2022年6月吉林省异常降水环流特征及成因分析.pdf

2022 年 6 月吉林省异常降水环流特征及成因分析隋 妍1高 岩2，3赵 晶1冯景瑜1（1延边朝鲜族自治州气象局，吉林延吉 133001；2吉林省气象科学研究所，吉林长春 130062；3长白山气象与气候变化吉林省重点实验室，吉林长春 130062）摘要利用 NCEP/NCAR 逐日及逐月再分析资料、NOAA 逐月海温资料 ERSST 和常规气象观测资料，从不同角度分析了 2022 年 6 月吉林降水异常偏多的成因。结果表明：多种因素异常且共同作用导致了初夏吉林异常降水事件的发生，2022 年 6 月 500 hPa 欧亚范围内大气环流异常发展，乌拉尔山长波槽异常深厚及东亚阻塞高压异常强大，导致西来低槽发展加深和冷空气堆积南下。西太平洋副热带高压脊线偏北、西伸脊点异常偏东，强降水天气发生在副热带高压明显西伸北抬的过程中。前期冬季、春季热带太平洋海温异常，东亚夏季副热带季风在东北地区提早建立均与吉林异常降水有关。高、低空急流异常偏强和明显北抬导致高层辐散、低层辐合加强，垂直运动增强并向上伸展，有利于 6 月吉林降水异常偏多。关键词异常降水；环流特征；成因；吉林省；2022 年 6 月中图分类号P461.2文献标识码A文章编号 1007-5739（2023）23-0179-03DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.23.045开放科学（资源服务）标识码（OSID）：吉林省位于中纬度欧亚大陆东侧、我国东北地区中部，地势地貌差异明显，地势由东南向西北倾斜，呈现出东南高、西北低的特征。全省年均降水量为 371918 mm，其中 80%降水集中在夏季，以东部降水量最多。针对东北地区降水特征及影响因子，气象工作者做了大量分析研究工作，孙 力等1对东北夏季旱涝的大气环流特征进行了系统分析，认为除受东亚夏季风的影响外，东北夏季降水还受到中高纬度大气环流的影响。沈柏竹等2指出，东北地区初夏和盛夏降水及其影响因子差别明显，东北地区初夏降水主要受东北冷涡的影响，东亚夏季风在盛夏对东北地区降水产生影响。除大气环流外，前期海温异常也有重要影响。黄 乾等3发现，东北夏季降水与太平洋海温的相关性可能与海温冷暖背景有关系，尤其表现在春季。孙力等4研究表明，若前期冬季和春季甚至是前一年夏季赤道中东太平洋海温异常偏暖和西风漂流区有明显的 SST 负距平，则东北夏季大部分地区降水偏多，反之偏少。上述研究大多关注东北地区，而且研究时段多集中在整个夏季，但初夏异常降水对东北地区的旱涝同样起着重要作用。2022 年 6 月吉林省降水量异常偏多，居有气象记录以来多雨第 1 位。本文利用 NCEP/NCAR 逐日及逐月再分析资料、NOAA 逐月海温资料ERSST 和常规气象观测资料，从不同角度探讨分析2022 年 6 月吉林省异常降水的成因，以期为汛期降水预测打下理论基础，为防灾减灾工作提供科学支撑。1资料来源所用降水资料来源于吉林省气象信息中心 54 个国家级气象观测站降水数据。大气环流资料源自NCEP/NCAR 逐日再分析资料和逐月再分析资料，水平分辨率为 2.52.5。逐月海温资料来自美国国家海洋大气管理局（NOAA）的 ERSST，水平分辨率为2.02.0。大气环流指数资料来自国家气候中心气候系统监测指数集，水平分辨率为 2.52.5，包括西太平洋副热带高压（简称西太平洋副高）强度指数、西太平洋副高脊线位置指数、西太平洋副高西伸脊点指数。根据 WMO 有关规定，气候平均值应取最近 3 个年代的平均值。故在上述指数计算中，取 19912020 年共 30 年的平均值为气候平均值（即常年值）。2降水实况2022 年 6 月吉林省平均降水量为 200.1 mm，较第一作者隋妍（1995），女，工程师，从事短时、短期天气预报及研究工作。E-mail：收稿日期 2023-04-03现代农业科技2023 年第 23 期资源与环境科学179现代农业科技2023 年第 23 期资源与环境科学常年约偏多 1.1 倍，为有完整气象记录以来历史同期第 1 位。本月总降水日数 30 d，主要有 4 次强降水天气过程，分别为 47 日、1618 日、2224 日和 2728 日，其影响系统分别为东北冷涡和低空切变线、高空冷涡和低空切变线、低空切变线以及副热带高压后部高空槽和地面气旋。