暴雨灾害
TORRENTIAL RAIN AND DISASTERS
Vol.39No.6Dec.2020
第39卷第6期2020年12月
收稿日期：2020-10-30；定稿日期：2020-12-15
资助项目：国家重点研发计划项目(2017YFC1502306)；中国气象局预报员专项(CMAYBY2020-082)；湖北省气象局科技发展基金项目(2019Y04)第一作者：肖莺，主要从事气候监测预测研究。E-mail：****************
通信作者：杜良敏，主要从事气候预测及机器学习演技研究。E-mail：***************
引言
梅雨通常发生在6—7月，是一年中江淮降水最为
集中的时段，是夏季影响湖北省最主要的天气气候现象。这一时期，降水明显、雨量集中、暴雨日多，
经常导致湖北省出现洪涝灾害，造成经济损失。因此，分析湖北省梅雨异常现象及其成因，不仅有利于加深对
梅雨的理解，还有利于提高该区梅雨预测水平，减少
损失。
梅雨与亚洲上空大尺度环流有着密切关系。东亚高空急流在6月的北跳(Ye et al.，1959；李崇银等，2004)、副热带高压(以下简称副高)和夏季风北推(黄青兰等，2012)是梅雨起始的前期征兆。胡娅敏和丁一汇(2009)认为2000—2005年江淮梅雨带北移可能是由副
肖莺，杜良敏，高雅琦.2020.2020年湖北梅雨异常特征及成因分析[J].暴雨灾害,39(6):571-577
XIAO Ying,DU Liangmin,GAO Yaqi.2020.Characteristics and cause analysis of Meiyu anomaly over Hubei Province in 2020[J].Torren-tial Rain and Disasters,39(6):571-577
2020年湖北梅雨异常特征及成因分析
肖莺，杜良敏，高雅琦
(武汉区域气候中心，武汉430074)
摘
要：利用湖北省梅雨监测资料、国家气候中心新百项指数和NCEP/NCAR 环流资料，分析了2020年湖北梅雨异常特
征及其成因。结果表明：(1)2020年湖北梅雨持续时间异常长，为54d，仅次于1996年；梅雨量异常多、强度强、雨日率大，均为1961年以来第1位。(2)高空西风急流、副热带高压、夏季风系统的冬夏调整季节性进程早，是造成湖北入梅早的主要原因。西风急流和副热带高压在7月下旬北跳，较常年时间偏晚，导致了出梅晚。入梅早、出梅晚，梅雨持续时间异常长。(3)在前冬El Ni ño 事件、春夏热带印度洋海温偏暖和北大西洋三极子负位相的共同影响下，欧亚中高纬经向环流发展，冷空气活跃，副热带高压强且位置稳定，西侧水汽输送强，冷暖气流在长江中下游交汇，造成湖北省梅雨量异常偏多。关键词：梅雨异常；中高纬经向环流；海温异常；北大西洋三极子；水汽输送中图分类号：P466
文献标识码：A
DOI:10.3969/j.issn.1004-9045.2020.06.004
Characteristics and cause analysis of Meiyu anomaly over Hubei Province in 2020
XIAO Ying,DU Liangmin,GAO Yaqi
(Wuhan Regional Climate Center,Wuhan 430074)
Abstract:By using Hubei Meiyu monitoring data,NCC new indices and NCEP/NCAR circulation reanalysis data,the characteristics and cause analysis of abnormal Meiyu over Hubei Province in 2020are analyzed.(1)The results show that Meiyu in 2020is abnormal with a lon ⁃ger duration and more precipitation.The duration is 54days,only second to 1996.The anomalous characteristics of Meiyu in 2020are more
precipitation,strong intensity and rainy day rate,all taking the first place since 1961.(2)The early transitions of circulations from winter pat ⁃tern to summer pattern,such as westerly jet,subtropical high and summer monsoon,result in the early onset of Meiyu.The late outset of Mei ⁃yu is induced by the late northward jump of the upper westerly jet and subtropical high in late July.Early onset and late outset lead to abnor ⁃mal long duration of Meiyu in 2020.