梅汛期

梅汛期是指由梅雨期降水而引起的江河水位上漲時期。這是我國長江流域、淮河流域主要的汛期，是一年中流量最大的時期，容易引起災害。

基本介紹

• 中文名：梅汛期
• 外文名：Plum period
• 描述：梅雨期降水引起的水位上漲時期
• 套用：天氣預報
• 學科：氣象學

歷史極值

1931年的梅雨持續到7月下旬，月雨量偏多400mm．約為常年的3-4倍。1954年夏季，長江流域從5月底起就提前進入雨季，一直持續到7月底，比往年長了一個月，汛期總雨量800一1300mm，湖北、贛北、皖南甚至超過2000mm。1980年情況與1954年有些類似。這三個年份是我國梅汛期最著名的大水年。

浙江省梅汛期降水與洪澇災害的長期變化

浙江省地處中低緯度的過渡帶，不僅受西風帶天氣系統的影響，同時也受低緯熱帶和東風帶天氣系統的影響，導致了季風氣候特徵明顯，冷、暖、乾、濕的季節變化大。有時中低緯度系統在這一帶相互作用而產生強天氣，如多數情況下，梅雨降水就是來自中高緯度的冷空氣與低緯度的暖濕氣流在長江中下游地區交綏和相互作用的結果。正常年份全省從6月上旬至中旬前期進入梅汛期，但“入梅、出梅”時間在年際間變化較大。梅汛期降水量也有很大差異，但多數年份全省境內一般都有局部性或區域性的洪澇災害發生。洪澇是浙江省的主要自然災害之一，梅汛期降水是引發汛期洪澇災害的直接成因，特別是持續性、區域性的強降水更易產生洪澇或特大洪澇，如發生於1954，1980，1983年長江流域的持續強降水和1991，1996，1999年太湖流域連續暴雨都在浙江省引發了特大洪澇，並造成重大經濟損失和人員傷亡，其中1999年的特大洪澇災害造成直接經濟損失高達76.52億元。因此研究梅汛期降水和洪澇災害的變化規律，對於防禦洪澇災害具有重要意義。

資料及分析方法

採用1971-1999年5-9月浙江省57個氣象觀測站逐旬降水量資料，類似於浙江省氣象部門習慣把5月至7月15日期間發生的洪澇稱為梅汛期洪澇的做法，參照浙江省歷年“入梅”、“出梅”時間，將5月第六候至7月第六候期間的降水稱為梅汛期降水(量)。首先根據各站降水量之間的相關分析探討全省梅汛期降水的空間分布特點，然後取代表區域，套用奇異譜分析等方法，對歷年梅汛期降水長期變化的周期性和趨勢性等基本特徵進行分析，以探討近30a來梅汛期降水的基本特點和主要規律。

梅汛期降水的主相關型

將全省57個站梅汛期降水序列分別同其餘站做一點相關分析，統計各站同其它站相關達99%的相關信度的站數，與之顯著相關的站數越多的站，說明該站降水情況在省內的區域代表性就越好。將顯著相關站數最多的中西部區域(浙西片)8個站(淳安、建德、桐廬、蘭溪、金華、浦江、義烏、東陽)梅汛期降水做區域平均，然後再求該區域平均序列和原57個站序列的相關係數(圖1)。顯然，浙西幾個站與全省大部分站間梅汛期降水的線性相關明顯(達到99%的顯著水平)。同時發現，浙西北和東南沿海仍有一些站梅汛期降水的年際變化有一定特殊性，總體而言，浙西和浙東北部(包括慈谿、鎮海、石浦、普陀等站)間相關性最為明顯。將這種相關分布形態稱為浙江省梅汛期降水的“主相關型”，由於該相關區域覆蓋了全省大部分區域，故認為這個主相關型的年際變化基本上代表了全省歷年梅汛期降水的變化規律。