可见频繁的高空冷涡和低空切变线活动是异常降水的主要影响天气系统。3大尺度环流特征分析3.1中高纬大尺度环流特征2022 年 6 月 500 hPa 欧亚大陆中高纬度呈经向环流、两槽一脊型，乌拉尔山地区和日本海附近各为一槽，两槽之间为东北西南向的高压脊。6 月整个欧亚范围大气环流异常发展，乌拉尔山长波槽区出现-40 gpm 负距平区，雅库次克地区对应 40 gpm 正距平区，说明乌拉尔山长波槽和东亚阻塞高压均较常年偏强。长波槽脊的发展和维持，反映了欧亚大陆中高纬阻塞形势的稳定与经向环流的发展5。东亚阻塞高压的正异常，阻挡了西来低槽的东移，同时有利于低槽发展加深，造成冷空气不断在西伯利亚地区堆积加强，阻塞高压东侧的槽区引导极地和高纬冷空气沿脊前偏北气流南下，影响我国东北地区。3.2副热带高压演变特征西太平洋副高是影响我国天气气候的重要天气系统，其强度和位置直接影响我国夏季降水的分布。常年 6 月，西太平洋副高强度指数为 194.1，脊线在北纬 22.7 附近，西伸脊点位于东经 121.6 附近。2022 年6 月西太平洋副高脊线偏北、西伸脊点偏东。西太平洋副高强度指数为 194.2，与常年接近；脊线在北纬23.2 附近，较常年偏北 0.5 个纬距；西伸脊点位于东经124.5 附近，较常年偏东 2.9 个经距，脊点最大西伸至北纬 102（6 月第 3 候），最大东退至东经 153（6 月第 1 候）。从 2022 年 6 月 4 次强降水过程期间 500 hPa 高度场上 5 880 gpm 等值线平均位置来看，因受南方气旋东移北上、入海后强烈发展影响，除 6 月 47 日降水过程中西太平洋副高出现明显东退现象以外，其他3 次过程中西太平洋副高均较常年偏西偏北，有利于西太平洋副高西北侧暖湿气流向北输送，与南下的冷空气在北纬 4050 之间交汇，强降水天气就发生在西太平洋副高明显西伸北抬的过程中。4异常降水成因分析4.1前期热带太平洋海温海温异常是影响大气环流异常的重要外部强迫因子。研究表明，前期冬季（12 月至翌年 2 月）、春季（35 月）太平洋海温异常与东北夏季降水存在较好的对应关系，主要体现在热带太平洋海区3或北太平洋海区4。图 1（a）是 2022 年前期春季海温距平场，受拉尼娜事件影响，在冷的海温背景下，热带太平洋地区（东经 150西经 130，南纬 10北纬 10）位于温度负距平区域，中心强度为-1.2，热带外太平洋地区（东经 150西经 130，北纬 2030）处在温度正距平区域，中心强度达 2.0。可见 6 月吉林省降水与前期春季热带太平洋海温成负相关，与热带外太平洋海温则为成相关，这与黄 乾等3研究中东北夏季降水与太平洋海温的相关关系一致。由图 1（b）可以看出，在冷的海温背景下，热带太平洋地区处在温度负距平区域，强度为-1.2，热带外太平洋地区位于温度正距平区域，强度为 1.2。同样，6 月吉林降水与前期冬季热带太平洋海温成负相关，与热带外太平洋海温成正相关，但前期春季海温距平强度更大。因此，前期冬季、春季热带太平洋海温异常对 6 月吉林降水预测均有较好的指示意义。60 N40 N20 NEQ20 S40 S60 S60 E0120 E180120 W 60 W02.01.61.20.80.40-0.4-0.8-1.2-1.6-2.0温度/60 N40 N20 NEQ20 S40 S60 S60 E0120 E180120 W 60 W02.01.61.20.80.40-0.4-0.8-1.2-1.6-2.0温度/ab注：a 为春季；b 为冬季。图 12022 年前期春季和冬季海温距平场1804.2东亚夏季副热带季风2022 年 4 月第 5 候（23 候）东亚夏季副热带季风在我国西南和华南地区全面爆发，较常年位置偏北，并持续向北发展。至 6 月第 4 候（34 候）北挺到长江中下游地区；之后继续北跳，至 6 月第 6 候（36 候）东亚夏季副热带季风在东北地区首次建立，较常年早4 候（常年为 40 候）；7 月第 3 候（39 候）时向南撤退；到 7 月第 6 候（42 候）时东亚夏季副热带季风再一次北进至东北地区。