(3)The decay of El Niño event appears in the previous winter,while the persistent warming of the Indian Ocean basin-wide mode and negative phase of North Atlantic Triple index appear in spring and summer.With the background of such sea surface temperature anomalies,meridional circulation in mid-and high-latitude develops,resulting in active cold air.The subtropical high is strong and persists,and water vapor transport over its west side is strong too.The abnormally strong water vapor transport intersects with active cold air over the
Lower Yangtze Region,resulting in abnormal precipitation of Hubei Meiyu.Key words:abnormal Meiyu;meridional circulation in middle and high latitudes;sea surface temperature anomalies;North Atlantic Triple
index;water vapor transport
第39卷暴雨灾害
高位置的北移、东亚夏季风的加强以及冷空气的减弱造成的。蒋薇和高辉(2013)研究表明21世纪长江中下游梅雨呈现长度缩短、强度减弱特征，这与副高偏强偏西偏北有关。许多学者也对梅雨异常年进行了个例研究。李维京(1999)研究了1998年夏季大尺度环流系统对长江流域“二度梅”的影响。姚建等(2000)研究表明副高强度及脊线位置、东亚夏季风强度及爆发迟早、低纬热带地区对流活动等因素与1999年上海地区梅雨异常有关。朱伟军等(2016)分析了2011年长江中下游梅雨与南海夏季风爆发过程之间的联系。赵俊虎等
(2018)指出2016年中国梅雨异常特征是由对流层高、中、低层环流系统异常共同造成的。总之，不同的年份，影响环流系统所表现的特征不尽相同，综合配置下造成各年梅雨特征的差异，给梅雨预报带来很大难度。2020年湖北梅雨期间雨量是常年的3倍，雨强和综合强度居于1961年以来第一位，带来了较大的经济损失。本文旨从大尺度环流系统演变入手，分析2020年湖北省梅雨的异常特征及其原因，
以期提高对湖北梅雨的认识和为梅雨预测水平提供参考依据。
1资料说明
本文采用的资料包括：(1)1961年1月1日—2020年8月31日逐日大气环流再分析资料，包括高度场、纬向风、经向风、比湿，水平网格距为2.5°×2.5°，来源于美国国家海洋和大气管理局（NCEP/NCAR）。(2) 1961—2020年湖北省76个气象站、长江流域逐日降水量资料，来源于湖北省信息保障中心。(3)新百项指数，包含副高强度和脊线指数、欧亚经向环流指数等，来源于国家气候中心。另外，依据中华人民共和国国家标准GB/T33671—2017《梅雨监测指标》，利用湖北省梅雨监测站(宜昌以东50个气象站)逐日降水量资料，计算得到湖北梅雨各项监测指标。
2湖北省2020年梅雨异常特征
根据《梅雨监测指标》计算，湖北省2020年6月8日入梅，8月1日出梅，梅雨期长度为54d，雨强为828.5mm(梅雨监测站平均)，强度为3.47。期间出现了9次区域性暴雨过程，其中4次区域性大暴雨过程，强降水反复出现在鄂西南、江汉平原及鄂东地区。
湖北省2020年梅雨异常特征表现为：梅雨期长、雨带稳定维持；降水总量多、强度强。
与常年(1981—2010年平均，下同)相比，入梅时间偏早9d(常年为6月17日)，出梅时间偏晚21d(常年为
7月11日)，梅雨期长度偏多30d(常年为24d)，仅次于1996年(56d)。在这54d的梅雨时期，雨带稳定维持在长江流域中下游附近，造成长江中下游累计降水量大部在300mm以上，尤其是干流可以达到800mm 以上(图1)。雨带北推看，降水中心在5月底至6月上旬位于华南至江南一带，受雨带北界影响，湖北省在6月8日入梅；6月中旬初，降水中心北抬至长江流域中下游(30°N)附近，梅雨稳定维持。直至进入8月，雨带再次北跳，这时候长江中下游出梅进入盛夏高温少雨时段。
9095100105110115120°E 35°N
30
25
800700600500400300
图12020年6月8日—7月31日长江流域累计降水量
(单位:mm)
Fig.1Accumulated precipitation(unit:mm)over Yangtze
River from June8to July31.
