2018年汛期我国东部雨季天气特征分析

李 勇，尹 姗，赵晓琳，周宁芳

（国家气象中心，北京100081）

中国地处亚欧大陆东南部，东临太平洋，西依青藏高原，其特殊的地理位置使得夏季具有显著的季风天气特征。我国东部雨季天气受多个因子控制，既与季风系统有关，又受热带海洋等外强迫影响，同时也与中高纬冷空气活动密切相关[1-3]。多种天气系统之间复杂的相互作用，造成我国东部各个雨季天气具有明显的年际变化。整个汛期各雨季界限较为明显，不同雨季具有显著的区域性差异特征[4]，各雨季均可产生暴雨洪涝灾害[5]，而不同雨季中的暴雨天气过程基本上决定了雨季降水的总体特征。汛期区域性强降雨过程因其强度大、范围广、持续时间长，往往造成严重的洪涝灾害[6]。雨季期间出现的强降雨过程还是众多次生地质灾害发生的重要诱因[7]。目前，针对不同雨季降水特征及成因已经有了一些研究工作，但是将东部雨季作为季风向北推进的不同阶段的整体研究还较少，很少给出雨季期间具体的强降雨过程，因此分析我国汛期东部地区主要雨季降水特征及环流成因、主要暴雨天气过程，可以深化科研业务人员对我国东部大尺度季风雨带季节调整的认识，并为各个雨季强降雨过程研究及业务预报提供支撑作用[8-11]。本文针对2018年汛期我国东部主要雨季降水及对应大气环流总体特征进行分析，给出了主要的区域性暴雨过程，为中国汛期预报服务、防灾减灾提供参考依据[12]。

1 资料及方法

本文主要采用资料包括：（1）国家气象信息中心提供的我国2400多个地面观测站逐日（20时至20时，北京时）降水量资料，气候值（即常年平均值）采用1981—2010年的平均值。（2）再分析数据采用2019年NCEP逐日及1981—2010年长期气候资料，空间分辨率为2.5°×2.5°。华南前汛期、梅雨季以及华北雨季采用国家气候中心制定的雨季监测标准确定，这些业务标准制定的过程具有严谨的科学性，均通过了中国气象局业务化评审，并推广至省级气象部门广泛使用，在国内具有权威性和业务适用性。

2 汛期我国降雨的总体特征

2018年主汛期（4—10月），全国平均降水量652.0 mm，较常年同期偏少95.0 mm。呈现出北多南少的总体特征（图1），其中西北地区大部、华北地区北部、东北地区北部、山东及西藏等地偏多5成至1倍，新疆大部、东北地区南部、黄淮西部、江汉、江南、华南大部、四川盆地及云贵等地偏少2~5成。全国平均降水日数71.29 d，较常年偏少12.67 d。全国共出现暴雨5229站日，较常年偏少280站日。

图1 2018年主汛期（4—10月）全国降水量（等值线）及距平百分率（阴影）

3 我国季风雨带演变及环流特征

近年来，我国东部地区雨季降水并不是非常典型，参考现行国家级业务单位汛期雨季监测标准可以确定2018年我国汛期各主要雨季的起止时间。2018年4月下旬—6月中下旬为华南前汛期，6月下旬—7月中旬为江淮梅雨期，7月中旬—8月上旬为华北雨季。

图2是我国东部地区3个雨季降水及西太平洋副热带高压（以下简称副高）西部脊线时间纬度剖面，由图2可见，4月下旬—6月中下旬华南前汛期期间，华南地区降水具有显著的阶段性变化特征，雨带位置随着副高脊线南北摆动，当副高西部平均脊线在21°N附近，华南降水明显，当副高脊线位于23°～24°N时，降水主要出现在江南地区。6月上旬，随着南海地区由前期的偏东风转为西南风，南海季风爆发，华南地区西南风增强有利于将低纬度地区的水汽输送至华南地区，使该地区降水显著增强。整体上看，由于华南地区降水集中的时段较短，降水量总体偏少。随着南海季风在6月初爆发，副高西部脊线消失并在南海南部重新建立，季风逐渐稳定向北推进，夏季风环流开始主导我国东部雨带演变。在这个阶段，副高开始显著加强，其西部平均脊线逐渐稳定北抬，副高脊线的北抬与我国东部雨带的北移是相当一致的[13-14]。

6月下旬，副高西部平均脊线越过27°N，并迅速向北推进，7月初到达30°N附近，随后又逐步向南调整，造成6月下旬—7月上旬主雨带在长江中下游一带摆动，副高西部脊线在梅汛期连续北抬而未能稳定维持，是整个梅雨期长江中下游地区以过程性降雨为主，没有出现持续性异常降水的重要原因之一。此外，梅雨期后期，先是潘比安（1807）在我国东部海域转向，致使副高东退并影响江淮流域水汽供给，接着是玛丽亚（1808）在福建登陆促使副高北抬并控制江淮流域，是造成梅雨期结束的一个重要原因。

