陳 紅，郭冬艷，吳 俞，李 勛

（海南省氣象臺(tái)，?？?570203）

西南夏季風(fēng)影響期間，南海通常存在一條東西向氣壓較低的地帶，被稱(chēng)為南海季風(fēng)槽。由于季風(fēng)槽是一個(gè)低壓槽,所以低層大氣向這個(gè)地帶輻合, 進(jìn)而產(chǎn)生降水, 因此也是降雨區(qū)所在之處[1]。潘靜等[2]通過(guò)研究指出，亞洲夏季風(fēng)槽低層輻合、高層輻散的配置特征很容易使低層的對(duì)流和上升運(yùn)動(dòng)得以建立和加強(qiáng)，因此季風(fēng)槽成為除了熱帶氣旋外汛期影響海南島及南海的主要降水系統(tǒng)，影響頻繁，往往帶來(lái)大范圍的降水天氣，其中不乏暴雨，甚至大暴雨以上量級(jí)的降水。我國(guó)對(duì)南海季風(fēng)槽的研究多偏向于氣候和結(jié)構(gòu)特征、維持機(jī)制、內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換，以及季風(fēng)槽對(duì)臺(tái)風(fēng)的發(fā)生、發(fā)展的作用等方面，如王黎娟等[3]指出南海季風(fēng)槽在輻合和對(duì)流方面均比副熱帶夏季風(fēng)槽更強(qiáng)；李崇銀等[4]研究表明南海季風(fēng)槽的強(qiáng)弱異常對(duì)中國(guó)夏季降水有重要影響；高建蕓[5]、張翔[6]、黃榮輝等[7]研究了南海-西北太平洋季風(fēng)槽年代際變化對(duì)熱帶氣旋生成大尺度環(huán)境因子變化的影響及其機(jī)理。針對(duì)南海季風(fēng)槽降水的研究也多局限于華南的兩廣一帶地區(qū)，黃忠等[8]對(duì)廣東后汛期季風(fēng)槽暴雨天氣形勢(shì)特征進(jìn)行分析；盧山等[9]對(duì)南海季風(fēng)槽伴隨熱帶氣旋登陸華南而導(dǎo)致熱帶氣旋暴雨增幅進(jìn)行研究；紀(jì)忠萍等[10]研究得出6—8月廣東3次季風(fēng)槽暴雨從間歇—開(kāi)始—旺盛—減弱—結(jié)束期的大氣環(huán)流場(chǎng)演變特征；楊輝[1]、蒙偉光等[11]從單次暴雨入手，對(duì)暴雨發(fā)生期間季風(fēng)槽氣旋性渦度向上發(fā)展的機(jī)理及其對(duì)季風(fēng)槽維持發(fā)展和中尺度對(duì)流系統(tǒng)活動(dòng)的影響進(jìn)行分析；陳見(jiàn)等[12]主要研究了兩廣一帶的季風(fēng)槽，發(fā)現(xiàn)相似的環(huán)流系統(tǒng)配置下，由于環(huán)流系統(tǒng)位置、強(qiáng)度及干濕特征的差異可導(dǎo)致降水出現(xiàn)明顯差異。目前，針對(duì)季風(fēng)槽在海南島乃至整個(gè)南海產(chǎn)生的降水研究尚少。

一般來(lái)講，隨著南海季風(fēng)爆發(fā)，南海地區(qū)季風(fēng)槽的建立時(shí)間平均是5月第4候，維持到10月份才出現(xiàn)明顯的南撤，期間季風(fēng)槽隨著季風(fēng)的進(jìn)退而在南海及華南區(qū)域發(fā)生變化[2]。海南省約200萬(wàn)km2為海域面積，廣闊的海洋不僅僅是南海夏季風(fēng)爆發(fā)的源地，也是季風(fēng)槽長(zhǎng)時(shí)間活動(dòng)的區(qū)域，據(jù)筆者統(tǒng)計(jì)，季風(fēng)槽在南海年均活動(dòng)58.4 d，因此，對(duì)季風(fēng)槽降水的研究尤為重要。日常業(yè)務(wù)中，由于季風(fēng)槽位置不同，給海南島帶來(lái)的降水有很大的差異，尤其是槽區(qū)分別位于海南島上空附近和位于海南島以南時(shí)，往往暴雨以上量級(jí)的降水落區(qū)差異較大。根據(jù)季風(fēng)槽位置進(jìn)行分類(lèi)研究，也許可增進(jìn)對(duì)南海季風(fēng)槽天氣氣候特征的了解，尤其可提高對(duì)其強(qiáng)降水形成機(jī)制的認(rèn)識(shí)，因此，本研究采用統(tǒng)計(jì)分析方法，將影響海南的南海季風(fēng)槽按活動(dòng)范圍進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，并對(duì)強(qiáng)降水過(guò)程進(jìn)行多樣本合成分析其環(huán)流特征和降水機(jī)理，為海南季風(fēng)槽暴雨預(yù)報(bào)提供參考。

