李爭(zhēng)輝，羅亞麗,

(1.中國(guó)氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081；2.南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估協(xié)同創(chuàng)新中心，南京210044)

引言

華南通常指28°N以南、云貴高原東部及以東的區(qū)域。華南地區(qū)的汛期從4 月持續(xù)到9 月(Ramage，1952)，時(shí)間跨度長(zhǎng)，并且不論是小時(shí)尺度(Luo et al.，2016)還是更長(zhǎng)時(shí)間累積的強(qiáng)降水(Zheng et al.，2016)均發(fā)生頻繁，因此，華南地區(qū)暴洪和城市內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)很高(Hallegatte et al.，2013；Luo et al.，2019)。隨著東亞夏季風(fēng)環(huán)流和降水的季節(jié)性進(jìn)動(dòng)，華南的汛期被分為前汛期和后汛期兩個(gè)階段。華南前汛期(4—6月)(Yuan et al.，2010)降水受到熱帶和中高緯天氣系統(tǒng)相互作用的影響(Luo，2017)，降水量占全年總降水量的一半左右。華南前汛期降水常發(fā)生在鋒面附近(稱“鋒面降水”)，以及沒有鋒面或者距離鋒面幾百公里以外的地面斜壓波氣旋暖區(qū)內(nèi)(稱“暖區(qū)降水”)(Huang et al.，1986；Ding，1994)。鋒面降水通常影響華南內(nèi)陸地區(qū)(Li et al.，2020)，而暖區(qū)降水可以發(fā)生在華南內(nèi)陸和海岸線附近(李爭(zhēng)輝，2019；Luo et al.,2020)，并且暖區(qū)和鋒面雨帶常常同時(shí)出現(xiàn)(Li et al.，2020)。華南海岸暖區(qū)降水的產(chǎn)生與來自熱帶洋面的邊界層氣流(Luo et al.，2017；Chen et al.，2017)、邊界層急流與對(duì)流層中低層急流的耦合(Du and Chen，2018，2019)、中尺度冷池(Wu and Luo，2016；Liu et al.，2018)、海岸地形作用(Wang et al.，2014；Tu et al.，2014)以及海陸風(fēng)(Chen et al.，2016)相聯(lián)系，珠三角城市群暖區(qū)降水還與城市熱島效應(yīng)和城市群附近地形關(guān)系密切（Wu et al.，2019；Yin et al.，2020）。

南海季風(fēng)一般于5 月中下旬爆發(fā)，將華南前汛期分為季風(fēng)爆發(fā)前和爆發(fā)后兩個(gè)階段。4 月，侯降水量大于60 mm 的雨帶出現(xiàn)在華南北部(中心位于27°N)(Zhao et al.，2007)。南海季風(fēng)爆發(fā)后，向華南輸送水汽的通道和水汽源地發(fā)生顯著改變(Chen and Luo，2018)，強(qiáng)降水事件發(fā)生更加頻繁(Ding and Chan，2005)，并且總降水量在6 月上旬達(dá)到最強(qiáng)，這體現(xiàn)了南海季風(fēng)對(duì)華南前汛期強(qiáng)降水的重要影響(Wu and Wang，2001)。最近研究綜合利用地面觀測(cè)資料和衛(wèi)星產(chǎn)品對(duì)比了華南前汛期季風(fēng)爆發(fā)前后的降水和對(duì)流特征(Xu et al.，2009；Luo et al.，2013)，發(fā)現(xiàn)在季風(fēng)爆發(fā)后降水系統(tǒng)的對(duì)流強(qiáng)度增強(qiáng)，其主要原因是季風(fēng)爆發(fā)后華南地區(qū)具有更有利的熱力和水汽條件。

由于觀測(cè)資料時(shí)空分辨率的限制，以往對(duì)華南前汛期降水的研究多關(guān)注以日降水量為基礎(chǔ)的區(qū)域性降水過程(張端禹等，2012)，隨著觀測(cè)資料時(shí)空分辨率的提高，利用小時(shí)降水資料開展華南前汛期降水的研究逐漸增多(李德帥，2016；陳楊瑞雪，2018)。近期研究表明，極端的強(qiáng)降水事件(不到20 h累積降水量高達(dá)400 mm 甚至500 mm，小時(shí)降水量超過100 mm 甚至180 mm)在南海季風(fēng)爆發(fā)前也時(shí)有發(fā)生(Wang et al.，2014；Liu et al.，2018；Huang et al.，2019)，且降水的日變化特征在華南西部?jī)?nèi)陸、東部?jī)?nèi)陸和沿海地區(qū)這些不同子區(qū)域各有特點(diǎn)，在季風(fēng)爆發(fā)前后也有所變化(Jiang et al.，2017)。

