從春季到秋季,我國主要有六個重要的區域性雨季,即長江以南春雨季、華南前汛期、長江淮河流域梅雨季、華北東北雨季、華南后汛期和華西秋雨季。根據中國雨季監測指標,今年我國最后一個區域性雨季——華西秋雨于8月23日開始,較常年秋雨季開始日期偏早20天。
秋雨綿綿、陰云寡照,雖然其強度和破壞性常常不如夏季暴雨,但其實力同樣不容小覷。近年來中國秋季降水呈明顯增多趨勢,其中尤以華西地區最為明顯。華西秋雨到底有何特點?“婉約派”“豪放派”之間,二者是否存在周期性“韻律”?全球變暖背景下,華西秋雨又呈現出怎樣的新特征?本期內容為你解讀。
專家顧問:
中國氣象局成都高原氣象研究所研究員?李躍清
四川省氣候中心高級工程師?王春學
重慶市氣象臺首席預報員?鄧承之
重慶市氣候中心正研級高級工程師?白瑩瑩
華西秋雨的前世今生
秋季(9月至11月),頻繁南下的冷空氣與實力尚在的暖濕空氣相遇,鋒面活動加劇產生較長時間的陰雨天氣,這就是我國華西地區,包括四川、重慶、貴州、甘肅東南部、寧夏南部、陜西南部、湖南西部、湖北西部等地特有的天氣現象——華西秋雨。華西各地并非同時進入秋雨期,秋雨空間分布不均,年際變化也較大。
隨著現代氣象觀測的開始,華西秋雨的科學研究也逐漸開展。20世紀20—30年代,竺可楨、涂長望先后將云貴高原和四川盆地周邊山區劃為華西氣候區;20世紀40年代,張寶堃、盧鋈、呂炯等人,關注到華西氣候區秋季的特殊降水現象;20世紀50年代末,高由禧和郭其蘊系統研究了中國秋雨,提出“華西秋雨”的概念,開創了我國華西秋雨研究先河;20世紀90年代以來,華西秋雨在監測指標、時空變化規律、異常變化機理等方面取得系列研究成果。
華西秋雨的顯著特點是降雨日數多,有時30~50天,多則近60天,平均每三天就有一兩天在下雨。1991年至2020年,四川雅安平均每年秋季雨日多達57天,占秋季總日數的六成多;四川成都和貴州貴陽的秋季雨日都為38天,占比均超四成;湖北恩施、陜西漢中、湖南張家界、甘肅舟曲等地秋季雨日都在30天以上,占比都在三成以上,可謂“天無三日晴”。
除了纏綿,李商隱在《夜雨寄北》中一句“巴山夜雨漲秋池”,道破華西地區多夜雨的特點。據統計,川渝多地六成以上降雨量均出現在夜間,這與當地地形關系密切。四川盆地中間低四周高,偏南暖濕氣流進入盆地后,易滯留其中,遇到山地抬升便形成云。白天的時候,云層遮擋了陽光,低空氣溫不高,云層上下的溫差小,不利于對流活動。到了夜間,云層上面快速降溫,而云層下面有遮擋,使得低空氣溫較高,上冷下暖就容易觸發對流,出現夜雨。貴州等一些地方受山地環境的影響,局地冷空氣從低層侵入,夜雨現象也較為明顯。
溫婉綿密,是華西秋雨給人的普遍印象,似乎持續時間長、總雨量不大。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兩個月份,但從降雨量來看,9月至10月的降雨量僅為7月至8月的三分之一。由于持續時間較長,降雨總量加起來不容小覷。上述地區的降雨量雖比夏季少,但明顯多于冬季和春季,為雨量第二多的季節。
但華西秋雨也有“暴躁”的時候,破壞力十足。當冷空氣增強且暖濕氣流也不弱時,冷暖空氣交匯激烈,降雨強度隨之加大,可能導致嚴重的洪澇災害。如1983年10月,漢江流域出現區域性暴雨;2017年秋季,華西多地遭受暴雨洪澇災害,經濟損失嚴重。
根據國家氣候中心的最新預測結果,今年華西秋雨期降水的空間分布差異較大,其中華西秋雨北區(陜南大部、寧夏南部和甘肅南部)秋雨量較常年偏少;南區(湖北西部、湖南西部、重慶、四川東部、貴州北部以及陜南局部)秋雨量接近常年到偏多,其中貴州和湖南雨量較常年明顯偏多,需關注華西南部地區強降水及連陰雨引發的洪澇、地質災害以及對秋收、秋種等農業生產的不利影響。(李冬梅)
