徐州地区2025年9月至10月上中旬极端连阴雨天气过程分析

张莉  赵子月  李静怡

（徐州市气象局，江苏徐州，221000）

摘  要：9-10月上中旬是徐州地区秋熟作物生长及秋收秋种的关键时段，2025年9月1日至10月20日该地区出现1961年有观测记录以来同期最强极端连阴雨天气。基于徐州及下辖6个国家级气象观测站的逐日降水、日照等地面观测数据，结合1961-2024年气候均值及NCEP/NCAR再分析资料，对此次过程的实况特征、气候背景及成因进行系统分析。结果表明：此次过程具有总量极值化、持续时间长、空间分布较均一、光热严重亏缺的核心特征，全市平均降水量448.0mm，较常年同期偏多339.6%，达特极端事件标准；雨日频率76.7%，无连续2天以上无降水时段，平均日照时数较常年偏少6.3成。降水量空间上呈“西北多、东南少”分布，丰县降水量最大（429.3mm），新沂最小（357.9mm），但各区县距平百分率均≥224.6%。气候背景上，500hPa副热带高压异常偏强、偏北、偏西，脊线稳定维持35°N附近，中高纬度“两槽一脊”环流稳定，导致冷暖气流持续在徐州交汇。成因方面，副高引导西太平洋及南海暖湿气流形成双水汽通道，提供充足水汽；冷暖气流交汇形成稳定锋面及持续上升运动提供动力条件；K指数20-25℃带来的不稳定能量增强个例降水强度，三者协同导致此次极端事件发生。研究结果可为黄淮北部秋季极端天气监测预警及农业防灾减灾提供科学依据。

关键词：连阴雨，极端天气，副热带高压

引言：9月至10月上中旬正值徐州地区玉米、水稻等秋熟作物灌浆成熟的关键生育期，同时也是秋收秋种农事活动集中开展的时段，该时段的天气状况直接决定秋熟作物产量形成，并影响后续小麦播种的进度与质量。2025年9月1日至10月20日，徐州地区遭遇了一场历史罕见的极端连阴雨天气，其持续时间、累计雨量及日照偏少程度均突破1961年有气象观测记录以来同期极值。此次过程不仅导致玉米灌浆速率下降，水稻结实率降低，还因田间积水严重延误秋收秋种进程，给当地农业生产造成重大损失。

目前，学术界对极端连阴雨天气的研究多聚焦于长江流域、南方湿润地区以及西北干旱高原地区^[1-4]，针对黄淮北部徐州这类半湿润地区秋季极端连阴雨事件的系统研究相对薄弱，尤其是对该区域此类事件的气候背景与多尺度成因的耦合分析尚显不足。鉴于此，本文依托徐州及下辖丰县、沛县等6个国家级气象观测站的高精度地面观测数据，结合ERA5再分析资料，从实况特征、气候背景、成因机制等维度展开分析，重点量化降水与日照的异常程度，揭示环流异常配置与水汽、动力等关键物理量的协同作用机理，以期为该地区秋季极端天气的精准监测预警、短期气候预测优化及农业气象灾害防御策略制定提供科学支撑。

1 资料与方法

本文所用气象数据来源于徐州市气象局及下辖丰县、沛县、邳州、新沂、睢宁、市区6个国家级气象观测站，数据时段为2025年9月1日00:00至10月20日23:00，包括逐日降水量、日照时数、雨日数等地面观测资料，以及1991-2020年同期气候常年值数据作为参考基准。

气候异常程度判定采用距平百分率指标，计算公式为：距平百分率=（实况值-气候均值）/气候均值×100%，其中距平百分率≥200%判定为极端异常降水事件。持续性特征分析采用雨日频率（雨日数/总时段天数×100%）指标。显著性检验采用Z指数法，基于降水序列的正态分布特性，通过标准化处理判定事件极端等级，计算公式为：