1 資料與定義

1.1 資料 在統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程中主要使用了下列資料:

（1） 2001—2020年5-9月海南島18個(gè)常規(guī)氣象站日雨量觀(guān)測(cè)資料，以北京時(shí)間08:00時(shí)為日界；

（2） NCEP 每 6 h（世界時(shí)間 00:00時(shí)、06:00時(shí)、12:00時(shí)、18:00時(shí)）的位勢(shì)高度、風(fēng)、海平面氣壓等再分析資料,網(wǎng)格空間分辨率為1°×1°。

1.2 季風(fēng)槽活動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析標(biāo)準(zhǔn) 本研究所指季風(fēng)槽為活動(dòng)在中南半島至南海區(qū)域的850 hPa 低氣壓槽，統(tǒng)計(jì)時(shí)按陳見(jiàn)等[12]相關(guān)研究中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，即南海季風(fēng)槽區(qū)域：105°～120°E，5°～25°N；西南(或偏南)氣流與東南(或偏東)氣流構(gòu)成風(fēng)向風(fēng)速切變，風(fēng)切變兩側(cè)至少有1 個(gè)或以上格點(diǎn)風(fēng)速≥8 m·s-1；生命史 48 h 以上。本研究參照《海南省氣象局氣象災(zāi)害預(yù)警發(fā)布業(yè)務(wù)規(guī)定》第五條“暴雨預(yù)警發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)”中“暴雨四級(jí)預(yù)警”（最低級(jí)別）發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)制定強(qiáng)降水日。標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容為：“預(yù)計(jì)未來(lái)24 h內(nèi)，本省3個(gè)及以上市縣大部鄉(xiāng)鎮(zhèn)將出現(xiàn)50 mm以上降雨?！币蚝Ｄ鲜∴l(xiāng)鎮(zhèn)自動(dòng)站2004年開(kāi)始布設(shè)，近5年才布設(shè)完善，鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動(dòng)站資料存在不同步的問(wèn)題，所以本研究將3個(gè)以上常規(guī)氣象站日降水量≥50 mm自行定義為強(qiáng)降水日。

1.3 季風(fēng)槽分類(lèi) 按引言所述，本研究根據(jù)季風(fēng)槽位置將其劃分兩類(lèi)：季風(fēng)槽位于17°～21°N之間為Ⅰ類(lèi)，即槽區(qū)位于海南島（18°11′～20°10′N(xiāo)）上空附近；位于17°N以南為Ⅱ類(lèi)，即槽區(qū)位于海南島以南。再進(jìn)一步對(duì)兩類(lèi)季風(fēng)槽降水進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2 季風(fēng)槽及其強(qiáng)降水統(tǒng)計(jì)特征

2.1 季風(fēng)槽及其強(qiáng)降水時(shí)間變化特征 2001—2020年共20 a中，5—9月季風(fēng)槽活動(dòng)過(guò)程次數(shù)、天數(shù)，總過(guò)程次數(shù)、天數(shù)如表1，出現(xiàn)季風(fēng)槽過(guò)程次數(shù)為 205 次，年均出現(xiàn) 10.3 次，天數(shù)為 1 168 d，年均58.4 d，一次季風(fēng)槽活動(dòng)平均 5.7 d。8月是過(guò)程次數(shù)和天數(shù)最多的月份，分別平均為2.7次和15.8 d，其次為9月，7月居中，5月份最少。統(tǒng)計(jì)表明，2011年季風(fēng)槽活動(dòng)過(guò)程達(dá)13次之多，為活動(dòng)次數(shù)最多年份(圖1-a)，在活動(dòng)天數(shù)方面，2014年以94 d為最多 (圖1-b)。另外，從圖1-b可見(jiàn)，季風(fēng)槽活動(dòng)的天數(shù)總體為遞增趨勢(shì)。

圖1 2001—2020 年海南島逐年季風(fēng)槽活動(dòng)次數(shù)、活動(dòng)天數(shù)a：活動(dòng)次數(shù)；b：活動(dòng)天數(shù)

表1 2001—2020年的5—9月影響海南的季風(fēng)槽活動(dòng)各月過(guò)程總次數(shù)、過(guò)程總天數(shù)

