引言

梅雨是在中国长江中下游地区、台湾地区、日本中南部以及韩国南部等地，每年6、7月份常会出现连阴雨的气候现象，是东亚夏季风向北推进过程中，东亚大气环流由春到夏过渡季节的产物(Kawamura and Murakami, 1998；胡娅敏等，2008；Ninomiya and Akiyama, 2009；唐永兰等，2016)。其中，江苏、安徽两省所在的江淮地区易受暴雨洪涝的影响，而涝灾大部分就是由梅雨异常所引起的(张运林和罗澈葱，2003；王晓芳，2012；张庆云和郭恒，2014)，如历史上有名的1954、1991、1998年的大洪水，以及2003、2007、2015、2016年的洪涝灾害(王晓芳，2012；王晓芳等，2015；廖移山等，2015；唐永兰等，2016；赵娴婷等，2017)都是由异常梅雨造成。2020年江淮地区梅雨期间暴雨日数之多、累计雨量之大、覆盖范围之广、梅雨强度之强，就安徽来说均位于历史第一位，江苏为历史第二。受其影响，江淮地区汛情严重。为何会出现如此超强梅雨？何因致使雨带长期维持？这些问题都在预报上亟待解决。

在梅雨异常及持续暴雨维持机理方面前人也已开展大量相关研究(丁一汇，1991；朱乾根等，2007；Suzuki and Hoskins, 2009；徐桂玉和杨修群，2002；Saito，2007；Wang et al., 2014)。近年来，更多的研究聚焦于梅汛期降水演变及形成机理方面。赵俊虎等(2018)指出2016年梅雨期副高异常偏强，副高西南侧转向的水汽输送异常偏强，并在长江区和江淮区与北方弱冷空气辐合，是造成梅雨量异常偏多的原因之一；何金海等(2006)指出频繁的东北冷涡活动通过显著的“气候效应”对梅雨期降水也具有影响作用。孙晓晴等(2020)指出江淮梅雨季降雨量多寡与阻塞高压活动密切相关；许建玉和王艳杰(2013)指出2003年梅雨期降水主要来自低层水汽辐合的贡献，而与低空急流相联系的水汽辐合的日变化造成了梅雨期强降水独特的日变化特征，等等。许多研究都表明梅汛期降水受到多种大尺度环流形势的影响，西太平洋副热带高压(以下简称副高)、高纬度阻塞高压(以下简称阻高)、冷涡及低空急流等的变化都是江淮地区入、出梅和雨带维持和变化的关键天气系统(Ninomiya and Mizuno, 1987；丁一汇，1991；朱乾根等，2007；Nagata and Ogura, 1991；金荣花等，2012)。

本文将针对2020年江淮地区超强梅雨进行分析，诊断分析关键影响系统异常，重点分析副高和冷涡的演变对梅雨带维持和空间分布影响，结合低空急流的作用，探讨出现极端梅雨的主要影响因子。

1 资料说明

本文研究区域为长江与淮河之间江淮地区中的江苏、安徽两省相关地区(周后福等，2014)。所用资料包括以下四类：

(1) 2020年6—7月江苏省72个、安徽省81个国家基本气象站的日降水量观测资料和1954—2020年江苏、安徽省各站梅雨期的降水资料。

(2) 欧洲中心提供的ERA5 2020年6—7月逐日的500 hPa高度场、850 hPa温湿风场、降水量等的再分析资料，其最高水平分辨率为0.25°×0.25°，时间分辨率为1 h (Hersbach et al., 2020)。

(3) 1981—2020年6、7月ERA5各要素的月平均资料，水平分辨率为0.5°×0.5°。

(4) 2020年6—7月逐日的探空资料。

2 研究方法

(1) 利用研究区域内的降水观测资料开展梅雨特征的统计分析。

(2) 利用ERA5的再分析资料计算并分析相关的物理量、雨带位置等的变化；结合月平均资料计算气候平均，分析各要素和天气系统的距平，通过对比来分析2020年梅雨的异常特征。

(3) 利用实况探空资料确定500 hPa副高脊线、冷涡的变化特征。副高脊线位置为副热带高压等高线反气旋曲率最大处各点的连线与120°E经度线交点所在纬度。副高脊线位置有不同经度范围内的平均脊线位置和具体某经度上的脊线位置，本文基于前期研究120°E上副高脊线位置和江淮地区雨带有较好关系，选择了120°E上副高脊线位置进行分析(毛文书，2006)。冷涡位置为500 hPa上中高纬度地区闭合的低压环流中心，其位势高度低于周围位势高度，随着时间变化冷涡中心一般会缓慢移动。