7月上旬，副高脊线进一步向北抬，10日前后再次越过30°N，长江中下游降水结束，雨带移动至华北地区。华北雨季期间，副高仍然呈现阶段性变化，降水较强的时段出现在副高脊线向北移动的雨季前中期，而后期副高进一步加强的同时向西北方向扩展，东部地区的脊线反而逐步向南移动，由于此时华北处于高压内部，降水显著减弱。

整体上看，2018年4—8月我国东部地区经历的3个主要雨季，长度不同，降水的强度也存在差异，南方地区的降水量较常年偏少，华北雨季的降水量较常年偏多，究其根本是不同的环流异常造成上述不同雨季降水的异常特征。

图 2 2018 年 4—8月我国东部地区（110°～120°E）降水量（阴影）、风场（矢量）及副高西部脊线（110°～120°E）（红线）时间—纬度剖面

3.1 华南前汛期降水及环流特征

从华南区域累计降水量及距平百分率分布图（图3a）上可以看出，2018年华南前汛期福建中西部、广西西北部和南部、广东中南部及海南大部累计降水量在500 mm以上，在广东西南部和海南北部等局地降水量超过1000 mm。与常年同期相比，华南大部地区前汛期降水量偏少5～8成。华南前汛期降水通常存在阶段性变化特征[15]，2018年也有类似特征。从华南区域降水的时间演变来看（图3b），整体上可以将降水分为3个阶段（图4）。第一阶段是4月下旬—5月上旬（第一个降水集中期），降水较多的区域集中在广西东部、广东西南部和海南等地；第二阶段是5月中下旬，为华南降水间歇期，此时降雨主要出现在江南；6月份是第三阶段（第二个降水集中期），华南降水较第一个集中期明显增强，6月5—8日出现了前汛期最强的一次降水过程，广东云浮突破历史极值。

图3 2018年华南前汛期降水量（等值线）及距平百分率（阴影）（a）和区域平均的逐日降雨量（柱状图）、滑动平均（黑线）及气候平均（绿线）时间序列（b）

图4 2018年华南前汛期第一阶段（a和b）、第二阶段（c和d）和第三阶段（e和f）500 hPa高度场和850 hPa风场（a、c、e）及两者的距平场（b、d、f，填色为高度场距平）

前汛期第一阶段，我国北方地区上空维持一个平均的高压脊，影响我国东部地区的冷空气相对较弱。高原南侧存在显著的南支西风气流，南支气流波动东移有利于华南低层减压，并使得偏南风增强。副高偏南偏西，平均西脊点位于100°E左右。有利于低层水汽从孟加拉湾一带向华南输送。由于冷空气和暖湿气流均偏弱，因而该阶段降水强度偏弱。第二阶段中高纬度冷空气依然较弱，副高迅速增强并向西北方向伸展，整个华南地区处在副高反气旋环流的控制下，水汽和动力条件都非常不利于强降水的出现。第三阶段中高纬度平均高空脊向北发展，东亚中高纬度环流经向度明显加大，我国东部地区处在高空脊前的偏北气流中，从东路南下的冷空气明显增强。同时，南海季风爆发，副高主体东撤到菲律宾以东洋面上，孟加拉湾北部的西南气流越过中南半岛进入华南地区，华南及南海中北部为平均高度负异常区，低值系统较活跃，华南区域降水明显增强。6月下旬中后期，南亚高压主体加强并从高原向东北方向移动，副高也显著西伸北抬，开始控制我国江南中东部和华南东部，华南区域降水明显减弱，前汛期结束。

图5 2018年江淮梅雨期降水量（等值线）及距平百分率（阴影）

3.2 江淮梅雨降水及环流特征

2018年江淮梅雨季节始于6月19日，结束于7月13日。与常年相比，入梅时间偏晚11 d，出梅时间偏早5 d，梅雨期偏短13 d。梅雨强度总体偏弱，梅雨季平均降雨量209.8 mm，较常年梅雨季节雨量偏少4~8成。强降雨空间分布不均匀，强降雨中心主要位于沿淮附近、安徽南部、江西东北部、浙江北部等地，累计降雨量有250～350 mm，局地超过500 mm（图5）。从降雨时间演变来看（图2），梅雨期内有3次范围较大的强降雨过程，但强降雨带位置不稳定、南北摆动明显。

江淮梅雨起讫及梅雨强度受到高低空环流系统的显著影响[16]。由图6a可见，2018年梅雨期江淮流域上空200 hPa西风急流南侧、南亚高压脊线北侧的分流辐散区的散度距平为负，说明高层辐散抽吸的动力条件较常年同期偏弱，500 hPa副高平均西脊点位于130°E附近，较常年同期偏东近10个经距（图6b），受副高引导并沿其西侧转向的低层水汽输送大值带位于我国近海（图6c），未能很好地与来自孟加拉湾经中南半岛和南海的偏西气流形成合力，造成江淮流域上空水汽通量（矢量）偏东和偏北异常（图6d），水汽通量散度距平为正，江淮流域水汽输送及辐合均较常年同期偏弱，上述大环流背景是造成梅雨强度偏弱的重要原因。此外，台风活动也是导致梅雨量减少的重要因素。梅雨期后期，先是潘比安（1807）在我国东部海域转向，致使副高东退并影响了江淮流域水汽供给，接着是玛丽亚（1808）在福建登陆促使副高北抬并控制了江淮流域，进而直接导致出梅。