對(duì)某一固定地點(diǎn)來說，造成洪澇災(zāi)害的原因往往是持續(xù)一段時(shí)間的總降水量過強(qiáng)。某一點(diǎn)的降水量(P)可以表達(dá)為平均降水率(R)和持續(xù)時(shí)長(zhǎng)(D)相乘(Doswell et al.，1996)。降水時(shí)長(zhǎng)取決于直接產(chǎn)生降水的中小尺度系統(tǒng)的大小、形狀以及移動(dòng)方向和速度，這些因素受到降水觸發(fā)和發(fā)展機(jī)制(如主導(dǎo)的天氣系統(tǒng)、下墊面不均勻性)的影響，因此，固定點(diǎn)降水時(shí)長(zhǎng)為降水物理機(jī)制的研究提供了新的思路。Yu等(2007)提出了基于單個(gè)站點(diǎn)降水觀測(cè)的“降水事件”的定義，在此基礎(chǔ)上研究了我國(guó)東部降水事件的時(shí)空特征，如，降水日變化與降水事件時(shí)長(zhǎng)的關(guān)系(Yu et al.，2007；孫溦，2016)，降水事件特征的季節(jié)變化(Li et al.，2013)和年代際變化(Li et al.，2011)，以及降水率隨時(shí)間演變的不對(duì)稱特征(Yu et al.，2013)。

上述對(duì)華南前汛期降水的研究主要把4—6 月作為一個(gè)整體，針對(duì)華南區(qū)域平均開展分析，僅有少數(shù)研究對(duì)比了南海季風(fēng)爆發(fā)前后兩個(gè)階段的降水特征，并且仍然缺少針對(duì)區(qū)域內(nèi)各站點(diǎn)降水事件的研究。因此，本文分析1980—2017年華南前汛期降水的統(tǒng)計(jì)特征，從各站點(diǎn)降水事件的角度展開分析，對(duì)比南海季風(fēng)爆發(fā)前后兩個(gè)階段，并且對(duì)比所定義的華南西部?jī)?nèi)陸、東部?jī)?nèi)陸、沿海地區(qū)這三個(gè)子區(qū)域，以期進(jìn)一步加深對(duì)華南前汛期降水的認(rèn)識(shí)，為評(píng)估數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式提供參考，有助于提高華南前汛期降水的預(yù)報(bào)水平。

1 資料和方法

1.1 南海季風(fēng)爆發(fā)時(shí)間的確定

使用國(guó)家氣候中心定義南海季風(fēng)爆發(fā)時(shí)間的方法(http：//cmdp.ncc-cma.net/Monitoring/monsoon.php)，即當(dāng)南海季風(fēng)監(jiān)測(cè)區(qū)內(nèi)(110°—120°E，10°—20°N)平均緯向風(fēng)由東風(fēng)穩(wěn)定轉(zhuǎn)為西風(fēng)，并且平均假相當(dāng)位溫穩(wěn)定大于340 K 的那一候?yàn)槟虾Ｏ募撅L(fēng)爆發(fā)侯(穩(wěn)定指的是持續(xù)兩候、中斷不超過1 候，或持續(xù)3 候及以上)。利用水平分辨率0.25°×0.25°的ERA-Interim(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) Interim Re-Analysis data set，https：//www.ecmwf.int/en/forecasts/datasets/archive-datasets/reanalysis-datasets/era-interim)再分析資料(Dee et al.，2011)計(jì)算南海季風(fēng)爆發(fā)時(shí)間，得到結(jié)果如圖1 所示。1980—2017年南海季風(fēng)平均爆發(fā)于第28 侯，即5 月16—20 日，最早爆發(fā)在第24 侯(2012 年)，即4 月26—30 日，最晚于第32 侯爆發(fā)(1987 年，1989，1991 年，2004 年)，即6 月6—10日。本研究將華南前汛期(4—6月)分為季風(fēng)爆發(fā)前和爆發(fā)后兩個(gè)階段，將季風(fēng)爆發(fā)侯的前2.5 d 歸為季風(fēng)爆發(fā)前階段，后2.5 d 歸為季風(fēng)爆發(fā)后階段，得到1980—2017年季風(fēng)爆發(fā)前、后平均分別有49.6 d和41.4 d。由于華南前汛期季風(fēng)爆發(fā)前后兩個(gè)階段的日數(shù)不同，本文分析結(jié)果若不加說明，均代表日平均的結(jié)果。

圖1 1980—2017年南海季風(fēng)爆發(fā)侯Fig.1 The onset pentad of South China Sea monsoon from 1980 to 2017.

