2020年江淮地区梅雨异常的成因分析
收稿日期：2020-10-19；定稿日期：2020-12-27
2022年入梅出梅时间表第一作者：杨梦兮，主要从事中短期灾害性天气预报研究。E-mail:***********************通信作者：刘梅，主要从事中短期灾害性天气预报研究。E-mail:***************
暴雨灾害
TORRENTIAL RAIN AND DISASTERS
Vol.39No.6Dec.2020
第39卷第6期2020年12月
引言
梅雨是在中国长江中下游地区、台湾地区、日本
中南部以及韩国南部等地，每年6、7月份常会出现连
阴雨的气候现象，是东亚夏季风向北推进过程中，东
亚大气环流由春到夏过渡季节的产物(Kawamura and Murakami ，1998；胡娅敏等，2008；Ninomiya and Akiya ⁃ma ，2009；唐永兰等，2016)。其中，江苏、安徽两省所
杨梦兮，刘梅，柯丹，等.2020.2020年江淮地区梅雨异常的成因分析[J].暴雨灾害,39(6):555-563
YANG Mengxi,LIU Mei,KE Dan,et al.2020.Cause analysis of Meiyu anomaly in Jianghuai region in 2020[J].Torrential Rain and Disasters,39(6):555-563
2020年江淮地区梅雨异常的成因分析
杨梦兮1，刘梅2，柯丹3，陈圣劼2
(1.江苏省泰州市气象局，泰州225300；2.江苏省气象台，南京210008；3.中国气象局武汉暴雨研究所，武汉430205)摘
要：利用江苏、安徽国家基本气象站的观测资料、实况探空资料，结合ERA5的再分析资料，分析了2020年江淮地区
梅雨异常特征，并对其成因进行了探讨。结果表明:(1)2020年江淮地区梅期偏长，梅雨期间雨量显著偏多，强降水过程频繁，覆盖范围广；梅雨雨带基本以30°—32°N 为中心，在28°—34°N 的范围内经
历了4次为期约双周的持续性南北振荡。(2)低纬度稳定的副热带高压维持，高纬度前期稳定的双阻形势，后期多浅槽波动是造成超长梅雨的关键影响系统；低空急流的稳定维持是造成梅雨期持续强降水的关键因素，偏多的水汽主要来自于南海。(3)强降水位于江淮北部时，冷涡中心一般位于120°E 以西，且向偏东或东略偏北方向移动；当冷涡位于120°E 以东或南下明显时，降水南压。(4)梅雨期间副高经历了4次双周振荡、9次波动性北跳，伴有12次冷涡活动，副高北抬时段和冷涡南落东移时段两者的同期反位相叠加长时间维持，为江淮地区超长梅雨的形成和雨带的南北摆动维持提供了较好的系统配置。关键词：2020年；江淮地区；梅雨；副热带高压；冷涡；低空急流中图法分类号：P426.6
文献标志码:A
DOI ：10.3969/j.issn.1004-9045.2020.06.002
Cause analysis of Meiyu anomaly in Jianghuai region in 2020
YANG Mengxi 1,LIU Mei 2,KE Dan 3,CHEN Shengjie 2
(1.Taizhou Meteorological Observatory,Taizhou 225300;2.Jiangsu Meteorological Observatory,Nanjing 210008;
3.Institute of Heavy Rain,China Meteorology Administration,Wuhan 430205)
Abstract:Based on the observational data of national ordinary stations in Jiangsu and Anhui,the live sounding data,combined with the re ⁃analysis data of ERA5,the abnormal characteristics of Meiyu in Jianghuai region in 2020are analyzed and a study on the causes of the Mei ⁃yu anomaly is carried out.The results show :1)the Meiyu period in 2020is longer than usual,the rainfall is significantly more,and the heavy rain process is frequent with the coverage wide.The Meiyu rain belt is basically centered on 30°-32°N,and experience 4continuous north-south oscillations about biweekly cycle in the range of 28°N to 34°N.2)The stable subtropical high at low latitudes,the stable double resistance situation at high latitudes in the early stage and the multi shallow trough fluctuations in the late stage are the key influencing sys ⁃tems for the super Meiyu.The stable maintenance of low-level jet is the key factor to cause the continuous heavy rainfall in Meiyu period,