3.3 华北雨季降水及环流特征

2018年华北雨季始于7月9日，结束于8月8日。雨季的开始和结束时间都较常年平均偏早，雨季长度接近常年。雨季期间华北大部地区累计降雨量有100~150 mm，其中山西中北部，北京、天津、河北中部和东北部有200~300 mm，局地超过400 mm（图7）。华北大部地区降水量较常年同期偏多2~8成，局地偏多2倍以上。强降雨时段主要出现在7月9—26日。

2018年华北雨季开始后，在500 hPa高度距平场上（图8a）东欧至乌山一带为正距平，西伯利亚地区为负距平，位于我国新疆北部的高空槽中，不断分裂出短波并向东移动。副高的主体位于太平洋上，日本海至我国东北地区高度场异常偏高，形成东高西低的环流形势，有利于华北地区强降水的出现。8月初高压进一步加强并向西向北扩展，控制了我国北方大部地区，华北地区处于高压内部，不利于降水的出现。从850 hPa风场可知，华北雨季强降水期间季风气流向青藏高原东部和南海扩展，强盛的西南季风在中南半岛北部分成两支，一支从云南西部进入我国，另一支向东进入南海北部后转向西北方向，从华南南部进入我国，两支气流在西南地区汇合后沿着高原东侧向北推进到华北地区。从水汽通量及距平场上（图8b）可知，朝鲜半岛存在一个异常的反气旋环流，华北地区位于该反气旋环流的西侧，有异常的南风气流，有利于南方水汽向华北地区输送。

图6 2018年梅雨期环流形势场（a为200 hPa西风急流（黑线）和南亚高压（红线）及散度（填色）；b为500 hPa高度（黑线）及距平（绿线为多年平均）；c为从地面至700 hPa垂直积分的平均水汽通量；d为水汽通量距平（矢量）和散度距平）

图7 2018年华北雨季降水量（等值线）及距平百分率（阴影）

图8 2018年华北雨季500 hPa高度场（等值线）和距平（阴影）（a）以及整层水汽通量距平（矢量）和散度距平（填色）（b）

4 区域性暴雨过程

中央气象台每年根据全国范围内出现的强降雨过程时空分布及影响，并考虑区域差异勘定汛期暴雨过程。根据2018年的暴雨过程纪要表（表1）可知，2018年4—10月全国共出现34次区域性暴雨过程，略少于近5 a平均数（36.2次）。其中，6月18—26日雨带在华南至江淮一带摆动，局地最大累计雨量达400 mm，超过该地区年降水量三分之一。6月30日—7月6日长江中下游地区出现连续的强降雨过程，降雨中心出现在江西景德镇，累积降水量428 mm，其中7月5—6日降水量332 mm，为历史同期第二高。7月15—17日，华北地区出现大到暴雨，其中河北东部局地达260 mm，北京密云有3个观测站雨量超过300 mm。8月17—20日，受台风“温比亚”影响，山东出现大范围暴雨甚至特大暴雨，青州24 h雨量达263.1 mm，是该地有气象纪录以来历史第二大值。

表1 2018年主汛期全国区域性暴雨过程

5 结论

（1）2018年主汛期（4—10月），全国平均降水量652.0 mm，较常年同期偏少95.0 mm。整体呈现出北方偏多南方偏少的特征。全国平均降水日数71.29 d，较常年同期偏少12.67 d。全国共出现暴雨5229站日，较常年偏少280站日。

（2）2018年我国主要雨季降水呈现不同的特点，除华北雨季降水量偏多2~8成，局地偏多2倍以上外，华南前汛期、梅雨期降水量均偏少。其中华南地区前汛期降水量较常年偏少5~8成，江淮地区梅雨季降水量较常年偏少4~8成。除华北雨季开始时间较常年偏早外，华南前汛期、江淮梅雨期开始时间均较常年偏晚。华南前汛期的阶段性变化较为显著。梅雨期降水相对比较集中，以过程性降水为主。华北雨季期间降水较强的时段出现在雨季的前中期，后期降水显著减弱。

（3）华南前汛期的中前期冷空气较弱，副高异常偏强，平均脊线偏北是降水偏少的重要原因，后期南海季风爆发，水汽条件明显改善，同时中高纬度环流经向度增大，降水明显增强；江淮梅雨期间，长江中下游地区高层辐散抽吸的动力条件以及低层水汽辐合均较常年同期偏弱，造成梅雨期降雨强度偏弱，梅期偏短。华北雨季期间东北亚异常反气旋环流稳定维持，中纬度地区形成东高西低的环流形势，有利于华北地区较强降水的出现。