“差不多先生”的秋天變奏曲
每年夏秋之交,華西地區的居民都習慣了有這么一個“差不多先生”前來造訪——在差不多的時節,造訪差不多的地區,盤桓差不多的時間,下著差不多的陰雨。但華西秋雨這一套看似規律的行為模式背后,實則存在著一個富有個性、捉摸不定的“靈魂”。
華西秋雨在不同的年代會呈現出不同的空間分布特征。具體來說,20世紀60年代到70年代初期以及80年代初期,華西秋雨呈北多南少態勢;而在70年代中后期、80年代中后期以及20世紀末期,則變為南多北少;2000年以后,情況又再次反轉。就降水量而言,華西秋雨在年代際尺度上也存在顯著的變化特征,近60年來出現兩次明顯的年代際轉折——1961年至1985年前后,華西秋季降水異常偏多;1985年左右轉為異常偏少狀態;從2010年開始,華西秋雨再次出現偏多趨勢。
從年際時間尺度上看,華西秋雨的雨量、雨日、雨強也有明顯變化。例如,2021年華西秋雨從8月23日開始到10月31日,秋雨區平均降水量為368.5毫米,較常年同期偏多68.9%,為1961年以來歷史同期最多。受暴雨過程影響,部分河流發生超警及破紀錄洪水。
從華西秋雨的年際、年代際變化中,科學家發現其存在一定的周期性變化規律,并且隨時間推移有向短周期移動的趨勢。20世紀80年代以前,華西秋雨降水量存在準6~8年的年際周期,到21世紀減少為準5年周期。最新研究成果表明,華西秋雨最顯著的周期為準4年周期。在一個準4年周期內,從第一年到第四年,表現為整體“偏強-略偏強-偏弱-略偏弱”的循環演變特征。而這種周期特征具有年代際變化,如1959年至1975年最為明顯,1976年至1985年準4年周期信號極弱,1986年至1996年又變得十分顯著,1997年至2011年信號穩定存在但強度有所減弱。在準4年周期上,赤道中太平洋海表溫度與華西秋雨存在協同變化——當赤道中太平洋海表溫度為負異常時,華西秋雨偏強;當赤道中太平洋海表溫度為正異常時,華西秋雨偏弱。這種協同變化從初夏就展現出來,并一直持續到秋末。
而華西秋雨之所以“脾氣”多變,歸根結底還在于其影響因子相對復雜多樣。
在秋季這一過渡季節,夏季的大氣影響系統由強轉弱,冬季的大氣影響系統則由弱轉強。在這種更替變化形成的大氣環流背景下,冷暖空氣交匯于華西地區,并長時間穩定維持,最終造就了華西秋雨。
因此,對華西秋雨來說,不同大氣影響系統的相對變化和相互作用,冷暖空氣的活動,太平洋、印度洋、大西洋的海表溫度變化……這些與水汽輸送和上升運動密切相關的影響因子,都會通過不同的作用機制改變降水產生的熱力、動力條件,對它的發生發展產生重要影響。加之華西地區西鄰青藏高原,地形復雜,高山、盆地、丘陵縱橫交錯,多樣的下墊面條件對大氣產生多尺度影響,更加劇了華西秋雨的時空不均勻性變化。
當前,隨著越來越多的影響因子被發現,對華西秋雨影響機制的研究也日趨完善,但多個影響因子如何協同作用對其產生影響、不同影響因子貢獻如何等科學問題,還需進一步深入研究。氣象科研工作者應當厘清思路,針對復雜性抓住關鍵點,科學研究華西秋雨的結構特征、異常機理、監測預報等問題,從定性診斷走向定量預報,從大尺度走向精細化,提高監測預報預警水平。(葉奕宏)
全球變暖擾亂降水“韻律”
作為自夏季向冬季轉換過程中一種富有特色的過渡季節現象,華西秋雨有其自身的“韻律”,但在全球變暖加劇的背景下,這種“韻律”是否正在發生某種變化呢?