1.2 分析區(qū)域與降水事件的定義

利用中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心研制的中國(guó)國(guó)家級(jí)地面氣象站逐小時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)集，分析1980—2017 年華南降水事件特征，區(qū)域是105°—118°E、19°—27°N(圖2)，區(qū)域內(nèi)共303個(gè)國(guó)家基本站，其中貴州40 個(gè)、湖南35 個(gè)、江西24 個(gè)、福建28 個(gè)、云南2 個(gè)、廣西85 個(gè)、廣東76 個(gè)和海南13 個(gè)。根據(jù)地理位置和地形的不同選取華南的3個(gè)子區(qū)域：西部?jī)?nèi)陸、東部?jī)?nèi)陸和沿海地區(qū)。每個(gè)子區(qū)域的地形特征差異顯著：西部?jī)?nèi)陸西北高、東南低，主要是云貴高原及其東南部山坡，平均海拔695 m；東部?jī)?nèi)陸以丘陵為主，平均海拔402 m；沿海地區(qū)是低矮的山地和平地，平均海拔只有131 m。

圖2 華南地區(qū)地形圖(灰色實(shí)線表示省界,藍(lán)色圓點(diǎn)代表303個(gè)國(guó)家站,最大的粉色框代表華南地區(qū)的范圍105°—118°E、19°—27°N,內(nèi)部的三個(gè)框A、B、C分別代表西部?jī)?nèi)陸、東部?jī)?nèi)陸和沿海地區(qū)三個(gè)子區(qū)域)Fig.2 Topographical(unit:m)map of South China(Gray lines denote the provincial boundaries.Blue dots represent 303 national-level weather stations.The analysis region of South China(SC)is denoted by the large pink box 105°-118°E,19°-27°N.The outlined boxes A,B,and C denote the west-inland,east-inland,and coastal regions,same hereafter).

采用Yu等(2007)定義降水事件的方法，即對(duì)某一固定站點(diǎn)來說，從降水出現(xiàn)(≥0.1 mm·h-1)到終止，期間最多只有連續(xù)一小時(shí)的間斷，這樣一次過程稱為一次降水事件。當(dāng)一次降水事件開始后，如果降水間斷持續(xù)了2 h 及以上，則間斷之后的降水屬于新的降水事件。降水事件起止時(shí)刻中間的時(shí)長(zhǎng)即降水事件的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)。根據(jù)時(shí)長(zhǎng)的不同，將降水事件分為短時(shí)(1—6 h)、中等時(shí)長(zhǎng)(7—12 h)和長(zhǎng)時(shí)(＞12 h)降水事件三種類型。本文的降水事件均采用以上定義，而不同于傳統(tǒng)的降水事件概念(即一片區(qū)域的一次降水過程)。

2 分析結(jié)果

2.1 整個(gè)分析區(qū)域降水事件特征

圖3 采用盒須圖和概率密度函數(shù)(PDF)顯示華南地區(qū)三類不同時(shí)長(zhǎng)降水事件的降水量、頻次和強(qiáng)度。區(qū)域整體而言，不論季風(fēng)爆發(fā)前后，短時(shí)降水事件降水量均多于中等和長(zhǎng)時(shí)降水事件(圖3a、d、g)，這是由于短時(shí)降水事件發(fā)生頻次(占事件總數(shù)80%)遠(yuǎn)高于另外兩種降水事件(圖3b、e、h)。三類降水事件的降水量在季風(fēng)爆發(fā)后均有所增長(zhǎng)，但幅度不同：長(zhǎng)時(shí)降水事件降水量增長(zhǎng)幅度最大(圖3g)，303個(gè)站點(diǎn)降水量的中位數(shù)和最大值分別增長(zhǎng)了61%和58%，中等時(shí)長(zhǎng)降水事件的增長(zhǎng)幅度最小(圖3d)，中位數(shù)和最大值分別增多了10%和26%，短時(shí)降水事件的這兩個(gè)值分別為19%和30%。季風(fēng)爆發(fā)后，短時(shí)、長(zhǎng)時(shí)降水事件發(fā)生更頻繁，而中等時(shí)長(zhǎng)降水事件頻次有所降低。三類降水事件的降水強(qiáng)度在季風(fēng)爆發(fā)后均增強(qiáng)(圖3c、f、i)，而長(zhǎng)時(shí)降水事件增強(qiáng)最顯著，這導(dǎo)致其累積降水量增長(zhǎng)更大，且無論季風(fēng)爆發(fā)前后，其平均降水強(qiáng)度在少數(shù)站點(diǎn)超過5 mm·d-1，概率密度函數(shù)跨度大于其他兩類降水事件(圖3c、f、i)。

