引言

梅雨期暴雨是江苏的重要灾害天气之一，由于覆盖范围广、强度大、雨量集中，容易出现外洪内涝严重的防汛局面。2003年和2006年都是6月21日入梅，7月12日出梅，梅长22天，2003年共有12个暴雨日，2006年有11个暴雨日。从总雨量来看，2006年小于2003年, 2003年和2006年梅雨期雨量集中在淮河流域、洪泽湖周边及里下河地区，有惊人的相似处。2003年淮河流域、洪泽湖周边及里下河地区遭受1949年以来第二大洪涝灾害。江苏受涝面积194×10⁴hm²，成灾面积131×10⁴hm²，绝收面积49×10⁴hm²，受灾人口1798万人，紧急转移安置受灾人口79.8万人，倒塌房屋14.2万间，毁坏桥梁1.4万座，直接经济损失达199.7亿元。2006年江苏沿淮淮北地区暴雨洪涝灾害较重，农田受淹、农作物倒伏、房屋倒塌、道路房屋积水、鱼塘漫溢，农作物受灾面积达116万多公顷，直接经济损失46亿余元。由于梅雨期暴雨易造成严重的外洪内涝，因此曾有过不少研究^[1-4]。丁一汇等对1991年江淮流域持续性大暴雨进行过深入的研究^[5]，张小玲等、周功铤等和赵桂香等对梅雨锋和梅汛期暴雨的热力、动力结构做过分析^[6-7]。2003年和2006年的梅雨期具有暴雨落区的相似性和雨量上的差异，因此有必要对其进行热力和动力结构的诊断分析，这有助于认识暴雨成因，提高梅雨期暴雨的预报水平。

1 资料和方法

采用江苏省70个台站的雨量资料，将2003年梅雨期间12个暴雨日(日降水量≥50mm)和2006年梅雨期间11个暴雨日作为分析的两类天气样本(见表 1)。利用T213的逐日20时分析场格点资料，分别进行合成平均，制作出两年梅汛期的暴雨日合成平均天气形势场、物理量场。

2 2003年和2006年梅雨期降雨的分布特点

梅雨应为江苏省淮河(苏北灌溉总渠)以南的气候特征, 然而, 2003年和2006年的梅雨量都集中在江苏苏北地区。2003年梅雨期江苏沿江苏北17个市县的总降水量超过500mm，是历史平均值的3倍, 个别市县达到历史平均值的4~5倍(宿迁)，2003年总梅雨量的雨带呈经向型，大值区主要集中在西部地区。最大总降水量出现在江淮之间的江浦，为685.7mm(图 1a)，在梅雨日中，平均不到两天一场暴雨, 使江河湖泊汛情严重。2006年梅雨期主要降水也在沿江苏北，共出现11个暴雨日，平均两天一场暴雨，有7个市县的总梅雨量在400~500mm之间，超过500mm的只有江淮之间东部的大丰，为588.7mm(图 1b)。

3 形势特征对比分析 3.1 梅雨期副热带高压

江淮流域梅雨的形成, 与西太平洋副热带高压季节性西伸、北进密切相关。2003年入梅日为6月21日，500hPa120°E副热带高压脊线由19日的17°N北上至23°N，在梅雨期内，120°E副热带高压脊线在15~27°N之间摆动(见图 2a)，副高586dgpm线的北缘或西北边界从6月21日到7月10日有18天稳定在29~32°N，其中有15天在30°N或以北。2006年入梅日同样为6月21日，500hPa120°E副高脊线从19日开始到21日，维持在29°N，22日南落到24°N，梅雨期内，120°E副热带高压脊线主要维持在15~26°N(见图 2b)，副高586dgpm线的北缘或西北边界从6月21日到7月10日有15天稳定在29~32°N，其中有11天在30°N或以北。有4天受热带气旋影响降至27°N以南，这两年586dgpm线都是在7月11日北跳到34°N，12日出梅。2003年586dgpm线的位置相对于2006年稳定, 有利于冷暖空气在江淮流域交汇。