在 20 a 季風(fēng)槽活動(dòng)的 1 168 d 中，強(qiáng)降水日為83 d，表明以季風(fēng)槽活動(dòng)為背景的形勢(shì)下，海南島產(chǎn)生強(qiáng)降水的占比為7.1%。分類(lèi)來(lái)看，Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽和Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽的活動(dòng)天數(shù)分別為656 d和512 d，其中，Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽產(chǎn)生強(qiáng)降水的天數(shù)為49 d，占強(qiáng)降水總天數(shù)的59%，占季風(fēng)槽活動(dòng)天數(shù)的4.2%，占Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽活動(dòng)天數(shù)的7.5%；Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽產(chǎn)生強(qiáng)降水的天數(shù)34 d，占強(qiáng)降水總天數(shù)的41%，占季風(fēng)槽活動(dòng)天數(shù)的2.9%，占Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽活動(dòng)天數(shù)的6.6%。相對(duì)來(lái)說(shuō)，當(dāng)Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽活動(dòng)時(shí)，發(fā)生強(qiáng)降水的占比比Ⅱ類(lèi)大。從月分布可知，季風(fēng)槽強(qiáng)降水天數(shù)逐月遞增，5月僅8 d，而8月和9月遞增到21 d和 29 d，但兩類(lèi)季風(fēng)槽具體情況各不相同。Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽活動(dòng)天數(shù)8月最多，為197 d，但從產(chǎn)生強(qiáng)降水的占比來(lái)看，9月11.0%最高，7月5.1%最低，也就是說(shuō)，Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽在8月最為活躍，9月最易產(chǎn)生強(qiáng)降水(圖2-a)；Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽最活躍和強(qiáng)降水占比最高的月份均為9月，9月的活動(dòng)總天數(shù)為 168 d，其中 16天為強(qiáng)降水日，占比9.5%，而6月強(qiáng)降水日占比最少僅為3.1%。另外，5-8月，Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽均比Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽活躍，而9月Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽明顯活躍于Ⅰ類(lèi)。

圖2 海南島兩類(lèi)季風(fēng)槽強(qiáng)降水日和非強(qiáng)降水日天數(shù)逐月分布圖

2.2 強(qiáng)降水空間分布特征 Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽過(guò)程海南島強(qiáng)降水暴雨頻次分布，東北部和西南部地區(qū)為高頻區(qū)，其中文昌出現(xiàn)頻次最高，達(dá)到17次；中部地區(qū)頻次最低（圖3-a）。Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽過(guò)程海南島強(qiáng)降水暴雨的頻次分布與Ⅰ類(lèi)存在明顯差別，呈自東南向西北方向遞減的明顯特征，東南部為最高值區(qū)，西部沿海為最低值區(qū)，其中萬(wàn)寧出現(xiàn)頻次最高，為16次，東方頻次最低，僅為2次（圖3-b）。

圖3 海南島暴雨頻次分布圖

兩類(lèi)降水日平均雨量分布與頻次分布相似，Ⅰ類(lèi)最大值出現(xiàn)在東北部的文昌，為92.8 mm，Ⅱ類(lèi)東南部的陵水日平均雨量最大，達(dá)到117.1 mm。在逐日的單站降水中，兩類(lèi)降水達(dá)到大暴雨（大于等于 100 mm,小于 250 mm）及以上量級(jí)的站次均約占22%，Ⅰ類(lèi)以文昌6次為最多，Ⅱ類(lèi)的陵水與萬(wàn)寧并列6次為最多，但達(dá)特大暴雨（大于等于250 mm）量級(jí)的僅出現(xiàn)在Ⅱ類(lèi)的陵水，2002-09-19降水量達(dá)351.7 mm，由此可見(jiàn)Ⅱ類(lèi)東南部更容易出現(xiàn)極端降水。

3 海南島兩類(lèi)季風(fēng)槽對(duì)比分析

為了更好的體現(xiàn)每一類(lèi)季風(fēng)槽的共性和特征，在此，分別將前文統(tǒng)計(jì)篩查出的Ⅰ類(lèi)（49 d）和Ⅱ類(lèi)（34 d）強(qiáng)降水日利用NCEP再分析資料計(jì)算其平均環(huán)流場(chǎng)，分別考察其環(huán)流合成特征，分析表明，2種類(lèi)型產(chǎn)生強(qiáng)降水的主要影響天氣系統(tǒng)，除季風(fēng)槽外，還有西太平洋副熱帶高壓(以下簡(jiǎn)稱(chēng)副高)、低空急流和倒槽等，系統(tǒng)的強(qiáng)度和空間位置分布上有相似之處，也有差異和不同，因此，將兩類(lèi)季風(fēng)槽分別進(jìn)行討論分析并總結(jié)其異同點(diǎn)，希望能為海南島的季風(fēng)槽降水研究及預(yù)報(bào)提供一定的線(xiàn)索。

