2015年5月广东降水异常偏多的成因分析

王娟怀， 胡娅敏， 杨守懋

(1.广东省气候中心, 广东广州　510000；2.四会市气象局, 广东四会　526200)



2015年5月广东降水异常偏多的成因分析

王娟怀1， 胡娅敏1， 杨守懋2

(1.广东省气候中心, 广东广州510000；2.四会市气象局, 广东四会526200)

摘要：利用广东省2015年86个台站的降水观测资料，采用小波分析、相关分析、合成分析等方法分析了2015年5月广东省的降水时空特征；并采用NCEP/NCAR再分析资料中的500 hPa高度场资料，以及国家气候中心气候监测室提供的130项环流指数对降水场进行分析。结果发现：广东省2015年5月的降水除了雷州半岛、粤东部分地区，其余大部分地区较常年异常偏多，为有气象记录以来历史同期最多。造成该月降水偏多的主要原因是受ENSO信号的影响；5月环流形势由前期的纬向型向经向型的转型，500 hPa高度场在内蒙古北部、东北上空及日本海地区存在一个正-负-正的偶极子模型，同时配有来自南海充足的水汽条件，从而造成5月降水异常偏多。

关键词：气候学； 降水； 5月； ENSO信号； 环流形势； 广东省

广东汛期降水主要分为前汛期和后汛期，其中前汛期降水占全年降水量的40%～60%，前汛期降水的多寡直接影响到广东省汛期的旱涝[1-4]，因此，广东前汛期降水异常以及引起异常的影响因子和预报方法一直是气象工作者关注的重点[5-15]。随着国民经济的发展和生产服务的需要，发现只预报汛期降水量偏多还是偏少，已经不能满足有关部门使用的需要。只有再对汛期各月降水量作出估计，才能更好地满足用户的需要[16]。

2015年5月广东省气温偏高，日照偏少，全省平均降水量476 mm，较常年同期显著偏多80%，为有气象记录以来历史同期最多。其中韶关、清远、惠州、广州、汕尾大部降水在450 mm以上，除雷州半岛的降水量不足50 mm外，其余地区降水100～450 mm。与常年同期相比，粤西的雷州半岛和茂名局部、阳江局部以及粤东的潮州、汕头和揭阳等地区偏少10%～80%，全省大部偏多10%～300%，珠三角的曲江、龙门、佛冈一带显著偏多200%以上(图1)。广州、佛冈、从化、龙门等16个市县5月降水量为历史同期最多。5月共出现5次强降水过程，导致多地发生洪涝灾害；降水偏多且分布不均，北部、珠三角地区降水过多、湿度大造成广东省农作物严重受灾；强降水频繁，致使广东省陆上交通多处中断，机场航班大面积延误，对交通造成较大的不利影响，对广东省造成了严重的经济损失，对人们的生活造成较大的不利影响。本研究主要分析5月广东地区的降水时空变化特征及其发生成因，从ENSO、水汽通量、环流特征等方面进行了对比分析，为5月广东降水的短时预报提供一些参考，同时对揭示广东地区前汛期的降水变化规律有一定的指导意义。

图1　2015年5月广东省降水距平百分率(%)分布

1资料与方法

本研究选用资料为广东省86个台站地面逐日降水资料；NCEP/NCAR 2.5°×2.5°逐日再分析资料中的500 hPa位势高度场；以及国家气候中心气候监测室提供的130项逐月指数资料(包括环流指数、海温指数以及其他外网下载指数)。时间长度均为1951年1月—2015年5月；气候平均值的时间段为1981—2010年。

2广东2015年5月降水的时空分布特征

由2015年5月降水变化时间序列(图2a)可知，广东省受强西南暖湿气流和冷空气共同影响，强降水天气异常频繁，5月主要有5次强降水过程：5月5—9、11、16—17、19—24和30—31日。其中5月19—24日，广东省出现了2015年以来强度最强、范围最广、持续时间最长的降水过程，大部分市县先后出现了暴雨到大暴雨局部特大暴雨。从其小波功率谱(图2b)可见，在前期4月以及后期6月，降水均没有通过显著性检验，而在5月降水期间则存在明显的准2～5和10～20 d准双周期振荡，在5月的几次降水过程中均有较大的功率谱，表现最为明显的是在5月20日(50 d左右)左右的降水过程，其间功率谱最大达到400 mm2及以上。

图22015年4月1日—6月30日广东省86站降水的逐日降水量(a)和小波分析与小波功率谱(b)

3广东2015年5月降水成因分析

3.1外强迫因子分析—ENSO

ENSO是迄今为止所发现的高于气候噪音水平的最强的海洋和大气年际变化的信息。研究表明，ENSO信号不仅存在于全球热带的海面温度、气压、风和云量以及洋流强度等要素场中，而且在世界许多地区的大气环流和气候的年际变化中都有较清楚的反映[17]。

据国家气候中心实时滚动监测表明，自2014年5月开始的“厄尔尼诺”事件已维持15个月，且从2015年5月开始明显增强。5月第2周(5月4—10日)，厄尔尼诺监测指数为1.3 ℃，较上周上升了0.1 ℃。赤道中东太平洋暖海温中心强度超过3.0 ℃，较常年异常偏暖，并导致后期西太平洋上空的副热带高压强度偏强、面积偏大、脊点偏西、脊线偏北，“厄尔尼诺”状态继续加强。

