2019-02 浙江冬季连阴雨天气成因分析

王雪阳

（浙江省绍兴市气象局，浙江 绍兴 312000）

连阴雨一般是指持续5 d 以上的阴雨天气，中间可以有短暂的日照。针对连阴雨天气的研究成果较多，以往研究表明[1-10]欧亚环流形势稳定，中高纬地区乌拉尔山阻塞高压及其前部的西风带低槽稳定维持，低纬地区副热带高压偏强，其西侧外围的西南气流提供了丰富的水汽，南北两支系统的相互作用有利于形成连阴雨天气。

2019-02，浙江出现了历史罕见的冬季持续阴雨寡照天气，全省2 月降水量和雨日数较常年明显偏多，日照时数偏少。长期的低温、阴雨、寡照天气，对地方农业生产和居民生活造成了严重影响和巨大的经济损失。本文通过对2019-02 浙江冬季连阴雨的降水分布特点和大气环流形势的特征分析，探讨形成此次连阴雨的水汽、动力和热力条件及形成连阴雨的物理机制，从而更全面地认识各类天气系统在形成连阴雨天气中的作用。

本文所采用的数据资料包括美国NCEP/NCAR 再分析资料，浙江省各气象站常规地面观测资料和国家气候中心的西太平洋副热带高压监测资料，使用的气候平均值为1981—2010 年这30 年的气候平均值。

1 天气实况

2019-02，浙江省出现了罕见的冬季持续性连阴雨天气过程，累积降水量和降水日数如图1 所示。

全省2 月平均累计降水量为186.2 mm，达历史同期平均降水量的219.1%（历史同期为85.0 mm），为1951 年以来第二多。全省降水量呈现西多东少的空间分布特征，如图1（a）所示，其中单站最大为龙游站298.6 mm，全省累计降水量超过250 mm 的有3 个站，超过200 mm 的有25 个站。

全省2 月平均降雨日数21.8 d，为历史同期的163.9%（历史同期13.3 d），为1951 年以来同期第二多，其中单站最多为泰顺站，月雨日达25 d，全省除湖州、长兴、嘉善三站外，其他所有站点月雨日均在20 d 以上，如图1（b）所示。全省2 月总日照时数24.8 h，仅为同期平均值的26.1%（历史同期95 h），为1951 年以来第一少，其中常山站最少，仅12.9 h，较历史同期偏少最多的是嘉兴站，偏少98.2 h，偏少百分率为86.7%。

图1 2019-02 浙江省累积降水量和降水日数

2 大尺度环流形势分析

2019-02 形势场如图2 所示。其中，图2（a）为2019-02欧亚地区500 hPa 的平均环流形势。由图可见，在鄂霍茨克海地区为低涡中心，低涡底部的东亚大槽向南伸展至中纬度地区，在中亚巴尔喀什湖以北地区为一个高压脊，包括浙江在内的中国中东部位于槽后脊前，受中纬度的西北气流控制，冷空气不断向南侵入。低纬地区副热带高压势力较强，位置较常年偏北。阴影为500 hPa 环流的距平场，图中可见，在中高纬地区，为显著的负距平，尤其是在北极地区和鄂霍茨克海地区出现了负距平的大值区，这表明极涡和鄂霍茨克海冷涡的强度偏强。在低纬地区，特别是西太平洋洋面上，出现了显著的正距平，这表明副热带高压的强度较常年明显偏强。随着冷涡后部的冷空气不断受中纬度短波槽的引导南下，与副高西北侧边缘的西南暖湿气流交汇，便在中国的东部地区形成长时间的连阴雨天气。

从图2（b）中也可以看出，在副高西北侧的对流层低层，中国东南地区处于西南气流控制下，这有利于南方的水汽向北输送，从而使得北方南下的干冷空气与南方暖湿气流在长江中下游一带交汇，形成一条东西向的准静止锋（图2（b）假相当位温密集带），锋区北侧风速较小，在锋区内形成强烈的风速辐合，有利于暖湿空气的抬升凝结，这条准静止锋是造成此次浙江连阴雨的主要天气系统。

图2 2019-02 形势场

2018/2019 年的中部型El Niño 事件，是本次连阴雨天气过程的季节尺度环流背景，根据相关研究[9]，中部型El Niño事件发生在冬季，西北太平洋的副热带高压多强度偏强且异常西伸。为了进一步定量表示2019-02 期间西太平洋副热带高压活动的异常，根据国家气候中心定义的副高位置、西伸极点和强度指数，可比较该时期副高的活动与历史同期的差异。表1 为1990—2019 年历年2 月平均的副高脊线位置、强度和西伸极点，表1 中可以看到，2 月份历史平均的副高脊线位于14.9°N，而2019-02 的副高脊线位置位于16.9°N，较历史同期明显偏北2 个纬度。从副高强度上看，2019-02副高强度指数为194.3，而常年同期有15 年在110°E—180°E、10°N 以北的范围内未出现高于588 dagpm 的副高环流，且2019 年强度较历史同期大部分年份明显偏强，仅次于1998 年和2016 年。副高脊线的西伸极点也较常年同期明显偏西。副高偏强且稳定维持在西北太平洋地区，说明中国大陆地区与东部海洋存在较明显的海陆热力差异，这有利于副高西北侧的西南气流的发展和维持。

