辛 欣，吳俊杰，王 杰，趙曉彤，葉 天，王健捷

(1.寧波市鄞州區(qū)氣象局，浙江 寧波 315100；2.寧波市氣象臺(tái)，浙江 寧波 315000)

1 引言

“梅雨”是指初夏時(shí)節(jié)從中國(guó)江淮流域到韓國(guó)、日本一帶雨期較長(zhǎng)的連陰雨天氣，期間暴雨、大暴雨天氣過程頻繁出現(xiàn)，降水連綿不斷，多雨悶熱易生霉，謂之“霉雨”，因此時(shí)正值江南梅子成熟季節(jié)，故又稱為“梅雨”[1]。對(duì)梅雨的研究由來已久，并發(fā)現(xiàn)了很多有價(jià)值的結(jié)論和規(guī)律。例如陶詩言等[2]較早系統(tǒng)地研究了梅雨與亞洲上空大尺度環(huán)流在氣候上的關(guān)聯(lián)，指出亞洲高空西風(fēng)急流的季節(jié)變化與梅雨期的開始和結(jié)束有密切關(guān)系。謝義炳[3]認(rèn)為影響梅雨的原因是多種多樣的，其中最主要的影響因素是大規(guī)模的流場(chǎng)和濕度場(chǎng)的特性。李崇銀等[4]指出，東亞高空急流在6月份的北跳是江淮梅雨起始的前期征兆。魏鳳英等[5]認(rèn)為當(dāng)北太平洋年代際振蕩暖事件趨勢(shì)處于較強(qiáng)時(shí)期時(shí)，長(zhǎng)江中下游梅雨為偏多的趨勢(shì)，反之亦然。丁一匯等[6]指出當(dāng)6月中旬東亞夏季風(fēng)從華南推進(jìn)到長(zhǎng)江流域，同時(shí)印度夏季風(fēng)在印度次大陸爆發(fā)時(shí)，中國(guó)梅雨雨季開始。隆霄等[7]研究表明南海季風(fēng)槽在向梅雨鋒區(qū)輸送水汽的過程中起到了非常重要的作用。胡婭敏和丁一匯[8]研究指出西太平洋副熱帶高壓(副高)脊位置的北移、東亞夏季風(fēng)的加強(qiáng)以及冷空氣的減弱，可能是導(dǎo)致2000～2005 年江淮梅雨帶北移的原因。金榮花等[9]對(duì)2007年梅汛期異常降水的大尺度環(huán)流成因分析結(jié)果表明，阻塞高壓的頻繁出現(xiàn)和副熱帶季風(fēng)涌的異常強(qiáng)盛為梅雨鋒維持和加強(qiáng)提供了有利的動(dòng)力、熱力及水汽條件。馬音等[10]對(duì)我國(guó)東部梅雨期降水的年代際變化特征及其與大氣環(huán)流和海溫的關(guān)系進(jìn)行了分析，得到海溫不同時(shí)間尺度的變化特征對(duì)梅雨期降水分布的影響。牛若蕓等[11]對(duì)2008 年梅雨異常的大尺度環(huán)流成因進(jìn)行了分析，指出對(duì)流層高、中、低層多個(gè)尺度環(huán)流系統(tǒng)都可對(duì)江淮梅雨產(chǎn)生直接或者間接影響。同時(shí)許多學(xué)者對(duì)浙江區(qū)域梅雨參數(shù)的變化特征以及相互關(guān)系，或梅雨期的降水進(jìn)行了深入的研究。如陳藝敏等[12]分析了116 a長(zhǎng)江中下游梅雨集中時(shí)段，各個(gè)梅雨參數(shù)的年際、年代際變化規(guī)律和趨勢(shì)變化特征，并檢驗(yàn)是否發(fā)生突變。王葉紅等[13]研究表明，1951～1998年長(zhǎng)江中下游地區(qū)存在“多雨期—干早期—多雨期”3個(gè)不同的氣候階段，其中20世紀(jì)60年代初由多雨期轉(zhuǎn)為干旱期，20世紀(jì)80年代初由干旱期轉(zhuǎn)為多雨期。蔣薇等[14]指出2000年以來長(zhǎng)江中下游梅雨存在入梅偏晚，出梅偏早，梅雨長(zhǎng)度縮短，強(qiáng)度減弱的特征。俞燎霓[15]等表明浙江省入梅日期、出梅日期、梅雨期降水總量具有年際變化特征，梅雨期天氣形勢(shì)、梅雨日數(shù)、梅雨期總降水量有著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。每年汛期，出入梅時(shí)間、梅雨雨帶位置、梅雨量及梅汛期暴雨過程[16～20]等都是預(yù)報(bào)員關(guān)注和研究的重點(diǎn)，正確的預(yù)報(bào)對(duì)防汛有著非常積極的作用。

