年代中期存在3年的震蕩周期。由圖1b可知，保山秋季連陰雨頻次從20世紀70年代中期至90年代有明顯的4年左右周期震蕩。20世紀90年代之后就不存在明顯的周期震蕩。由此可知，保山秋季連陰雨的周期存在明顯的階段性特征。

2.2 保山秋季連陰雨的空間分布特征

對秋季各地區(qū)的連陰雨出現(xiàn)的累計持續(xù)日數(shù)和頻次分別進行EOF分解，得到51年保山秋季連陰雨降水主要空間分布型。由圖2a、圖2c可知，累計持續(xù)日數(shù)和頻次的第1模態(tài)、第2模態(tài)均為正值，對應的時間系數(shù)也都為正值，表明51年來全市秋季連陰雨累計持續(xù)日數(shù)和頻次空間分布為全市一致型，即全市秋季連陰雨日數(shù)同步增多或同步減少，全市秋季連陰雨頻次同步增多或同步減少的分布特征。高值中心均位于龍陵，說明龍陵出現(xiàn)次數(shù)最多，持續(xù)時間也最長。

3 秋季連陰雨的環(huán)流特征

選取7年保山秋季連陰雨嚴重的年份為連陰雨年，7年沒有連陰雨發(fā)生的年份為無連陰雨年，對比連陰雨年與無連陰雨年的環(huán)流場、水汽條件、海溫等條件的差異，從而進一步揭示連陰雨環(huán)流特征及其成因。

3.1 環(huán)流形勢

從距平場來看（圖3），連陰雨年東亞北部地區(qū)為明顯的負距平區(qū)，表明有低值系統(tǒng)發(fā)展，其與貝湖的正距平區(qū)構成了西高東低的環(huán)流形式，我國大部分為負距平控制，東亞大槽偏強，有利于偏西路徑的冷空氣南下影響云南。青藏高原至滇緬地區(qū)高度場偏低，容易產生低值系統(tǒng)，從而影響滇西地區(qū)。無連陰雨年中亞到東亞北部地區(qū)是明顯的負距平，但我國38°N以南大部地區(qū)為正距平控制，不利于冷空氣向南擴展影響云南。青藏高原至孟灣北部為正距平，高度場偏高，不利于高原槽及南支槽產生并東移。從平均高度場來看，連陰雨年584線在90°E處經向度較大，有利于引導低層暖濕氣流向滇西地區(qū)輸送，而無連陰雨年584線較平直。綜上可知，在連陰雨年東亞北部地區(qū)高度場偏低，貝湖地區(qū)偏高，歐亞地區(qū)中高緯環(huán)流形勢有利于引導冷空氣南下影響云南，同時孟灣北部高度場偏低，584線經向度較大，有利于形成南支槽引導低層西南暖濕氣流影響滇西，出現(xiàn)連陰雨天氣。

3.2 海表溫度

為了分析ENSO事件與保山秋季連陰雨天氣的相關性，將25次全市性的秋季連陰雨過程累計持續(xù)日數(shù)與26項海溫指數(shù)做相關性分析。結果表明，ENSO Modoki指數(shù)（EMI指數(shù)）與累計持續(xù)日數(shù)呈正相關，相關系數(shù)通過了信度0.01的顯著檢驗。ENSO Modoki指數(shù)被廣泛用于定義中部型ENSO事件，表現(xiàn)為熱帶中太平洋海表溫度異常偏高，而東、西太平洋海表溫度異常偏低[6]。由此可以初步得出秋季中部型ENSO事件與保山秋季連陰雨有關。

分析連陰雨年和無連陰雨年秋季的海溫距平場（圖4），發(fā)現(xiàn)連陰雨年赤道東太平洋地區(qū)和南海地區(qū)海溫偏低，但赤道中太平洋海溫偏高，海溫表現(xiàn)為中部型ENSO，而在無連陰雨年赤道中東部太平洋海溫偏高，海溫表現(xiàn)為經典ENSO。上述結果表明，中部型ENSO與保山秋季連陰雨有顯著的相關性。

3.3 水汽條件

對比連陰雨年和無連陰雨年9—11月700 hPa水汽通量和水汽通量散度，得出在秋季孟加拉灣水汽通過西南氣流引導輸送至云南，在滇西地區(qū)連陰雨年水汽通量較大，同時水汽輻合程度異常偏強，大量水汽輸送到滇西并輻合，為保山形成秋季連陰雨提供充沛的水汽。在無連陰雨年水汽通量較典型連陰雨年偏弱，水汽輻合不明顯，水汽條件較差[7]。

4 結論

分析了1970—2020年保山市秋季連陰雨的時空分布特征和異常環(huán)流特征及其成因。得出了以下主要結論：

（1）保山秋季連陰雨發(fā)生頻率高，出現(xiàn)頻次和累計持續(xù)日數(shù)的年代際變化基本一致，近10年連陰雨次數(shù)增多，但累計持續(xù)日數(shù)不多。連陰雨的周期存在明顯的階段性特征，其中累計持續(xù)日數(shù)存在3～5年的震蕩周期，發(fā)生頻次在20世紀90年代前有4年的震蕩周期。

（2）全市秋季連陰雨持續(xù)日數(shù)和頻次的空間分布主要為全市一致型，即全市秋季連陰雨日數(shù)同步增多或同步減少，全市秋季連陰雨頻次同步增多或同步減少的分布特征。

（3）中部型ENSO與保山秋季連陰雨有顯著的相關性，從大尺度環(huán)流上看，歐亞地區(qū)中高緯環(huán)流形勢有利于引導冷空氣南下影響云南，同時孟灣北部高度場偏低，584線經向度較大，有利于形成南支槽引導低層西南暖濕氣流影響滇西，配合滇西地區(qū)較大水汽通量，異常偏強的水汽輻合，這是保山出現(xiàn)連陰雨天氣的主要原因。

參考文獻

[1] 蔡新玲，康嵐，孫嫻，等.2011年渭河和漢江上游秋汛期環(huán)流特征及暴雨致洪成因[J].暴雨災害，2013，32（2）：120-125.

[2] 陳懿妮，樓茂園，李嘉鵬，等.浙江秋季連陰雨氣候統(tǒng)計特征及其異常環(huán)流背景[J].氣象科學，2019，39（2）：264-273.

[3] 王麗娟，鄧方俊，陳小素.近45 a浙江連陰雨時空分布的環(huán)流特征及成因[J].大氣科學學報，2020，43（4）：707-717.

[4] 楊愛萍.江西省秋季連陰雨氣候變化特征及其對秋收的影響[J].氣象與減災研究，2014，37（3）：42-47.

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[7] 馮博，楊欣潔.近17年浙江省春季連陰雨時空分布特征及對農業(yè)的影響[J].農業(yè)災害研究，2022，12（10）：19-21，24.