圖1

根據降水量一般具有臨域相關性的特點，本文認為浙西的梅汛期降水變化對全省梅汛期降水的代表性較好，故選取淳安等中西部區域8個站的梅汛期降水代表浙西地區(包括西南)。選取寧海、樂清、臨海、溫嶺、椒江、大陳、坎門、平陽、洞頭等9站梅汛期降水代表浙東南地區。至於浙西北地區，通過相關性分析，發現長興、安吉、湖州、德清、嘉興、桐鄉等站均可較好地代表該地區梅汛期降水的年際變化。浙東北的典型站選取慈谿、鎮海、石浦、普陀等四站。本文將分別以上述站為代表，研究各區域梅汛期降水的變化特徵。

圖2為上述4個地區代表站梅汛期降水的變化曲線(圖2(a)，2(b)，2(c)分別為浙西代表站和其它3個區域降水量的比較)。分析圖2發現，對於浙西北(圖2(a))和浙東南地區(圖2(b))，20世紀80年代以前，浙東南梅汛期降水略多於浙西，但80年至90年代初，二者接近，90年代後浙西有明顯反超的趨勢，浙東南呈明顯下降趨勢；對浙西和浙西北降水量的比較發現有3個明顯階段：20世紀80年代以前，後者明顯低於前者；從1980-1988年前後，兩區域相差不大；1988年後，總體上前者大於後者，但偶爾出現反常年份有1991，1996和1999年。對相關性較好的浙西和浙東北(圖2(c))，就總量而言，浙西的降水量明顯大於浙東北部，且差值29a來還有增大趨勢。根據雨澇等級劃定標準，兩月間降水距平達50%以上即為澇。可見近30a來浙西達到“梅澇”的風險性明顯高於浙東北，且20世紀90年代以來降水量一直持續偏高，而浙東北近30a來上升趨勢不明顯。

圖2

總之，浙江省梅汛期降水引起“梅澇”的風險是明顯的，其中以浙西為最，西部地區梅汛期降水居高不下，造成了重大的經濟損失。從發生洪澇的區域來看，應該主要在浙江省西部或北部地區，如1996，1999年罕見的特大洪澇正是在這一地區。

梅汛期降水的時間演變特徵

基於這些分析可進一步研究上述兩主要地區梅汛期降水的周期性和變化趨勢。為研究其時間演變規律，取浙西和浙東北梅汛期標準化降水的加權平均值作為主相關型的時間演變係數，並稱為“主相關指數”。計算主相關指數時，考慮浙西及西南部相關係數達0.60的27個站點，而浙東北只有9個，面積上也基本呈上述比例，因此取浙西(包括西南)區域平均的權重為0.75，浙東北權重為0.25，加權平均得到梅汛期降水主相關指數(圖3)。

圖3

從主相關指數的線性趨勢看，29a來有較強的上升趨勢(0.0408)，說明該時期梅汛期降水有一個總的上升趨勢。從長期來看，該指數的變化與同期SOI(南方濤動指數)變化呈明顯的反相關(SOI年序列可較好地表征ENSO指數的年際變化)，SOI年序列在該時期的線性趨勢約為0.0386，且從圖上也明顯可以看到ENSO(厄爾尼諾和南方濤動)指數和主相關指數的反相關對應關係，這說明浙江省梅汛期降水可能與ENSO事件存在某種聯繫。事實上，作為一種對全球天氣產生較大影響的現象，ENSO對副熱帶高壓和夏季風有直接而又強烈的影響，而這兩者又正是制約全省梅汛期降水的關鍵因素。

為進一步了解全省梅汛期降水的長期變化規律，對上述主相關指數作周期分析。奇異譜分析是20世紀80年代由Voutard和Ghil提出的檢測時間序列周期特徵的一種方法，較一般的功率譜分析而言，它不需正弦性的假定，識別的波形信號是直接由實際序列確定的，且對於功率譜信號有強化放大作用，故特別適合識別蘊涵於非線性動力學系統中的弱信號，並且它在分析周期時，對短時間序列的適用性也較強。在做時滯EOF(正交經驗函式)(TEOF，時間正交經驗函式)時取最大延遲m=8。

表1 TEOF 的分析結果

表1為時滯EOF(TEOF)分析結果，從特徵值(方差)來看，第1、第2TEOF和第3、第4TEOF是明顯成對的，並且它們兩對之間的方差相差較大，達到了區別的標準，我們取SSA(海面溫度距平)的重建序列(圖4)來分析周期(為了突出周期性，本文已將主相關指數的線性趨勢過濾掉)。