寧波地處我國(guó)東部沿海，東臨太平洋，西倚四明山，受海洋和地形地勢(shì)影響，氣候類型復(fù)雜多樣，災(zāi)害性天氣相對(duì)頻繁。尤其是近年來，寧波的氣候在全球氣候變化的大背景下也在發(fā)生著明顯的改變，暴雨及次生災(zāi)害發(fā)生的頻率、強(qiáng)度都有不同程度增加。進(jìn)入梅汛期，冷暖空氣常在境內(nèi)上空交匯，降雨量對(duì)全年降雨的貢獻(xiàn)最大，暴雨、洪澇災(zāi)害也是時(shí)有出現(xiàn)。2020年寧波入梅明顯偏早、梅雨期長(zhǎng)達(dá)50 d，梅雨量524 mm，居60年來首位，并且暴雨過程頻繁，先后經(jīng)歷九輪較大范圍降雨，致災(zāi)強(qiáng)度普遍較重。因此對(duì)寧波地區(qū)梅雨特征量進(jìn)行分析，進(jìn)而了解寧波梅雨的特點(diǎn)及變化趨勢(shì)，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)具有十分重要的指導(dǎo)意義。

2 資料

寧波地區(qū)鄞州(58562)、北侖(58563)、慈溪(58467)、奉化(58468)、寧海(58565)、石浦(58567)、余姚(58569)等7個(gè)梅雨監(jiān)測(cè)站1981～2022年站點(diǎn)逐日降水資料。

3 梅雨特征量定義

本文所涉及的梅雨特征量包括入梅日期、出梅日期、梅雨期長(zhǎng)度、梅雨量和梅雨強(qiáng)度等5個(gè)梅雨參數(shù)。其中入梅日期、出梅日期、梅雨期長(zhǎng)度、梅雨量、梅雨強(qiáng)度等參數(shù)按照GB/T 33671-2017《梅雨監(jiān)測(cè)指標(biāo)》[21]及浙江省出入梅標(biāo)準(zhǔn)[22]確定。

3.1 入梅標(biāo)準(zhǔn)

①5、6月份出現(xiàn)5 d或5 d以上日雨量≥1.0 mm的連陰雨天氣，且與整個(gè)梅期降水是連續(xù)的；②連續(xù)5 d及以上的陰雨，允許有2 d日雨量≤1.0 mm，或者有1 d無雨；且以后沒有連續(xù)5d或5 d以上的連晴天氣；③北半球500 hPa圖上副熱帶高壓脊北跳到20°N，且連續(xù)穩(wěn)定二個(gè)候；④日平均氣溫穩(wěn)定通過23 ℃，以后氣溫逐漸回升，其間允許1～2 d日平均氣溫<23 ℃。符合上述4條規(guī)定的首日定為浙北的入梅日。定義標(biāo)準(zhǔn)化距平值<-1的年份為早入梅年，標(biāo)準(zhǔn)化距平值>1的年份為晚入梅年。