綜上可知，南海季風(fēng)爆發(fā)后，三類時(shí)長(zhǎng)降水事件的小時(shí)降水強(qiáng)度均比季風(fēng)爆發(fā)前更強(qiáng)，尤其是長(zhǎng)時(shí)降水事件；短時(shí)降水事件的發(fā)生頻次升高，這和午后地表非絕熱加熱增強(qiáng)造成局地降水發(fā)生更加頻繁有關(guān)(Dai et al.，1999；Luo et al.，2016)。以上變化主要是由于季風(fēng)爆發(fā)后更有利的水汽和熱力條件導(dǎo)致的(Luo et al.，2013)。

圖3 華南地區(qū)季風(fēng)爆發(fā)前(紅色)、后(藍(lán)色)短時(shí)(a—c)、中等時(shí)長(zhǎng)(d—f)、長(zhǎng)時(shí)(g—i)降水事件的降水量(左列,單位:mm·sta-1·d-1)、頻次(中列,單位:次·sta-1·d-1)、平均強(qiáng)度(右列,單位:mm·h-1)箱型圖及站點(diǎn)PDF分布(箱型圖中間的圓點(diǎn)代表303個(gè)站點(diǎn)的平均值，中間的線代表303個(gè)站點(diǎn)的中位數(shù)，左右邊界線分別代表75th和25th百分位數(shù)，最右端和左端的短線代表90th和10th百分位數(shù)，最右端和最左端的圓點(diǎn)代表最大值和最小值)Fig.3 Box-and-whisker plots and PDF of(left column)rainfall amount(unit:mm·sta-1·d-1),(middle column)occurrence frequency(unit:time·sta-1·d-1),and(right column)average intensity(unit:mm·h-1)for the(a-c)short-,(d-f)moderate-,and(g-i)long-duration rainfall events at the 303 stations over South China during the pre-monsoon-onset(red)and post-monsoon-onset(blue)periods.The middle column dot represents the mean value of the 303 stations,short line in the box represents the median,top and bottom of the box indicate the interquartile range,right column(left column),short line denotes the 90th(10th)percentile,and right column(left column)dot shows the maximum(minimum)of all the stations.

2.2 降水事件的空間分布特征

圖4是三類不同時(shí)長(zhǎng)降水事件季風(fēng)爆發(fā)前、后的降水量，以及兩個(gè)階段差值的空間分布。季風(fēng)爆發(fā)前，短時(shí)(1—6 h)降水事件在華南中南部(廣西東南部、廣東西南部、海南)降水量最多；季風(fēng)爆發(fā)后，其空間分布形態(tài)變化不大，但降水量普遍增多，且降水量增多大于1.5 mm·d-1的站點(diǎn)集中在24°N 以南(圖4a、b)，這些海岸線附近的短時(shí)降水事件在16 時(shí)的降水量和短時(shí)事件降水量占所有降水量之比的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.5，而時(shí)長(zhǎng)大于6 h 的降水事件的日變化沒有這樣的特征，這表明季風(fēng)爆發(fā)后海岸線附近短時(shí)降水事件與午后降水具有更密切的聯(lián)系。季風(fēng)爆發(fā)前，中等時(shí)長(zhǎng)降水事件在華南東部降水多，西部降水少；季風(fēng)爆發(fā)后，中等時(shí)長(zhǎng)降水事件的降水量大值區(qū)從東部?jī)?nèi)陸轉(zhuǎn)移到西部?jī)?nèi)陸，東部?jī)?nèi)陸(減少)和西部?jī)?nèi)陸(增多)具有反向的變化，西部?jī)?nèi)陸增長(zhǎng)量超過一倍(圖4d、e)，其降水量占西部?jī)?nèi)陸總降水量的35%以上；而廣東中部在季風(fēng)爆發(fā)前后均是降水量大值地區(qū)。不論季風(fēng)爆發(fā)前后，長(zhǎng)時(shí)降水事件的降水量中心集中在廣西東北、廣東中部、廣東沿海和福建西部(圖4g、h)，前三個(gè)區(qū)域也是短時(shí)降水事件降水量最多的地區(qū)，Luo等(2013)分析TRMM 數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)這三個(gè)地區(qū)均是對(duì)流性降水最頻發(fā)的區(qū)域，而非對(duì)流性質(zhì)的降水在福建西部較為頻發(fā)，福建西部的地形可能不利于強(qiáng)對(duì)流的形成和維持。季風(fēng)爆發(fā)后，長(zhǎng)時(shí)降水事件降水量在西部?jī)?nèi)陸和沿海都顯著增多，而東部?jī)?nèi)陸29%的站點(diǎn)降水量減少。