從重建序列來看，顯然第1，2時間係數重建序列基本反映了序列的準6a周期，兩個特徵向量的累積方差貢獻也達到50%，具有一定的意義。第3，4時間係數的重建序列(圖4(b))則較明顯地反映了準3～4a的周期分量，但明顯不如前面的周期顯著。近年來的研究發現，ENSO的周期一般為2～7a，可見，近30a來浙江省梅汛期降水變化具有ENSO的振動周期特點，因此，關注ENSO事件的發生，對於研究浙江省梅汛期降水的特點有較好的參考意義。由以上的分析，可以得出以下結論：近30a來浙江省梅汛期降水具有準6a和3～4a周期的短期振動變化特點，但浙西和浙東南梅汛期降水的增加趨勢比較明顯，浙西和浙西北是最容易出現梅汛期洪澇的區域，而後者降水的增加趨勢並不明顯。

圖4

浙西北、浙東南區域梅汛期降水的變化特點

由前面的分析可知：浙西北、浙東南梅汛期降水的變化和主相關指數的長期變化是有一定區別的，因此為了全面分析梅汛期降水的時間演變特點，對地處浙西北的6個站(經相關分析證明這幾個站梅汛期降水的相關均超過了99.9%的相關信度)梅汛期降水區域平均作同樣的分析，以得出浙西北梅汛期降水的主要特點。結果表明:兩個序列的周期性完全一致，只不過第1顯著的周期稍更突出一些(TEOF的前兩個特徵值的方差貢獻達60%)；同樣對於東南9個站的結果也完全一致，這是因為就一個省域而言，某一氣象要素的周期性，其臨域相關性應該較為明顯，雖然局地影響有所不同，但周期性往往是反映其所受之支配的物理因素的信號，應該是較為一致的，這種一致的結果同時還證明了梅汛期降水準6a和3～4a周期是客觀可信的。由前面對降水量的分析還知道，近30a來，全省梅汛期易出現梅澇的地區主要位於西北部和浙西(包括西南)，但20世紀90年代以後前者出現的幾率稍低。

梅汛期降水和梅汛期洪澇發生的聯繫

全省洪澇災害主要分為兩個時期：5-7月中旬間發生的為梅汛期洪澇(“梅澇”)，此後到10月間發生的為台汛期洪澇(“台澇”)。根據梅汛期降水的主相關指數，對照雨澇等級標準，發現其中超過0.5的有1973，1983，1989，1992，1993，1994，1995，1997和1999年9a發生梅汛期洪澇，約3～4a一遇。洪澇產生的原因是多方面的，像上述這種情況是由於整個梅汛期的降水量普遍偏多，因而引起梅澇，如果在短期內暴雨所造成的洪澇，在主相關指數中是體現不出來的，如1982，1988和1991年就屬此類情況。1991年梅汛期降水屬29a來較低水平，但6月中旬和7月上旬，浙北先後出現兩次連續暴雨過程，7月上旬又值江淮暴雨，太湖處於高水位，自北而南形成了強洪澇災害，杭嘉湖地區內澇嚴重。1990年6月24日颱風在福建登入，中心減弱後經過溫州、麗水、金華、紹興、杭州、湖州等13個縣市，颱風經過的附近地區，普遍出現暴雨和大暴雨，從南到北形成一帶狀洪澇區；又如1980年7，8月“二度梅”形成了浙中北部分地區的洪澇災害，等等。

研究結論

通過對浙江省梅汛期降水主相關指數的研究，得出了梅汛期降水的空間分布特徵和時間演變規律：

(1)梅汛期降水的區域相關性較好，其中西南—東北的相關性要好於東南—西北方向；

(2)梅汛期洪澇易發生於浙西(包括西南)和西北一帶；

(3)近30a來梅汛期降水有較明顯的上升趨勢，20世紀90年代是發生“梅澇”最多的時期；

(4)梅汛期降水有6a和3～4a的周期性，這與ENSO的年際變化屬於同一振盪系統，表明兩者間存在著某種聯繫。

此外，研究了浙江省梅汛期降水和歷年梅澇發生的關係。梅汛期降水的主相關指數可以較好地表征出現非颱風和暴雨影響的梅澇出現的時間，這說明該指數對於研究“梅澇”的變化是有一定的指示意義，但“梅澇”發生還受到其他因素(如暴雨、地形、前期降水情況等等)的影響，因此還應該考慮其他因素對產生洪澇的貢獻。