3.2 500hPa天气系统的合成分析

图 3a为2003年暴雨日的500hPa合成平均图，从中可以看到，120°E副高脊线在26°N，586dgpm线在长江口，四川西部为一浅槽区，槽前西到西南气流向江淮地区输送着暖湿气流，中纬度在华北有低槽东移，使冷空气得以扩散南下，同时华西低槽东移，槽前暖空气与北方的冷空气交汇于淮河流域以南地区，形成梅汛期暴雨天气的天气尺度环流系统。

图 3b为2006年暴雨日的500hPa合成平均图，120°E副高脊线位置在25°N，586dgpm线也在长江口，低槽在朝鲜半岛，槽后为一致的西北气流，有冷空气向江淮地区输送，同样四川西部也是浅槽区，槽前为西到西南气流，但江淮地区的环流较之2003年偏西的分量大些。

3.3 低空急流合成对比分析

图 3a、b阴影部分为850hPa上偏南风速＞9m·s^-1的大风速合成平均，可以看到，这两年暴雨日的大风速区合成平均都为一狭长的东北—西南走向，出口区位于江苏淮河以南地区，处于高空槽前和副热带高压西北侧的暖区之中。显然南方的暖湿气流通过西南(或偏南)向的狭长通道向江苏输送，促使低层迅速增温增湿，致使垂直方向的温湿层结结构发生变化，构成对流不稳定。研究表明^[8]，暴雨产生过程中急流的存在与中尺度系统有关，急流轴北侧有气旋切变和正涡度发展，促使暴雨区和其下风方之间出现强的水平辐合，水汽、能量和动量向暴雨区集中。2003年暴雨日有明显的急流，急流中心值为14m·s^-1，而2006年最大中心值仅为11m·s^-1，达不到急流风速的标准；2003年暴雨日合成平均的低空急流的偏南分量明显小于2006年，2003年的急流由副热带高压边缘的西南气流和华西低槽前的西南气流共同构成；而2006年主要是副热带高压边缘的水汽输送；2003年的急流带非常完整，而2006年偏南大风速区却出现了断裂。

4 热力条件对比分析

利用E=θ_se850+θ_se700+θ_se500-3×273.16来表征夏季风中具有高温高湿气团。图 4的实线分别为2003年和2006年暴雨日E指数合成平均，可以看到2003年暴雨日的E指数高值中心轴线在31~32°N，位于淮河以南地区，其数值为200~210℃。2006年暴雨日E指数伸向华东的高值中心轴线在31°N附近。虽然这两年梅雨期暴雨日的E指数在江苏的分布比较一致，但从等值线的分布看，在江淮流域范围内，2003年较2006年密集，说明锋区较强；而且2003年的中心值为东西分布，2006年中心值虽然大于2003年，但呈南北分布状态。

一般来说，深厚的暖湿气流是暴雨产生的必然条件。用θ_se500-θ_se850表示位势不稳定，如果θ_se500-θ_se850的负值区与E指数的高值区重合，可以用其代表高温高湿的不稳定区域^[8]，这一区域有利于暴雨的产生，而且θ_se500-θ_se850的负值绝对值越大，不稳定度就越大。从图 4虚线中可见，江淮流域自南向北2003年(图 4a)的θ_se500-θ_se850的值在-4~4℃之间，而2006年(图 4b)θ_se500-θ_se850的值在-9~-4℃。根据统计(24小时内相邻三个市县出现雷雨为一个雷雨日)，2003年暴雨日中一共有8个雷雨日，而2006年有11个雷雨日，说明2006年的位势不稳定远大于2003年，这与计算结果相符。然而2003年的梅雨总量却大于2006年，这也说明位势不稳定对强对流天气的产生具有指示意义，强对流天气会出现短时的强降水，也会产生暴雨，然而连续性暴雨的出现与暴雨产生的三要素相联系。