从雨日持续时间也可以看出雨带的稳定维持。根据《梅雨监测指标》计算，2020年梅雨期只有一个雨期，雨日率(雨日数/梅雨长度)达74.1%。与1961年以来梅雨长度40d以上的强梅雨年(1969、1980、1986、1995、1996、1998年)进行对比，可以看出除了1969年只有1个雨期外，其他年份均有2个雨期，也就是说降水有超过5d及以上的暂停；另外，这些年份的雨日率均不及70%，有些仅有50%～60%，远低于2020年的74.1%(表1)。
表1梅雨长度40d以上的强梅雨年梅雨特征值统计
Table1The statistics of characteristics in high Meiyu years
with length above40days.
年份
1969
1980
1986
1995
1996
1998
2020
梅雨期长度/d
44
47
44
43
56
2022年入梅出梅时间表42
54
雨期数/个数
1
2
2
2
2
2
1
(雨日数/长度)/%
63.6
59.6
59.1
53.5
66.1
69
74.1 2020年梅雨不仅长度长，雨强还强。监测显示雨强为828.5mm，位于1961年以来第1位，比第2位的1996年(740.2mm)偏多88.3mm，是常年梅雨雨强均值(273mm)的3倍。强度指数(3.47)，也是位于1961年以来第1位。从单站排位上看，有63个站位于1961年以来前3位，其中32个站位于第1位，17个站第2位，14
572
第6期肖莺，等：2020年湖北梅雨异常特征及成因分析
表2梅雨雨强超过700mm的年份梅雨特征统计
Table2The statistics of characteristics in Meiyu years with rainfall above700mm.
年份1969 1996 2016 2020入梅日期
6月7日
5月27日
6月19日
6月8日
出梅日期
7月21日
7月22日
7月21日
8月1日
梅雨长度/d
44
56
32
54
日平均雨量/(mm·d-1)
16.3
13.2
22.1
15.3
降水异常中心(偏多1倍以上)
宜昌及鄂东
十堰东北部、荆州东部、鄂东北北部及鄂东南
鄂西南、江汉、鄂东
鄂西南、江汉、鄂东北、鄂东南北部
个站第3位。
将2020年与历史上梅雨雨量多的年份进行对比。1961年以来发生梅雨雨强超过700mm的年份有4a，具体梅雨特征统计见表2。分析可知，从入出梅时间早晚上看，与常年相比，1969年和1996年入梅早、出梅晚，与2020年趋势一致，2016年入梅略晚
2d、出梅晚，入梅时间趋势与2020年相反。这使得2016年梅雨长度较其它3a短。但从日均雨量计算，2016年为22.1mm·d-1，要强于其它年份，表明2016年降水更为集中，日均雨量更大。而2020年日均雨量在这4a中排在第3位。1969、2016和2020年的降水异常中心落区较为一致，位于鄂西南和鄂东，而1996年较为分散。再一次印证了上述观点，今年梅雨之所以强，不仅表现在雨量上，还表现在雨带维持时间上。
