1971—2017年榆林秋季区域连阴雨特征分析

万 慧，高雪娇，蒋伊蓉，马 锋，许晓艳

(榆林市气象局，陕西榆林 719000)

榆林地处陕西省的最北部，陕北黄土高原和毛乌素沙漠交界处，北部为风沙草滩区，南部为黄土丘陵沟壑区，属干旱半干旱气候，是陕西降水最少的地区[1]。受地形的影响，榆林各县区降水具有明显的南北差异，且各季降水分布不均，9—10月多出现秋季连阴雨。连阴雨常常对工农业生产、交通运输、粮食仓储和人民群众日常生活等带来不便和危害。秋季是榆林秋粮作物的成熟收获期，尤其是经济作物红枣的成熟采摘期，连阴雨常导致已成熟的作物无法收获，红枣等出现烂果、霉变。2003年9月上旬—10月中旬，榆林连续出现了3次区域连阴雨过程，大部分县区降水日数17～21 d，平均总降水量143.6 mm，与常年同期相比偏多81%，阴雨天气对各类粮食作物和经济林果的成熟收获造成不小的影响。2007年9月26日—10月12日，榆林发生罕见连阴雨天气，阴雨持续11～15 d，过程总降水量为87.7～200.5 mm，这次连阴雨具有雨日长、雨强大、范围广的特点[2]。阴雨天气导致黄河沿岸红枣出现裂变霉烂，减产90%以上。

不少学者对秋季连阴雨进行了研究分析。方建刚[3]等对2003年陕西秋季连阴雨降水特点及环流条件作了详细分析。王丹[4]等研究了1960—2011年陕西秋季连阴雨天气的时空变化和成因。韩洁[5]等对2011年9月3—20日陕西省强秋淋天气的环流特征和动力热力学结构进行了分析。刘慧敏[2]等分析了2007年9月26日—10月13日陕北连阴雨天气过程的时空分布和大气环流特点。张凌云[6]分析了1998—2007年佳县秋季连阴雨对红枣裂果的影响。以上对连阴雨的研究多针对陕西省或者某一次典型的连阴雨过程，针对榆林秋季连阴雨的研究却不多见。近年来，榆林秋季连阴雨有增多的趋势，因此，以影响范围较大的秋季区域连阴雨为研究对象，对其气候特点、发生规律及环流形势进行分析，以期更好地开展连阴雨的预报服务及防灾减灾工作。

1 资料来源与统计标准

1.1 资料来源

利用陕西省气象信息中心整编的常规气象资料，选取榆林境内12个气象站1971—2017年9—11月逐日(20—20时)降水资料进行统计分析。

1.2 统计标准

参照陕西气象部门天气标准，并结合榆林本地天气气候特点，将秋季连阴雨的统计标准定义如下：对于单站，连续4 d及以上日降水量≥0.1 mm,且过程总降水量>15 mm的稳定性降水过程为一次连阴雨天气过程。期间允许有1 d的微量或无降水间隔，但降水过程的持续时间必须在5 d或以上,连续2 d测站无≥0.1 mm降水或微量降水，则认为该站连阴雨天气结束[7]。出现降水的第1天定义为连阴雨开始日,降水的最后1天为连阴雨的结束日。若区域内≥6站同时出现连阴雨，且降水持续4 d及以上为一次区域连阴雨过程，同时出现降水的第1天为区域性连阴雨的开始日；出现阴雨的站点中半数以上连阴雨结束,则区域连阴雨过程结束，不满足连阴雨条件的前1日为结束日。

为了方便统计连阴雨出现的月(旬)，特作如下规定：单站或区域连阴雨一般以开始日期所在在月(旬)作为统计月(旬)；当连阴雨跨月(旬)时，若两个月(旬)的持续日相同，仍以开始日所在的月(旬)作为统计月(旬)，否则取持续日多的月(旬)作为统计月(旬)。