5 动力条件的对比分析 5.1 涡度、散度垂直剖面图对比分析

为了说明两年暴雨日涡、散度垂直方向动力特征的不同，沿119°E制作了合成平均涡度、散度的垂直剖面图。2003年暴雨日合成平均涡度剖面图中(图 5a)，33°N附近为正涡度区，最大值位于800~900hPa，为50×10^-6s^-1，正涡度区一直伸展到400hPa高空。其上为负涡度区，最小值在200hPa左右，为-60×10^-6s^-1。散度合成平均垂直剖面图(图略)中，33°N附近即淮河流域散度值为负值，辐合区一直伸到400hPa，中心值为-6×10^-6s^-1，在700hPa附近，另外在500hPa还有-6×10^-6s^-1中心值。正值区在100~400Pa，中心值为21×10^-6s^-1。涡度、散度合成垂直剖面图比较好地反映出2003年淮河流域暴雨形成的垂直方向的动力特征：低层辐合，高层辐散，无辐散层在400hPa附近。

2006年暴雨涡度合成平均垂直剖面图(图 5b)中，在33~36°N、450hPa以下的对流层低层为正涡度区，正涡度中心值在700hPa, 为30×10^-6s^-1，其上为负涡度区，中心值在200hPa附近，中心值为-45×10^-6s^-1。在散度合成平均垂直剖面图(图略)中，33°N附近的400hPa以下出现了-2×10^-6~-8×10^-6s^-1负散度值，低层气流产生明显的辐合。在400hPa以上出现辐散，中心值在250hPa附近，为20×10^-6s^-1。分析表明：2006年正涡度和辐合区的伸展高度与2003年相同，但中心值远小于2003年。2003年的涡度和散度的配合比较好，正涡度区和辐合区基本重合，2006年却略有偏差，散度中心较涡度中心偏南约0.5个纬度。

5.2 垂直速度剖面图对比分析

许多研究表明：暴雨发生在较深厚层次的上升运动中，图 6a、b分别是2003年和2006年暴雨日沿119°E垂直速度经向剖面图。2003年在江苏江淮地区，即32~34°N，在暴雨过程中ω为负值，从地面一直伸展到100hPa附近，中心值在400hPa，为-45×10^-3hPa·s^-1，上升运动区的两侧有明显的下沉运动区；2006年暴雨过程中，上升运动区同样从地面到100hPa，中心值的高度在550~700hPa，为-20×10^-3hPa·s^-1，其两侧也有下沉运动区，北部的下沉运动区不完整，因此，2003年上升运动的高度和强度都大于2006年。

6 结论

在上述对2003年和2006年梅汛期淮河暴雨合成对比分析的基础上，得到:

(1) 这两年梅雨期暴雨日的合成平均天气形势场有相似之处，在华西都有低槽活动，120°E副热带高压脊线位置在15~27°N之间摆动，5860gpm等值线都在30°N附近，符合梅雨期的天气形势。江苏的暴雨带一般位于副热带高压脊线之北7~9纬距。当副热带高压增强时，暴雨带可处在副高脊线之北9~11纬距。

(2) 2003年有明显的低空急流，最大风速比2006年大3m·s^-1；2003年暴雨日合成平均的低空急流的偏南分量明显小于2006年，配合500hPa形势，说明2003年梅雨期暴雨对流层低层的水汽输送不仅仅来自于副热带高压西侧的西南气流，还来自于孟加拉湾暖湿空气；而2006年暴雨的水汽条件主要来自于副热带高压西侧的西南气流。另外，2003年的低空急流带完整，2006年的大风速区有断裂处。

(3) E指数和位势不稳定的分析结果显示，2003年梅雨锋区强于2006年，但是2003年的位势不稳定度却小于2006年，即2006年的不稳定性降水多于2003年。2003年梅雨量大于2006年的事实说明短时强降水的增多并不是梅雨量大小的主要因素。动力条件分析表明，2003年暴雨日合成平均场的正涡度区和辐合区重叠，加剧了暖湿气流的上升运动，有利于暴雨的产生；2006年物理量场中心值的强度弱于2003年，也是导致2006年梅雨量小于2003年的原因之一。因此，梅雨期梅雨量的增幅与物理量的增量成正比关系。