郭圳勉， 黃先倫， 麥宗天， 葉磊

(1.陽江市氣象局，廣東陽江　529500；2.解放軍94676部隊氣象臺，上?！?02178)

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陽江市暖區(qū)暴雨的天氣學(xué)分型

郭圳勉1， 黃先倫1， 麥宗天1， 葉磊2

(1.陽江市氣象局，廣東陽江529500；2.解放軍94676部隊氣象臺，上海202178)

摘要：采用常規(guī)氣象資料、區(qū)域自動站資料、NCEP/NCAR再分析資料和OLR日平均資料，對2003—2012年陽江市29次暖區(qū)暴雨過程按切變線型、低渦型和分別出現(xiàn)在南海夏季風(fēng)爆發(fā)前后的南風(fēng)型進行分型，并對4類暖區(qū)暴雨的平均環(huán)流場和個例進行分析，結(jié)果表明：(1)陽江暖區(qū)暴雨多為南風(fēng)型，主要發(fā)生在南海夏季風(fēng)爆發(fā)之后；(2)各類暖區(qū)暴雨環(huán)流相同點：高層受南亞高壓影響，有較強輻散；低層南支槽影響明顯，有低空急流向暴雨落區(qū)上空輸送充沛的暖空氣及不穩(wěn)定能量，使中尺度對流云團生成或輸入；(3)切變線型、低渦型和南海季風(fēng)爆發(fā)后的南風(fēng)型暖區(qū)暴雨中，暴雨發(fā)生時副高位置偏東、強度偏弱，并略有西伸或東退，處于南海季風(fēng)槽活躍時期；(4)在南海季風(fēng)爆發(fā)前的南風(fēng)型中，副高位置較西，強度較強，強盛的西南風(fēng)與副高位置偏西有關(guān)。

關(guān)鍵詞：天氣學(xué)； 暖區(qū)暴雨； 多尺度環(huán)流條件； 南海夏季風(fēng)； 陽江

暖區(qū)暴雨是華南前汛期發(fā)生較多的一類暴雨，因其發(fā)生時冷空氣和鋒面距離強降水區(qū)較遠，往往預(yù)報難度較大，并因其具有強度大、時間短、局地性強等特點，其來勢兇猛，極易造成重大災(zāi)害。對于暖區(qū)暴雨預(yù)報，自20世紀80年代以來，已有專家總結(jié)出若干經(jīng)驗規(guī)則[1-2]，并在實際預(yù)報中得到應(yīng)用[3]。對華南暖區(qū)暴雨，國內(nèi)也開展了大量卓有成效的研究工作。這些研究不僅對華南暖區(qū)暴雨的大尺度環(huán)流特征[4-7]進行分析，還從華南暖區(qū)暴雨的中尺度對流系統(tǒng)及重力波觸發(fā)機制等方面進行了研究[9-12]。

陽江市作為廣東省3大暴雨中心之一，其暴雨尤以5、6月份最多[3]，且進入5月后，冷空氣的勢力減弱，西南暖濕空氣增強，有利于暖區(qū)暴雨的發(fā)生，其局地性強、降水時間短、強度強的特點，對當(dāng)?shù)爻青l(xiāng)經(jīng)濟發(fā)展和人民群眾生命財產(chǎn)安全造成極大威脅。本研究選取2003—2012年5—6月作為統(tǒng)計分析時間段，使用陽江地面氣象觀測站資料及NCEP/NCAR再分析資料(其中，圖1-4的b圖采用分辨率2.5°×2.5°的資料，其余分辨率為1°×1°)和OLR日平均資料，對陽江市暖區(qū)暴雨過程進行分類，并對各型暖區(qū)暴雨的平均環(huán)流場和典型個例進行分析，以期概括出陽江暖區(qū)暴雨天氣學(xué)模型，為當(dāng)?shù)亟窈笈瘏^(qū)暴雨預(yù)報提供判據(jù)，更好地開展防災(zāi)減災(zāi)氣象服務(wù)。

1暖區(qū)暴雨分型標準

參考林良勛等[3]的定義，本研究將前汛期暖區(qū)暴雨定義為在前汛期中，不受冷空氣及冷性高壓脊控制，不受鋒面影響下出現(xiàn)的暴雨。根據(jù)暖區(qū)暴雨局地性、短時性的特點及上述定義，從陽江2003—2012年5—6月6 h降水量≥30 mm的過程中統(tǒng)計出共發(fā)生暖區(qū)暴雨過程29 次。

為便于日常預(yù)測預(yù)報分析，根據(jù)暴雨發(fā)生時850 hPa影響系統(tǒng)的不同，對統(tǒng)計出的暖區(qū)暴雨過程分為以下3種類型：