長江中下游梅汛期強降水過程非均勻特徵

梅雨是長江中下游地區春末夏初過渡季節中的重要天氣氣候現象，每年6月初到7月中下旬，湖北宜昌以東28～34°N之間的長江中下游地區常常有一段陰雨連綿，暴雨頻繁，降水量大，雨日集中的梅雨季節。每年梅雨的開始與結束、梅雨期長短、雨量多寡，直接影響長江中下游地區旱澇災害的形成和持續時間。已有大量研究揭示了長江中下游梅雨的時空特徵和年際變化規律，如利用近46a江蘇省中、南部各五站逐日雨量和西太平洋副高逐候脊線緯度資料分別劃分出蘇南和江淮兩區梅雨期。利用1954—1987年梅雨區35站降水資料通過EOF分析將梅雨降水分型，套用最大熵譜分析表明梅雨降水存在準七年振盪。對近116a的梅雨量進行分析，發現梅雨量長期變化存在5段持續異常期。利用116a(1885—2000年)長江中下游5站(上海、南京、蕪湖、九江和漢口)的逐日雨量資料對梅雨集中雨期、梅雨期降水強度、入梅和出梅日期進行了深入的研究。對1951—1994年6—7月北半球500hPa高度距平場和長江中下游降水量進行旋轉奇異值分解，研究了耦合相關空間分布的區域特徵以及相關型的時間變化。對安徽省近50a年的入梅、出梅日期、梅雨長度以及梅雨期降水量等梅雨參數進行了統計分析，揭示了安徽省梅雨的年際變化特徵。提出江蘇省中南部兩區梅雨量的一種季度預報方法，發現套用20a左右前期氣候要素場找因子組建的預報方程對隨後2a兩區梅雨量有明顯預報能力。

然而，關於梅雨期降水過程時空集中程度非均勻特徵的研究工作卻不多。近年來由於氣候異常，長江中下游梅雨過程呈現出新的時空非均勻分布特點：梅汛期雨日集中，降水強度大、範圍廣、持續時間長、梅汛期雨量超常、洪澇頻發、洪澇嚴重程度不斷加強、梅雨暴雨降水過程時空非均勻特徵發生了重大改變。因此，研究擬從梅雨期暴雨量、暴雨日數、暴雨集中程度、集中時期時空變化等方面研究梅雨暴雨的非均勻特徵，這對於認識梅雨暴雨發生髮展規律及防汛抗旱都具有十分重要的意義。

梅雨降水過程氣候特徵

長江流域梅汛期洪水發生頻率高，每次洪水都是由暴雨形成，梅雨期暴雨過程的強度，時空分布特徵直接關係到防汛、城市防洪、工農業生產和人民的生命財產安全。但暴雨預報還相當困難，因此，利用統計學手段分析歷年梅雨暴雨的時空非均勻特徵對於認識梅雨暴雨發生髮展規律仍然具有十分重要的現實意義。

圖5

圖5給出了梅雨期暴雨過程降水量及暴雨降水過程(日最大降水量≥50mm的連續降水過程)集中程度、集中期多年平均值的空間分布，可以看出，暴雨量多年平均值≥150mm(圖5.a中陰影區)的可能洪澇區域空間分布沿長江中下游地區呈西南-東北方向分布，以112°E為界，形成左右兩個高值區，左邊高值中心的面積遠小於右邊的高值中心，可見，就梅雨暴雨多年平均值而言，112°E以東的長江中下游地區發生梅汛期暴雨洪澇的機率更大，而暴雨降水量的高值中心右往往是暴雨集中程度的高值區(見圖5.a中陰影區的集中度)，即暴雨量越大的地區暴雨越集中，更容易發生嚴重的洪澇事件。就梅雨暴雨過程集中期的空間分布來看(圖5.b)，長江中下游地區的梅雨暴雨大都集中在35—37候(集中期數值為178～182)之間，集中期為180(即36旬)的等值線走向和長江基本一致，這表明長江中下游地區梅雨暴雨不但雨量大，而且集中程度大，出現時段也大致相同。這和長江中下游梅雨季節受季風系統控制有關，在梅雨鋒的控制下，長江中下游地區往往處於同一系統的控制下，因此降水的氣候平均態有較好的空間一致性。