32020年梅雨异常成因分析
梅雨是东亚夏季风活动的重要事件，与东亚上空大尺度环流有着密切关联，是高低空环流相互配置、共同作用造成的(宣守丽等，2011)。异常的梅雨现象必然伴随着大气环流的异常。下面就2020年梅雨期异常长、雨量异常多的特征进行成因分析。
3.1湖北梅雨期异常长的成因
梅雨期异常长的年份，一般入梅早、出梅晚。而入梅体现了东亚大气环流系统完成了从冬季风向夏季风环流系统的调整，出梅意味着夏季风环流系统出现季节内调整。中国梅雨的开始和结束均与东亚副热带西风急流、西太平洋副高、夏季风等系统的南北移动及强度变化有着密切的关系(马福慧，1998；居丽丽和郭品文，2007；张耀存和况雪源，2008)。2020年
湖北梅雨入梅偏早、出梅偏晚、梅雨期异常长，也正是环流系统调整的结果。
陶诗言等(1958)指出东亚梅雨的开始和结束与亚洲上空南支西风急流的两次北跳有着密切相关。平均而言，这两次北跳分别发生在6月上旬和7月初，对应着江淮流域梅雨起始和结束(李崇银等，2004；董丽娜等，2010)。图2给出了2020年东亚(90°—130°E平均)上空200hPa西风急流随时间变化图。分析可知，5月底东亚上空的西风急流已开始北跳至35°N以北，中心强度大于35m·s-1，北跳时间较平均时间(6月上旬)偏早。6月上旬前期西风急流经历了短暂的减弱阶段，风速甚至不足30m·s-1，于6月8日再次加强，并稳定维持，直至7月下旬再一次发生明显北跳，这比平均时间(7月初)偏晚。正是这6月北跳
早7月北跳晚，为湖北省入梅早、出梅晚提供了有利的条件。宣守丽等(2011)的研究指出，6月淮河流域降水偏多的环流特征为东亚高空西风急流位置比气候态偏北；7—8月淮河流域降水偏多的环流特征为东亚高空西风急流位置比同期气候态偏南。意味着，夏季逐月西风急流位置不同，对江淮流域降水造成的影响有差异。那么，2020年西风急流南北位置与常年平均(图2中红虚线)相比：6月偏北、7月偏南、8月上旬接近常年。这样有利于江淮6、7月降水偏多，造成湖北在6—7月持续降水，梅雨期长且雨带稳定维持。
西风急流轴位置的变化和副高有着很好的一致性关系，急流的北抬有利于副高的北跳，而副高北跳与我国东部地区雨带位置直接相关。气候态下，夏季副高有两次明显的季节性北跳，第一次北跳，长江中下游入梅；第二次北跳，梅雨结束。《梅雨监测业务规
203040m·s-1
50°N
45
40
35
30
25
26MAY
2020
6JUN16JUN26JUN6JUL16JUL26JUL6AUG
图22020年5月26日—8月10日东亚90°—130°E平均的
200hPa纬向风纬度-时间剖面图(单位:m·s-1，红虚线
表示各月西风急流轴气候态位置
Fig.2Latitude-time cross sections of zonal wind at200hPa averaged over 90°-130°E from26May to10August(unit:m·s-1,red dotted lines
represent climatological westerly jet axes).