式中，X为2025年气象要素，μ为1991—2020年同期均值，σ为同期标准差。

高空环流及物理量分析采用ERA5再分析资料，该资料由欧洲中期天气预报中心（ECMWF）提供，水平分辨率为0.25°×0.25°，较传统再分析资料具有更高的空间精度。所用数据包括500hPa位势高度、850hPa比湿、水汽通量、500hPa垂直速度及K指数等关键物理量，时间分辨率为1小时，用于气候背景诊断及成因机制量化分析。

2 实况特征

2.1 异常特征分析

此次极端连阴雨天气过程的异常特征集中体现为降水量极端偏多、日照时数显著偏少，且双指标异常程度均突破历史同期极值（图1）。全市平均降水量达448.0mm，较常年同期（101.9mm）偏多339.6%，是1961年以来同期均值的4.4倍；而平均日照时数仅108.1小时，较常年同期（286.8小时）偏少6.3成，形成“雨多晴少”的极端异常格局，这种双要素同步突破极值的情况在历史同期观测中尚属首次。采用Z指数法对此次降水异常程度进行显著性检验，代入公式计算得Z=5.08，远高于 “特极端事件”|Z|≥4.0的阈值，表明此次降水量异常程度在统计上具有极高显著性，属于历史罕见级别。

图 1 2025年9月到10月上中旬降水量和日照时数与常年值对比图

从雨日分布来看（图2），各区县雨日数介于25-31天之间，雨日频率普遍超过60%，远高于常年同期20%-25%的水平。其中丰县表现最为突出，雨日数达31天，雨日频率74%，意味着该时段内近3/4的时间均有降水；新沂雨日数相对较少但仍达25天，雨日频率60%，较常年同期偏多1.4倍。持续的阴雨天气导致田间土壤湿度长期处于饱和状态，部分低洼地块出现积水，直接影响作物根系呼吸及灌浆进程。

图 2 2025年9月到10月上中旬雨日天数及占比

2.2 时空分布特征

2.2.1 降水量空间分布

此次连阴雨过程降水量在空间上呈现“西北多、东南少”的分布特征，但整体均达到极端异常水平（表1、图3）。各区县降水量介于357.9-429.3mm之间，其中丰县以429.3mm位居首位，距平百分率达386.7%；新沂以357.9mm为最小值，但距平百分率仍达231.7%。从异常等级来看，丰县、沛县、市区、邳州及全市平均均达到特极端事件标准（距平百分率≥300%），新沂、睢宁达到极端事件标准（距平百分率≥200%），极端降水覆盖全市无死角，这种全域性极端异常在历史同期较为罕见。

图 3 2025年9月1日到10月20日徐州市累计降水量分布图

表 1 9月1日-10月20日各县（市、区）降水量及距平百分率

从各区县情况来看，丰县降水量最大（429.3mm），距平百分率达386.7%，为全市偏多最显著区域；新沂降水量最小（357.9mm），但距平百分率仍达231.7%，较常年同期偏多2.3倍。沛县、市区、邳州、睢宁降水量介于385.1-403.8mm之间，距平百分率224.6%-323.9%。根据气象行业标准《极端天气气候事件监测业务规定》（QX/T 386—2020），距平百分率≥200%为“极端事件”，≥300%为“特极端事件”，此次过程中丰县、沛县、市区、邳州及市均达到特极端事件标准，新沂、睢宁达到极端事件标准，影响范围覆盖全市。

2.2.2 时间演变特征

此次连阴雨过程的突出特点是持续性极强，9月1日至10月20日50天内无连续2天以上无降水时段，最大无降水日数仅1天。从降水强度来看，单日降水以小雨至中雨为主，日降水量2-25mm的天数占总雨日数半数以上，但存在4次明显的强降水集中期（图4），分别为9月11-12日（累计平均降水量90.5mm）、9月15-17日（累计平均降水量36.1mm）、10月1-2日（累计平均降水量73.8mm），以及10月16-18日（累计平均降水量49.6mm），均达到大到暴雨天气，成为累计雨量突破极值的关键时段。这种“小雨持续、大雨集中”的降水模式，既保证了过程的持续性，又通过集中降水累积放大了灾害效应。