3.2 出梅標(biāo)準(zhǔn)

①6、7月間，北半球500 hPa圖上，125°～140°E的西太平洋副熱帶高壓脊線位置在24°～25°N，且連續(xù)穩(wěn)定5 d或5 d以上；②連陰雨結(jié)束后連續(xù)5 d及以上基本無雨(不包括南方熱帶系統(tǒng)和局部熱雷雨等造成的降水)；③日平均氣溫穩(wěn)定≥25 ℃;④單站日平均氣溫、氣壓時(shí)間曲線有同步上升現(xiàn)象;⑤如果副高脊線已北跳到25°N，且穩(wěn)定二個(gè)候，在這段時(shí)間內(nèi)仍出現(xiàn)≥0.1 mm的連陰雨天氣，則選取日雨量≥1.0 mm的終日。定義標(biāo)準(zhǔn)化距平值<-1的年份為早出梅年，標(biāo)準(zhǔn)化距平值>1的年份為晚出梅年。

3.3 梅雨期長(zhǎng)度

梅雨期內(nèi)可以出現(xiàn)有一個(gè)以上的雨期，梅雨期長(zhǎng)度為入梅日到出梅日前一天的日數(shù)。其中，雨期是指：任何連續(xù)10日的雨日比例≥40%、雨日數(shù)≥6 d且沒有連續(xù)5 d(含5 d)以上的非雨日、站平均降水強(qiáng)度≥5 mm/d。一個(gè)雨期長(zhǎng)度為該雨期的開端日到結(jié)束日所經(jīng)歷的日數(shù)。定義標(biāo)準(zhǔn)化距平值>1的年份為長(zhǎng)梅年，標(biāo)準(zhǔn)化距平值<-1的年份為短梅年。

3.4 梅雨量

梅雨季節(jié)內(nèi)梅雨區(qū)域累計(jì)平均降水量為梅雨季節(jié)平均降水量，因此本文中梅雨量為寧波地區(qū)7個(gè)梅雨監(jiān)測(cè)站梅雨季節(jié)內(nèi)平均降水量。定義標(biāo)準(zhǔn)化距平值<-1的年份定義為梅雨量偏少，標(biāo)準(zhǔn)距平值>1的年份梅雨偏多。

3.5 梅雨強(qiáng)度

根據(jù)《梅雨監(jiān)測(cè)指標(biāo)》[21]區(qū)域梅雨強(qiáng)度指數(shù)(M)的計(jì)算公式為：

(1)

式(1)中，L為某一年梅雨期的長(zhǎng)度(日數(shù))；L0為歷年梅雨期的平均長(zhǎng)度(日數(shù))；R為某一年梅雨期內(nèi)監(jiān)測(cè)站總降水量；R0為歷年梅雨期監(jiān)測(cè)站總降水量的平均值(表1)。

表1 梅雨強(qiáng)度指數(shù)的等級(jí)劃分

4 分析結(jié)果

4.1 梅雨特征量時(shí)間分布

對(duì)寧波市1981～2022年入、出梅時(shí)間及梅期進(jìn)行分析(圖1)。近42年寧波平均入梅日為6月12日(圖1a)，最早入梅日為2002年5月25日，最遲入梅日為1981年6月27日，入梅日前后相差達(dá)34d，年際變化明顯。有3個(gè)年份入梅時(shí)間偏早，分別是1996年、2000年、2020年；8個(gè)年份入梅偏晚，分別是1981年、1983年、1985年、1987年、1997年、2002年、2003年、2018年，早入梅年主要集中在20世紀(jì)90年代，晚入梅年主要集中在 20 世紀(jì) 80年代和21世紀(jì)初期。入梅時(shí)間總體變化趨勢(shì)來看，入梅呈現(xiàn)越來越早的趨勢(shì)。