2 时间变化特征

2.1 年际和年代际变化

1971—2017年，榆林秋季共出现区域连阴雨37次，平均每年0.8次。47 a中，榆林市秋季区域连阴雨出现最多的年份是2003年，为3次；1973、1975、2001、2008和2011年各出现2次；1972、1976、1979、1981、1983、1984、1986、1988—1991、1996、2000、2004—2006和2012年，全市未出现区域连阴雨。从年代际变化(表1)来看，20世纪70年代共出现连阴雨8次；80年代较70年代明显减少，仅出现4次；90年代开始又有所增多，共7次；2000年以后继续呈增多趋势，2000—2009年最多，达10次；而2010—2017年已经出现了8次。由此可见, 从2000年以来,连阴雨呈显著增加趋势，平均每年出现1次。

表1 1971—2017年榆林秋季区域连阴雨年代际分布

2.2 月、旬变化

榆林秋季区域连阴雨主要出现在9月，共22次，占总数的59%；其次是10月，出现11次，占30%；11月出现最少，仅4次，占11%。这与西太平洋副热带高压的脊线位置有关，9月副高脊线位置在25°N 附近，有利于陕西阴雨天气的形成，10月之后脊线位置南撤，对陕西降水的影响越来越弱[4]。从图1可知，9月中旬是榆林区域连阴雨出现最多的时段，其次是9月上旬和下旬；秋季区域连阴雨最晚出现在11月上旬。

图1 1971—2017年榆林区域连阴雨频次旬变化曲线

2.3 持续时间

从表2可以看出，榆林秋季区域连阴雨以4～7 d为主，占总数的81%；8～9 d的占14%；10 d以上持续时间较长的连阴雨过程并不多，占5%左右。连阴雨持续时间最长为15 d，共出现了2次。1978年8月25日—9月8日，榆林大部县区分别出现连续9～15 d的连阴雨天气过程，过程平均降水量126.8 mm，其中米脂总降水量达203.6 mm，是37次区域连阴雨过程中单站雨量最大的一次。2007年9月26日—10月10日，榆林出现持续15 d的区域连阴雨过程，过程平均降水量143.9 mm, 范围涉及全市12县区。长时间的阴雨天气给各类作物的成熟和收获带来严重影响，部分已成熟的作物无法收获，收获了的荞麦、糜子、谷子发芽，向日葵糜烂。持续降雨还导致黄河沿线红枣种植区处于成熟期的红枣出现裂变霉烂，大面积绝收，属于历史罕见[8]。

表2 1971—2017年榆林区域连阴雨过程持续时间统计

3 空间分布特征

分别统计37次秋季区域连阴雨过程12县区的连阴雨出现情况，分析得出榆林市秋季区域连阴雨的空间分布特征(图2)，总体上表现为自东南向西北呈递减趋势，这与榆林秋季降水量的分布相一致。东南部各县区为连阴雨多发区，其中以绥德最多，子洲、吴堡次之。榆林位于东南季风气候尾闾区[9]，东南部地区受季风影响，水汽较充足，加之多丘陵沟壑的特殊地形，热力及动力抬升作用显著，使得这一带成为全市降水最多、秋季连阴雨天气出现次数最多的地区；西北部各县区连阴雨相对较少，最少的区域位于北部府谷，其次是西部定边。西北部出现较多的区域位于榆阳、神木一带。西北部受季风影响较弱，空气干燥且地势平坦无地形抬升作用，故而产生的降水少，连阴雨过程也相对较少。

图2 1971—2017年榆林秋季区域连阴雨各县区出现频次(单位：次)

4 影响范围分布

规定有8站及以上出现连阴雨为全市性连阴雨过程。从表3可以看出，榆林秋季区域连阴雨往往发生范围较大，以全市性连阴雨过程为主，占连阴雨总数的68%，6～7站的相对较少，占32%。