①切變線型：暖區(qū)暴雨發(fā)生時，850 hPa上有切變線存在，且暴雨發(fā)生在切變線的偏南風(fēng)側(cè)，即暖濕空氣側(cè)，定義為切變線型暖區(qū)暴雨。

②低渦型：暖區(qū)暴雨發(fā)生時，850 hPa上有低渦存在，且暴雨發(fā)生在低渦環(huán)流中的南部暖區(qū)，定義為低渦型暖區(qū)暴雨。

③南風(fēng)型：暖區(qū)暴雨發(fā)生時，850 hPa上為廣闊南風(fēng)控制，暴雨發(fā)生在西南氣流風(fēng)速切變輻合當(dāng)中，定義為南風(fēng)型暖區(qū)暴雨。

按上述暖區(qū)暴雨分類，對29次過程進行分類。其中切變線型有2次，低渦型有5次，南風(fēng)型最多，共有22次，占76% 。

根據(jù)中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所的歷年季風(fēng)監(jiān)測公報確定南海夏季風(fēng)的爆發(fā)日期，統(tǒng)計出陽江90%(26次)的暖區(qū)暴雨過程發(fā)生在南海夏季風(fēng)爆發(fā)之后，僅有10%(3次)的過程發(fā)生在南海夏季風(fēng)爆發(fā)之前。并且，發(fā)生在南海夏季風(fēng)爆發(fā)之前的3次過程均為南風(fēng)型。因此，本研究在上述3類暖區(qū)暴雨的基礎(chǔ)上，將第3類南風(fēng)型暖區(qū)暴雨劃分為2類，一類為發(fā)生在南海季風(fēng)爆發(fā)前的南風(fēng)型暖區(qū)暴雨，另一類為發(fā)生在南海季風(fēng)爆發(fā)后的南風(fēng)型暖區(qū)暴雨，共4類。根據(jù)以上分類，在2003—2012年5—6月的各類暖區(qū)暴雨中分別選出一個典型個例進行分析。

另外，根據(jù)文獻[13]的標準，南海季風(fēng)槽位置和強度采用105°—120°E 850 hPa平均渦度表示。

2暖區(qū)暴雨分型

5—6月，華南地區(qū)南有南海夏季風(fēng)爆發(fā)、西太平洋副熱帶高壓第1次北跳；北有冷空氣南下影響。由于副高北跳，易在華南上空，即副高的西側(cè)或北側(cè)邊緣出現(xiàn)低空急流。低空急流將不穩(wěn)定能量和水汽輸送到華南上空，在切變線、弱冷空氣侵入等作用下，觸發(fā)暴雨過程。同時，在夏季風(fēng)影響區(qū)域和副高邊緣不穩(wěn)定區(qū)，中尺度對流系統(tǒng)發(fā)展旺盛，或隨爆發(fā)后的夏季風(fēng)移動到華南上空，或在華南上空直接生成發(fā)展，易造成華南地區(qū)的強降水。陽江位于廣東西南部，其前汛期暖區(qū)暴雨的影響系統(tǒng)與華南地區(qū)的相同。下面將從平均環(huán)流場和典型個例對4類暖區(qū)暴雨進行分析。

2.1切變型暖區(qū)暴雨

對2003—2012年2次切變線型暖區(qū)暴雨過程的平均環(huán)流場進行分析。200 hPa平均環(huán)流場上(圖略)，東亞為兩槽一脊的形勢，東亞的環(huán)流呈較強斜壓性。位于亞洲東岸的東亞大槽槽底拖至廣東上空；南亞高壓在中南半島至阿拉伯半島上空，廣東位于其頂前部。兩者共同作用，使得廣東上空有較強輻散。中層586 dagpm線(圖略)伸至南海北部，南支槽位于孟加拉灣，廣東位于槽前偏南風(fēng)影響地區(qū)。配合副高頂部的偏南風(fēng)，在廣東南部有強的偏南風(fēng)，為廣東南部沿岸帶來強的水汽輸送。而在低層(圖略)，隨著位于亞洲東岸的東亞大槽南下的冷空氣與來自濕潤的偏南風(fēng)相交匯，在廣東南部形成了切變，觸發(fā)并使暴雨維持。