(4) 江淮暴雨过程和区域主要根据降水天气系统的演变和实况降水确立，以造成暴雨主要天气系统开始影响江淮地区到结束记为一次暴雨过程，过程时间长短略有差异，区域主要根据过程总降水量的暴雨以上级别降水落区确定。

3 江淮地区梅雨异常特征

2020年江淮地区入出梅时间自南向北略有差异，各地均经历了漫长的梅雨期。表 1给出了1954—2020年江苏、安徽入、出梅时间统计值。2020年江苏是6月9日入梅，安徽相对较早，6月2日入梅，江苏提前9 d，安徽提前14 d进入梅雨期。出梅时间江苏、安徽分别在7月29日和8月1日，分别较历史平均推迟了19 d、21 d，江苏接近历史最迟出梅，安徽则为历史最迟出梅日。梅雨期分别为51 d、60 d，远远超过历史平均梅雨期，并均超过45 d和57 d的历史最长梅雨期，为历史最长。

图 1是2020年梅雨期江苏、安徽各站点累积降水及区域性暴雨日数的分布，从图 1a中可以看出，江淮地区梅雨量明显偏多，大部分地区在700 mm以上。特别是安徽的西部大别山区为强降水中心，有12个气象站累积降水超过1 200 mm。江苏平均梅雨量615.4 mm，是常年同期(236 mm)的2.61倍，为有气象记录以来第二多(仅次于1991年738.8 mm)；安徽平均梅雨量856 mm，是常年同期(401 mm)的2.1倍，为有气象记录以来同期最多。从图 1b中可以看出，梅雨期间强降水发生频繁，覆盖范围广，江淮地区暴雨日数平均4.3 d，江淮东部暴雨日数相对略少，安徽南部暴雨日数明显较多，祁门最多达14 d。和历史平均暴雨日数相比，大部分地区均明显偏多。

表 2具体给出了2020年江淮地区梅雨期间的13次区域性暴雨过程分布，由表可知，江淮地区共经历了13次区域性暴雨过程，其中6月份6次，7月份7次。从暴雨过程落区分析，雨带具有明显的南北摆动，如6月12—16日暴雨带从淮北南退到沿江以南地区，6月16—18日又北跳到江淮之间和淮北地区，7月4—17日暴雨带也是经历了沿江以南-淮北-沿江以南-江淮之间的南北区域变化。

为了更清楚的反映出江淮地区梅雨雨带的摆动情况，图 2给出2020年6—7月逐日115°—120°E平均的累积雨量和120°E副高脊线随纬度的变化，以及常年6—7月副高脊线的变化情况。由图可见，雨带的位置基本以30°—32°N为中心，在28°—34°N的范围内摆动，且具有明显的持续性，6—7月逐日降水几乎没有明显间断。6—7月雨带周期性南北摆动明显，7月雨带较6月来说整体的位置更为偏北，整体呈北抬的趋势，共经历了4次为期约双周的南北振荡，最强降水时段主要集中在7月上旬。

综上所述，2020年江淮地区入梅偏早，出梅偏晚，梅期偏长，雨量显著偏多；梅雨期间强降水过程频繁，覆盖范围广。梅雨雨带具有明显的持续性，整体呈北抬的趋势，但基本以30°—32°N为中心，在28°—34°N的范围内经历了4次为期约双周的南北振荡，最强降水时段集中在7月上旬。

4 关键影响系统异常分析

梅雨期的长短、梅雨量的多寡受副高、阻高、冷涡以及低空急流等多个因素影响，以下主要从2020年梅雨期副高与阻高、冷涡、低空急流等关键影响系统和它们的常年气候态分布入手，分析梅雨异常的原因。

4.1 副热带高压与阻塞高压

副高与阻高对梅雨的形成具有至关重要的作用。副高的位置和强度直接影响着水汽的输送路径和主要辐合区，决定着主雨带位置，而阻高的形势决定着冷空气南下位置和系统移动的速度，从而影响着雨带的稳定性(徐海明等，2001；赵俊虎，2018；孙晓晴等，2020)。图 3是2020年6、7月500 hPa高度场和异常的情况。从图 3a可以看出，6月副高明显偏强，华东一带高度场较常年是明显正距平，588线平均位置西伸至华南沿海陆地，较常年偏西偏北。中高纬度经向环流明显，呈双阻型，乌拉尔山和鄂霍次克海附近高压脊中心的正变高明显，阻高较常年异常偏强，决定着中高纬度形势稳定，系统移动较慢。40°N以北两阻高之间的中高纬度地区是明显的负距平，且环流呈纬向分布。在这种背景下两处明显负距平低压中心为梅雨期降水提供了源源不断的冷空气，一路从贝加尔湖以西沿西路南下到达江淮地区，一路从东北沿东路南下影响江淮地区。

