江西省2018年秋冬连阴雨天气异常特征及成因

胡菊芳，马锋敏，占龙飞

江西省气候中心，江西 南昌 330096

0 引 言

连阴雨是一种大范围的天气过程，也是我国常见的气象灾害之一，给工农业生产、交通运输和人们日常生活造成很大影响，社会各级部门和公众对连阴雨监测预测服务的需求也在不断增加。因此，科学认识连阴雨的异常特征和发生成因，准确预测连阴雨的异常程度成为迫切需要解决的科学问题，对进一步提高防灾减灾服务能力有重要的应用价值。

江西地处东亚季风气候区，境内山地丘陵起伏，省境边缘群山环绕，气候复杂多变，是长江中下游气象灾害多发的省份之一。2018年11月1日—2019年3月10日江西出现区域性的连续阴雨寡照天气，此次连阴雨天气具有阴雨、连阴雨日数同期最多，累计雨量大、雨日多，日照时数创新低，无日照、连续无日照日数创新高等特点，对江西省农业、交通、电力、居民生活等造成重大影响，并诱发山体滑坡等地质灾害。江西气象工作者对连阴雨开展了一些研究，杨爱萍(2014)对江西省秋季连阴雨变化特征及其对秋收的影响进行了分析，张韵启和谢远玉(2020)对赣州地区近38 a来赣南脐橙着色成熟期的连阴雨天气变化特征进行分析，但仅侧重连阴雨气候变化特征及影响，目前尚未见江西省连阴雨成因诊断方面的相关研究。国家气候中心监测显示，赤道中东太平洋从2018年9月开始进入厄尔尼诺状态，并于2019年1月达到一次厄尔尼诺事件标准。为了揭示2018年秋冬季江西连续阴雨寡照的异常特征与这次厄尔尼诺事件的关系，文中利用江西常规气象站的实测降水资料和灾情资料对这次连阴雨天气的异常气候特征进行分析，进一步利用NCEP/NCAR逐日再分析资料以及全球海温资料，从大尺度环流异常及ENSO事件对江西秋冬季降水影响的角度，对此次连阴雨的异常特征及成因进行诊断，以期为秋冬季连阴雨监测预测业务及服务提供一定的参考依据。

1 资料来源及说明

气象资料为2018年11月1日—2019年3月10日(2018年秋冬季，下同)江西省87个国家气象站的降水量、降水日数、阴雨日数、连续阴雨日数、日照时数等，历史同期上述气象要素平均值(1981—2010年平均)。大气环流资料为NCEP/NCAR逐月再分析资料中的位势高度场、水平风场等变量，资料水平分辨率为2.5°×2.5°(Kalnay，1996)。海温资料是美国国家海洋大气管理局(NOAA)提供的扩展重建海面温度数据(ERSST-V5)，水平分辨率为2°×2°。 阴雨日是指日降水量大于等于0.1 mm或日照时数小于等于1 h的雨天或阴天。针对目前江西省农业生产有春季低温连阴雨和秋季低温连阴雨等相关指标，而全年连阴雨天气过程没有明确指标的情况，在业务服务中，当阴雨日数持续时间达一周左右，并对工农业生产和人民生活等造成了一定影响，定义为一次连阴雨天气过程。连阴雨天气覆盖范围达到国家气象站20%以上(对应江西为20站)时，则认定为一次区域性连阴雨天气过程。

2 连阴雨天气异常特征分析

2.1 阴雨、连阴雨日数特征分析

2018年11月1日—2019年3月10日，江西省平均阴雨日数98.3 d，较常年偏多29.8 d，创1961年以来同期新高(图1)；赣北、赣中等地阴雨日数普遍有95—105 d，万载、永新、樟树、德兴、上高、莲花、安义、丰城和宜丰等地超过105 d，以宜丰(109 d)为江西省最多(图2a)，较常年同期偏多25—35 d，局部偏多超过40 d；全省有41个县(市、区；占全省总站数47%)阴雨日数为1961年以来同期最多。

