影响降水的因素很多,比如地形的影响、下垫面的影响等,这里重点对形成黄河流域降水的气象成因进行分析。

一、少雨期天气形势

虽然夏季是黄河流域雨量最充沛的季节,但由于环流形势的变化,经常会出现连续数日的少雨阶段,经过分析,少雨期的环流形势具有如下特点。在欧亚大陆中高纬度地区维持两槽一脊型,即乌拉尔山地区和东经125°附近分别存在低压槽,巴尔喀什湖至贝加尔湖一带相应为一高压脊,黄河中游处于脊前槽后的西北或偏西的冷干气流里,阻止了暖湿空气北上。另外,少水期地转西风偏弱、轴线偏北,即西风带锋区弱而且偏北。西太平洋副热带高压主体较弱,范围较小,位置偏南、偏东。脊线一般位于北纬25°及以南地区,并且西伸脊点明显较常年偏东,副高所处位置难以使海上的暖湿空气输送到黄河流域,对黄河中下游地区的降雨极为不利。

冬季是黄河流域的典型少雨阶段,其天气形势与夏季少雨期类似,在1月上旬500hPa多年平均高度图上可见,中纬度地区环流较平直,欧亚大陆为稳定的两槽一脊型,东亚大槽稳定存在,另一低压槽位于里海地区,巴尔喀什湖至贝加尔湖一带为高压脊,黄河流域经常处于脊前槽后的西北气流控制下,干旱少雨。西太平洋副高退至东经150°以东。在地面图上,蒙古高压势力强盛,携带的干冷气团频繁对黄河流域造成影响,形成降温。由于持续受少雨天气形势的影响,因此,造成了黄河流域冬季降水极其偏少。

二、有利降水的天气形势

夏季黄河流域降雨明显偏多,除连续性的小到中雨外,较强的降雨过程对雨量的贡献很大,因此本文对强降雨期的天气形势进行了重点分析。强降雨阶段的环流形势与一般降雨的环流形势有相似之处,只是其环流背景和天气系统更加强盛,并且配置更为有利。黄河中游较强降雨的环流形势基本可分为经向型和纬向型两大类。

(一)经向型环流

经向型降雨期,欧亚大陆西风带以经向环流为主,长波系统移动缓慢或稳定少动,巴尔喀什湖至贝加尔湖地区为长波深槽。但有时贝加尔湖地区会出现高压脊,而此时在高压脊的西部或东部则存在深厚的低压区；当低压槽位于贝加尔湖高脊的东部时,冷空气沿北路南下,影响黄河流域；当低压槽位于贝加尔湖高压脊的西部时,冷空气沿西北路南下,此时,华北至贝加尔湖地区的高脊若与副热带高压结合,可使来自低纬度的低值系统在黄河中游地区停滞少动,持续降雨。经向型强降雨期往往伴有低纬度的低值系统北上或受到低压倒槽的影响。“58.7”暴雨期,贝加尔湖地区为一低压槽,该低槽与来自低纬度的台风低压共同作用,为“58.7”暴雨提供了有利的动力条件,在东经110°上,暴雨期均出现了低压槽或台风低压、低压倒槽等。西太平洋副高位置稳定,且偏北,副高中心位于日本海,同时青藏高压也相对较强,两高之间形成相对低值区。冷槽由西路或北路移入黄河中游地区,由于东部沿海副高脊的阻挡,冷槽在该地区移速变慢或少动,同时低纬度的低值系统受副高及东经110°附近低槽的偏东、偏南气流引导,携带大量暖湿空气向黄河中游地区输送,为中游地区的降雨提供了有利的环流场。

在低纬度地区,经向型强降雨期除存在印缅低压外,北纬20°以北经常出现台风低压或其他热带低值系统,热带辐合带有北推的趋势。

经向型暴雨发生在高空环流异常而导致经向环流显著加强,并且形势趋于稳定的阶段中。经向型暴雨期天气形势的显著特点是:

(1)西太平洋副热带高压明显北抬,可移至日本海至朝鲜半岛一带,并能维持5～7d以上。(www.daowen.com)

(2)由北疆东移的槽、切变到达黄河中游后,受副高阻挡而停滞下来,而且还可能造成后续的低值系统在同一地区连续叠加的现象,从而造成一地维持数日强辐合上升运动的现象。

(3)由于副高的北抬,赤道辐合带也显著北抬,代替了历年平均的副高位置,为黄河流域形成经向型降雨过程提供了良好的水汽和动力不稳定条件。

(4)台风活动增强,在多例经向型暴雨中绝大多数个例有台风活动。

(二)纬向型环流

纬向型环流是夏季居于优势的环流形势,纬向型强降雨的环流特征是:贝加尔湖地区存在伸厚切断低涡,中纬度西风带盛行纬向环流,短波槽活动较多,低涡的底部东经105°附近为低压槽区。西太平洋副热带高压也比较稳定,强度较强,常呈东西向带状分布。当脊线在北纬25°～30°,西伸脊点在东经105°～110°,且西风带短波槽自西向东移至东经105°附近或以东时,短波槽携带的干冷空气和副高西北部边缘的暖湿空气在黄河中游地区上空交汇,使该区域成为水汽、能量的聚集地,有利于中游地区出现纬向型暴雨。

纬向型暴雨期亚洲大陆中纬地区的经向环流指数和纬向环流指数都偏强,说明在北纬40°～60°区间内穿过固定经度线的等高线较密集,西风带锋区强而偏南偏东。

从西太平洋副高的环流特征量看出,纬向型暴雨期,副高西伸脊点明显偏西,比平均值偏西15～16个经度,脊线位置略偏北,较平均值偏北1～2个纬度,北界偏北2～4个纬度,副高的强度和面积指数明显偏强。

纬向型暴雨在20°N 以北无明显的低纬度低值系统(如:台风、低涡、东风波切变线等)出现,这是与经向型暴雨的区别之一。

从7月下旬500hPa多年平均高度图,可以看出与1月平均环流形势有明显不同,等高线比冬季明显变得稀疏,表明来自北方的冷空气势力已经减弱。两张图上槽脊的配置呈现出相反的趋势,1月位于贝加尔湖地区的高压脊在7月的平均形势图上被低压槽取代,黄河流域大部分地区位于低压槽附近,1月东亚大槽的位置7月则变为了高压脊,黄河流域处于该高压脊后部的西南气流里。西太平洋副热带高压已明显加强并西伸,副高主体移到东经150°以西地区,西伸脊点在东经122°,到达我国的东南部海域,脊线北推至北纬25°附近,里海南部高压也明显加强,黄河流域大部分地区处于两高一低的环流背景下。

7月的平均环流形势与多雨期有共同之处,基本为两脊一槽型,这是夏季降雨较集中的重要原因之一。