从图 3b可以看出，7月平均副高位置及形态和6月类似呈东西分布，但位置更为偏北，这也是7月雨带也较6月整体偏北(见图 2)的原因之一。低纬度高度场仍是明显正距平，但副高整体较常年位置偏南，高纬度地区分别在东北和贝加尔湖以西存在两个高压脊，也均配合有较强的正距平，利于高纬度形势的稳定，但位置较6月明显偏东，强度也较6月大大减弱，负距平中心一个位于东部高压脊南侧的山东渤海湾一带，另一位于两高压脊之间，同时40°—50°N区域内为弱的负距平，说明冷空气南下影响还是比较明显。

因此，2020年6—7月低纬度副高位置稳定，强度较强，利于水汽源源不断地向江淮地区输送；同时，高纬度地区阻高的维持和稳定的纬向环流分布，为冷空气不断的南下与暖气流在江淮地区交汇提供了较好的条件，呈现出对江淮地区降水的维持有利的环流背景，是致使2020年江淮地区入梅偏早、出梅偏晚的原因之一。

为了更加清楚地反映出不同时段副高和阻高的变化，图 4给出2020年6—7月逐旬500 hPa高度场和异常的变化情况。由图 4a可见，6月上旬副高较常年西伸北抬，贝加尔湖以西较强的暖高压脊及其东侧强低压致使较强冷空气南下，江淮地区以沿海槽为主，但长江中下游一带位于584线附近，降水条件较江淮地区好，造成雨带位置偏南(图 2)，出现入梅时间的南北差异。由图 4b可见，6月中旬副高也较常年偏强，584线到达江淮地区，中高纬度出现明显的双阻形势，两高之间是明显的低压区且伴随有高空槽波动，利于冷空气南下和降水形势的稳定少动，雨带北抬至30°N以北(图 2)。由图 4c可见，6月下旬是江淮地区常年的梅雨期，副高位置及588线北界和常年接近，中纬度环流平直且呈现弱的负距平，高纬度仍是双阻背景，冷空气主要从贝加尔湖西部扩散南下，既维持了大形势的稳定又保证了冷空气的持续南下至江淮地区，雨带主要位于30°—34°N范围内(图 2)，即梅雨分区中的江淮区一带(胡娅敏等，2008)。

从图 4d、e、f可以看出，7月逐旬形势和6月相比，副高依旧偏强且呈稳定的东西向形态分布，中高纬度具有明显差异，双阻背景崩溃，取而代之的是多短波槽波动影响，中纬度为弱的负距平，弱冷空气从河套地区和东北两路南下影响江淮地区，尤其是在7月上旬，副高强度继续维持，两高压脊之间的低槽和负距平、东部较深的沿海槽和鄂霍茨克海-日本海-山东渤海湾一带大片的负距平(图 4d)，为冷暖气流交汇及强降水的形成提供了较好的条件，雨带也较为稳定的维持在30°—34°N范围内(图 2)。

因此，2020年江淮地区超强梅雨前后期的阻高的形势存在着明显的不同：前期是在稳定的双阻背景下形成，后期是阻高崩溃后多短波槽波动影响下冷空气持续南下造成。

4.2 冷涡

进一步分析了梅雨期冷空气的活动情况。图 5是2020年6、7月850 hPa温度场和异常的情况，从图 5a中可以看出，6月有两个明显的正距平强温度脊分别位于0°—40°E和100°—140°E；从图 5b中可以看出，7月仍然存在两个明显的正距平强温度脊，但位置明显东移，分别位于40°—60°E和120°—140°E。同时，无论是6月还是7月，北极附近均为正的温度距平区，特别是7月份正距平更加强烈。北极冷空气区被北上的暖空气所占据，致使冷空气被迫南下，同时由于暖高压脊的加强使得高层槽加深，形成冷涡携带冷空气南下。

在此背景下，梅雨期间冷涡活动频繁，图 6是2020年6、7月冷涡中心位置及路径。从图 6a可以看出，6月有4个冷涡从100°E以西位置形成东移，每个冷涡维持时间较长，最长达7天之久。6月两个强大的暖脊形成稳定的阻塞高压(图 3a，图 5a)，使得利于冷涡形成的环流背景难以崩溃，是造成了冷涡维持时间长的主要原因。从图 6b可以看出，7月冷涡较多，共形成8个，但维持时间较短。7月暖脊相对较弱，位置较偏东，北极附近正距平更加强烈(图 3b，图 5b)，造成了冷涡发生次数较多、周期较短。