平均出梅日為7月6日(圖1b)，最早出梅日為2006年6月18日，最晚出梅日為1987年7月28日，出梅日前后相差達(dá)41d，年際變化較入梅日期更明顯。出梅偏早年份共有7年，分別是1994年、2000年、2001年、2005年、2006年、2011年、2022年；出梅偏晚年份也是7年，分別是1982年、1983年、1984年、1987年、1999年、2019年、2020年。早出梅年主要集中在21世紀(jì)初；晚出梅年主要集中在20世紀(jì)80年代。出梅日期總體呈現(xiàn)出梅越來越晚的趨勢(shì)。

平均梅期長(zhǎng)24d(圖1c)，梅雨期最長(zhǎng)的年份2020年(50d)較梅雨期最短的年份1981年(5d)偏長(zhǎng)45 d。年際變化來看，梅期年際振蕩振幅很大，年際變化明顯。長(zhǎng)梅年分別是1982年、1984年、1987年、1996年、1999年、2015年、2020年，共7年；短梅年分別是1982年、1984年、1987年、1996年、1999年、2015年、2020年，也是7年。長(zhǎng)梅年主要集中在20世紀(jì)80和90年代，與早入梅年和晚出梅年集中的年代均對(duì)應(yīng)；短梅年集中在21世紀(jì)初期，與晚入梅年和早出梅年相對(duì)應(yīng)。梅期總體趨勢(shì)變化不明顯。

圖1 1981～2022年寧波地區(qū)入梅日(a)、出梅日(b)時(shí)間序列和梅雨期長(zhǎng)度(c)的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間序列

同樣分析1981～2022年寧波地區(qū)的梅雨量(圖2)可發(fā)現(xiàn)，近42年平均梅雨量為254 mm，總體呈現(xiàn)緩慢增多的趨勢(shì)，其中最小梅雨量為35 mm(2006年)，最大梅雨量為523 mm(2020年)，二者相差近500 mm。1981～2022年寧波市有8個(gè)年份梅雨偏多，分別是1983、1984年、1994年、1997年、1999年、2015年、2019、2020年；8個(gè)年份梅雨偏少，分別是：1981年、1985年、1998年、2003年、2005年、2006年、2009、2022年。梅雨量偏少年份主要集中在21世紀(jì)初，而梅雨量偏多年主要集中在20 世紀(jì)90 年代和21世紀(jì)10年代，即進(jìn)入21世紀(jì)以后梅雨量出現(xiàn)了短暫的驟降，21世紀(jì)10年代后梅雨量又開始趨于平均水平且逐漸增多。以上統(tǒng)計(jì)結(jié)果也與梅期長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)。

圖2 1981～2022年寧波市梅雨量的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間序列

最后通過計(jì)算梅雨強(qiáng)度指數(shù)可發(fā)現(xiàn)(圖3)，1981～2022年寧波市梅雨強(qiáng)度普遍在-1.8～2.0，最強(qiáng)年份為2020年(2.06)，最弱為1981年(-1.84)?？傮w呈現(xiàn)略微增強(qiáng)趨勢(shì)。寧波市梅雨強(qiáng)度偏強(qiáng)的年份主要出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代中后期、90年代和21世紀(jì)10年代，豐梅年分別為1984年、2015年、2020年；而梅雨強(qiáng)度偏弱的年份多分布在20世紀(jì)80年代前中期和 21 世紀(jì)初，枯梅年分別是1981年、1985年、2005年、2006年。從20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初，梅雨強(qiáng)度顯著減弱，進(jìn)入21世紀(jì)10年代后，梅雨強(qiáng)度再度變強(qiáng)，與梅雨量變化相類似。

圖3 1981～2022年寧波市梅雨強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間序列

綜上所述，寧波地區(qū)近42年入梅和出梅越來越早，梅雨量和梅雨強(qiáng)度越來越多(強(qiáng))，而梅期長(zhǎng)度變化卻并不明顯。入梅日、出梅日和梅期均存在顯著的年際變化，其中梅期年際變化最明顯。近42年有3個(gè)豐梅年(1984年、2015年、2020年)和4個(gè)枯梅年(1981年、1985年、2005年、2006年)。