3.1 環(huán)流特征分析

3.1.1 Ⅰ類(lèi)環(huán)流特征 500 hPa 高度場(chǎng)（圖4-a），東亞有西風(fēng)槽活動(dòng)，槽底位于華東地區(qū)，東亞槽引導(dǎo)低層冷空氣從東路向華南東部和南海東北部擴(kuò)散。從圖4-a可知，副高主體偏東位于西太平洋洋面上，呈類(lèi)似雙脊線(xiàn)形態(tài)，北側(cè)弱脊線(xiàn)由26°N向江南伸展，平均586 dagpm線(xiàn)西脊點(diǎn)位于江西中南部地區(qū)，即115°E附近；南側(cè)脊線(xiàn)則在15°N以南向南海南部伸展，586 dagpm線(xiàn)西脊點(diǎn)在110°E以西。逐個(gè)個(gè)例來(lái)看，副高脊線(xiàn)位置分化為南北兩種，這也是平均圖呈現(xiàn)類(lèi)似雙脊線(xiàn)的主要原因，而且副高強(qiáng)度整體偏弱，因此平均圖未出現(xiàn)表征副高主體強(qiáng)度的588 dagpm線(xiàn)。從圖4-a同時(shí)可看出，南海北部存在寬廣的低槽區(qū)，可見(jiàn)季風(fēng)槽在500 hPa上也有明確體現(xiàn)。

850 hPa風(fēng)場(chǎng)體現(xiàn)了季風(fēng)槽的位置。Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽平均切變線(xiàn)位于20°N，即海南島北部沿海到南海北部一帶，且北部灣北部有氣旋式環(huán)流，對(duì)應(yīng)的海平面氣壓場(chǎng)在北部灣到雷州半島一帶有低壓中心，可見(jiàn)季風(fēng)槽偏強(qiáng)，普遍存在擾動(dòng)，但并未形成熱帶氣旋（熱帶氣旋直接影響的個(gè)例已經(jīng)剔除），而海南島東北部地區(qū)位于切變線(xiàn)南側(cè)、氣旋性環(huán)流東側(cè)，有明顯的風(fēng)向和風(fēng)速輻合。孟加拉灣到南海南部的偏西氣流，風(fēng)速基本在8～12 m.s-1之間，從孟加拉灣到切變南側(cè)風(fēng)速明顯輻合（圖4-c）。平均場(chǎng)有平滑作用，因此體現(xiàn)的風(fēng)速偏小，在單個(gè)個(gè)例中季風(fēng)往往存在12 m.s-1以上的急流帶。海南島上空沿110°E的風(fēng)場(chǎng)剖面圖體現(xiàn)了季風(fēng)槽的伸展高度可達(dá) 500～400 hPa（圖4-e），與 500 hPa高度場(chǎng)平均圖對(duì)應(yīng)，另外，低層風(fēng)場(chǎng)由低緯向海南島有風(fēng)速輻合。低層風(fēng)場(chǎng)的配置非常有利于季風(fēng)將水汽和能量向海南島輸送并產(chǎn)生輻合，其中東北部地區(qū)輻合條件更好。850 hPa風(fēng)場(chǎng)和海平面氣壓場(chǎng)體現(xiàn)了冷空氣主體偏弱偏北，對(duì)海南島無(wú)直接影響，但冷空氣使得季風(fēng)槽北側(cè)氣壓梯度增大，偏東氣流也增大，季風(fēng)槽風(fēng)速切變加大，強(qiáng)度得以增強(qiáng)或維持[5]。同時(shí)，高層南亞高壓較強(qiáng)盛，且200 hPa流場(chǎng)圖（圖略）上季風(fēng)槽上空受南亞高壓東南側(cè)的東到東北氣流所控制，并出現(xiàn)風(fēng)速輻散。Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽為典型的低層輻合、高層輻散配置，從大尺度環(huán)流場(chǎng)上給強(qiáng)降水提供了有利條件。

圖4 Ⅰ類(lèi)（左列）和Ⅱ類(lèi)（右列）500 hPa 平均位勢(shì)高度場(chǎng)、850 hPa 平均風(fēng)場(chǎng)、沿 110°E 風(fēng)場(chǎng)剖面圖

海南島地處低緯熱帶，且海島中央山地高聳四周低，屬于鐘形地形，一方面由于海陸溫差有利于海陸風(fēng)的發(fā)展，另一方面迎風(fēng)坡具有降水增幅作用。張振州[13]和邱曉暖等[14]研究指出對(duì)于夏季盛行偏南到西南風(fēng)的海南島來(lái)說(shuō)，中午到傍晚海南島東北部更容易形成海陸風(fēng)輻合帶；海陸風(fēng)輻合帶又因其存在強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)而成為暴雨等強(qiáng)對(duì)流天氣的觸發(fā)機(jī)制。Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽影響期間，海南島低層受西南風(fēng)影響，與夏季主要風(fēng)場(chǎng)一致，因此海南島東北部更容易因海陸風(fēng)作用發(fā)生暴雨。另外，鐘形地形的迎風(fēng)坡對(duì)降水具有增幅作用[15]。對(duì)于西南氣流而言，海南島西南部為迎風(fēng)坡，中午到傍晚在海風(fēng)效應(yīng)的疊加作用下，西南部地區(qū)低空背景西南風(fēng)相對(duì)增大，地形抬升隨之相應(yīng)增強(qiáng)，從而使降水加強(qiáng)?？梢?jiàn)，暴雨出現(xiàn)頻次偏高的區(qū)域（海南島東北部和西南部地區(qū)），除了和輻合帶的結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，地形也起到了一定的作用。