圖4 季風(fēng)爆發(fā)前(左列)、后(中列)三類不同時(shí)長(zhǎng)降水事件的降水量(單位:mm·d-1)空間分布以及季風(fēng)爆發(fā)前后降水量差值(季風(fēng)爆發(fā)后減去季風(fēng)爆發(fā)前,單位:mm·d-1)空間分布(右列)(a—c)、(d—f)、(g—i)分別為短時(shí)、中等時(shí)長(zhǎng)、長(zhǎng)時(shí)降水事件，(c)、(f)、(i)中的圓點(diǎn)代表季風(fēng)爆發(fā)前后降水量的差值通過置信度為95%的顯著性檢驗(yàn)(F檢驗(yàn))，三角形表示未通過Fig.4 Spatial distribution of rainfall amount(unit:mm·d-1)during the(left column)pre-monsoon-onset period,(middle column)post-monsoon-onset period,and the(right column)difference between the two periods(post-minus pre-monsoon-onset period,unit:mm·d-1)for the three rainfall-event types with(a-c)short-,(d-f)moderate-,and(g-i)long-duration,respectively.The differences exceeding the 95%F test confidence limits are denoted by the dots in(c),(f),and(i).Otherwise,they are denoted by triangles.

圖5是三類不同時(shí)長(zhǎng)降水事件季風(fēng)爆發(fā)前、后發(fā)生頻次及其差值的空間分布，分析可知，季風(fēng)爆發(fā)前，短時(shí)降水事件在東部?jī)?nèi)陸頻繁發(fā)生(圖5a)；季風(fēng)爆發(fā)后，其高頻(大于0.7 次·d-1)區(qū)擴(kuò)大到了廣西東部和廣東全境(圖5b)，這些站點(diǎn)的短時(shí)降水日變化峰值出現(xiàn)在13—18時(shí)，且從廣東沿海向內(nèi)陸傳播(圖略)，這主要和季風(fēng)爆發(fā)后更強(qiáng)的地表非絕熱加熱以及海陸風(fēng)環(huán)流有關(guān)(Chen X et al.，2016；Chen G et al.，2018)。季風(fēng)爆發(fā)前，中等和長(zhǎng)時(shí)降水事件在東部?jī)?nèi)陸發(fā)生最為頻發(fā)(圖5d、g)，這和江南春雨有關(guān)(Tian and Yasunari 1998；Huang et al.，2015)，其形成跟春季中國(guó)東南地區(qū)低空西南氣流造成(112°—120°E、25°—27°N)范圍內(nèi)水汽輻合和上升運(yùn)動(dòng)有關(guān)(Zhao et al.，2008)，這種春季西南氣流的出現(xiàn)受到中國(guó)西部與副熱帶西太平洋之間熱力差異的影響(Zhao et al.，2007)，也跟青藏高原動(dòng)力作用形成氣旋性低壓環(huán)流有關(guān)(Wu et al.，2007；胡雅君等，2017)。季風(fēng)爆發(fā)后，中等時(shí)長(zhǎng)降水事件高頻區(qū)轉(zhuǎn)移到西部?jī)?nèi)陸(圖5e)，西部?jī)?nèi)陸三類時(shí)長(zhǎng)降水事件頻次均有所升高(圖5c、f、i)，且日變化均呈單峰分布特征，峰值出現(xiàn)在夜間01—05時(shí)(圖略)，西部?jī)?nèi)陸夜間降水可能是由于云頂輻射降溫(Yin et al.，2009)、夜間低空急流增強(qiáng)導(dǎo)致的(Du and Chen 2018)。季風(fēng)爆發(fā)前，長(zhǎng)時(shí)降水事件主要在東部?jī)?nèi)陸；季風(fēng)爆發(fā)后，在西部和東部?jī)?nèi)陸地區(qū)都較為頻繁(圖5g,h)?？傊?，季風(fēng)爆發(fā)后，中等和長(zhǎng)時(shí)降水事件均在西部?jī)?nèi)陸和沿海增多，在東部?jī)?nèi)陸大部地區(qū)減少。

圖5 同圖4，但為降水事件的發(fā)生頻次(單位:次·d-1)Fig.5 Same as in Fig.4,but for the occurrence frequency of the rainfall events(unit:time·d-1).

圖6 同圖4，但為降水事件的平均強(qiáng)度(單位:mm·h-1)Fig.6 Same as in Fig.4,but for the average intensity of the rainfall events.

