王 楠，劉炳杰

滄州市氣象局，河北滄州 061001

作為秋季常見氣象災(zāi)害之一，連陰雨對(duì)秋收、秋種以及適時(shí)播種均會(huì)造成一定影響，甚至帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。近年來，對(duì)秋季連陰雨的研究日漸增多。在大尺度環(huán)流背景方面，孫照渤等[1]闡述了不同級(jí)別華北秋季連陰雨期間大氣環(huán)流重要特征，結(jié)合全國(guó)逐日降水資料，給出我國(guó)秋季連陰雨定義。張芹等[2]利用多元觀測(cè)資料，對(duì)2011年山東一次罕見秋季連陰雨分析得出南亞高壓脊線會(huì)在一定程度影響雨帶移動(dòng)。劉慧敏等[3]通過對(duì)一次陜北秋季極端連陰雨過程的動(dòng)力條件診斷，發(fā)現(xiàn)高空急流與副高外圍西南低空急流耦合，提供了持續(xù)上升運(yùn)動(dòng)，有利于連陰雨過程。支蓉等[4]指出，2017年9—10月中國(guó)北部雨量異常偏多與500 hPa東亞環(huán)流型組合異常有關(guān)，并且850 hPa距平風(fēng)場(chǎng)上朝鮮半島存在異常反氣旋式環(huán)流。在物理量方面，許多專家學(xué)者也進(jìn)行了研究[5-7]，于鳳英等[8]在研究魯西北一次秋季連陰雨期間發(fā)現(xiàn)：在降水強(qiáng)度大、時(shí)間集中時(shí)段均有深厚濕層和明顯水汽輻合。張榮剛等[9]在對(duì)黃河源區(qū)一次陰雨過程發(fā)現(xiàn)，在該區(qū)中低層積累的大量不穩(wěn)定能量提供了有利的熱力條件，冷暖空氣交匯輻合上升加強(qiáng)，觸發(fā)不穩(wěn)定能量，溫差正值區(qū)與降水落區(qū)對(duì)應(yīng)很好。趙玲[10]對(duì)秋季北高南低形連陰雨預(yù)報(bào)表明，把握秋季連陰雨環(huán)流特征及形成過程，再充分利用歐洲中期數(shù)值預(yù)報(bào)中心提供的預(yù)報(bào)產(chǎn)品，并結(jié)合預(yù)報(bào)指標(biāo)，就能提前3～5 d預(yù)報(bào)連陰雨天氣。

2021年10月3—7日華北出現(xiàn)大范圍的連陰雨天氣，對(duì)滄州本地玉米收獲、蔬菜生長(zhǎng)、冬棗采摘、冬小麥播種等造成不利影響，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成很大損失。秋季連續(xù)4 d及以上降雨較為罕見，2000年以來滄州市共出現(xiàn)過8次，其他7次分別出現(xiàn)在2000年10月、2003年10月、2007年10月、2008年9月、2015年9月、2017年10月、2018年9月。使用來自常規(guī)觀測(cè)和自動(dòng)站資料、空間分辨率為0.25°×0.25°ERA5再分析格點(diǎn)資料、雷達(dá)資料，對(duì)此次連陰雨過程的環(huán)流背景、物理量場(chǎng)及雷達(dá)特征進(jìn)行了分析，以期為提高未來對(duì)秋季連陰雨的預(yù)報(bào)能力，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失提供參考。

1 統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和降水實(shí)況

以持續(xù)3 d以上無日照，平均每日日照≤2 h；降水連續(xù)3 d以上，日均降水量≥5 mm標(biāo)準(zhǔn)稱為一次連陰雨過程。根據(jù)圖1a可知，本次過程日均雨量為13.7 mm，2021年10月3—6日 持 續(xù)4 d有降水，持續(xù)5 d地區(qū)平均日照數(shù)為0 h，符合連陰雨定義標(biāo)準(zhǔn)，為一次持續(xù)5 d的連陰雨過程。從2021年10月3日—7日華北地區(qū)累計(jì)降水分布來看（圖略），降水中心在華北中東部，降水量達(dá)80～200 mm，此次發(fā)生在華北地區(qū)連陰雨過程降水量級(jí)和范圍較大；其中，滄州處于華北中東部地區(qū)，滄州地區(qū)過程平均雨量達(dá)100.1 mm，累計(jì)雨量自西向東遞減分布（圖1b）。其中，累計(jì)降水量最大縣為肅寧，達(dá)134.3 mm。