and the excess water vapor come from the South China Sea.3)When the heavy rainfall located in the north of the Jianghuai region,the center of the cold vortex is generally located in the west of 120°E,and moves eastward or slightly northward;when the cold vortex is located in the east or south of 120°E,the precipitation is forced to the South.4)The subtropical high experience 4biweekly oscillations and 9volatile jumps to the North during the Meiyu period,with 12cold vortex activities.During the period of the northward rising of the subtropical high
and the southward and eastward moving of the cold vortex,the anti-phase overlap and prolong,which provide a good system configuration for
the formation of the super long Meiyu and the maintenance of the North-South oscillation of the rain belt in the Jianghuai region.Key words:2020;Jianghuai Region;Meiyu;subtropical high;cold vortex;low level jet
第39卷暴雨灾害
在的江淮地区易受暴雨洪涝的影响，而涝灾大部分就是由梅雨异常所引起的(张运林和罗澈葱，2003；王晓芳，2012；张庆云和郭恒，2014)，如历史上有名的
1954、1991、1998年的大洪水，以及2003、2007、2015、2016年的洪涝灾害(王晓芳，2012；王晓芳等，2015；廖移山等，2015；唐永兰等，2016；赵娴婷等，2017)都是由异常梅雨造成。2020年江淮地区梅雨期间暴雨日数之多、累计雨量之大、覆盖范围之广、梅雨强度之强，就安徽来说均位于历史第一位，江苏为历史第二。受其影响，江淮地区汛情严重。为何会出现如此超强梅雨？何因致使雨带长期维持？这些问题都在预报上亟待解决。
在梅雨异常及持续暴雨维持机理方面前人也已开展大量相关研究(丁一汇，1991；朱乾根等，2007；S
u⁃zuki and Hoskins，2009；徐桂玉和杨修，2002；Saito，2007；Wang et al.，2014)。近年来，更多的研究聚焦于梅汛期降水演变及形成机理方面。赵俊虎等(2018)指出2016年梅雨期副高异常偏强，副高西南侧转向的水汽输送异常偏强，并在长江区和江淮区与北方弱冷空气辐合，是造成梅雨量异常偏多的原因之一；何金海等(2006)指出频繁的东北冷涡活动通过显著的“气候效应”对梅雨期降水也具有影响作用。孙晓晴等(2020)指出江淮梅雨季降雨量多寡与阻塞高压活动密切相关；许建玉和王艳杰(2013)指出2003年梅雨期降水主要来自低层水汽辐合的贡献，而与低空急流相联系的水汽辐合的日变化造成了梅雨期强降水独特的日变化特征，等等。许多研究都表明梅汛期降水受到多种大尺度环流形势的影响，西太平洋副热带高压(以下简称副高)、高纬度阻塞高压(以下简称阻高)、冷涡及低空急流等的变化都是江淮地区入、出梅和雨带维持和变化的关键天气系统(Ninomiya and Mizuno，1987；丁一汇，1991；朱乾根等，2007；Nagata and Ogura，1991；金荣花等，2012)。
本文将针对2020年江淮地区超强梅雨进行分析，诊断分析关键影响系统异常，重点分析副高和冷涡的演变对梅雨带维持和空间分布影响，结合低空急流的作用，探讨出现极端梅雨的主要影响因子。
1资料说明
本文研究区域为长江与淮河之间江淮地区中的江苏、安徽两省相关地区(周后福等，2014)。所用资料包括以下四类：
(1)2020年6—7月江苏省72个、安徽省81个国家基本气象站的日降水量观测资料和1954—2020年江苏、安徽省各站梅雨期的降水资料。
(2)欧洲中心提供的ERA52020年6—7月逐日的500hPa高度场、850hPa温湿风场、降水量等的再分析资料，其最高水平分辨率为0.25°×0.25°，时间分辨率为1h(Hersbach et al.,2020)。