3.1.2 Ⅱ類(lèi)環(huán)流特征 Ⅱ類(lèi)西風(fēng)槽平均位于華北地區(qū)，而副高偏強(qiáng)，呈帶狀分布，脊線(xiàn)平均位于26°N附近，這也和此類(lèi)暴雨多出現(xiàn)在9月（占47%）比較吻合，586 dagpm線(xiàn)西脊點(diǎn)比Ⅰ類(lèi)明顯偏西，伸至92°E附近（圖4-b），強(qiáng)大的帶狀副高阻斷水汽向北輸送，以及西風(fēng)槽引導(dǎo)冷空氣向南擴(kuò)散，均有利于季風(fēng)槽水汽和北側(cè)偏東氣流的增強(qiáng)。

850 hPa風(fēng)場(chǎng)上 15°N 附近為低槽區(qū)，并在110°E有氣旋式環(huán)流存在，孟加拉灣到南海南部的偏西風(fēng)風(fēng)速也普遍在 8～12 m·s-1，其中 12 m·s-1急流較Ⅰ類(lèi)范圍更廣，表明季風(fēng)更加強(qiáng)盛。對(duì)應(yīng)氣旋式環(huán)流，海平面氣壓場(chǎng)同樣有低壓中心，而且華北到江南地區(qū)有冷高壓，北高南低的形勢(shì)場(chǎng)使得南海北部氣壓梯度增大，從而加強(qiáng)了季風(fēng)槽北側(cè)、即南海北部的東-東南氣流，這支氣流以6～10 m·s-1為主，其中在北部灣東部到海南島西部沿海一帶有倒槽，倒槽以東19°～22°N之間南海西北部到北部灣北部有相對(duì)的大風(fēng)速帶（8～10 m·s-1），海南島位于季風(fēng)槽北側(cè)，因此受倒槽及強(qiáng)的東-東南氣流影響（圖4-d）。同樣的，逐個(gè)個(gè)例來(lái)看，Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽北側(cè)低層普遍存在風(fēng)速大于12 m·s-1的東-東南急流，海南島位于急流出口區(qū)左側(cè)。風(fēng)場(chǎng)剖面季風(fēng)槽的伸展高度同樣到達(dá)500～400 hPa（圖4-f），海南島北側(cè)低層為東-東南風(fēng)強(qiáng)風(fēng)速中心，即海南島位于低層風(fēng)軸的左側(cè)。200 hPa上，海南島也處于南亞高壓東南側(cè)的風(fēng)速輻散場(chǎng)中。

低空急流是一種動(dòng)量、熱量和水汽的高度集中帶，它對(duì)強(qiáng)天氣的作用主要有通過(guò)低層暖濕平流的輸送產(chǎn)生位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)；在急流出口處有明顯的水汽輻合和質(zhì)量輻合或強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)；在急流軸的左前方是正切變渦度區(qū)，有利于對(duì)流活動(dòng)發(fā)生[16]。由此可見(jiàn)，對(duì)于Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽強(qiáng)降水來(lái)說(shuō)，水汽和能量輸送，以及動(dòng)力抬升主要來(lái)源于偏東急流。

對(duì)于東-東南氣流而言，海南島東部和東南部地區(qū)受地形阻擋抬升，導(dǎo)致迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡雨量分布出現(xiàn)不同，呈自東南向西北方向遞減的明顯特征。在各種地形中，迎風(fēng)坡的喇叭口最有利于暴雨增強(qiáng)，原因在于，除了地形的抬升作用，環(huán)境風(fēng)沿地形向喇叭口內(nèi)部輸送形成強(qiáng)的輻合上升區(qū)，進(jìn)一步促進(jìn)暴雨的發(fā)生，因此，在相同的形勢(shì)場(chǎng)下，降水量呈現(xiàn)出由平原—山前—迎風(fēng)坡—喇叭口顯著增加的特征[17-18]。海南東部和東南部地區(qū)分別存在向東和東南方向開(kāi)口的喇叭口，其中東南部陵水的喇叭口形狀更加明顯，有助于陵水產(chǎn)生極端降水。同樣，中午到傍晚海風(fēng)疊加環(huán)境風(fēng)，低空東-東南風(fēng)增大，從而增強(qiáng)了地形作用，使降水進(jìn)一步加強(qiáng)。在夜間，海南島往往陸風(fēng)效應(yīng)明顯，即由內(nèi)陸向周?chē)Ｑ蟠店戯L(fēng)，其中東南部地區(qū)極易形成西北風(fēng)與東南風(fēng)的中尺度輻合線(xiàn)，觸發(fā)強(qiáng)降水[13,19-21]。因此，Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽過(guò)程中，地形作用及其重要，暴雨高頻區(qū)和極端降水區(qū)與迎風(fēng)坡、喇叭口高度重合。