圖1 2021年10月3—7日滄州地區(qū)逐日平均降水量和逐日平均日照時(shí)數(shù)（a）、滄州地區(qū)累計(jì)降水分布（b）

2 天氣形勢(shì)分析

2.1 100 hPa

從100 hPa實(shí)況場(chǎng)和近30年同期平均值來看（圖2），此次過程南亞高壓中心強(qiáng)度達(dá)1 672 dgpm，相比常年偏強(qiáng)4 dgpm，而且南亞高壓北邊沿處于36°N，比常年偏北10個(gè)經(jīng)度，受南亞高壓北移影響雨帶從淮河流域北推至華北一帶。同時(shí)此次過程南亞高壓處于114°E附近，屬于東部環(huán)流型，有利于中低層西太平洋副熱帶高壓西伸北跳，為連陰雨天氣提供有利環(huán)流背景。

圖2 1990—2020年10月3—7日100 hPa平均高度場(chǎng)（a）、2021年10月3—7日100 hPa平均高度場(chǎng)（b）

2.2 200 hPa

急流對(duì)于連陰雨的產(chǎn)生和維持非常重要，尤其是急流南側(cè)有強(qiáng)的輻散，有利于上升運(yùn)動(dòng)。在200 hPa上，3—7日副熱帶西風(fēng)急流軸線位置均分布于41°N～45°N之間（圖略），歷史同期統(tǒng)計(jì)軸線位于39°N附近，此次過程異常偏北，河北處于急流南側(cè)，對(duì)應(yīng)強(qiáng)高空輻散，為強(qiáng)降水提供有力上升條件。其中5日急流軸位置在這次過程中最為偏北，中心值最大達(dá)到80 m/s，對(duì)應(yīng)滄州地區(qū)平均雨量最大，達(dá)到34.6 mm/24 h。

2.3 500 hPa

從3—7日500 hPa平均高度場(chǎng)上烏拉爾山有一高壓脊、巴爾喀什湖有一低壓槽（圖3a），槽后偏北氣流引導(dǎo)冷空氣不斷南下影響華北地區(qū)，同時(shí)588 線平均位置在山東附近，有利于副高外圍西南氣流引導(dǎo)暖濕空氣北上，在華北上空形成冷暖空氣交匯，為連陰雨過程提供穩(wěn)定環(huán)流形勢(shì)。距平圖（圖3b）上，烏拉爾山附近和我國(guó)東部沿海為正距平場(chǎng)區(qū)，中心值分別為20、15 dagpm，較歷史同期偏高；巴爾喀什湖為明顯負(fù)距平區(qū)，其中心值達(dá)-15 dagpm，東亞大槽較歷史同期偏低，兩高一低環(huán)流形勢(shì)較常年異常偏強(qiáng)，這種形勢(shì)維持利于形成華北地區(qū)氣候異常，造成這次初秋較強(qiáng)且范圍較大連陰雨天氣。

圖3 2021年10月3—7日500 hPa平均高度場(chǎng)（a）、2021年與1990—2020年10月3日—7日500 hPa高度距平場(chǎng)（b）

2.4 850 hPa和地面

對(duì)于低層的影響系統(tǒng)，10月3—7日850 hPa平均風(fēng)場(chǎng)上（圖略）在華北中東部地區(qū)有明顯東北-西南向切變線，北邊有來自貝加爾湖以北地區(qū)的冷空氣，南方有來自副高外圍暖濕氣流，冷暖空氣長(zhǎng)期交匯有利于降水天氣維持。同時(shí)地面平均氣壓場(chǎng)上（圖略）在貝加爾湖和巴爾喀什湖之間存在阻塞高壓，中心值達(dá)到1 024 hPa，高壓呈東—西緯向分布，華北處于高壓前部，有利于東北風(fēng)攜帶干冷空氣侵入華北東部地區(qū)。

