国内东南部冬季降水变化及其环流特征.docx

国内东南部冬季降水变化及其环流特征中国东南部冬季降水的年代际波动可通过长期观测数据形成清晰认知气象观测记录显示，过去六十年间该区域冬季平均降水量为 210 毫米，采用滑动平均法计算的 10 年际降水变率呈现明显阶段性特征：上世纪六十至八十年代，降水处于相对稳定期，年际波动幅度维持在 20 毫米以内，1975 年冬季降水量 198 毫米，1985 年 221 毫米，与均值偏差均不超过一成；九十年代初期出现首次显著转折，1992 年冬季受弱冬季风与偏东副高共同影响，降水量仅 126 毫米，较常年偏少四成，为这一时期极端偏少年份，同期江南地区出现连续 15 天无降水记录2000 年后降水波动幅度加大，偏多与偏少年份交替出现，2016 年冬季受强厄尔尼诺滞后影响，降水量达 320 毫米，较均值偏多五成，其中江西上饶单站累计降水量超 400 毫米；2024 年底至 2025 年初的浙江、福建北部等地，冬季前两个月降水量仅 22.9 毫米，较常年偏少六成，部分地区连续 28 天无有效降水，气象部门发布绛红色干旱预警，农田土壤相对湿度降至 40% 以下这种波动存在显著区域差异，江南地区的降水标准差为 45 毫米，是华南地区 34 毫米的 1.3 倍；降水季节内分布同样不均，多数偏多年份降水集中在 1 月中下旬，占冬季总降水的 50%-60%，如 2016 年 1 月中下旬累计降水占比达 58%；偏少年份则整个冬季持续少雨，仅在 2 月下旬受弱南支槽影响出现短暂补雨过程，补雨量通常不足 30 毫米。

降水的空间分布差异与地形及气候背景形成密切关联中国东南部冬季降水呈现自东南向西北递减的整体趋势，沿海地区平均降水量达 250 毫米，内陆丘陵区域则降至 160 毫米以下，差值达 90 毫米武夷山脉对降水的阻隔作用尤为明显，山脉东侧的福建南平、三明等地，因偏南暖湿气流沿山坡抬升形成地形雨，冬季降水量比西侧的江西赣州、抚州多 80 毫米，且降水日数多 5-7 天；南岭山脉两侧降水特征分化显著，岭南的广东韶关、清远等地冬季降水日数为 28-32 天，比岭北的湖南郴州、江西赣州多 5 天，且小雨日占比达 70%，高于岭北的 55%沿海岛屿与内陆平原的降水差异体现在强度上，舟山、厦门等海岛地区，受海洋水汽突发性输送影响，短时强降水频次为 2.5 次 / 冬季，是杭州、南昌等内陆城市 1.2 次 / 冬季的 2 倍多城市效应对局部降水的影响不可忽视，大型城市群周边的降水量比郊区多 10%，这种差异在夜间尤为明显，夜间降水量差值可达 15%，源于城市热岛效应引发的局地上升气流，促进水汽凝结此外，海拔高度也影响降水分布，山区海拔每升高 100 米，冬季降水量约增加 12 毫米，浙江天目山海拔 1506 米处，冬季降水量达 350 毫米，是山麓地区的 1.5 倍。

冬季风强度变化直接主导着东南部降水的基本态势冬季风通过控制冷空气南下的频率和强度，调节降水形成的温湿条件冬季风强度指数与降水呈显著正相关，相关系数达 0.65强冬季风年份，冬季风强度指数较常年偏高 0.8 个标准差，冷空气活动频繁且势力强劲，过程降温幅度普遍达 8-10℃，能快速穿透南岭山脉，与南海北上的暖湿气流在江南、华南形成激烈交汇，导致东南部冬季降水量偏多三成，其中江西宜春、湖南株洲等地出现持续性雨雪天气，累计降雪量超 20 毫米弱冬季风年份则呈现相反特征，冬季风强度指数偏低 0.6 个标准差，冷空气难以深入南方腹地，每月活动频次仅 2.8 次，暖湿气流北上受阻，广东梅州、广西梧州等地降水量较常年偏少四成，连续 20 天无降水冬季风的南北进退节奏影响降水时间分布，进退迅速的年份，冷空气集中在 1 月南下，降水也集中在该月，占冬季总降水的 65%；进退缓慢的年份，冷空气分阶段在 12 月、1 月、2 月南下，降水则分散在三个月，各月占比均在 30%-35%冷空气路径差异同样造成降水分布不同，偏东路径的冷空气，易与西太平洋水汽结合，导致沿海地区降水偏多，2023 年 1 月偏东路径冷空气使浙江宁波降水达 52 毫米；偏西路径的冷空气，多与孟加拉湾水汽配合，使内陆降水增多，2021 年 2 月偏西路径冷空气导致湖南邵阳降水 48 毫米。