表3 1971—2017年榆林区域连阴雨影响范围统计

5 周期变化

小波方差反映出序列的波动能量随时间尺度的分布情况，可以更准确地诊断主周期。应用morlet小波变换分析1971—2017年榆林市秋季区域连阴雨的周期变化。正小波系数对应连阴雨偏多时期，负小波系数对应连阴雨偏少时期。小波系数绝对值越大，表明该时间尺度变化越显著。由图3可看出，榆林连阴雨无明显年代际周期变化。在年际周期上，存在一个明显8 a左右的周期变化，贯穿于1985—2015年，出现了4次周期交替，交替时间点分别位于1992、2002、2007、2013年，一个周期内有一次明显的正负中心振荡。1994—2015年闭合曲线中心绝对值在2以上，表明振荡最为强烈。1990—2005年有明显的5 a周期变化。此外，1975年以前和2005年以后还存在明显的准2 a周期振荡。

图3 1971—2017年榆林市秋季区域连阴雨天气小波变换系数图

从图4小波方差图可看出，从1971—2017年间，榆林秋季区域连阴雨天气出现频次存在3个明显的峰值，依次对应2 a、8 a和5 a的时间尺度。其中，2 a周期振荡最强。图中在15 a后有上升趋势，但未出现拐点。由于数据仅有47 a，是否有更大尺度的周期，有待后续研究。

图4 1971—2017年榆林市秋季区域连阴雨天气小波变换方差图

6 环流形势分析

连阴雨一般是较大范围的系统性天气过程, 降水天气系统稳定少变[10]。榆林秋季连阴雨每年都有,强度不同，通过筛选典型个例进行分析,掌握不同环流形势下连阴雨的特点。选取了2003年9月25—30日(以下简称“03·9过程”)和2007年9月27日—10月10日(以下简称“07·9过程”)两次榆林近年来持续时间较长、过程雨量较大,造成灾害较重的连阴雨环流形势进行分析，比较其异同。

6.1 天气概况

“03·9过程”出现时间为2003年9月25—30日，连续6 d出现降水，除27日神木微量降水外，其它11个国家站均观测到日降水量>0.1 mm的有效降水。过程降水量最小为定边26.9 mm ，最大为清涧89.9 mm。单站最大日降水量为31 mm，25日出现在子洲站。

“07·9过程”出现时间为2007年9月27日—10月10日，榆林出现强秋淋天气，降水时间长，降水总量大。榆林市所辖12个县气象站分别出现12～15 d连阴雨，7县气象站持续14 d均有有效降水，过程降水量最小定边91.4 mm，最大清涧198.0 mm。10月6日佳县站降暴雨，日降水量50.9 mm。

两次连阴雨天气均从9月下旬开始，降水中心均位于榆林东南部。相比较，“07·9过程”连阴雨持续时间更长，过程雨量更大，并出现1站暴雨。

6.2 环流形势演变

6.2.1 “03·9过程” 2003年9月25—30日，榆林连阴雨在低槽与副高对峙的形势下形成。25日08时，高空为“两槽一脊”的环流形势，在巴湖至贝湖以北有一切断低压，125°E附近有一长波槽，两者之间在华北形成高压脊(图5)。东亚中纬度地区为宽广低槽区，受西西南气流控制，切断低压在东移过程中引导冷空气南下影响河套地区，低槽不断分裂短波槽。副高强大而稳定，588 dagpm线位于长江以北，27日20时退至长江以南，584 dagpm线在黄河下游以南33°N附近摆动，700 hPa的西南急流带来孟加拉湾的水汽，切断低压分裂的短波槽与副高外围的西南暖湿气流频繁交汇形成阴雨天气。30日切断低压东移南压，东部脊减弱，东高西低的环流形势破坏，30日20时榆林转为槽后西北气流控制，连阴雨天气结束。

图5 2003-09-25T08 500 hPa环流形势(单位为dagpm)和700 hPa风场(黑粗线为500 hPa槽线，双实线为700 hPa切变线)