图 4 (a)9月11-12日、（b）9月15-17日、（c）10月1-2日、（d）10月16-18日徐州市降水实况分布图

2.2.3 日照时数特征

连阴雨天气伴随的显著日照匮乏是此次事件的另一核心特征，全市平均日照时数仅108.1小时，较常年同期偏少6.3成。各区县日照时数介于95.3-120.8小时之间，其中丰县日照时数最少（95.3小时），较常年同期偏少6.7成；新沂日照时数相对较多（120.8小时），但仍较常年同期偏少5.8成（表2）。持续寡照导致作物光合作用效率大幅下降，对农作物对产量形成造成直接影响。

表 2 2025年9月到10月上中旬日照时数（小时）与距平百分率（%）

3 气候背景

此次极端连阴雨天气的形成与500hPa高度场的异常配置密切相关，副热带高压（以下简称“副高”）的异常偏强、偏北、偏西是关键大尺度环流背景，其与中高纬度环流的协同作用为事件发生提供了有利的大尺度条件。

从2025年9月1日至10月20日500hPa位势高度分布来看（图5），基于ERA5高分辨率资料分析显示，副高脊线稳定维持在35°N附近，较常年同期偏北；西伸脊点位于95°E附近，较常年同期（140°E附近）偏西40多个经度，这种偏北偏西的程度在历史同期排名靠前。副高面积指数达1605.94×10⁴km²，较常年同期偏强近1倍，强而稳定的副高成为水汽输送和环流维持的关键系统。

图 5 2025年9月到10月上中旬500hPa位势高度分布图

500hPa位势高度距平场显示（图6），徐州地区位于强正位势高度异常区中心附近，异常值达40-60gpm，表明该区域受高压系统持续控制，与副高异常偏北的特征相呼应。同时，中高纬度地区维持稳定的“两槽一脊”环流形势，即欧洲东部和亚洲东部为低压槽，贝加尔湖附近为高压脊，这种环流配置使得贝加尔湖附近的低压槽能够持续引导冷空气南下，而异常偏北的副高则形成稳定阻挡，使得冷暖气流在徐州地区持续交汇，形成稳定的锋面系统，为降水过程的持续发生提供了稳定的大尺度环流背景，这也是此次过程无明显中断的核心环流原因。

图 6 位势高度距平场及2025年和常年同期副高位置

4 成因分析

4.1 水汽条件

充足的水汽供应是此次极端连阴雨事件形成的物质基础，异常偏强偏北的副高为水汽输送提供了稳定通道。基于ERA5资料的850hPa比湿分析显示，9月1日至10月20日期间，徐州地区850hPa比湿平均值达8-11g/kg，较常年同期偏高2-3g/kg，为降水形成提供了充沛的水汽储备（图7）。通过水汽通量诊断分析可知，此次过程存在两条关键水汽通道：一是副高南侧的偏东气流将西太平洋的暖湿水汽向西北方向输送至徐州地区，二是副高西侧的偏南气流将南海的暖湿水汽向北输送，两条水汽通道在徐州地区交汇，形成稳定的水汽辐合中心（图8），水汽辐合强度较常年同期偏强，为持续降水提供了稳定的水汽保障，这种双水汽通道的协同输送模式是此次降水总量突破极值的关键因素之一。

图 7 2025年9月到10月上中旬850hPa比湿分布图

图 8 2025年9月到10月上中旬平均水汽通量垂直积分分布图

4.2 动力条件

稳定的环流形势和强烈的上升运动为降水的持续发生提供了良好的动力条件。中高纬度“两槽一脊”环流的稳定维持，使得冷空气能够持续南下，而副高的稳定阻挡使得冷暖气流交汇形成的锋面系统在徐州地区长时间停滞，锋面坡度较小且移动缓慢，导致降水区域稳定少动。基于ERA5资料的垂直运动分析显示，徐州地区500hPa垂直速度平均值为-0.1Pa/s至-0.14Pa/s（图9），负值中心与降水集中区域高度吻合，表明该区域存在持续的强上升运动，有利于水汽的抬升冷却凝结形成降水。此外，副高控制区域的下沉气流与锋面附近的上升气流形成垂直环流圈，进一步加强了上升运动的稳定性，使得降水过程能够持续进行而不中断，这种动力条件的持续维持是此次事件持续性特征的核心成因。

