从春季到秋季,我国主要有六个重要的区域性雨季,即长江以南春雨季、华南前汛期、长江淮河流域梅雨季、华北东北雨季、华南后汛期和华西秋雨季。根据中国雨季监测指标,今年我国最后一个区域性雨季——华西秋雨于8月23日开始,较常年秋雨季开始日期偏早20天。
秋雨绵绵、阴云寡照,虽然其强度和破坏性常常不如夏季暴雨,但其实力同样不容小觑。近年来中国秋季降水呈明显增多趋势,其中尤以华西地区最为明显。华西秋雨到底有何特点?“婉约派”“豪放派”之间,二者是否存在周期性“韵律”?全球变暖背景下,华西秋雨又呈现出怎样的新特征?本期内容为你解读。
专家顾问:
中国气象局成都高原气象研究所研究员 李跃清
四川省气候中心高级工程师 王春学
重庆市气象台首席预报员 邓承之
重庆市气候中心正研级高级工程师 白莹莹
华西秋雨的前世今生
秋季(9月至11月),频繁南下的冷空气与实力尚在的暖湿空气相遇,锋面活动加剧产生较长时间的阴雨天气,这就是我国华西地区,包括四川、重庆、贵州、甘肃东南部、宁夏南部、陕西南部、湖南西部、湖北西部等地特有的天气现象——华西秋雨。华西各地并非同时进入秋雨期,秋雨空间分布不均,年际变化也较大。
随着现代气象观测的开始,华西秋雨的科学研究也逐渐开展。20世纪20—30年代,竺可桢、涂长望先后将云贵高原和四川盆地周边山区划为华西气候区;20世纪40年代,张宝堃、卢鋈、吕炯等人,关注到华西气候区秋季的特殊降水现象;20世纪50年代末,高由禧和郭其蕴系统研究了中国秋雨,提出“华西秋雨”的概念,开创了我国华西秋雨研究先河;20世纪90年代以来,华西秋雨在监测指标、时空变化规律、异常变化机理等方面取得系列研究成果。
华西秋雨的显著特点是降雨日数多,有时30~50天,多则近60天,平均每三天就有一两天在下雨。1991年至2020年,四川雅安平均每年秋季雨日多达57天,占秋季总日数的六成多;四川成都和贵州贵阳的秋季雨日都为38天,占比均超四成;湖北恩施、陕西汉中、湖南张家界、甘肃舟曲等地秋季雨日都在30天以上,占比都在三成以上,可谓“天无三日晴”。
除了缠绵,李商隐在《夜雨寄北》中一句“巴山夜雨涨秋池”,道破华西地区多夜雨的特点。据统计,川渝多地六成以上降雨量均出现在夜间,这与当地地形关系密切。四川盆地中间低四周高,偏南暖湿气流进入盆地后,易滞留其中,遇到山地抬升便形成云。白天的时候,云层遮挡了阳光,低空气温不高,云层上下的温差小,不利于对流活动。到了夜间,云层上面快速降温,而云层下面有遮挡,使得低空气温较高,上冷下暖就容易触发对流,出现夜雨。贵州等一些地方受山地环境的影响,局地冷空气从低层侵入,夜雨现象也较为明显。
温婉绵密,是华西秋雨给人的普遍印象,似乎持续时间长、总雨量不大。如四川雅安,1991年至2020年,10月平均雨日21天,9月平均雨日20.1天,是一年中雨日最多的两个月份,但从降雨量来看,9月至10月的降雨量仅为7月至8月的三分之一。由于持续时间较长,降雨总量加起来不容小觑。上述地区的降雨量虽比夏季少,但明显多于冬季和春季,为雨量第二多的季节。
但华西秋雨也有“暴躁”的时候,破坏力十足。当冷空气增强且暖湿气流也不弱时,冷暖空气交汇激烈,降雨强度随之加大,可能导致严重的洪涝灾害。如1983年10月,汉江流域出现区域性暴雨;2017年秋季,华西多地遭受暴雨洪涝灾害,经济损失严重。
根据国家气候中心的最新预测结果,今年华西秋雨期降水的空间分布差异较大,其中华西秋雨北区(陕南大部、宁夏南部和甘肃南部)秋雨量较常年偏少;南区(湖北西部、湖南西部、重庆、四川东部、贵州北部以及陕南局部)秋雨量接近常年到偏多,其中贵州和湖南雨量较常年明显偏多,需关注华西南部地区强降水及连阴雨引发的洪涝、地质灾害以及对秋收、秋种等农业生产的不利影响。(李冬梅)