(3)1981—2020年6、7月ERA5各要素的月平均资料，水平分辨率为0.5°×0.5°。
(4)2020年6—7月逐日的探空资料。
2研究方法
(1)利用研究区域内的降水观测资料开展梅雨特征的统计分析。
(2)利用ERA5的再分析资料计算并分析相关的物理量、雨带位置等的变化；结合月平均资料计算气候平均，分析各要素和天气系统的距平，通过对比来分析2020年梅雨的异常特征。
(3)利用实况探空资料确定500hPa副高脊线、冷涡的变化特征。副高脊线位置为副热带高压等高线反气旋曲率最大处各点的连线与120°E经度线交点所在纬度。副高脊线位置有不同经度范围内的平均脊线位置和具体某经度上的脊线位置，本文基于前期研究120°E上副高脊线位置和江淮地区雨带有较好关
系，选择了120°E上副高脊线位置进行分析(毛文书，2006)。冷涡位置为500hPa上中高纬度地区闭合的低压环流中心，其位势高度低于周围位势高度，随着时间变化冷涡中心一般会缓慢移动。
(4)江淮暴雨过程和区域主要根据降水天气系统的演变和实况降水确立，以造成暴雨主要天气系统开始影响江淮地区到结束记为一次暴雨过程，过程时间长短略有差异，区域主要根据过程总降水量的暴雨以上级别降水落区确定。
3江淮地区梅雨异常特征
2020年江淮地区入出梅时间自南向北略有差异，各地均经历了漫长的梅雨期。表1给出了1954—2020年江苏、安徽入、出梅时间统计值。2020年江苏是6月9日入梅，安徽相对较早，6月2日入梅，江苏提前9d，安徽提前14d进入梅雨期。出梅时间江苏、安徽分别在7月29日和8月1日，分别较历史平均推迟了19d、21d，江苏接近历史最迟出梅，安徽则为历史最迟出梅日。梅雨期分别为51d、60d，远远超过历史平均梅雨期，并均超过45d和57d的历史最长梅雨期，为历史最长。
图1是2020年梅雨期江苏、安徽各站点累积降水及区域性暴雨日数的分布，从图1a中可以看出，江淮地区梅雨量明显偏多，大部分地区在700mm以上。
556
第6期杨梦兮，等：2020年江淮地区梅雨异常的成因分析特别是安徽的西部大别山区为强降水中心，有12个气象站累积降水超过1200mm 。江苏平均梅雨量615.4mm ，是常年同期(236mm)的2.61倍，为有气象记录以来第二多(仅次于1991年738.8mm)；安徽平均梅雨量856mm ，是常年同期(401mm)的2.1倍，为有气象记录
以来同期最多。从图1b 中可以看出，梅雨期间强降水
发生频繁，覆盖范围广，江淮地区暴雨日数平均4.3d ，江淮东部暴雨日数相对略少，安徽南部暴雨日数明显较多，祁门最多达14d 。和历史平均暴雨日数相比，大部分地区均明显偏多。
表11954—2020年江苏、安徽入、出梅时间统计表
Table 1Statistics of the starting and ending time of Meiyu in Jiangsu and Anhui province from 1954to 2020.
特征量2020年
气候平均气候异常历史极值历史极值出现年代
江苏
入梅日/(月/日)
6/96/18提前9d 最早6/31956出梅日/(月/日)
7/297/10推迟19d 最迟7/301954梅期长度/d
5123超28最长512020安徽入梅日/(月/日)
6/26/16提前14d 最早5/181991出梅日/(月/日)
8/17/10推迟21d 最迟8/12020梅期长度/d
6024超36最长602020
115
116
117
118
119
120
121
122°E
35°N 34
33323130
114
115
116
117
118
119
120
121
122°E
35°N
34
3332313029
(a)
(b)表2具体给出了2020年江淮地区梅雨期间的13
次区域性暴雨过程分布，由表可知，江淮地区共经历了13次区域性暴雨过程，其中6月份6次，7月份7次。从暴雨过程落区分析，雨带具有明显的南北摆动，如6月12—16日暴雨带从淮北南退到沿江以南地区，6月16—18日又北跳到江淮之间和淮北地区，7月
4—17日暴雨带也是经历了沿江以南-淮北-沿江以
南-江淮之间的南北区域变化。
为了更清楚的反映出江淮地区梅雨雨带的摆动情况，图2给出2020年6—7月逐日115°—120°E 平均的累积雨量和120°E 副高脊线随纬度的变化，以及常年6—7月副高脊线的变化情况。由图可见，雨带的位
图12020年梅雨期江苏(6月9日—7月29日)、安徽(6月2日—8月1日)各站点(a)累积降水(单位:mm)；
(b)区域性暴雨日数(单位：日；黑点为站点位置，右下角为暴雨日数)
Fig.1(a)Accumulated precipitation (unit:mm)and (b)the regional rainstorm days (unit:day;black points are the locations of the stations,
with the number of rainstorm days in the lower right corner)of stations in Jiangsu and Anhui province during Meiyu
period (6/9-7/29and 6/2-8/1respectively)in 2020.