3.1.3 Ⅰ類(lèi)與Ⅱ類(lèi)環(huán)流特征異同點(diǎn)及其與暴雨高頻區(qū)的關(guān)系 對(duì)比兩類(lèi)季風(fēng)槽環(huán)流特征，Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽強(qiáng)度均偏強(qiáng)，其中存在低壓環(huán)流,季風(fēng)槽伸展高度均可達(dá)500～400 hPa，低層南側(cè)季風(fēng)輸送強(qiáng)盛；高層均位于南亞高壓東南側(cè)，有風(fēng)速輻散。

兩類(lèi)季風(fēng)槽的不同點(diǎn)和季風(fēng)槽與暴雨高頻區(qū)的關(guān)系主要表現(xiàn)在以下幾方面：(1)副高形態(tài)和強(qiáng)度不同。Ⅰ類(lèi)副高主體偏東，脊線(xiàn)多樣化；Ⅱ類(lèi)副高為強(qiáng)盛的帶狀。(2)低層風(fēng)場(chǎng)Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽南北兩側(cè)的風(fēng)速明顯強(qiáng)于Ⅰ類(lèi)，其中北側(cè)急流更為突出。(3)Ⅰ類(lèi)強(qiáng)降水的發(fā)生與季風(fēng)槽切變線(xiàn)位置、結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，暴雨高頻區(qū)位于切變線(xiàn)南側(cè)、氣旋式環(huán)流東側(cè)；Ⅱ類(lèi)則與季風(fēng)槽北側(cè)低空急流、倒槽有關(guān)，暴雨高頻區(qū)位于急流左前側(cè)出口區(qū)。(4)兩類(lèi)季風(fēng)槽地形的作用均與降水強(qiáng)弱分布有很好的對(duì)應(yīng)，但由于低層背景風(fēng)不同，二者存在明顯差別，Ⅰ類(lèi)低層背景風(fēng)為西南風(fēng)，地形作用分別增強(qiáng)了東北部和西南部地區(qū)的降水；Ⅱ類(lèi)背景風(fēng)為東-東南風(fēng)，地形作用主要體現(xiàn)在東部和東南部地區(qū)，其中喇叭口地形作用突出。

3.2 水汽、能量和動(dòng)力條件分析

3.2.1 Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽 孟加拉灣和南海中低層水汽向切變線(xiàn)附近有很好的輸送，尤其是925 hPa，孟加拉灣水汽通量普遍大于 20 g·cm-1·hPa-1，南海則大于 12 g·cm-1·hPa-1，并存在大于 20 g·cm-1·hPa-1的大值區(qū)（圖5-a），而且由于低層輻合，水汽在海南島也產(chǎn)生了輻合，尤其在海南島的西南部和東北部地區(qū)（圖略），在切變線(xiàn)北側(cè)也有一條弱的水汽輸送帶，海南島上空的整層大氣水汽總量達(dá)到70～80 mm，可見(jiàn)這類(lèi)型降水的水汽條件非常好。另外，從假相當(dāng)位溫的垂直剖面圖（圖5-c）可以看到，12°～27°N 之間 850 hPa 以下為高能區(qū)，海南島邊界層出現(xiàn)了358～362 K的中心，并以海南島為中心高能舌向上伸展，346 K 伸展至 700 hPa，為暴雨的發(fā)生提供了大量不穩(wěn)定能量。低層假相當(dāng)位溫圖可見(jiàn)弱冷空氣向南海東北部和華南南部擴(kuò)散，有利于季風(fēng)槽加強(qiáng)。季風(fēng)急流從低緯度向海南島輸送強(qiáng)盛的暖濕氣流，并在海南島形成輻合和堆積，給強(qiáng)降水提供了充沛的水汽條件和不穩(wěn)定能量。