表1 1990—2019-02 西太副高位置、面积指数和强度指数

图3 为2019-02 的200 hPa 散度场和纬向风距平场，从图3 中可以看出，在2 月期间，包括浙江在内的长江中下游地区上空对流层高层维持着稳定的辐散环流，在辐散中心的北侧是西风急流，南侧是东风急流。西风急流对中国降水有着显著影响，其在高空形成有利于降水的辐散场，并与低空急流发生耦合，常与强降水区有着较好的对应关系。从纬向风距平场来看，北侧为纬向风的正距平，表明西风急流的强度较常年偏强。同时，常年同期平均气候态下，副热带西风急流的位置在30°N 附近，而距平场表明此次西风急流轴的位置在35°N 左右，急流位置偏北，急流轴入口区南侧的反气旋性辐散流场恰好位于长江中下游地区的上空，为连阴雨天气提供了有利的高空辐散条件。

图3 2019-02 的200 hPa 散度场（阴影，10-6 s-1）和纬向风距平场（等值线，m/s）

3 连阴雨过程水汽条件分析

持续的强降水需要有源源不断的充足的水汽供应来维持，因而局地水汽条件以及与大尺度环流相联系的水汽输送对降水的维持作用十分显著。为分析2019-02 连阴雨的成因，需分析该时期内的水汽条件及水汽输送情况，如图4 所示。通过分析2019-02 的平均整层（地面到300 hPa）水汽通量散度的垂直积分发现（图4（a）中阴影），这段时期内长江中下游到华南地区为一个明显的水汽通量辐合区，辐合中心值小于-9×10-5kg/（m2·s-1），这一区域与该时段出现连阴雨天气的区域较一致。具体的水汽输送路径为（图4（a）中矢量箭头）菲律宾以东洋面的水汽在赤道东风带中向西输送，在中南半岛附近与西来的青藏高原南侧的孟加拉湾水汽相汇合，并转向北偏东方向输送，经中国西南和华南地区来到江南地区。另外，在副高西南侧边缘还有一支较弱的水汽输送支，它经巴士海峡和南海北部后转向东北，也汇入前面一支西来的水汽中。由此可见，西太平洋北部、南海和孟加拉湾都是此次连阴雨天气过程重要的水汽源地。

图4（b）是历史同期平均（1981—2010 年）的水汽输送情况，从图中可以看出，青藏高原南侧的副热带西风气流的水汽输送为中国东部地区降水的主要水汽来源，而在东侧西太平洋到南海一带，相比于2019 年，多年平均的向西输送的水汽支偏弱，这表明受副高异常偏强和反气旋性环流的影响，来自于南海、西太平洋的东南风水汽输送异常偏强，可能是造成此次连阴雨天气的原因之一。

图4 2 月平均整层水汽通量的垂直积分（单位：kg/（m·s-1））

表2 给出了浙江所在区域范围（25°N—32.5°N，115°E—122.5°E）的平均水汽收支情况（算法参考文献[10]，表中数值表示沿东、南、西、北四个侧边界外法向上的水汽通量和区域内总的水汽通量收支，负值表示有水汽的流入）。从表2 中可以看到，从西边界进入区域内的水汽通量最多，达到了13.57×107kg/s，其次为南边界，为6.09×10-7kg/s，它们是区域内水汽的主要来源，而东边界和北边界的流出量为正，表明该边界上水汽主要是流出的。同时，南北向的水汽通量之和（5.4×107kg/s）要显著大于东西向，这说明相比于纬向辐合，水汽通量的经向辐合对区域内水汽的增长贡献更大。同时，相比于历史同期（1981—2010 年）的平均状况，可以看出2019-02 西边界和南边界的水汽流入量都大于历史同期平均值，但南边界偏多更多（偏多5.03×107kg/s），这都说明来自菲律宾以东洋面和南海地区的异常东南风水气输送支对这次连阴雨过程的发展起到了重要作用。

表2 浙江省区域平均水汽收支状况（单位：107 kg/s）

4 结论

2019-02 期间，浙江地区经历了一次持续的冬季连阴雨天气过程，其雨量之大，雨日之多，在历史同期时段较为罕见。本文对此次连阴雨天气过程的环流形势背景和水汽条件进行了分析，得到以下结论。

对环流形势和距平场的分析表明，在此次连阴雨天气过程中，中高纬鄂霍茨克海地区有冷涡维持，并有低槽向南伸展，中亚地区有高压脊，受槽后脊前的西北气流影响，冷空气不断南侵。在低纬地区，副热带高压强度偏强，位置偏北，副高西北侧强盛的西南暖湿气流与南下的冷空气在浙江一带交汇，形成了稳定的准静止锋区。同时，在对流层高层，副热带西风急流位置北移，急流入口区南侧的辐散气流与低层辐合气流相叠加，形成有利于降水的动力结构。这些都为连阴雨天气的维持提供了较好的环流形势背景。

对水汽条件的分析表明，此次连阴雨期间，浙江地区属于水汽通量辐合区域，主要的水汽来源有两支：一支为自孟加拉湾由偏西气流输送至中国东部地区的水汽输送支，这支副热带西风水汽输送支为常年同期的主要水汽来源，也是此次连阴雨的主要水汽来源之一；另一支为副高西南侧的东南气流向北输送至中国东南地区，这支水汽输送支较常年相比强度明显偏强，这与副高偏强导致的反气旋环流异常有关，这支南北向的经向水汽异常输送是造成此次连阴雨天气水汽辐合的重要原因，对连阴雨天气的持续维持有重要影响。