573
第39卷
暴雨灾害
定》中湖北梅雨期副高脊线活动范围为：南界≥19°N，
北界≤26°N，即当脊线≥19°N，利于湖北入梅；而脊线
在19—26°N之间，利于湖北梅雨维持。常年平均，副
高脊线在6月2日越过19°N，在7月20日越过26°N。
图3给出了2020年西太副高脊线(110°—150°E)、脊线
西段(110°—130°E)随时间变化图。这里采用了两种
副高脊线定义，主要差别在于经度范围，一个是
110°—150°E范围即从西太平洋副高主体向西伸展过
来的脊线，另一个是110°—130°E范围，取自副高西
段，正好是位于东亚大陆上空，能更加直接地影响长
江中下游天气气候，在一定程度上与前者有着南北位
置的差异。2020年副高脊线于5月28日已北跳至19°N
以北且稳定维持，西段也在5月30日越过了19°N，这
比常年平均时间偏早。但副高西段脊线在6月上旬有
所回落，于6月8日之后再次北抬至19°N以北并稳定
维持，此时环流条件利于湖北入梅。之后，副高脊线
维持在19°—26°N之间，于7月21日北跳至26°N以
北，但脊线西段受冷涡影响，迟迟未北跳，直至7月28
日才越过26°N。可以看出，副高脊线西段的两次北跳
与湖北省梅雨入出梅时间匹配好，略早于梅雨1~3d。
正是副高脊线西段长时间维持在19°—26°N之间，造
成湖北梅雨稳定维持。
33°N
29 25 21 17 13梅雨脊线北界梅雨脊线南界
副高脊线常年值
副高脊线西段(110°—130°E)
副高脊线(110°—150°E)
21MAY31MAY10JUN20JUN30JUN10JUL20JUL30JUL10AUG 图32020年5月21日—8月10日西太副高脊线(110°—150°E,
黑实线)、脊线西段(110°—130°E，红实线)随时间变化图
(蓝虚线为1981—2020年平均副高脊线值,
紫虚直线19°N，绿虚直线为26°N)
Fig.3Time series of ridge line(110°-150°E,black solid line)and its west section index(110°-130°E,red solid line)of the western Pacific subtropical high(WPSH)from21May to10August(The purple
line represent19°N,and the green line26°N).
东亚夏季风的北推是梅雨降水水汽来源的动力，
入梅、出梅的早晚与东亚夏季风的季节进程密切相
关。图4给出了2020年湖北省(107.5°—117.5°E平均)
上空850hPa经向风时间-纬度剖面图。分析可知，经
向风(大于4m·s-1)于6月8日已经北推至29°N以北，此时降水中心位于江南地区，受雨带北界影响，湖北入
梅；10日之后夏季风再一次增强，降水中心北推至长
江流域中下游，直至7月22日，湖北省上空大部为偏
南风，梅雨维持稳定。
从以上分析可知，5月底，东亚高空西风急流加强北跳、副高脊线北跳至19°N以北，6月初夏季风北推至29°N以北，这些从冬季风向夏季风环流系统的调整发生较常年早，是造成入梅偏早的主要原因。西风急流北跳至40°N以北、副高北跳至26°N以北均发生在7月下旬，均较常年偏晚，导致了雨带持续维持在长江中下游，湖北省出梅晚。正是这种对流层高中低层系统的稳定配置，造成湖北梅雨维持稳定、持续时间长。
-6-3-0.50.5369m·s -1
40°N
35
30
25
26MAY6JUN16JUN26JUN6JUL16JUL26JUL6AUG
2020
图42020年5月26日—8月10日沿107.5°—117.5°E平均的850hPa经向风纬度-时间剖面图(单位:m·s-1)
Fig.4Latitude-time cross sections of meridional wind at850hPa averaged over107.5°-117.5°E from26May to10August(unit:m·s-1).