4.3 低空急流

低层水汽输送辐合区、强度和维持时间决定着强降水落区和量级大小，而水汽输送的主要动力来源于低空急流的维持(金荣花等，2012；许建玉和王艳杰，2013)。图 7是2020年6、7月850 hPa风场和水汽通量散度。由图可见，一条较强的水汽输送带自孟加拉湾-广西-长江中下游地区，为水汽的北上提供了足够的动力条件，长江中下游是明显的水汽辐合区，7月较6月西南风急流更加往北推进，江淮地区的水汽辐合条件加强，这也是雨带整体位置北抬的又一原因。

图 8是2020年6、7月850 hPa风场和水汽通量散度异常。由图可见，和常年平均相比，无论是6月还是7月，南海一带都有一异常反气旋维持，西南风急流在江淮地区异常偏强，江淮地区偏多的水汽来自于南海，水汽在江淮地区的汇集也较常年偏强。同时，江淮北部到山东一带北风分量明显，朝鲜半岛为低压区，说明梅雨期冷暖气流交汇明显，冷空气势力较往年偏强，这也是2020年副高一直难以北抬的原因之一(图 2—4)。但6月和7月的情况也有着一些差异：6月，东北地区有一异常气旋(图 8a)，东北冷涡偏强(图 5a)，与500 hPa形势场保持一致(图 3a)，华北一带为异常反气旋控制，东北冷涡西部和华北反气旋东部引导北方干冷空气南侵，与南海反气旋外围的西南气流交汇在江淮一带，水汽辐合异常增强；7月，东北地区为异常反气旋控制(图 8b)，黄海一带有一异常气旋维持，东北反气旋东部引导南下的冷空气、黄海气旋西部外围异常的东北风与南海反气旋外围的西南暖湿气流刚好也于江淮地区交汇。

5 关键影响系统异常与雨带分布的关系

以上分析表明，副高、冷涡、低空急流和水汽输送异常是造成此次梅雨异常的主要原因。下面进一步分析这些关键影响系统异常与雨带分布的关系。

5.1 副热带高压与雨带变化

由图 2中可见，多年平均的副高脊线整体呈逐渐北抬的趋势，脊线在6月19日(7月11日)前后越过22°N (27°N)，与江淮一带平均的入(出)梅时间刚好对应。2020年的副高脊线整体也呈北抬趋势，但较常年的变化明显不同。脊线从6月7日开始持续北跳，在9日到达20°N以北，此时环流条件有利于江淮地区入梅，之后脊线北跳迅速，在14日到达26°N之后才开始回落。此后，副高脊线均较常年的位置偏南，这有利于雨带在江淮一带的维持。脊线在7月29日才北跳至27°N以北，导致出梅偏晚，副高的这一次较长时间的维持导致了江淮地区出梅偏晚。

图 9给出了2020年6—7月逐日110°—130°E平均的500 hPa高度场随纬度和时间的变化。由图可见，2020年6—7月副高共计经历了9次振荡性增强，分别出现在6月1—2、9—13、17—18、21—27日；7月3—4、6—7、12—13、17—22、26—29日。如果忽略小幅的振荡，副高则经历了4次明显的增强，图 2中所示，分别出现在6月7—14日、6月21日—7月1日、7月9—13日、7月17—29日，呈现明显的准双周振荡，与雨带整体的摆动较为一致，副高增强时段一般伴随雨带的北抬，副高南落则对应着雨带的南压。副高增强阶段，强降水区主要位于32°—34° N、30°—34° N、32°—34°N、30°—34°N范围内，即江淮梅雨区一带，副高到达高点后即南落，强降水区也随之南压。

因此，2020年超长梅雨期间副高脊线整体较常年的位置偏南，维持时间较长，期间副高共经历4次准双周振荡，伴有9次小幅波动性北跳，这对强降水的发生、维持、雨带摆动具有关键作用，也是雨带得以在江淮地区长时间维持的关键影响因素。

5.2 冷涡与雨带变化

由图 6可见，6、7月大部分冷涡路径以偏东方向移动为主，结合江淮地区强降水过程出现的时间分析(表 2)，当江淮发生暴雨过程时，冷涡中心位于100°—135°E，35°—55°N范围内；当强降水位于江淮北部时，冷涡中心一般位于120°E以西，且向偏东或东略偏北方向移动，如6月12—13日、16—18日、28—29日和7月11— 12日、21—23日的沿淮和淮北地区强降水过程中冷涡的移动；当强降水位于沿江以南地区时，冷涡中心位于120°E以东或冷涡中心南下明显，如6月14—16日、7月4—7日、7月14—15日强降水过程的冷涡移动。