圖6是季風(fēng)爆發(fā)前、后三類不同時(shí)長(zhǎng)降水事件平均強(qiáng)度及其兩階段差值的空間分布。三類時(shí)長(zhǎng)降水事件的平均強(qiáng)度在季風(fēng)爆后均全面增強(qiáng)，西部?jī)?nèi)陸和沿海地區(qū)中等與長(zhǎng)時(shí)降水事件強(qiáng)度增強(qiáng)最顯著(圖6c、f、i)。季風(fēng)爆發(fā)前，所有時(shí)長(zhǎng)的降水事件在24°N以北均沒有高強(qiáng)度中心(圖6a、d、g)，降水強(qiáng)度普遍小于2.6 mm·h-1，24°N 以南則不同，降水強(qiáng)度中心都在海岸線附近：短時(shí)降水在海南島強(qiáng)度最高(圖6a)，最強(qiáng)的長(zhǎng)時(shí)降水沿廣東沿海分布(圖6g)，中等時(shí)長(zhǎng)降水事件在廣東中部、兩廣南部交界處強(qiáng)度最強(qiáng)(圖6d)，中等、長(zhǎng)時(shí)降水的高強(qiáng)度區(qū)域均是山地、丘陵之前的平地地帶，中等時(shí)長(zhǎng)降水強(qiáng)度和海拔的相關(guān)系數(shù)為-0.6。季風(fēng)爆發(fā)后，中等時(shí)長(zhǎng)和長(zhǎng)時(shí)降水事件的強(qiáng)度在廣西、海南顯著增強(qiáng)，廣西和海南39%(38個(gè))站點(diǎn)中等時(shí)長(zhǎng)降水事件強(qiáng)度和33%(32個(gè))站點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)降水事件強(qiáng)度超過3.2 mm·h-1(圖6e、h)。不論季風(fēng)爆發(fā)前后，福建丘陵地帶均是長(zhǎng)時(shí)降水事件的降水量中心(＞3 mm·d-1，圖4g、h)，占總降水量超過35%和45%，此區(qū)域長(zhǎng)時(shí)降水事件頻次較高，而強(qiáng)度在福建北部并不強(qiáng)(圖6g、h)，只有1.7～2.6 mm·h-1(圖5g、h)，這和Luo等(2013)分析TRMM衛(wèi)星觀測(cè)的定性結(jié)論一致。

2.3 降水事件日變化特征

此節(jié)討論季風(fēng)爆發(fā)前、后兩個(gè)階段區(qū)域內(nèi)不同時(shí)長(zhǎng)降水事件的日變化特征，包括各個(gè)站點(diǎn)上降水事件開始(觸發(fā))最多的時(shí)間(圖7a、c、e，圖8a、c、e)，以及最大小時(shí)降水(小時(shí)降水量峰值)出現(xiàn)最多的時(shí)間(圖7b、d、f，圖8b、d、f)。季風(fēng)爆發(fā)前(圖7a)，短時(shí)降水事件在廣西西北部、貴州西南部于午夜00時(shí)(北京時(shí)，下同)左右開始出現(xiàn)，向東逐漸推遲，在廣西東部、湖南南部推遲到08時(shí)左右，即短時(shí)降水事件從西部?jī)?nèi)陸至東部?jī)?nèi)陸的西部有從西向東傳播的特點(diǎn)，這與Jiang 等(2017)研究結(jié)果定性一致，可能與降水沿準(zhǔn)靜止鋒和切變線東傳有關(guān)(Chen et al.，2017)；短時(shí)降水事件在東部?jī)?nèi)陸大部分于14 時(shí)左右開始，沿海地區(qū)主要在05—08 時(shí)開始，這和海岸線附近的陸風(fēng)與偏南的環(huán)境氣流輻合在早上達(dá)到最強(qiáng)相一致(Chen et al.，2018)，短時(shí)降水事件降水量達(dá)到最大的時(shí)刻(圖7b)與開始時(shí)刻相近，這是由該類降水事件持續(xù)時(shí)間短所決定的。

季風(fēng)爆發(fā)前，中等時(shí)長(zhǎng)降水事件在西部?jī)?nèi)陸主要于夜間(20 時(shí)至次日03 時(shí))開始(圖7c)，也具有由西向東傳播的特點(diǎn)，并且，不論是降水事件開始的時(shí)刻還是降水量最大的時(shí)刻，均較短時(shí)降水事件提前3—5 h，即西部?jī)?nèi)陸的中等時(shí)長(zhǎng)降水事件比短時(shí)降水事件更早發(fā)生(圖7d)。此類降水事件在東部?jī)?nèi)陸主要出現(xiàn)時(shí)間和主要峰值時(shí)間均無明顯規(guī)律，分析東部?jī)?nèi)陸單個(gè)站點(diǎn)的日變化發(fā)現(xiàn)，東部?jī)?nèi)陸降水量具有一日雙峰特點(diǎn)，峰值分別出現(xiàn)在06 時(shí)和18 時(shí)左右(圖略)，這可能是此區(qū)域中等時(shí)長(zhǎng)降水事件最主要出現(xiàn)時(shí)間和最主要峰值時(shí)間規(guī)律性較弱的原因。中等時(shí)長(zhǎng)降水事件在廣東西部和東部沿海出現(xiàn)的時(shí)間不同，西部沿海主要于08時(shí)左右，而廣東東部沿海則是中午11—13時(shí)，這可能與沿海降水系統(tǒng)沿海岸線東移有關(guān)(Liu et al.，2018)。西部?jī)?nèi)陸、沿海地區(qū)最大小時(shí)降水量出現(xiàn)在降水開始之后3～4 h。