4.2 梅雨特征量周期

為了進(jìn)一步揭示出隱藏在寧波地區(qū)梅雨特征量時(shí)間序列中的多種變化周期，對(duì)其做Morlet小波分析(圖4)，其中左邊是小波實(shí)部填色圖及顯著性檢驗(yàn)，右邊為小波方差圖，小波方差圖可以用來確定信號(hào)中不同尺度擾動(dòng)的相對(duì)強(qiáng)度和存在的主要時(shí)間尺度，即主周期。結(jié)果表明：寧波入梅日(圖4)80年代前中期和最近5年存在4～8年振蕩周期和準(zhǔn)2年的周期，90年代前期到00年代末期同樣存在顯著的4～8年周期。再來看看小波方差圖的結(jié)果，寧波入梅日在4～8年周期的時(shí)間尺度上表現(xiàn)明顯，振蕩能量最強(qiáng)，其次是準(zhǔn)2年尺度。由此，我們認(rèn)為，4～8年周期為1981～2022年寧波入梅變化的主周期。

圖4b是出梅日小波分析圖。結(jié)果表明：寧波出梅日在20世紀(jì)80年代、21世紀(jì)00年代到20年代均存在4～6年振蕩周期，并且小波方差圖中4～6年周期振蕩能量最強(qiáng)，因此4～6年為出梅日主周期。80年代中后期和90年中后期還存在2～3年振蕩周期，小波方差圖中2～3年為第二主周期。

圖4c是梅期小波分析圖，結(jié)果表明：80年代前中期存在4～6振蕩周期，80年代后期為2～4年振蕩周期。90年代中期到2000年代前期為2～4年振蕩周期，10年代中期到20年代則為顯著4～6年振蕩周期，00年代后期到10年代前期還存在準(zhǔn)8年振蕩周期，小波方差圖中，第一主周期為4～6年，第二主周期為2～4年，第三主周期為準(zhǔn)8年。

圖4d是梅雨量小波分析圖，結(jié)果表明，梅雨量序列在4～6年尺度存在兩次明顯波動(dòng)，分別是在80年代到90年代初期和10年代中后期。2～3年尺度則是在90年代后期和10年代后期波動(dòng)明顯。在小波方差圖上，第一主周期是4～6年 ，其次是2～3年。圖4e是梅雨強(qiáng)度小波分析圖，其結(jié)果與梅雨量小波周期相近似，即20世紀(jì)80年代4～6年及2014年后的短周期。

圖4 寧波梅雨各特征量小波分析(左側(cè)為小波實(shí)部填色圖，打點(diǎn)部分為通過95%顯著性檢驗(yàn)，右側(cè)為小波方差圖)

綜上所述，從1981～2022年寧波入梅日、出梅日、梅期、梅雨量和梅雨強(qiáng)度Morlet小波結(jié)果表明，寧波梅雨各特征量均含有年際尺度的周期，且不同尺度周期分布在不同時(shí)間段上：入梅日在20世紀(jì)90年代中期到21世紀(jì)初有顯著4～8年變化周期，出梅日變化周期并不太顯著，梅期、梅雨量、梅雨強(qiáng)度則表現(xiàn)出相似的4～6年20世紀(jì)80年代及2014年后的短周期。