發(fā)生在2008年6月5—7日的降水，為典型的受切變線影響的暖區(qū)暴雨過程，過程降水量為345.4 mm(統(tǒng)計時段為2008年6月5日10：00—7日16：00(北京時，下同))。該過程發(fā)生期間，南海夏季風(fēng)基本維持在20°—25°N之間，850 hPa風(fēng)場(圖1)上可以看到在23°N附近，由季風(fēng)帶來的海上較強偏南風(fēng)與內(nèi)陸的弱東南風(fēng)形成了切變，橫穿珠三角和粵西沿海，且陽江上空(21.5°N)的低空急流(圖略)較為強勁。在強降水發(fā)生時段，500 hPa環(huán)流場(圖略)上副高在110°E以東地區(qū)先東退后西伸，位置偏東，強度偏弱。隨著副高進一步西伸，降水逐漸減弱。說明當(dāng)副高位置偏東，強度偏弱，有利于切變型暖區(qū)暴雨的發(fā)生。

圖1　2008年6月6月08：00 850 hPa風(fēng)場(單位：m/s)

在較強的季風(fēng)背景下，強的偏南風(fēng)和低空急流將水汽源源不斷地向西南沿海一帶輸送，在切變線的激發(fā)下，激起了大片的對流云系發(fā)展，造成了該次陽江地區(qū)的暖區(qū)暴雨過程。

2.2低渦型暖區(qū)暴雨

對2003—2012年共5次低渦型暖區(qū)暴雨過程的平均場進行分析。200 hPa平均環(huán)流場上(圖略)，中高緯環(huán)流較平直，南亞高壓位于中南半島至阿拉伯半島，其東側(cè)在南海北部分裂出一個小高壓，粵西正位于該小高壓邊緣，有較強的輻散。500 hPa平均環(huán)流場上(圖略)副高西伸脊點位于130°E附近。低緯波動頻繁，南支槽較強，粵西受北部灣附近弱槽前的西南風(fēng)控制。低層上(圖略)在粵西到廣西有一低壓環(huán)流，粵西地區(qū)處于其東部暖式切變的控制，配合500 hPa上的西南風(fēng)，大量水汽從海上向該地區(qū)輸送并輻合，使得暴雨發(fā)生并維持。

發(fā)生在2003年6月10日的降水，為典型的受低渦影響的暖區(qū)暴雨過程，過程降水量為98.4 mm(統(tǒng)計時段為2003年6月10日08：00—13：00)。該過程發(fā)生期間，南海夏季風(fēng)北推至18°—28°N之間，850 hPa風(fēng)場(圖2)，廣西東部附近有一低壓環(huán)流中心，以東形成了暖式切變，以西形成東西向的冷切變向北部灣伸展，陽江位于暖、冷切變間的暖區(qū)內(nèi)。同時，在19°—22°N之間出現(xiàn)低空急流(圖略)，急流中心位于20°N附近。過程中，副高在110°E以東先略東退后西移，位置偏東，強度偏弱，引起了陽江的強降水；而當(dāng)副高進一步西伸時，降水逐漸減弱。

圖2　2003年6月10月14：00 850 hPa風(fēng)場(單位：m/s)

在較強的季風(fēng)背景下，暖、冷切變間的暖區(qū)有強的西南風(fēng)，配合低空急流，將水汽源源不斷地向西南沿海一帶輸送，形成對流云團；在降水區(qū)上空，受到低層弱冷空氣的激發(fā)，也有對流云團不斷發(fā)展。多條件配合造成了該次陽江地區(qū)的強降水過程。

2.3南風(fēng)型暖區(qū)暴雨

1)發(fā)生在南海季風(fēng)爆發(fā)前。

對2003—2012年共3次發(fā)生在南海季風(fēng)爆發(fā)前的南風(fēng)型暖區(qū)暴雨過程的平均環(huán)流場進行分析。高層上(圖略)，廣東處于出海的東亞大槽后和偏東的南亞高壓脊前的輻散流場中。500 hPa環(huán)流場上(圖略)中高緯環(huán)流較平直，副高西伸脊點到達中南半島東部(105°E)，粵西位于其頂后部，有較強的西南風(fēng)影響。850 hPa上(圖略)粵西地區(qū)為一致南風(fēng)，該型的水汽主要聚集在低層(850 hPa以下)，隨著中低層的南風(fēng)向該地區(qū)輸送，使暴雨維持。

發(fā)生在2006年5月4—5日的降水，是典型的廣闊偏南氣流中的暖區(qū)暴雨過程，過程降水量為502.5 mm(統(tǒng)計時段為2006年5月3日16：00—4日18：00)。該次強降水過程發(fā)生在南海夏季風(fēng)爆發(fā)之前。