6.2.2 “07·9过程” 2007年9月27日—10月10日，连阴雨期间乌拉尔山为阻塞形势。9月27日08时，500 hPa上乌拉尔山附近有一阻塞高压，位置稳定少动，其东侧巴尔喀什湖起至咸海为一切断低压，我国黄河以北处于宽广的低槽区，受西西南气流控制(图6)。阴雨期间不断有冷空气从极地沿脊前下滑补充低槽，槽前不断有短波槽分裂东移南下，为阴雨天气提供了冷空气来源。副高位于长江中下游以南，30日20时副高588 dagpm线略南压西伸，584 dagpm线在35°N以南附近摆动，外围的偏南暖湿气流为雨区输送了大量的水汽。10月1日副高北进西伸，5日08时最强盛(图7)，西脊点为 90°E,北界 33°N ,随后因登陆台风北上，副高断裂退至海上。冷暖空气在榆林上空长期交汇，受台风北侧外围东风气流的水汽输送影响， 6日是这次连阴雨过程中雨量最大的一天。降水期间水汽主要来自700 hPa 偏南暖湿气流，这支气流不断输送水汽，在榆林上空形成风速辐合，有利于垂直上升运动，使阴雨维持。10日以后，阻高转为东北向减弱崩溃，贝加尔湖以西的横槽转竖并东移，中亚有弱脊建立，700 hPa转为偏北气流控制，持续阴雨转为零星降水，逐渐结束。

图6 2007-09-27T08 500 hPa环流形势(单位为dagpm；黑粗线为500 hPa槽线)

图7 2007-10-05T08 500 hPa环流形势(单位为dagpm；黑粗线为500 hPa槽线)

6.2.3 两次连阴雨天气过程的异同点 “03·9过程”欧亚环流形势呈两槽一脊“W”型，东亚呈径向环流。切断低压分裂冷空气与副高外围的暖湿气流形成对峙，华北高脊稳定，导致降水持续。这一类型的连阴雨天气影响范围大，全市11站出现降水，持续时间较长，达到6 d，雨强较弱，无暴雨出现。“07·9过程”欧亚环流形势是乌山阻高“L”型，东亚呈纬向型环流。乌拉尔山阻塞高压稳定少动，冷空气不断从脊前下滑，形成冷槽东移南下与副高外围暖湿气流在榆林形成对峙，出现连阴雨天气。连阴雨期间有远距离台风的共同影响，导致连阴雨持续时间延长，雨量雨强大，并出现暴雨。这一类型的连阴雨有阻高、副高和台风三者的共同作用，造成的连阴雨无论范围、时间、雨强均更大。两次过程的相同点：副高偏西偏北，其外围的低空急流向榆林输送水汽和热量。

通过对两次典型连阴雨天气过程的环流形势分析发现，榆林连阴雨天气主要由高原北侧冷空气与西太平洋副热带高压西南边缘的东南风或高原东侧来自孟加拉湾的西南气流所输送来的暖湿气流交汇所致。

7 结论

(1)榆林市秋季区域连阴雨过程的年际变化较明显 , 2000—2009年出现最多,20世纪80年代最少,90年代后呈增多趋势，2000年以后平均每年出现1次。

(2)秋季区域连阴雨过程出现时段以9月最多，10月次之，最晚出现于11月上旬；持续时间一般以4～7 d为主，其次为8～9 d，10 d以上的出现不多；持续时间最长的区域连阴雨为 15 d，出现在1978年8月25—9月8日和2007年9月26日—10月10日。

(3)榆林秋季区域连阴雨的空间分布为东南部多于西北部；东南部的高中心位于绥德、子洲一带，西北部出现较多的区域位于榆阳、神木一带。

(4)榆林秋季区域连阴雨存在2 a、5 a和8 a变化周期，2 a周期振荡最强。

(5)榆林连阴雨天气主要由高原北侧冷空气与西太平洋副热带高压西南边缘的东南风或高原东侧来自孟加拉湾的西南气流所输送来的暖湿气流交汇所致。