圖7 季風(fēng)爆發(fā)前短時(shí)(a、b)、中等時(shí)長(zhǎng)(c、d)和長(zhǎng)時(shí)(e、f))降水事件最主要的開始時(shí)間(上列)和降水事件最大小時(shí)降水時(shí)間(下列)(不同的顏色和箭頭方向均表示時(shí)間，如(a)中顯示)Fig.7 Thedominant beginning time(up column)and themaximal hourly rainfall time(down column)in the(a,b)short-,(c,d)moderate-,and(e,f)long-duration rainfall events during pre-monsoon-onset period(The hours are denoted by different colors and arrows,as illustrated in Fig.a).

季風(fēng)爆發(fā)前，長(zhǎng)時(shí)降水事件在西部?jī)?nèi)陸出現(xiàn)的時(shí)間比中等時(shí)長(zhǎng)降水事件更早(圖7e)，主要出現(xiàn)在20—23 時(shí)，東傳現(xiàn)象不明顯；在西部?jī)?nèi)陸海拔高度高于1 000 m的高地上(圖2)，降水開始后2～3 h之內(nèi)即達(dá)到降水量峰值，而在西部?jī)?nèi)陸其他相對(duì)低矮區(qū)域降水峰值出現(xiàn)在02—08時(shí)；東部?jī)?nèi)陸長(zhǎng)時(shí)降水事件最主要出現(xiàn)時(shí)間和降水峰值最主要時(shí)間均無明顯規(guī)律，這與中等時(shí)長(zhǎng)降水事件相似；在沿海地區(qū)主要在20時(shí)至次日03時(shí)開始出現(xiàn)，并在次日正午前后(10—13 時(shí))達(dá)到峰值(圖7f)。

季風(fēng)爆發(fā)后(圖8)，短時(shí)降水事件在西部?jī)?nèi)陸海拔約400 m 以上的西部、北部區(qū)域主要出現(xiàn)在夜間至清晨03—08時(shí)(圖8a)，降水事件東傳的特征依然存在，但開始時(shí)間比季風(fēng)爆發(fā)前有所推遲，且東傳的范圍也不及季風(fēng)爆發(fā)前；在西部?jī)?nèi)陸東南部-沿海地區(qū)北部-東部?jī)?nèi)陸均主要出現(xiàn)在13—16時(shí)，這和陸地上局地條件性不穩(wěn)定增強(qiáng)(Zhang and Fritsch，1986；1988)、海陸熱力差異影響加劇(Huang and Chen，2015)有關(guān)；沿海地區(qū)距海岸線約50 km以外靠?jī)?nèi)陸一側(cè)主要出現(xiàn)在下午14 時(shí)左右，而在距海岸線約50 km 以內(nèi)最主要出現(xiàn)時(shí)間為上午08—09 時(shí)。總之，季風(fēng)爆發(fā)后，由于午后太陽(yáng)非絕熱加熱的加強(qiáng)，東部?jī)?nèi)陸、西部?jī)?nèi)陸東南部、沿海地區(qū)靠近內(nèi)陸一側(cè)的短時(shí)降水事件在午后觸發(fā)的特征更加明顯。短時(shí)降水事件降水量達(dá)到最大的時(shí)刻特征與開始時(shí)刻的特征類似(圖8b)。

季風(fēng)爆發(fā)后，中等時(shí)長(zhǎng)降水事件在西部?jī)?nèi)陸的開始時(shí)間由西向東推遲，由22時(shí)左右逐漸推遲到次日05時(shí)左右(圖8c)，比季風(fēng)爆發(fā)前推遲了2 h，此類降水事件極有可能和夜間自高原東移的雨帶及相應(yīng)的中尺度對(duì)流系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)。在東部?jī)?nèi)陸的西部，中等時(shí)長(zhǎng)降水事件主要開始出現(xiàn)在03時(shí)左右，跟西邊移動(dòng)而來的中尺度對(duì)流系統(tǒng)有關(guān)，還可能和夜間山谷風(fēng)環(huán)流有關(guān)(Chen et al.，2016)，而在東部?jī)?nèi)陸的東部主要在午后出現(xiàn)。沿海地區(qū)中等時(shí)長(zhǎng)降水事件主要在03時(shí)出現(xiàn)，比季風(fēng)爆發(fā)前(08—11時(shí))提前，并在08 時(shí)左右達(dá)到峰值(圖8d)。