圖5 Ⅰ類(lèi)（左列）和Ⅱ類(lèi)（右列）925 hPa水汽通量與平均物理量場(chǎng)沿110°E的剖面的假相當(dāng)位溫、渦度和垂直速度

由于季風(fēng)槽具有強(qiáng)輻合性的特點(diǎn),所以渦度也是反映季風(fēng)槽強(qiáng)弱的一個(gè)很好的指數(shù)[2]。圖5-e顯示，季風(fēng)槽槽區(qū)（約 17°～24°N 之間）300 hPa 以下均為正渦度區(qū)，20°N上空（即切變線(xiàn)所在位置）有明顯的柱狀高值區(qū)，渦度中心值在3～4·10-5s-1之間，海南島上空為2～3·10-5s-1，而產(chǎn)生一般降水的季風(fēng)槽剖面中槽區(qū)正渦度中心（0～1·10-5s-1）明顯弱于強(qiáng)降水，且伸展高度（400 hPa）也低于強(qiáng)降水，可見(jiàn)產(chǎn)生強(qiáng)降水的季風(fēng)槽明顯偏強(qiáng)。500 hPa、850 hPa和925 hPa的渦度平面圖上，渦度大值區(qū)與切變線(xiàn)的位置比較契合，海洋比陸地更強(qiáng)，在北部灣和雷州半島以東分別有強(qiáng)中心存在，與環(huán)流場(chǎng)氣旋性環(huán)流和環(huán)流東側(cè)風(fēng)向輻合區(qū)相匹配；垂直速度的剖面圖同樣體現(xiàn)了季風(fēng)槽的上升運(yùn)動(dòng)，海南島上空，也就是季風(fēng)槽切變線(xiàn)南側(cè)的位置，800 hPa以下有弱的下沉運(yùn)動(dòng)，而800 hPa以上均為上升氣流（圖5-g）。從以上結(jié)果可以看出，此類(lèi)季風(fēng)槽強(qiáng)盛，從高層負(fù)渦度、低層正渦度的配置，以及垂直速度來(lái)看，它都具備了較強(qiáng)的降水動(dòng)力條件。850 hPa散度場(chǎng)也表明，低壓環(huán)流東側(cè)、切變線(xiàn)南側(cè)有輻合中心，輻合中心覆蓋了海南島東北部。

因此，結(jié)合環(huán)流特征分析，此類(lèi)降水的動(dòng)力條件直接來(lái)自季風(fēng)槽的抬升，從高低空配置來(lái)看,季風(fēng)槽低層輻合、高層輻散，這種配置特征很容易使低層的對(duì)流和上升運(yùn)動(dòng)得以建立和加強(qiáng)。季風(fēng)槽南側(cè)從孟加拉灣到南海深厚的西南季風(fēng)，向其輸送海洋性暖濕氣流，給降水提供了充沛的水汽及能量。預(yù)報(bào)Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽降水，需關(guān)注季風(fēng)和季風(fēng)槽槽區(qū)的變化，如果季風(fēng)增強(qiáng)并在孟加拉灣到南海中南部海域出現(xiàn)西南風(fēng)急流帶，且季風(fēng)槽槽區(qū)切變?cè)鰪?qiáng)，往往造成海南島強(qiáng)降水的發(fā)生。在考慮強(qiáng)降水落區(qū)時(shí)，需進(jìn)一步關(guān)注季風(fēng)槽切變線(xiàn)和其中氣旋性環(huán)流的位置，同時(shí)考慮海陸風(fēng)和迎風(fēng)坡的作用。

3.2.2 Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽 環(huán)流分析已知Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽強(qiáng)降水與低空急流有直接關(guān)系，由于低空急流不僅能把低層水汽、熱量集中往下游輸送，使下游地區(qū)造成或增大位勢(shì)不穩(wěn)定，且能在其左前方范圍內(nèi)造成強(qiáng)烈的輻合上升運(yùn)動(dòng)，特別是如果在急流左側(cè)有很強(qiáng)的切變正渦度時(shí)，則更有利于產(chǎn)生強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)[21-22]，在此筆者進(jìn)一步分析強(qiáng)降水的各項(xiàng)條件。由于副高的阻斷和南海北部東-東南急流的存在，季風(fēng)槽北側(cè)存在一條大于 8 g·cm-1·hPa-1的水汽輸送帶從巴士海峽以東一直向西延伸到越南北部（圖5-b），并在南海北部出現(xiàn) 14～16 g·cm-1·hPa-1的中心，位于急流的左前側(cè)及倒槽的東側(cè)，具有比較好的輻合條件。因此，在良好的水汽輸送下，海南島上空整層大氣水汽總量達(dá)60～80 mm，給降水提供了充足的水汽條件。從假相當(dāng)位溫的垂直剖面圖（圖5-d）可以看到，12°～27°N 之間 900 hPa以下為高能區(qū)，海南島邊界層中心值為354～358 K，上空 346 K 伸展至 800 hPa附近，急流輸送的暖濕空氣使得海南島低層聚集了較強(qiáng)的不穩(wěn)定能量。相比而言，Ⅱ類(lèi)東-東南急流輸送的不穩(wěn)定能量略弱于Ⅰ類(lèi)西南季風(fēng)的輸送。