4.3 梅雨特征量相關(guān)性

從上面的分析已經(jīng)得出長(zhǎng)梅年與早入梅年、晚出梅年相對(duì)應(yīng)；梅雨量偏多年份梅期相應(yīng)的也會(huì)偏長(zhǎng)；梅雨量和梅雨強(qiáng)度周期分布相近似等結(jié)論，表明各個(gè)梅雨量之間存在相互關(guān)聯(lián)。為了進(jìn)一步分析梅雨各特征量之間的相互關(guān)系，對(duì)去趨勢(shì)后各個(gè)梅雨特征量進(jìn)行了相關(guān)性分析(表2)。結(jié)果表明，除了入梅日和出梅日沒有明顯的相關(guān)外，其余均有一定的相關(guān)性，可以通過95%或者99%以上的顯著性水平檢驗(yàn)。梅期與入梅日呈負(fù)相關(guān)，與出梅日呈正相關(guān)，并且梅期與出梅日的相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值大于梅期與入梅日的相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值，這說明出梅早晚對(duì)梅期長(zhǎng)短的影響較入梅早晚對(duì)其影響更大。梅雨量與入梅日呈負(fù)相關(guān)，與梅期、出梅日呈正相關(guān)。三者之間，梅雨量與梅期的相關(guān)系數(shù)最大，其次是梅雨量與出梅日的相關(guān)系數(shù)，最后是梅雨量與入梅日的相關(guān)系數(shù)，這說明在入梅日、出梅日和梅長(zhǎng)這三者之間，對(duì)梅雨量多少起第一決定作用的是梅期長(zhǎng)度，然后是出梅日，再者是入梅日。梅雨強(qiáng)度與入梅日呈負(fù)相關(guān)，與出梅日、梅長(zhǎng)、梅雨量均呈正相關(guān)，并且都通過了99%的顯著性水平檢驗(yàn)，其中與梅雨量的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0. 98，這說明梅雨強(qiáng)度和梅雨量變化幾乎一致，如果某一年的梅雨強(qiáng)度較強(qiáng)，則該年的梅雨量也較多，梅期偏長(zhǎng)，入梅偏早，出梅偏晚的可能性也比較大。

表2 寧波市梅雨各特征量之間的相關(guān)系數(shù)(n=42)

5 結(jié)論

基于1981～2022年寧波地區(qū)梅雨資料及7個(gè)梅雨監(jiān)測(cè)站逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，通過對(duì)寧波入梅日、出梅日、梅期、梅雨量和梅雨強(qiáng)度5個(gè)梅雨特征量的時(shí)間變化特征及其相互關(guān)聯(lián)進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：

(1)寧波近42年呈現(xiàn)入梅和出梅越來越早，梅雨量和梅雨強(qiáng)度越來越多(強(qiáng))的趨勢(shì)，而梅雨期長(zhǎng)度變化卻并不明顯。入梅日、出梅日和梅期均存在顯著的年際變化，其中梅期年際變化最明顯。

(2)近42年有3個(gè)豐梅年分別是1984年、2015年、2020年；4個(gè)枯梅年分別是1981年、1985年、2005年、2006年。梅雨偏強(qiáng)的年份為主要出現(xiàn)在20世紀(jì)80、90年代和21世紀(jì)10年代。而梅雨偏弱的年份多集中在21世紀(jì)00年代。

(3)寧波梅雨各特征量均含有年際尺度的周期，且不同尺度周期分布在不同時(shí)間段上：入梅日在20世紀(jì)90年代中期到21世紀(jì)初有顯著4～8年變化周期，出梅日變化周期并不太顯著，梅期、梅雨量、梅雨強(qiáng)度則表現(xiàn)出相似的4～6年20世紀(jì)80年代及2014年后的短周期。

(4)梅期與入梅日呈負(fù)相關(guān)，與出梅日呈正相關(guān)，并且梅期與出梅日相關(guān)性更高。梅雨量與入梅日呈負(fù)相關(guān)，與梅期、出梅日呈正相關(guān)。對(duì)梅雨量多少起第一決定作用的是梅期長(zhǎng)度，然后是出梅日，再者是入梅日。梅雨強(qiáng)度與入梅日呈負(fù)相關(guān)，與出梅日、梅期、梅雨量均呈正相關(guān)，并且梅雨強(qiáng)度和梅雨量變化幾乎一致。