图 9 2025年9月到10月上中旬500hPa平均垂直速度分布图

4.3 稳定度条件

大气的不稳定状态是增强降水强度、放大降水总量的重要因素。基于ERA5资料计算的K指数分析显示，此次过程中，徐州地区K指数平均值达20-25℃（图10），表明大气中储存了较为充沛的不稳定能量。冷暖气流的持续交汇使得大气温度垂直梯度增大，层结不稳定性增强，容易引发对流性降水。虽然此次过程以稳定性的小雨至中雨为主，但间歇性的对流活动使得部分时段降水强度增大，如9月16日丰县首羡镇和集村出现40.3mm/h的短时强降水，10月1-2日出现中到大雨天气，这些对流性降水贡献了此次过程25%以上的累计雨量（图10、图11）。探空资料显示（图11），9月15日20时徐州站CAPE值达1132.6J/kg，SI指数0.57，并且伴随活跃的雷电活动（图12），表明大气具备较强的对流潜力，这种稳定性降水与间歇性对流降水的叠加，进一步增加了累计降水量，是此次事件极端性的重要补充。

图 10 2025年9月到10月上中旬平均K指数分布图

图 11 2025年9月15日20时徐州站探空图

图 12 2025年9月15日对流情况图

5 结论与讨论

5.1 主要结论

2025年9月1日至10月20日徐州地区出现1961年有观测记录以来同期最强的极端连阴雨天气，该事件呈现“总量极值化、持续时间长、空间分布均一、光热严重亏缺”的核心特征，全市平均降水量达448.0mm，较常年同期偏多339.6%，Z指数达5.08，达到特极端事件标准，各区县降水量距平百分率均≥224.6%，其中丰县、沛县、市区、邳州及市均达特极端等级；过程持续50天，雨日频率76.7%，无连续2天以上无降水时段，最大无降水日数仅1天，同时平均日照时数仅108.1小时，较常年偏少6.3成。此次过程空间上呈“西北多、东南少”分布，丰县降水量最大（429.3mm）、新沂最小（357.9mm），时间上存在3次降水集中期，以10月5-10日累计降水量108.4mm为最多。气候背景上，基于ERA5高分辨率资料分析表明，500hPa副热带高压异常偏强、偏北、偏西，脊线稳定维持35°N附近，西伸脊点达95°E，面积指数较常年偏强近1倍，同时中高纬度“两槽一脊”环流稳定维持，使得北方冷空气与副高输送的暖湿气流在徐州附近持续交汇。成因方面，副高引导西太平洋及南海暖湿气流形成双水汽通道，850hPa比湿达8-11g/kg，为降水提供充足物质基础；冷暖气流交汇形成较稳定的锋面系统，配合500hPa上-0.1~-0.14Pa/s的持续上升运动，提供了稳定动力条件；平均K指数20-25℃带来的不稳定能量引发间歇性对流降水，进一步放大降水总量，三者协同作用导致了此次极端连阴雨事件的发生。

5.2 讨论

此次极端连阴雨事件的发生与全球气候变化背景下中纬度极端降水事件频发的趋势相吻合，副高的异常偏北偏西可能与赤道中东太平洋海温异常及北极涛动负位相的协同影响有关，具体而言，赤道中东太平洋冷水事件可能通过Walker环流调整影响副高位置，而北极涛动负位相则有利于中高纬度冷空气南下，二者的耦合作用机制需结合更长时间序列的海气相互作用数据及ERA5高分辨率资料进一步深入研究。此外，此次事件对农业生产造成严重影响，后续需结合作物生长模型开展定量影响评估，并基于此次过程的成因分析优化秋季极端连阴雨天气的预测指标，提升监测预警能力。

参考文献

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作者简介：张莉（1997--），女，汉族，江苏省徐州市鼓楼区人，江苏省徐州市气象局气象台预报员工程师，主要从事短时临近预报和气象服务工作。联系电话：19549141098；邮箱：zhanggzzhang@foxmail.com；通讯地址：徐州市云龙区(新城区)昆仑大道徐州气象局（美的广场对