图1 1961—2019年11月1日—3月10日江西省阴雨和连阴雨日数变化Fig. 1 Variations of rainy days and continuous rainy days during November 1 to March 10 1961—2019 in Jiangxi province

连阴雨期间，江西省连续阴雨日数平均27.8 d，较常年同期偏多13.9 d，也位居1961年以来同期第一高位(图1)；赣北赣中等地连阴雨日数普遍有27—32 d，万载、永新、新干、吉安、樟树、新余、南康、德兴、上高、莲花、安义、丰城和宜丰等地超过32 d，以莲花(36 d)为全省最多(图2b)，较常年同期偏多10—20 d，局部偏多超过20 d；省内有43个县(市、区；占全省总站数49%)连续阴雨日数均创1961年以来同期新高。

图2 2018年11月1日—2019年3月10日江西省阴雨(a)及连阴雨(b)日数分布Fig. 2 Distribution of rainy days (a) and continuous rainy days (b) in Jiangxi province from November 1，2018 to March 10，2019

2.2 累计雨量、雨日特征分析

2018年11月1日—2019年3月10日，江西省平均雨量643.6 mm，较常年同期偏多82.2%，位居1961年以来同期第二高位(图3a)，仅次于1997/1998年同期(875.5 mm)。江西省有65个县(市、区；占全省总站数75%)累计雨量位列前三位，其中南昌县、都昌和德兴等三地创新高。

连阴雨期间，江西省平均雨日78.4 d，较常年同期平均偏多27.8 d，也位居1961年以来同期第二高位(图3a)，仅次于1963/1964年同期(80.4 d)。省内有28个县(市、区；占全省总站数32%)雨日创1961年以来同期新高。

2.3 日照时数、无日照、连续无日照日数特征分析

2018年11月1日—2019年3月10日，江西省平均日照时数213.6 h，较常年偏少235.5 h，为同期最小值(图3b)，其中赣北大部、赣中大部和赣南东北部以及三南地区日照时数较常年同期偏少220—270 h，局部偏少270—320 h；省内有84%的县(市、区；共73个)日照日数创了同期新低(图4)。

图3 1961—2019年11月1日—3月10日降水量、雨日(a)和日照时数、无日照日数(b)变化Fig. 3 Variations of precipitation and rainy days (a), sunshine hours and total number of days without sunshine (b) during November 1 to March 10 from 1961 to 2019

图4 2018 年11月1 日—2019年3 月10日江西省日照时数距平(a)及低值排位(b)空间分布Fig. 4 Distributions of sunshine hours anomaly(a) and low ranks (b) from November 1, 2018 to March 10, 2019 in Jiangxi province

连阴雨期间，江西省平均无日照日数87.9 d，较常年偏多31.5 d，位居同期第一高位(图3b)，各地无日照日数为62—102 d，较常年偏多20—39 d，有94%的县(市、区；共82个)无日照日数创同期新高；其中宜春大部、抚州大部、新余、景德镇大部、吉安大部等地无日照日数90—100 d，乐平、鄱阳、上高和宜春等地则超过100 d。全省连续无日照日数24 d，较常年偏多12.9 d，也位居同期第一高位，赣北大部连续无日照日数为25—30 d，永修、湖口、莲花和万载等地则超过30 d(图5b)。

图5 2018年11月1日—2019年3月10日江西省无日照(a)及连续无日照日数(b)分布Fig. 5 Distributions of no sunshine (a) and continuous no sunshine days (b) in Jiangxi province from November 1, 2018 to March 10, 2019

2.4 连阴雨天气的时间变化特征分析

2018年11月1日—2019年3月10日，江西省仅有11月下旬、1月下旬至2月初出现了间断性的晴好天气，其它时段都为阴天或雨天，其中12月下旬至1月中旬和2月上旬后期至3月上旬出现的两段连阴雨天气持续时间均超过1个月(图6)。

图6 2018年11月1日—2019年3月10日江西省逐日降水量和日照时数变化Fig. 6 Variations in daily rainfall and sunshine hours in Jiangxi Province from November 1, 2018 to March 10, 2019