表22020年江淮地区梅雨期间的13次区域性暴雨过程分布
Table 2Distribution of the 13rainstorm processes during Meiyu period in Jianghuai region in 2020.
时段(6月)2020061208—0614082020061420—0616082020061608—0618082020062008—0621202020062220—0623202020062720—062908
暴雨落区淮北、江淮之间沿江以南江淮之间和淮北
安徽南部沿江-沿淮江淮大部分地区
时段(7月)2020070120—0703082020070408—0707082020071108—0712202020071420—0717202020071720—0720202020072120—0723082020072620—072820
暴雨落区皖南、沿淮沿江以南沿淮和淮北沿江以南淮河以南沿淮和淮北沿江以南
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第39卷
暴雨灾害置基本以30°—32°N 为中心，在28°—34°N 的范围内摆动，且具有明显的持续性，6—7月逐日降水几乎没有明显间断。6—7月雨带周期性南北摆动明显，7月雨带较6月来说整体的位置更为偏北，整体呈北抬的趋势，共经历了4次为期约双周的南北振荡，最强降水时段主要集中在7月上旬。
5025151051
38°N 3634323028262422201816
1JUN JUL
59131721252915
91317212529
图22020年6—7月逐日115°—120°E 平均的累积雨量(填，
单位:mm)和120°E 副高脊线(黑线)随纬度的变化，以及常年6—7月副高脊线的变化情况(红线)
Fig.2Daily accumulated 115°-120°E averaged rainfall (shaded,unit:mm)and changes with latitudes of the ridge line of the subtropical high at 120°E from June to July 2020(black line),also with its changes
throughout the year (red line).
综上所述，2020年江淮地区入梅偏早，出梅偏晚，梅期偏长，雨量显著偏多；梅雨期间强降水过程频繁，覆盖范围广。梅雨雨带具有明显的持续性，整体呈北抬的趋势，但基本以30°—32°N 为中心，在2
8°—34°N
的范围内经历了4次为期约双周的南北振荡，最强降水时段集中在7月上旬。
4关键影响系统异常分析
梅雨期的长短、梅雨量的多寡受副高、阻高、冷涡以及低空急流等多个因素影响，以下主要从2020年梅雨期副高与阻高、冷涡、低空急流等关键影响系统和它们的常年气候态分布入手，分析梅雨异常的原因。4.1副热带高压与阻塞高压
副高与阻高对梅雨的形成具有至关重要的作用。副高的位置和强度直接影响着水汽的输送路径和主要辐合区，决定着主雨带位置，而阻高的形势决定着冷空气南下位置和系统移动的速度，从而影响着雨带的稳定性(徐海明等，2001；赵俊虎，2018；孙晓晴等，2020)。图3是2020年6、7月500hPa 高度场和异常的情况。从图3a 可以看出，6月副高明显偏强，华东一带高度场较常年是明显正距平，588线平均位置西伸至华南沿海陆地，较常年偏西偏北。中高纬度经向环流明显，呈双阻型，乌拉尔山和鄂霍次克海附近高压脊中心的正变高明显，阻高较常年异常偏强，决定着中高纬度形势稳定，系统移动较慢。40°N 以北两阻高之间的中高纬度地区是明显的负距平，且环流呈纬向分布。在这种背景下两处明显负距平低压中心为梅雨期降水提供了源源不断的冷空气，一路从贝加尔湖以西沿西路南下到达江淮地区，一路从东北沿东路
南下影响江淮地区。
80°N 6040200
020406080100120140160°E
6543210-1-2-3-4-5-6
(b)
20
40
60
80
100
120
140
160°E
80°N 6040200
(a)
从图3b 可以看出，7月平均副高位置及形态和6月类似呈东西分布，但位置更为偏北，这也是7月雨带也较6月整体偏北(见图2)的原因之一。低纬度高度场仍是明显正距平，但副高整体较常年位置偏南，高纬度地区分别在东北和贝加尔湖以西存在两个高压脊，也均配合有较强的正距平，利于高纬度形势的稳定，但位置较6月明显偏东，强度也较6月大大减弱，负距平中心一个位于东部高压脊南侧的山东渤海湾
一带，另一位于两高压脊之间，同时40°—50°N 区域内为弱的负距平，说明冷空气南下影响还是比较明显。
因此，2020年6—7月低纬度副高位置稳定，强度较强，利于水汽源源不断地向江淮地区输送；同时，高纬度地区阻高的维持和稳定的纬向环流分布，为冷空气不断的南下与暖气流在江淮地区交汇提供了较好的条件，
图32020年6月(a)、7月(b)500hPa 高度场(黑线，单位:dapgm，黑粗线为588dapgm 线，红粗线为
常年588dapgm 线的位置)和异常(填，单位:dapgm)
Fig.3500hPa height field (black line,unit:dapgm,the thick black lines are 588dapgm lines,the thick red lines are 588dapgm
lines throughout the year)in (a)June and (b)July 2020,with their climatic anomalies (shaded,unit:dapgm).