從全球尺度上來看,氣候變化正在加劇全球降水分布不平衡。全球增暖后,大氣持水能力增加,全球水循環將持續增強,這表現為總降水量增加和降水極端性增強,某些地區極端降水事件可能提前發生,降水變化的總體空間格局呈現出“干者越干、濕者越濕”的變化趨勢。全球濕潤區,包括大部分季風區降水變率將會增加,這意味著與季風、梅雨等過程有關的降水波動將增強。
華西秋雨受東亞季風、南亞季風以及高原季風等多種季風系統和西風帶系統影響,根據多個氣候模式的模擬預估結果,隨著氣候變暖加劇,我國西部地區未來極端降水將增強,大部地區降水的波動將變得更加強烈。換言之,就降水變率和強度而言,華西秋雨的這種“韻律”將在一定程度上被氣候變化擾亂。
然而需要注意的是,華西秋雨的影響因素錯綜復雜,西太平洋副熱帶高壓、歐亞大陸冷高壓、巴爾喀什湖低壓槽和印緬槽是影響華西秋雨強弱的主要環流系統,同時亞洲上空急流和印度季風的進退也在一定程度上影響華西秋雨的變化。此外,青藏高原的地表熱狀況、厄爾尼諾/南方濤動(ENSO)、印度洋海溫等也會對華西秋雨產生影響。
在多重“力量”的拉扯下,不同季風系統時空演變及其強弱協同影響的逐步變化,尤其是主導冷暖空氣的環流系統位置、強度、形態等特征及其相對關系發生的新變化,比如西北區域暖濕化、降水帶北移、北澇南旱等,都會影響華西秋雨的發生時間、覆蓋范圍等大尺度特征。同時,與局部地形等結合,比如在青藏高原及周邊不同尺度地形的作用下,這些特征也表現出時空多尺度效應,對華西秋雨產生不同的區域影響。
以空間范圍為例,有研究發現,1962年至2021年這60年間,華西秋雨降水存在南北區域反向變化的空間分布,且北區降水中心隨時間發展逐步北移,整個雨帶存在北移現象。而這其中,全球變暖和氣候系統本身的內部變率各有多大貢獻,還有待進一步研究。
近20年來,這些變化更加突出,降水持續時間、降水強度、降水量均較常年同期更加異常,并在部分區域引發泥石流、洪澇等災害,部分河流水位甚至超出夏季洪峰線。
就農業而言,華西秋雨“韻律”的變化尤其值得注意。降水波動性增強有可能使得旱期更旱、澇期更澇,水資源分布更加不均,給農業生產等帶來不利影響。這時,提升極端降水預報預測能力就變得尤為關鍵。
秋天是收獲的季節,也是冬作物播種、移栽的季節,但隨著華西秋雨降水異常和極端天氣氣候事件發生的可能性增加,尤其是極端強降水愈加頻發,洪澇災害可能加劇,不利于玉米、紅薯、晚稻、棉花等農作物的收獲和小麥播種、油菜移栽,同時晚稻抽穗揚花期容易遭受冷害,空秕率增加;可使棉花爛桃,裂鈴吐絮不暢;秋雨多的年份,還可使已成熟的作物發芽、霉爛,以至減產甚至失收。
然而,一些地區也會受益于華西秋雨的變化,特別是對西北一些較干旱的地區來說,秋雨多,有利于水庫、池塘和冬水田蓄水以及冬小麥播種、出苗,可預防來年的春旱。(吳初桐)
(責任編輯:張明祿)