3 连阴雨天气成因分析

3.1 大气环流异常

图7为2018年11月1日—2019年3月10日江西省连阴雨天气期间平均的500 hPa高度场及距平场、850 hPa风场和整层水汽通量散度场。由图7a可见，连阴雨天气期间，北半球环流形势出现异常，贝加尔湖以东至鄂霍次克海西部为正高度距平区，而贝加尔湖以西至乌拉尔山为负高度距平区。除西北地区之外，我国大部地区处在正高度距平区内。欧亚中高纬大气环流呈“两脊两槽”型，中高纬环流经向度加大，有利于冷空气入侵我国南方地区；西太平洋副热带高压较常年偏强，西伸脊点偏西，脊线位置偏北，控制我国华南沿海和南海地区。这种环流配置有利于副高西侧的西南暖湿气流输送至我国南方地区，并与南下冷空气在江淮至江南地区交汇，造成江西降水异常偏多。

分析850 hPa风场距平(图7b)可见，台湾岛以东洋面上为异常反气旋环流控制，孟加拉湾地区为异常反气旋环流，增强了南方地区的水汽输送。从水汽输送场可以看出(图7c)，异常西南风水汽输送可延伸至长江中下游地区，为该地区的持续阴雨天气提供了丰沛的水汽条件，造成水汽通量异常辐合区主要位于长江中下游地区(图7d)，导致该地降水异常偏多。

图7 2018年11月1日—2019年3月10日平均的(a)500 hPa位势高度(等值线)、距平(阴影)(单位：gpm;红色实线：气候态5 860 gpm等值线)，(b)850 hPa距平风场(单位：m/s)，(c)1000—300 hPa整层水汽通量平均场(单位：kg/(s·m))，(d) 1000—300 hPa整层积分水汽输送距平场(单位：kg/(s·m))及水汽输送辐合辐散距平场(单位：10-5 kg/(s·m2))Fig. 7 Average atmospheric circulation fields from November 1，2018 to March 10, 2019 for (a) 500 hPa geopotential height (contour) and anomaly (shadow) (unit: gpm； red contour： climate average 5 860 gpm); (b) 850 hPa anomalous wind field (unit: m/s))； (c) 1000—300 hPa whole-layer water vapor flux average field (unit: kg/(s·m)); (d) 1000—300 hPa integral layer water vapor transport anomaly field (unit: kg/(s·m)) and water vapor transport convergence divergence anomaly field (unit: 10-5 kg/(s·m2))

图8 1961—2017年秋冬季指数与江西同期降水量(a)、阴雨日数(b)的相关系数空间分布Fig. 8 Distributions of correlation coefficient of the indexes with precipitation (a)，rainy days (b) for the same period in autumn and winter from 1961 to 2017 of Jiangxi

图9 1981—2017年夏秋季节发生典型事件年份秋冬季降水距平百分率(a)、阴雨日数距平(b)合成Fig. 9 Synthetic map of precipitation anomalies (a)，rainy days anomalies (b) in the autumn and winter of the typical El events occurred in summer and autumn from 1981 to 2017

4 结 论

文中基于江西省国家气象观测站实时监测数据、NCEP/NCAR逐日再分析和NOAA全球海表温度资料，对2018年11月1日—2019年3月10日江西出现的持续性阴雨天气异常气候特征和成因进行分析，得到以下结论：

1) 此次连阴雨天气具有阴雨、连阴雨日数多，过程雨量大、雨日多，日照时数少、无日照和连续无日照日数多等特点。

2) 连阴雨天气期间，北半球环流形势异常，欧亚中高纬环流呈“两脊两槽”型，有利于冷空气入侵我国南方地区；西太平洋副热带高压较常年偏强，西伸脊点偏西，脊线位置偏北，异常西南风水汽输送为持续阴雨天气提供了丰沛的水汽条件，与南下冷空气在江淮至江南地区交汇，造成江西降水异常偏多。