558
第6期杨梦兮，等：2020年江淮地区梅雨异常的成因分析呈现出对江淮地区降水的维持有利的环流背景，是致
使2020年江淮地区入梅偏早、出梅偏晚的原因之一。
为了更加清楚地反映出不同时段副高和阻高的变化，图4给出2020年6—7月逐旬500hPa 高度场和异常的变化情况。由图4a 可见，6月上旬副高较常年西伸北抬，贝加尔湖以西较强的暖高压脊及其东侧强低压致使较强冷空气南下，江淮地区以沿海槽为主，但长江中下游一带位于584线附近，降水条件较江淮地区好，造成雨带位置偏南(图2)，出现入梅时间的南北差异。由图4b 可见，6月中旬副高也较常年偏强，
584线到达江淮地区，中高纬度出现明显的双阻形势，两高之间是明显的低压区且伴随有高空槽波动，
利于冷空气南下和降水形势的稳定少动，雨带北抬至30°N 以北(图2)。由图4c 可见，6月下旬是江淮地区常年的梅雨期，副高位置及588线北界和常年接近，中纬度环流平直且呈现弱的负距平，高纬度仍是双阻背景，冷空气主要从贝加尔湖西部扩散南下，既维持了大形势的稳定又保证了冷空气的持续南下至江淮地区，雨带主要位于30°—34°N 范围内(图2)，即梅雨分区中的江淮区一带(胡娅敏等，2008)。
80°N 6040200
30
60
90
120
150°E 80°N 6040200
30
60
90
120150°E 0
30
60
90
120
150°E
14
121086420-2-4-6-8-10-12-14
(a)
(b)
(c)
(d)(e)(f)
从图4d 、e 、f 可以看出，7月逐旬形势和6月相比，副高依旧偏强且呈稳定的东西向形态分布，中高纬度具有明显差异，双阻背景崩溃，取而代之的是多短波槽波动影响，中纬度为弱的负距平，弱冷空气从河套地区和东北两路南下影响江淮地区，尤其是在7月上旬，副高强度继续维持，两高压脊之间的低槽和负距平、东部较深的沿海槽和鄂霍茨克海-日本海-山东渤海湾一带大片的负距平(图4d)，为冷暖气流交汇及强降水的形成提供了较好的条件，雨带也较为稳定的维持在30°—34°N 范围内(图2)。
因此，2020年江淮地区超强梅雨前后期的阻高的
形势存在着明显的不同：前期是在稳定的双阻背景下形成，后期是阻高崩溃后多短波槽波动影响下冷空气持续南下造成。4.2冷涡
进一步分析了梅雨期冷空气的活动情况。图5是2020年6、7月850hPa 温度场和异常的情况，从图5a 中可以看出，6月有两个明显的正距平强温度脊分别位于0°—40°E 和100°—140°E ；从图5b 中可以看出，7月仍然存在两个明显的正距平强温度脊，但位置明显东移，分别位于40°—60°E 和120°—140°E 。同时，无论是6月还是7月，北极附近均为正的温度距平区，
图4，同图3，但为2020年6—7月逐旬的情况:(a)6月上旬；(b)6月中旬；(c)6月下旬；(d)7月上旬；(e)7月中旬；(f)7月下旬
Fig.4Same as Fig.3,but for the situations by ten days from June to July in 2020.(a)early June;
(b)mid-June;(c)late June;(d)early July;(e)mid-July;(f)late July.
406080100120140°E 30°N 25201510
406080100120140°E
30°N 25201510
(a)
(b)
4
3210-1-2-3-4
图52020年6月(a)和7月(b)850hPa 温度场(黑线，单位:℃)和异常(填，单位:℃)
Fig.5850hPa temperature field (black line,unit:℃)in (a)June and (b)July 2020,with their climatic anomalies (shaded,unit:℃).
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