“差不多先生”的秋天变奏曲
每年夏秋之交,华西地区的居民都习惯了有这么一个“差不多先生”前来造访——在差不多的时节,造访差不多的地区,盘桓差不多的时间,下着差不多的阴雨。但华西秋雨这一套看似规律的行为模式背后,实则存在着一个富有个性、捉摸不定的“灵魂”。
华西秋雨在不同的年代会呈现出不同的空间分布特征。具体来说,20世纪60年代到70年代初期以及80年代初期,华西秋雨呈北多南少态势;而在70年代中后期、80年代中后期以及20世纪末期,则变为南多北少;2000年以后,情况又再次反转。就降水量而言,华西秋雨在年代际尺度上也存在显著的变化特征,近60年来出现两次明显的年代际转折——1961年至1985年前后,华西秋季降水异常偏多;1985年左右转为异常偏少状态;从2010年开始,华西秋雨再次出现偏多趋势。
从年际时间尺度上看,华西秋雨的雨量、雨日、雨强也有明显变化。例如,2021年华西秋雨从8月23日开始到10月31日,秋雨区平均降水量为368.5毫米,较常年同期偏多68.9%,为1961年以来历史同期最多。受暴雨过程影响,部分河流发生超警及破纪录洪水。
从华西秋雨的年际、年代际变化中,科学家发现其存在一定的周期性变化规律,并且随时间推移有向短周期移动的趋势。20世纪80年代以前,华西秋雨降水量存在准6~8年的年际周期,到21世纪减少为准5年周期。最新研究成果表明,华西秋雨最显著的周期为准4年周期。在一个准4年周期内,从第一年到第四年,表现为整体“偏强-略偏强-偏弱-略偏弱”的循环演变特征。而这种周期特征具有年代际变化,如1959年至1975年最为明显,1976年至1985年准4年周期信号极弱,1986年至1996年又变得十分显著,1997年至2011年信号稳定存在但强度有所减弱。在准4年周期上,赤道中太平洋海表温度与华西秋雨存在协同变化——当赤道中太平洋海表温度为负异常时,华西秋雨偏强;当赤道中太平洋海表温度为正异常时,华西秋雨偏弱。这种协同变化从初夏就展现出来,并一直持续到秋末。
而华西秋雨之所以“脾气”多变,归根结底还在于其影响因子相对复杂多样。
在秋季这一过渡季节,夏季的大气影响系统由强转弱,冬季的大气影响系统则由弱转强。在这种更替变化形成的大气环流背景下,冷暖空气交汇于华西地区,并长时间稳定维持,最终造就了华西秋雨。
因此,对华西秋雨来说,不同大气影响系统的相对变化和相互作用,冷暖空气的活动,太平洋、印度洋、大西洋的海表温度变化……这些与水汽输送和上升运动密切相关的影响因子,都会通过不同的作用机制改变降水产生的热力、动力条件,对它的发生发展产生重要影响。加之华西地区西邻青藏高原,地形复杂,高山、盆地、丘陵纵横交错,多样的下垫面条件对大气产生多尺度影响,更加剧了华西秋雨的时空不均匀性变化。
当前,随着越来越多的影响因子被发现,对华西秋雨影响机制的研究也日趋完善,但多个影响因子如何协同作用对其产生影响、不同影响因子贡献如何等科学问题,还需进一步深入研究。气象科研工作者应当厘清思路,针对复杂性抓住关键点,科学研究华西秋雨的结构特征、异常机理、监测预报等问题,从定性诊断走向定量预报,从大尺度走向精细化,提高监测预报预警水平。(叶奕宏)
全球变暖扰乱降水“韵律”
作为自夏季向冬季转换过程中一种富有特色的过渡季节现象,华西秋雨有其自身的“韵律”,但在全球变暖加剧的背景下,这种“韵律”是否正在发生某种变化呢?