季風(fēng)爆發(fā)后，長(zhǎng)時(shí)降水事件在西部?jī)?nèi)陸偏西地區(qū)(海拔大于400 m)主要出現(xiàn)在20—23時(shí)(圖8e)，在偏東地區(qū)(海拔小于400 m)主要出現(xiàn)在23—03 時(shí)，并在03—08時(shí)達(dá)到峰值(圖8f)。長(zhǎng)時(shí)降水事件在東部?jī)?nèi)陸東南部區(qū)域(廣東東北-福建西南)主要在03—08 時(shí)開始出現(xiàn)(圖8e)，并在13—18 時(shí)達(dá)到雨量峰值(圖8f)，這可能是夜間下坡風(fēng)有助于觸發(fā)降水，沿海降水日間向內(nèi)陸傳播(Du and Rotunno，2018)，二者在下午相結(jié)合導(dǎo)致的。長(zhǎng)時(shí)降水事件在沿海地區(qū)主要在夜間(23至次日04時(shí))開始，并在日間(07—17時(shí))達(dá)到峰值。這些主要特征與季風(fēng)爆發(fā)前區(qū)別不大。

圖8 同圖7，但為季風(fēng)爆發(fā)后Fig.8 Same as in Fig.7,but for the post-monsoon-onset period.

3 結(jié)論

利用國(guó)家氣象信息中心研制的中國(guó)國(guó)家級(jí)地面氣象站逐小時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)集，對(duì)比分析了1980—2017年華南前汛期(4—6 月)降水事件在南海季風(fēng)爆發(fā)前、后兩個(gè)階段的統(tǒng)計(jì)特征，包括三類不同時(shí)長(zhǎng)(短：1—6 h，中：6—12 h，長(zhǎng)：＞12 h)降水事件的區(qū)域平均降水量、發(fā)生頻次、小時(shí)雨強(qiáng)，及其在華南西部?jī)?nèi)陸、東部?jī)?nèi)陸、沿海三個(gè)子區(qū)域之間的異同，以及降水事件開始時(shí)間和雨量峰值的主要時(shí)間。主要結(jié)論如下：

(1) 1980—2017 年，華南前汛期在南海季風(fēng)爆發(fā)后的時(shí)段(年均41.4 d)短于季風(fēng)爆發(fā)前(年均49.6 d)。華南區(qū)域平均而言，季風(fēng)爆發(fā)后，短、中、長(zhǎng)時(shí)三類時(shí)長(zhǎng)降水事件降水量增多，小時(shí)降水強(qiáng)度增強(qiáng)，尤其是長(zhǎng)時(shí)降水事件；短時(shí)、長(zhǎng)時(shí)降水事件發(fā)生頻次升高，而中等時(shí)長(zhǎng)降水事件的發(fā)生頻次有所降低。

(2)季風(fēng)爆發(fā)后，華南幾乎所有站點(diǎn)各類時(shí)長(zhǎng)降水事件的平均強(qiáng)度都增強(qiáng)，而中等和長(zhǎng)時(shí)降水事件在西部?jī)?nèi)陸增強(qiáng)最顯著，并且三類時(shí)長(zhǎng)降水事件的發(fā)生頻次在西部?jī)?nèi)陸和沿海均升高，在東部?jī)?nèi)陸卻減少(尤其是中等、長(zhǎng)時(shí)降水事件)，這樣的變化使各類時(shí)長(zhǎng)降水事件的降水量在西部?jī)?nèi)陸和沿海顯著增多，而在東部?jī)?nèi)陸大部分站點(diǎn)中等時(shí)長(zhǎng)降水事件減少、部分站點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)降水事件降水量減少。

(3)西部?jī)?nèi)陸降水事件主要在夜間開始，時(shí)長(zhǎng)越長(zhǎng)的事件開始越早，且由西向東逐漸推遲。東部?jī)?nèi)陸短時(shí)降水事件主要在14時(shí)前后開始發(fā)生，這一特點(diǎn)在季風(fēng)爆發(fā)后更為明顯，而中等時(shí)長(zhǎng)、長(zhǎng)時(shí)降水事件開始時(shí)間無明顯規(guī)律。沿海地區(qū)短時(shí)降水事件在季風(fēng)爆發(fā)前主要在05—08 時(shí)開始發(fā)生，季風(fēng)爆發(fā)后，這一特征只在海岸線50 km 以內(nèi)存在，而較遠(yuǎn)離海岸線的短時(shí)降水事件主要在14時(shí)開始發(fā)生；沿海長(zhǎng)時(shí)降水事件在季風(fēng)爆發(fā)前、后都傾向于在夜間(爆發(fā)前：20—03時(shí)；爆發(fā)后：23—04 時(shí))開始發(fā)生，并在日間(爆發(fā)前：10—13時(shí)；爆發(fā)后：07—17時(shí))達(dá)到峰值。