由于Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽位置偏南，渦度垂直剖面圖的強(qiáng)中心位置也偏南（圖5-f），海南島上空的正渦度為1～2·10-5s-1，雖弱于Ⅰ類(lèi)，但同樣伸展至300 hPa附近，另外，在急流軸的左前方也是正切變渦度區(qū)，因此，海南島上空的正渦度區(qū)不僅取決于季風(fēng)槽，也取決于低空急流和倒槽。在急流最大風(fēng)速中心的前方有明顯的水汽輻合和質(zhì)量輻合或強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)[16]，圖5-h中也體現(xiàn)了海南島上空整層為上升氣流，其速度值主要在-0.15～-0.2 m·s-1之間。

結(jié)合環(huán)流特征分析，Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽由低空東-東南急流起著輸送低空大氣的熱量、水汽和動(dòng)量的作用，從而產(chǎn)生強(qiáng)降水。預(yù)報(bào)Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽降水，除了關(guān)注季風(fēng)槽的加強(qiáng)，還要關(guān)注北高南低的形勢(shì)是否造成南海北部低層?xùn)|-東南氣流的加強(qiáng)而出現(xiàn)急流，海南島是否位于急流出口區(qū)左側(cè)。Ⅱ類(lèi)降水在不穩(wěn)定能量及大尺度動(dòng)力條件方面弱于Ⅰ類(lèi)的情況下，東南部地區(qū)卻更容易產(chǎn)生極端降水，喇叭口地形的作用不可忽視。

4 結(jié) 論

在2001—2020年的5—9月中，南海季風(fēng)槽活動(dòng)總天數(shù)為 1 168 d，年均出現(xiàn) 10.3 次季風(fēng)槽過(guò)程，年均 58.4 d，1 次過(guò)程平均 5.7 d。8月是過(guò)程次數(shù)和天數(shù)最多的月份，其次為9月，5月份最少；5—8月，Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽均比Ⅱ類(lèi)活躍，而9月Ⅱ類(lèi)則更活躍。海南島共出現(xiàn)83 d強(qiáng)降水（即3個(gè)以上常規(guī)氣象站暴雨），占季風(fēng)槽活動(dòng)天數(shù)的7.1%，5—8月強(qiáng)降水天數(shù)呈逐月遞增，其中Ⅰ類(lèi)發(fā)生強(qiáng)降水的占比大于Ⅱ類(lèi)。Ⅰ類(lèi)季風(fēng)槽在8月最活躍，9月最易產(chǎn)生強(qiáng)降水；Ⅱ類(lèi)季風(fēng)槽最活躍和強(qiáng)降水占比最高的月份均為9月。Ⅰ類(lèi)強(qiáng)降水暴雨頻次分布以東北部和西南部地區(qū)為高頻區(qū)，中部地區(qū)頻次最低，Ⅱ類(lèi)則以東南部為高頻區(qū)，并向西北方向遞減。兩類(lèi)降水日平均雨量分布與頻次分布相似，而Ⅱ類(lèi)東南部更容易出現(xiàn)極端降水。

高層南亞高壓的輻散作用、中低層強(qiáng)盛的季風(fēng)和季風(fēng)槽是發(fā)生強(qiáng)降水的前提，但季風(fēng)槽位置不同導(dǎo)致影響降水的系統(tǒng)配置有區(qū)別。Ⅰ類(lèi)強(qiáng)降水的發(fā)生與季風(fēng)槽切變線(xiàn)位置、結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，季風(fēng)將水汽和能量向槽區(qū)輸送，季風(fēng)槽低層輻合、高層輻散的配置特征使低層的對(duì)流和上升運(yùn)動(dòng)得以建立和加強(qiáng)從而產(chǎn)生降水，暴雨高頻區(qū)與切變線(xiàn)南側(cè)、氣旋式環(huán)流東側(cè)輻合條件最強(qiáng)的區(qū)域?qū)?yīng)；Ⅱ類(lèi)則與季風(fēng)槽北側(cè)低空急流有關(guān)，低層水汽和能量通過(guò)低空急流向位于急流左前方的海南島輸送，并在海南島產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻合上升運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致強(qiáng)降水發(fā)生，暴雨高頻區(qū)與急流左前側(cè)出口區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

降水強(qiáng)弱分布與海南島鐘狀特殊地形結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，兩類(lèi)季風(fēng)槽暴雨高頻區(qū)均與地形強(qiáng)作用區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)，但由于低層背景風(fēng)不同，二者存在明顯差別。Ⅰ類(lèi)低層背景風(fēng)為西南風(fēng)，地形作用分別增強(qiáng)了東北部和西南部地區(qū)的降水；Ⅱ類(lèi)背景風(fēng)為東-東南風(fēng)，地形作用主要體現(xiàn)在東部和東南部地區(qū)，其中喇叭口地形作用突出。