從圖3b中可以看出，南海夏季風(fēng)在5月16日前后北推至華南地區(qū)。在此之前，南海夏季風(fēng)徘徊在12°N以南地區(qū)。在無季風(fēng)影響的背景下，從2006年5月4日00：00 850 hPa風(fēng)場(圖3a)中，可以看到廣東、廣西地區(qū)仍處于廣闊的暖濕西南氣流中。

在前汛期，強降水一般在西太平洋副熱帶高壓的西部或西北部邊緣發(fā)生，最有利于暴雨的形勢是副高呈“帶狀”分布，脊線位于18°N以南(一般在13°—18°N之間)[3]。為比較西太平洋副熱帶高壓和降水的關(guān)系，把4月29日—5月8日陽江的逐日降水量以直方圖的形式放在同期沿18°N的500 hPa高度的經(jīng)度-時間剖面圖左側(cè)(圖3c)。在此期間，18°N附近的副高從西太平洋西伸至中南半島以東，呈帶狀，其在南海北部的強度達到590 dagpm。陽江位于副高邊緣不穩(wěn)定區(qū)域。在強降水發(fā)生時段，副高強度逐漸加強西伸(圖3c)。與其配合，850 hPa在陽江上空有低空急流存在(圖3d)。低空急流將水汽和不穩(wěn)定能量輸送到降水區(qū)域上空，使強降水維持。5日，急流中心向北推至廣東以北地區(qū)，水汽和不穩(wěn)定能量的輸送也隨之北移，陽江強降水結(jié)束。

在該次強降水過程中，OLR低值區(qū)主要位于副高邊緣(圖略)，說明該區(qū)域上空對流發(fā)展旺盛，有利于強降水的發(fā)生。但在4日，OLR低值區(qū)在陽江上空斷裂，而此日陽江的降水量達428.8 mm。OLR的斷裂，可能因為所用資料為日平均資料，將OLR在當(dāng)時更精細的變化平滑掉，需待下一步分析研究。

圖3　陽江暖區(qū)暴雨發(fā)生在南海季風(fēng)爆發(fā)前的南風(fēng)型天氣學(xué)模型

a.暴雨發(fā)生時(2006年5月4日00：00)850 hPa風(fēng)場(單位：m/s)；b.2006年5—6月850 hPa 105°—120°E平均渦度(單位：×10-5s-1)；c.沿18°N的500 hPa高度(單位：dagpm，>588 dagpm用陰影表示)和同期陽江降水量(直方圖，單位：mm)；d.沿112°E的850hPa全風(fēng)速(單位：m/s，>12 m/s用陰影表示)

2)發(fā)生在南海季風(fēng)爆發(fā)后。

對2003—2012年共19次發(fā)生在南海季風(fēng)爆發(fā)后的南風(fēng)型暖區(qū)暴雨過程的平均環(huán)流場進行分析。該型中高層上中高緯環(huán)流較平直，200 hPa平均環(huán)流場上(圖略)南亞高壓位置偏東，粵西處于其高壓環(huán)流內(nèi)，有明顯的輻散。500 hPa平均環(huán)流場上(圖略)副高西伸脊點位于130°E附近，低緯波動頻繁，南支槽較強，粵西受北部灣附近弱槽前的西南風(fēng)控制。低層(圖略)粵西地區(qū)為一致西南風(fēng)，該型的水汽與季風(fēng)爆發(fā)前的南風(fēng)型相似，主要聚集在低層(850 hPa以下)，并在南部沿岸輻合，使暴雨維持。

發(fā)生在2011年6月28—29日的降水，是典型的廣闊偏南氣流中的暖區(qū)暴雨過程，過程降水量為333.3 mm(統(tǒng)計時段為2011年6月28日14：00—29日06：00)。該次強降水過程發(fā)生在南海夏季風(fēng)爆發(fā)之后，并正是南海季風(fēng)涌爆發(fā)時段[14]。

2011年南海夏季風(fēng)爆發(fā)時間較早，5月下旬，季風(fēng)加強北推，開始影響華南地區(qū)。隨后，季風(fēng)減弱。6月下旬，季風(fēng)槽非?；钴S，其強度中心北抬至22°N附近(圖4b)。在強的季風(fēng)背景下，6月28—29日陽江及其附近地區(qū)發(fā)生強降水。在2011年6月29日00：00的850 hPa風(fēng)場(圖4a)上，可以看到廣東、廣西地區(qū)處于廣闊的暖濕西南氣流中，在珠三角以西沿海地區(qū)出現(xiàn)西南風(fēng)和偏南風(fēng)的風(fēng)速風(fēng)向輻合。低空急流(圖4d)也在29日00：00前后出現(xiàn)并加強。在此期間，18°N附近的副高位于130°E以東，位置偏東(圖4c)。強降水在副高略有西伸時爆發(fā)，在其減弱后減弱。在強的季風(fēng)背景下，影響華南的偏南風(fēng)中出現(xiàn)弱的輻合，并有低空急流配合，在陽江及附近地區(qū)不斷激發(fā)對流云團(圖略)，使得強降水發(fā)生并維持。