降水時空分布的不均勻性使得梅雨暴雨降水量存在顯著的地區性差異，由於歷年梅雨期雨帶空間分布相對穩定，梅雨暴雨在幾十年的時間尺度上的非均勻特徵仍然有規律可循。圖6給出了徐群整理的關於長江中下游梅雨期梅雨量、梅雨期長度參數的時間序列(1960—2000年)和根據逐日降水資料計算的梅雨期暴雨集中度。圖6中的直實線段為梅雨量的線性趨勢，虛線段為各年代梅雨量的年代平均值。根據梅雨量的趨勢可以看出，雖然自1960年以來梅雨降水量有增加，但趨勢並不顯著，其氣候趨勢係數僅為0.272(即R=0.272)，未能通過0.05的信度檢驗。那么究竟是什麼原因導致了長江流域梅汛期上世紀90年代大旱大澇趨勢呢?根據徐群整理的梅雨量特徵值(梅雨強度指數：M)，1960—1979年是長江中下游地區梅雨量相對偏少的一個時期(平均梅雨量60年代859mm、70年代825mm)，而同時也是梅雨期偏短而暴雨集中度異常偏大的時期(55%)，少雨加上異常偏大的降水集中程度以及梅雨所處的暖季，容易形成嚴重的乾旱事件，而同樣是在梅雨量偏少的80年代(平均梅雨量為825mm，而暴雨集中程度僅為46.5%)，由於暴雨集中程度的下降卻不是一個明顯的乾旱時期；到了90年代，梅雨量異常偏大(平均梅雨量為1172mm)，暴雨集中程度(平均值為60%)也異常偏大，因此大的降水量配合暴雨的集中，導致了90年代嚴重的洪澇形勢。因此，降水強度和降水集中程度在時間上的疊加是造成60—70年代梅汛期偏旱，90年代極澇的重要原因之一。

圖6

梅雨期暴雨降水過程氣候趨勢

圖7為暴雨過程降水量、暴雨日數、梅雨期總降水量氣候趨勢空間分布圖，可以看出，暴雨過程降水量、暴雨日數、梅雨期總降水量有顯著的局地特徵，氣候趨勢顯著(通過了0.05的信度檢驗)增加的區域都在長江下游以南很小的一部分地區。根據暴雨集中程度和年降水量在東部地區相關係數空間分布來看(圖7.d)，除了長江下游部分地區的相關係數超過0.5外，長江中下游大部分地區的相關係數都在0.4左右。同樣梅雨暴雨過程集中度、集中期也無顯著的氣候趨勢，表明長江中下游地區梅雨各特徵參數在近45a的時間尺度上並無顯著的極端化傾向。然而，90年代以來梅汛期降水量偏多大旱、大澇等災害頻繁發生，因此有必要分析不同年代暴雨降水過程集中度的時空非均勻特徵。

圖7

研究結論

長江中下游地區梅汛期各特徵參量近45a來總體無顯著極端化傾向。僅梅雨期總降水量、暴雨降水量和暴雨日數在長江下游部分地區有較為顯著的增加趨勢。梅汛期暴雨降水量、降水集中度和集中期在時空上的疊加是造成長江中下游地區近年來大旱大澇趨勢加重的重要原因之一。前面綜合分析了4個年代(60—90年代)暴雨集中度的空間分布形式，在前3個年代在暴雨高值中心的集中度無顯著變化，而在90年代集中度大於50%的區域與暴雨量大於200mm高值區配合相當好，均分布在長江兩岸沿線地區。各年代梅雨暴雨集中期穩定在180左右，即長江中下游地區暴雨降水過程具有大致相同的集中時段。故討論梅汛期可能導致洪澇的暴雨降水過程的非均勻特徵時，綜合分析暴雨降水量，暴雨集中度、集中期的時空配合情況可能是有效手段之一。