3.2湖北梅雨量异常多成因
2020年梅雨期间(6月8日—7月31日)，欧亚中高纬呈现两脊两槽的分布型，乌拉尔山西部为高压脊、东部为较深的低压槽，东北亚为较强的高压脊控制，西北太平洋为低压槽(图5a)。在这种形势下，中高纬经向环流发展，有利于冷空气南下，冷空气活动活跃，有两条冷空气路径：一是西路冷空气，沿着乌拉尔山东部低压槽不断分裂南下，受巴尔喀什湖低槽影响转为偏西路径，经过柴达木盆地影响湖北；二是东路冷空气，由东北冷涡西侧的东北气流南下，沿着黄海低压影响湖北省。在东亚沿岸，有着明显的“+-+”波列。副高较常年异常偏强，中心强度达到5920gpm，偏高40gpm以上，西伸脊点达到110°E，较常年偏西10个经度以上，副高主体脊线位置略北，但西段偏南。对应低层风场可以看到，菲律宾附近对流层低层为异常反气旋控制，其西侧的西南气流将水汽输送至长江中下游；东北反气旋引导冷空气南下，使得冷暖气流正好在长江中下游交汇，带来丰沛的降水，造成湖北梅雨量异常偏多(图5b)。
监测指标从量级上也显示出2020年的异常情况。图6给出1961—2020年环流和水汽输送指数标准化时间演变图。2020年西太平洋副高强度标准化距平为2.75，排在1961年以来第二位，仅次于2010年；副高脊线西段方差标准化距平为-1.93，仅高于1991年
574
第6期
肖莺，等：2020年湖北梅雨异常特征及成因分析
-120
-80
-40
-10
5
20
60
100
8
(a)(b)
30507090110130150170°E
908070605040302010°N EQ
70605040302010°N
EQ
70
80
90
100110120130140150160°E
的-2.0；欧亚经向环流指数为1.3，超过了1个标准差，
位于21世纪以来的第2位；南北水汽通量差标准化距平为3.1，排在1961年以来第一位。这些指标均位于前列，表明：2020年影响湖北降水的南部系统—西太平洋
副高强度强且南北位置稳定、水汽输送强盛，北部系统-中高纬经向环流发展，利于冷空气南下。在这种南强北强的环流配置下，冷暖空气在长江中下游交汇，致使梅雨锋偏强，长江中下游地区降雨明显偏多。
图52020年梅雨期间平均大气环流场:(a)500hPa 位势高度(等值线)及距平场单位:gpm (阴影，红等值线
表示气候平均的5860和5880gpm 等值线);(b)850hPa 距平风场(单位:m ·s -1)
Fig.5Averaged atmospheric circulation during Meiyu period of 2020:(a)500hPa geopotential height (contour)and anomalies (shadow)during the Meiyu period (unit:gpm)and red contours stand for the climatological 5860and 5880gpm contours,and (b)850hPa wind anomalies (unit:m ·s -1).
3.52.51.50.5-0.5-1.5-2.52.01.51.00.50.0-0.5-1.0-1.5 2.51.50.5-0.5-1.5
-2.52.5-1.5-2.5(a)副高强度(b)副高脊线西段方差(c)欧亚经向环流指数(d)南北水汽通量差
年份
年份
1961
19711981
199120012011
1961
1971
1981
19912001
2011
年份
年份
标准化值
标准化值
标准化值
标准化值
196119711981
1991
20012011
196119711981
199120012011
图61961—2020年6—7月环流和水汽输送指数标准化时间序列:(a)西太平洋副高强度指数;(b)西太副高脊线西段方差;
(c)欧亚经向环流指数;(d)湖北省南边界与北边界水汽通量差
Fig.6Time series of atmospheric circulation and moisture transport index anomalies from June to July during 1961-2020:(a)intensity index
of WPSH,(b)the variance of ridge line of WPSH west section,(c)Eurasian meridional circulation index,
and (d)water vapor flux difference between south and north boundary of Hubei Province.
21世纪以来，湖北省强梅雨年还有2016年。2016年梅雨期间(6月19日—7月20日)，对于中高纬，欧亚500hPa 环流呈现“两槽两脊”型，乌拉尔山和贝加尔湖东北部为低压槽、贝加尔湖西北部和鄂霍次克海为高压脊；对于中低纬，副高偏强偏西偏南，菲律宾附近对流层低层为异常反气旋环流控制，由副高西南侧转向的水汽与东路弱冷空气配合，造成长江中下游地区水
汽通量异常辐合，造成梅雨降水异常偏多(赵俊虎等，
2018)。与2016年相比，2020年南北系统均偏强。北方系统强：欧亚经向环流指数监测显示，2016标准化距平指数为-0.65，而2020年为1.3，意味着2020年中高纬环流经向度加大，有利于冷空气南下，从上面的分析也可以看出，相较于2016年的东路弱冷空气，2020年冷空气路径分为东、西两路，势力相对强。南
575
版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。
发表评论