西太平洋副热带高压的位置与强度对降水水汽输送起关键调控作用冬季副热带高压的西伸脊点和北界位置，直接决定向东南部输送的水汽量当副热带高压西伸脊点达到 110°E 以西时，其外围的偏南气流能构建起稳定的水汽通道，将南海和西太平洋的水汽持续输送至华南和江南地区，此时水汽通量可达 15-20kg/(m・s)，为降水提供充足水汽条件2016 年冬季副热带高压异常偏强，强度指数较常年偏高 1.2 个标准差，西伸脊点位于 105°E，北界位置达 22°N，对应的水汽通量较常年偏高 25%，达 18kg/(m・s)，促成当年降水偏多若副热带高压位置偏东或强度偏弱，水汽输送通道受阻，东南部则易出现干旱，2025 年初副热带高压脊点位于 120°E 以东，强度指数偏低 0.9 个标准差，水汽通量仅 8kg/(m・s)，导致浙江等地持续晴好，相对湿度降至 20% 左右，部分地区出现轻至中度气象干旱副热带高压与中纬度西风带的相互作用也影响降水分布，当两者交汇位置偏南时，降水区主要集中在华南，2022 年 1 月交汇位置位于 20°N，广东湛江降水达 45 毫米；交汇位置偏北时，江南地区降水增多，2021 年 1 月交汇位置位于 26°N，江西南昌降水达 50 毫米。

此外，副热带高压的脊线位置变化也影响降水，脊线位于 18°N 时，水汽主要输送至华南；脊线位于 20°N 时，水汽可输送至江南，使降水范围北扩南支槽的活动频率与强度影响着降水的发生概率南支槽作为冬季影响中国南方的重要西风带系统，其槽前的上升气流能触发水汽凝结，形成降水南支槽活动频次与降水日数呈正相关，活跃期平均每五天就有一次降水过程，槽前西南气流带来的孟加拉湾水汽与本地水汽汇合，可使降水强度提升至 10-20 毫米 / 天2020 年 1 月南支槽持续活跃，月内出现 4 次强南支槽过程，槽深达 8 位势米，导致东南部出现连续 12 天的降水天气，福建龙岩、江西赣州等地累计降水量超 200 毫米，单日最大降水量达 35 毫米南支槽偏弱或不活跃时，降水过程明显减少，2024 年 12 月南支槽活动频次较常年偏少六成，仅出现 1 次弱南支槽过程，槽深不足 3 位势米，对应浙江杭州、绍兴等地连续 17 天无降水，相对湿度持续低于 30%南支槽的形态差异造成降水分布不同，深槽结构易引发强降水，2019 年 1 月深南支槽导致湖南衡阳单日降水 40 毫米；浅槽多带来分散小雨，2023 年 2 月浅南支槽使广东韶关单日降水仅 5 毫米。

当南支槽与冷空气配合时，更易形成雨雪混合天气，江西吉安出现雨夹雪，积雪深度达 5 厘米，对交通和农业产生影响极涡的异常配置通过影响大气环流间接作用于降水极涡作为北极地区的大型冷性涡旋，其位置和强度变化，会改变中高纬度的环流形势当极涡偏向亚洲北部时，中纬度西风带波动加剧，西风带急流位置南压至 30°N-40°N，有利于引导冷空气南下影响中国东南部，同时促进低纬度系统北上，形成降水有利条件2012 年冬季极涡中心位于 100°E，70°N，极涡面积指数较常年偏大 20%，对应的东亚大槽深度达 16 位势米，东南部冬季降水量偏多三成，浙江台州、福建宁德等地累计降水超 250 毫米若极涡位置偏西或偏东，中纬度环流较为平直，西风带波动减弱，冷空气活动减弱，降水则相应减少，2021 年冬季极涡中心位于 20°E，75°N，东亚大槽深度仅 8 位势米，广东汕头、广西玉林等地降水量较常年偏少三成极涡的强度变化同样关键，强极涡年份冷空气供应充足，每月南下频次达 4-5 次，与暖湿气流交汇频繁，降水过程增多；弱极涡年份冷空气势力分散，每月南下频次仅 2-3 次，难以形成持续性降水极涡对降水的影响存在滞后效应，通常极涡异常出现 10 至 15 天后，东南部降水才会出现明显响应，2019 年 12 月 15 日极涡开始偏向亚洲北部，2020 年 1 月 5 日起东南部降水显著增多，滞后时间约 20 天。