3 物理量分析

3.1 水汽條件

從圖4a可知降水過程中在西太平洋西部和南海海域到華北地區(qū)有一條水汽通道；在35°N～40°N之間有條水汽通量大值帶，滄州地區(qū)最大 達(dá)5×10-4kg/(m2/s)水 汽 條 件 較好。過程中滄州泊頭交河鎮(zhèn)（38°N，117°E）累計(jì)雨量為全區(qū)最大，故選此站為代表，比濕風(fēng)場(chǎng)時(shí)序圖上2—3日為西南風(fēng)輸送水汽過程（圖4b），4日開始中高層濕度條件轉(zhuǎn)好,低層逐漸轉(zhuǎn)為偏東風(fēng)，冷暖空氣交匯降水逐漸增強(qiáng)，由交河鎮(zhèn)逐日降水分布可知3—5日對(duì)應(yīng)降水為增強(qiáng)過程，5日累計(jì)降水最強(qiáng)達(dá)到56.2 mm/24 h；6—7日低層逐漸受反氣旋控制，比濕降到5 g/kg以下，水汽條件轉(zhuǎn)差，降水逐漸減弱停止。

圖4 2021年10月3—7日平均700 hPa以下水汽通量垂直積分疊加850 hPa風(fēng)場(chǎng)（a）、2021年10月2—7日比濕和風(fēng)場(chǎng)時(shí)序圖 38°N，117°E（b）

3.2 動(dòng)力條件

從垂直速度時(shí)序分布可知（圖5a），3日白天上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，在500 hPa垂直上升速度最大達(dá)到-1.8 Pa/s，在500 hPa以上也存在一定上升運(yùn)動(dòng)，上升高度較高，動(dòng)力條件有利，降水過程開始，到3日夜間轉(zhuǎn)為500 hPa以下存在下沉運(yùn)動(dòng)，最大達(dá)到0.4 Pa/s，降水間歇；4日開始700 hPa附近廣大上升運(yùn)動(dòng)一直維持到6日夜間，有利于這次陰雨過程持續(xù)。

圖5 2021年10月2—7日38°N，117°E垂直速度時(shí)間序列圖（a）、θse疊加風(fēng)場(chǎng)時(shí)序圖（b）

3.3 不穩(wěn)定條件

從假相當(dāng)位溫和風(fēng)場(chǎng)垂直分布可知（圖5b），2—3日850 hPa以 下θse在320～340 K之間，低層以暖平流為主，同時(shí)在3日-?θse/?z＜0，存在一定不穩(wěn)定能量，配合整層上升運(yùn)動(dòng)，造成對(duì)流性降水,雷達(dá)拼圖組合反射率最大達(dá)65 dBz。4日低層轉(zhuǎn)為偏東風(fēng)，并不斷加強(qiáng)，θse＜305 K，有冷平流，冷暖空氣在華北地區(qū)上空交匯，存在假相當(dāng)位溫密集帶有弱的鋒區(qū)，有利于暖空氣沿著冷空氣動(dòng)力爬升以及凝結(jié)，造成4—6日連續(xù)的穩(wěn)定性降水。7日700 hPa以下受冷空氣控制，低層偏東風(fēng)減弱，降水減弱停止，本次連陰雨過程結(jié)束。

4 結(jié)論與討論

（1）2021年10月3—7日滄州地區(qū)出現(xiàn)一次連陰雨天氣過程，累計(jì)平均雨量達(dá)100.1 mm，呈西多東少階梯狀分布。中高層主要影響系統(tǒng)較常年平均異常偏強(qiáng)，同時(shí)配合中低層及近地面長(zhǎng)時(shí)間冷暖氣流交匯，維持此次連陰雨過程穩(wěn)定降水形勢(shì)。

（2）此次過程比濕局地變化對(duì)于降水強(qiáng)度演變有一定影響，水汽主要來自西太平洋西部和南海海域，在滄州地區(qū)有明顯水汽通量大值區(qū)，為強(qiáng)降雨過程提供有利水汽條件。

（3）過程前期對(duì)流不穩(wěn)定降水和整層上升運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致條件不穩(wěn)定能量釋放；后期穩(wěn)定性降水主要由于近地面偏東風(fēng)回流冷卻作用，抬升暖濕空氣在中層累積不穩(wěn)定能量，外加中低層持續(xù)上升運(yùn)動(dòng)造成鋒面降水。

（4）這次連陰雨期間近地面風(fēng)的變化對(duì)于連陰雨起止時(shí)間有一定指示意義：偏南風(fēng)加強(qiáng)，預(yù)示著過程開始；偏東風(fēng)轉(zhuǎn)弱預(yù)示著過程結(jié)束。