从全球尺度上来看,气候变化正在加剧全球降水分布不平衡。全球增暖后,大气持水能力增加,全球水循环将持续增强,这表现为总降水量增加和降水极端性增强,某些地区极端降水事件可能提前发生,降水变化的总体空间格局呈现出“干者越干、湿者越湿”的变化趋势。全球湿润区,包括大部分季风区降水变率将会增加,这意味着与季风、梅雨等过程有关的降水波动将增强。
华西秋雨受东亚季风、南亚季风以及高原季风等多种季风系统和西风带系统影响,根据多个气候模式的模拟预估结果,随着气候变暖加剧,我国西部地区未来极端降水将增强,大部地区降水的波动将变得更加强烈。换言之,就降水变率和强度而言,华西秋雨的这种“韵律”将在一定程度上被气候变化扰乱。
然而需要注意的是,华西秋雨的影响因素错综复杂,西太平洋副热带高压、欧亚大陆冷高压、巴尔喀什湖低压槽和印缅槽是影响华西秋雨强弱的主要环流系统,同时亚洲上空急流和印度季风的进退也在一定程度上影响华西秋雨的变化。此外,青藏高原的地表热状况、厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)、印度洋海温等也会对华西秋雨产生影响。
在多重“力量”的拉扯下,不同季风系统时空演变及其强弱协同影响的逐步变化,尤其是主导冷暖空气的环流系统位置、强度、形态等特征及其相对关系发生的新变化,比如西北区域暖湿化、降水带北移、北涝南旱等,都会影响华西秋雨的发生时间、覆盖范围等大尺度特征。同时,与局部地形等结合,比如在青藏高原及周边不同尺度地形的作用下,这些特征也表现出时空多尺度效应,对华西秋雨产生不同的区域影响。
以空间范围为例,有研究发现,1962年至2021年这60年间,华西秋雨降水存在南北区域反向变化的空间分布,且北区降水中心随时间发展逐步北移,整个雨带存在北移现象。而这其中,全球变暖和气候系统本身的内部变率各有多大贡献,还有待进一步研究。
近20年来,这些变化更加突出,降水持续时间、降水强度、降水量均较常年同期更加异常,并在部分区域引发泥石流、洪涝等灾害,部分河流水位甚至超出夏季洪峰线。
就农业而言,华西秋雨“韵律”的变化尤其值得注意。降水波动性增强有可能使得旱期更旱、涝期更涝,水资源分布更加不均,给农业生产等带来不利影响。这时,提升极端降水预报预测能力就变得尤为关键。
秋天是收获的季节,也是冬作物播种、移栽的季节,但随着华西秋雨降水异常和极端天气气候事件发生的可能性增加,尤其是极端强降水愈加频发,洪涝灾害可能加剧,不利于玉米、红薯、晚稻、棉花等农作物的收获和小麦播种、油菜移栽,同时晚稻抽穗扬花期容易遭受冷害,空秕率增加;可使棉花烂桃,裂铃吐絮不畅;秋雨多的年份,还可使已成熟的作物发芽、霉烂,以至减产甚至失收。
然而,一些地区也会受益于华西秋雨的变化,特别是对西北一些较干旱的地区来说,秋雨多,有利于水库、池塘和冬水田蓄水以及冬小麦播种、出苗,可预防来年的春旱。(吴初桐)
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