海气相互作用通过调节大气环流对降水产生深远影响赤道太平洋的 ENSO 循环是影响东南部冬季降水的重要海气信号，厄尔尼诺与拉尼娜事件对降水的影响呈现相反特征厄尔尼诺年份，热带太平洋海温异常偏高，通过大气遥相关使西太平洋副热带高压偏强偏西，水汽输送增强，东南部冬季降水易偏多，同时可能出现阶段性低温雨雪冰冻天气，2015-2016 年厄尔尼诺事件中，2016 年冬季东南部降水偏多五成，部分地区出现冰冻拉尼娜年份则情况相反，海温偏低导致副热带高压偏弱偏东，水汽输送不足，降水易偏少，上一轮拉尼娜事件，导致 2021 年冬季东南部降雨偏少四成2025 年拉尼娜回归概率达 40%，若事件发生，可能再次对降水产生抑制作用除 ENSO 外，印度洋海温异常也会影响降水，印度洋海温偏高时，通过增强西南季风输送，可使东南部降水增多，2018 年冬季印度洋海温偏高 0.4℃，对应的西南季风水汽输送量较常年偏高 18%，东南部降水偏多三成；海温偏低时则降水减少此外，太平洋十年涛动对降水也有影响，PDO 暖位相时，东南部冬季降水偏多；冷位相时则偏少，1999-2014 年 PDO 暖位相期间，东南部冬季平均降水量较 1983-1998 年冷位相期间多 25 毫米。

降水极端事件的形成与多重环流系统的协同作用密切相关极端偏多年份往往是多个有利环流因子共同作用的结果，2016 年冬季，强副热带高压带来充足水汽，活跃的南支槽提供上升运动，同时极涡异常引导冷空气南下，三者配合使东南部出现持续性强降水，福建三明、江西宜春等站点日降水量突破历史同期纪录，最大日降水达 50 毫米极端偏少年份则呈现相反的环流配置，2025 年初，副热带高压偏东，南支槽不活跃，冬季风偏弱但冷空气干冷，缺乏水汽配合，导致大范围干旱，浙江金华、衢州等地连续 28 天无有效降水，SPI 干旱指数达 - 1.5极端降水的空间分布具有集中性，江南的上饶、衢州和华南的韶关、贺州等地是极端降水高发区，这些区域地形抬升作用与环流系统配合，易形成强降水中心，上饶站极端降水重现期达五十年一遇极端干旱则多发生在沿海平原和盆地地区，2020 年底宁波、温州等地的严重干旱，SPI 干旱指数达 - 2.0，就与副高偏东、南支槽弱、冬季风干冷的环流系统持续异常导致的水汽匮乏有关，干旱导致当地农田作物减产 15%-20%人类活动引发的气候变化正逐步改变降水的原有特征观测数据显示，随着全球气温上升，东南部冬季降水的极端性有所增强，近二十年极端偏多和极端偏少年份共出现 8 次，是上世纪六十至八十年代 4 次的 2 倍。

气温升高导致海水蒸发量增加，为降水提供更多水汽，使得强降水强度提升，近十年冬季暴雨日数较之前三十年增加 15%，单次暴雨过程最大降水量从 80 毫米增至 100 毫米同时，气候变暖使大气环流出现调整，冬季风强度呈现减弱趋势，导致降水的年际波动更加剧烈，降水变率从过去三十年的 30 毫米增至近二十年的 45 毫米城市化进程带来的下垫面变化同样影响降水，城市建成区的硬化地表减少雨水下渗，增加地表径流，使得城市内涝在降水偏多年份更为突出，2016 年冬季广州、深圳等城市因内涝导致部分路段积水达 50 厘米这些变化并非单向，部分区域因气候变暖导致大气稳定性增强，反而出现降水减少趋势，近二十年平均降水量较之前三十年减少 15 毫米，形成区域差异此外，气溶胶浓度增加也影响降水，气溶胶作为云凝结核，可使云滴数量增加、尺寸减小，导致小雨日数减少，近十年较之前三十年减少 10%，大雨日数增加，增加 5%环流预报的精准度直接关系到降水预测的有效性目前对冬季环流系统的预报主要依赖数值天气预报模式，全。