圖4　陽江暖區(qū)暴雨發(fā)生在南海季風(fēng)爆發(fā)后的南風(fēng)型天氣學(xué)模型

a.暴雨發(fā)生時(2011年6月29日00：00)850 hPa風(fēng)場(單位：m/s)；b.2011年5—6月850 hPa 105°—120°E平均渦度(單位：×10-5s-1)；c.沿18°N的500 hPa高度(單位：dagpm，>588 dagpm用陰影表示)和同期陽江降水量(直方圖，單位：mm)；(d)沿112°E的850hPa全風(fēng)速(單位：m/s，>12 m/s用陰影表示)

3結(jié)論

1)4類暖區(qū)暴雨在高層都受南亞高壓影響，有較強輻散氣流，低層南支槽影響明顯，受西南風(fēng)控制。暴雨過程中，有低空急流，配合低層西南風(fēng)，使上空有著充沛的暖空氣及不穩(wěn)定能量，中尺度對流云團多在陽江本地上空生成并維持，或由強西南氣流從南海輸送到陽江后在當(dāng)?shù)丶訌娋S持，從而造成局地強降水。

2)切變線型、低渦型和南海季風(fēng)爆發(fā)后的南風(fēng)型中，暴雨發(fā)生時副高的西伸極點基本位于130°E附近，位置偏東，強度偏弱，并略有西伸或東退；當(dāng)副高進一步西伸時，降水減弱。而在南海季風(fēng)爆發(fā)前的南風(fēng)型中，副高西伸極點在130°E以西，強度較強。

3)切變線型、低渦型和南海季風(fēng)爆發(fā)后的南風(fēng)型暖區(qū)暴雨均發(fā)生于南海季風(fēng)槽活躍時期，西南風(fēng)強盛；在南海季風(fēng)爆發(fā)前的南風(fēng)型中，強盛的西南風(fēng)與副高位置偏西有關(guān)。

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收稿日期：2014-12-08

基金項目：廣東省氣象局科研項目“廣東龍舟水特征及其與南海季風(fēng)系統(tǒng)的關(guān)系研究”(2014C09)

作者簡介：郭圳勉(1987年生)，女，本科，助理工程師，主要從事天氣氣候預(yù)測研究。E-mail：guozhenmian@163.com

中圖分類號：P44

文獻標識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1007-6190.2016.01.004

Classification of Synoptic Patterns for Warm-Sector Rainstorms in Yangjiang City

GUOZhen-mian1,HUANGXian-lun1,MAIZong-tian1,YELei2

(1. Meteorological Bureau of Yangjiang, Yangjiang 529500; 2. Meteorological Observatory of Troop 94676 of PLA, Shanghai 202178)

Abstract：Using data from conventional means, regional automatic weather stations, NCEP/NCAR reanalysis and daily OLR averages, we classified 29 processes of warm-sector rainstorm in the city of Yangjiang for 2003-2012 based on the patterns of shears and vortexes as well as southerly winds before and after the onset of the summer monsoon in the South China Sea, and analyzed the mean circulation fields and cases of the four types of warm-sector rainstorms. The results are shown as follows. (1) Mostly of the pattern of southerly winds, the rainstorm of Yangjiang mainly occurs after the onset of the summer monsoon. (2) The common feature of these patterns of rainstorm is that the upper level is affected by the South Asia high with intense divergence, a low-level southern branch of the westerlies is active and low-level jet streams supply abundant amount of warm air and unstable energy to the area of the rain to result in the generation or migration of mesoscale cloud clusters. (3) For the warm-sector rainstorm of the patterns of shear, vortex and southerly winds after the monsoon onset, the subtropical high is more eastward and weaker or even extends more westward or retreats more eastward, as a monsoon trough is active over the South China Sea. (4) For the pattern of southerly winds prior to the monsoon onset, the subtropical high is more westward and stronger, and a strong southwesterly wind is associated with a more westward located subtropical high.

Key words：synoptics; warm-sector rainstorm; multi-scale circulation conditions; summer monsoon in the South China Sea; Yangjiang

郭圳勉， 黃先倫， 麥宗天， 等.陽江市暖區(qū)暴雨的天氣學(xué)分型[J].廣東氣象，2016,38(1)：13-18.