5.3 副高、冷涡系统配合对雨带影响

每次降水过程均会受到南北系统的影响，因此副高和冷涡的共同作用是造成一次次强降水的关键。从强降水和两者变化的关系可知，当副高处于增强阶段(图 9)，如6月9—13日、6月21—29日、7月9—13日、7月16—21日副高增强明显阶段，而此时冷涡中心刚好从100°E以西，50°N以北位置东移南下至120°E附近区域，最南可到达40°N附近；或者冷涡中心起源位置处于100°E以东的中纬度一带，快速东移影响副高的北上(图 6)，致使副高北抬位置不会太北，到达一定阶段将南退减弱，雨带南压，雨带也呈现先北抬再南退的变化特征(图 2)。当副高处于增强阶段时，冷涡刚好是形成发展东移南下阶段，然后在冷涡后部冷空气的作用下副高南退减弱，随着冷涡的东移远离，副高将再次增强，2020年梅雨期间副高北抬时段和冷涡南落东移时段两者的同期反位相叠加长时间维持，为江淮地区超长梅雨的形成和雨带的南北摆动维持提供了较好的系统配置。

5.4 低空急流与雨带变化

图 10给出了2020年6—7月逐日115°—120°E平均的850 hPa风场和水汽通量散度随时间的变化。由图可见，急流维持时间较长，整体也呈北抬的趋势，而且梅雨期内急流核心区及顶端大部分时段位于梅雨区内，有短暂的北上，最北也只到达35°N左右，而且维持时间较短。急流顶端水汽通量散度最强的区域基本和急流的变化相一致，急流相对较强时，水汽辐合也有明显增强。6—7月急流也经历了9次振荡性增强，急流增强的时段与副高增强的时段配合也较好(图 9)，与降水实况对比发现(表 2)，急流顶端位置的变化和强降水落区有很好对应关系，如6月12—13日、27—29日、7月11—12、21—23暴雨过程位于沿淮一带，正是急流位置偏北时段发生；而6月14—15、22—23、7月4—7日、14—17日过程偏南至沿江以南地区，对应时段急流位置和水汽辐合中心明显偏南(图 10)；7月上旬急流和辐合条件在28°—32°N增强维持，雨带也增强维持在28°—32°N (图 2)。2020年梅雨期间急流的长时间维持及对流层中层急流左侧辐合中心在江淮地区的维持为梅雨期强降水发生提供了充足的水汽输送和能量，对流层中层急流左侧辐合及急流上的脉动又为强降水发生提供动力条件。

6 结论

利用江苏、安徽国家基本气象站的观测资料、实况探空资料，结合ERA5的再分析资料，分析了2020年江淮地区梅雨异常特征，并对其成因进行了探讨，结果表明：

(1) 2020年江淮地区梅期偏长，梅雨期间雨量显著偏多，强降水过程频繁，覆盖范围广；梅雨雨带具有明显的持续性，整体呈北抬的趋势，但基本以30°— 32°N为中心，在28°—34°N的范围内经历了4次为期约双周的南北振荡，最强降水时段集中在7月上旬。

(2) 梅雨期间低纬度副高位置稳定，强度较强，利于水汽源源不断地向江淮地区输送；同时，高纬度地区阻高的维持和稳定的纬向环流分布，为冷空气不断的南下与暖气流在江淮地区交汇提供了较好的条件。

(3) 梅雨期内不同时段阻高形势存在着明显的不同，前期是在稳定的双阻背景下形成梅雨期持续降水，后期是在阻高崩溃后多浅槽波动背景下冷空气持续南下影响造成；低空急流的稳定维持是造成梅雨持续强降水的另一关键因素，偏多的水汽来自于南海。

(4) 强降水位于江淮北部时，冷涡中心一般位于120°E以西，且向偏东或东略偏北方向移动；当冷涡位于120°E以东或南下明显时，降水南压。

(5) 副高的4次准双周振荡和9次波动性北跳以及12次的冷涡活动对强降水的发生、维持、雨带摆动具有关键作用，副高北抬时段和冷涡南落东移时段两者的同期反位相叠加长时间维持，为江淮地区超长梅雨的形成和雨带的南北摆动维持提供了较好的系统配置。