可见 6 月吉林异常降水与东亚夏季副热带季风在东北地区提早建立有关。4.3高、低空急流影响2022 年 6 月 200 hPa 急流轴位于北纬 38 附近，与常年位置接近，在 200 hPa 纬向风距平场上，位于贝加尔湖西南侧的高空急流较常年偏强，对应中心强度为 6 m/s 的正距平区；位于贝加尔湖东南侧的高空急流较常年偏弱，对应中心强度为-4 m/s 的负距平区；吉林省上空的高空急流较常年偏强，正距平区的中心强度为 4 m/s。2022 年 6 月吉林省出现的 4 次强降水过程均伴随 200 hPa 西风急流脉动式北抬，急流维持在北纬 3542 之间，急流中心强度增强，最大风速可达到 40 m/s 以上，吉林省均位于高空急流出口区左前侧 28 个纬距处。高空急流的北抬和强风速为强降水的维持发展提供了高空强辐散的环境。2022 年 6 月吉林省 4 次强降水过程均与低空急流增强北抬有较好的对应关系，存在来自黄、渤海的西南向低空急流和来自日本海的偏南向低空急流，急流稳定在北纬 3843 之间，主要出现在 850700 hPa，最大风速大于 12 m/s，吉林省均位于低空急流出口区左前侧 12 个纬距处。从 850 hPa 纬向风距平场来看，在日本海海面上出现中心强度为 2 m/s 的正距平区。低空急流的增强和北抬为强降水发生提供了充沛的水汽辐合条件。4.4物理量场差异分析分析各对流层的散度距平场发现，2022 年 6 月，高层 200 hPa 吉林省位于散度正距平区，中心在吉林省以西，中心强度 0.310-5s-1。低层 925 hPa 和 850 hPa吉林省处在散度负距平区，其中 925 hPa 散度负距平中心在吉林省西南侧，中心强度-0.310-5s-1。再来分析对流层各层垂直速度距平场的差异，500、700、850、925 hPa 吉林省均位于垂直速度负距平区，负距平中心均在吉林省西南侧，500、700、850 hPa中心强度达-8 hPa/s，925 hPa 中心强度为-6 hPa/s。由此可见，2022 年 6 月高、低空急流异常偏强和明显北抬导致高层辐散、低层辐合加强，有利于垂直运动增强和向上伸展，为强降水的出现和维持提供了重要的动力机制。5结语2022 年 6 月吉林省平均降水量较常年偏多近1.1 倍，是有完整气象记录以来历史同期第 1 位，具有降水日数多、降水强度大、西风带系统活动频繁的特点，造成初夏吉林异常降水事件的发生是多种因素异常且共同作用的结果。吉林异常降水事件是大气环流异常发展直接影响的结果，500 hPa 欧亚大陆中高纬度呈经向环流、两槽一脊型，乌拉尔山长波槽异常深厚，东亚阻塞高压异常强大，导致西来低槽发展加深和冷空气堆积南下。西太平洋副高脊线偏北、西伸脊点异常偏东，强降水天气发生在西太平洋副高明显西伸北抬过程中。前期冬季、春季受拉尼娜事件影响，在冷的海温背景下，6 月吉林降水与热带太平洋海温成负相关，与热带外太平洋海温成正相关。因此，前期冬季、春季热带太平洋海温异常对 6 月吉林降水预测有较好的指示意义。同时 6 月吉林异常降水与东亚夏季副热带季风在东北地区提早建立有关。6 月吉林省出现的 4 次强降水过程均伴随有高、低空急流的增强北抬，吉林省位于高空急流出口区左前侧 28 个纬距处和低空急流出口区左前侧 12 个纬距处。高、低空急流异常偏强和明显北抬导致高层辐散、低层辐合加强，垂直运动增强并向上伸展，有利于吉林降水异常偏多。参考文献1 孙力，安刚，廉毅，等.中国东北地区夏季旱涝的大气环流异常特征J.气候与环境研究，2002，7（1）：102-113.2 沈柏竹，林中达，陆日宇，等.影响东北初夏和盛夏降水年际变化的环流特征分析J.中国科学（地球科学），2011，41（3）：402-412.3 黄乾，姚素香.东北夏季降水的时间变化特征及其与太平洋海温的相关关系J.科学技术与工程，2013，13（35）：10441-10445.4 孙力，安刚.北太平洋海温异常对中国东北地区旱涝的影响J.气象学报，2003，61（3）：346-353.5 王红军，白爱娟，杨学艺，等.2008 年 6 月深圳异常降水大尺度环流特征及成因分析J.热带海洋学报，2010，29（3）：28-34.隋 妍等：2022 年 6 月吉林省异常降水环流特征及成因分析181