对比2015年经历的厄尔尼诺特征得到1986、1997、1965、1972、2002和2009等相似年，通过对该6年5月降水距平百分率的合成分析可得(图3)，在厄尔尼诺的影响下，广东地区5月的降水大部分地区偏多，并且其降水距平百分率的多年合成的空间分布与2015年5月的降水距平百分率空间分布极为相似(图1)，这就说明厄尔尼诺是广东2015年5月降水的异常偏多的主要诱因之一。厄尔尼诺通过影响海温，影响前期环流场，从而影响降水。谢炯光[16]研究也发现前冬北太平洋海温场的海温分布与广东省北部地区的前汛期降水分布趋势有较好的联系。

图3　厄尔尼诺发生年5月的降水合成(%)

3.2水汽通量及500 hPa高度场分析

形成降水的必要条件之一是要有足够多的水分。计算表明，单靠当地已有的水分是不可能形成降水的，通常要有水汽源源不断地输入降水区。因此，在做降水分析和预报时，常常会考虑水汽通量(即包括水汽输送的方向和大小)的问题。由图4可以看出从5月1—31日，水汽平均来自南海地区，华南沿海维持一条超强西南水汽通道，为持续性强降水提供主要水汽和能量来源，尤其是南海季风爆发后为华南地区带来丰沛的水汽和暖湿不稳定的能量，风场的异常以及水汽的异常均使得水汽的输送较为异常。

(矢量为水汽输送(q·V)距平，单位：kg/(s·m);阴影区为水汽输送辐合辐散div(qu，qv)距平场(单位：×10-5kg/(s·m2))

图45月1—31日1 000～300 hPa整层积分水汽输送及辐合辐散距平场

从图4中也可以看出在华南区域水汽输送(q·V)距平值整体高于其它地区。并且，在广东上空为一致的水汽辐合区，且强度较强，水汽输送的辐合促使水汽在局地聚合，从而利于水汽的上升，也为降水的形成提供充足的水汽条件。而北方冷空气南下与暖湿气流在广东地区交汇，造成降水显著偏多，特别是珠三角和粤东南地区是水汽辐合中心，成为5月以来降水最多的地区。

通过研究旱涝前期的环流形势可以进一步了解旱涝成因[18-19]，同样通过研究各类降水分布的前期环流特征及其演变过程，也可以了解降水分布趋势的成因。本研究分析了2015年5月降水前期1—4月(图5a)及当月(图5b)平均500 hPa位势高度距平场的分布，发现1—4月前期在我国内蒙古北部、东北上空及日本海地区存在一个负-正-负的偶极子模型，即受两槽一脊形势控制，在广东上空为较小的正距平场，并且在欧亚上空呈较为明显的纬向环流。而在2015年5月环流形势则发生转型(图5b)，与前期的演变发展有着明显的差异，大部分地区与前期平均距平场分布正好相反，在内蒙古北部、东北上空及日本海地区存在一个正-负-正的偶极子模型，在广东上空为较小的负距平场；环流场也由前期的纬向环流变为径向环流，这样更有利于冷暖水汽的交汇。对5月降水的异常增多起了重要作用。

图5　2015年1—4月(a)和5月(b)500 hPa位势高度距平场(单位：dagpm)

4结论

广东省2015年5月降水除了雷州半岛、粤东部分地区，其余大部分地区较常年异常偏多，并突破历史际值；受强西南暖湿气流和冷空气共同影响，主要有5次强降水过程，其中强度最强、范围最广、持续时间最长的一次降水过程是5月20日左右，即季风爆发后；而且广东省5月降水期间存在明显的准2～5和10～20 d双周期振荡。经过分析，可知5月份降水异常的原因主要有2个：

1)厄尔尼诺通过影响海温，影响前期环流场，从而影响降水，为5月降水异常偏多的主要气候诱因。

2)5月水汽平均来自南海地区，并且在广东上空为一致的水汽辐合区，为降水的形成提供水汽条件。同时发现5月环流形势在内蒙古北部、东北上空及日本海地区存在一个正-负-正的偶极子模型，且环流场为径向环流，在这样的环流形势下更有利于5月降水的偏多。

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收稿日期：2015-08-11

基金项目：华南区域气象中心科技攻关重点项目(GRMC2014Z01)资助

作者简介：王娟怀(1989年生)，女，助理工程师，硕士研究生，主要从事短期气候预测工作。E-mail：wangjh0104@foxmail.com

中图分类号：P46

文献标识码：A

doi:10.3969/j.issn.1007-6190.2016.01.002

Analysis of the Causation of Anomalously More Rain in Guangdong Province in May 2015

WANGJuan-huai1,HUYa-min1,YANGShao-mao2

(1.Climate Center of Guangdong Province, Guangzhou 510080; 2.Meteorological Bureau of Sihui City, Sihui 526200)

Abstract：Using the observed data of rainfall from 86 stations in Guangdong and with the methods of wavelet analysis, correlation analysis and composite analysis, we studied the temporal and spatial characteristics of rainfall in the province in May 2015. Then we analyzed the precipitation field with the 500-hPa geopotential heights from the NCEP/NCAR reanalysis data and 130 circulation indices provided by the National Climate Center. The result is presented as follows. In May 2015, the rain was more than usual in most of the province with the exception of Leizhou Peninsula and part of eastern Guangdong, becoming the wettest May ever since the meteorological record began. Such a wet May was mainly affected by the ENSO signal, in addition to the transformation of circulation from preceding zonal to meridional pattern in the same month when a mode of “positive-negative-positive” dipole was present at 500 hPa over the northern Inner Mongolian region, northeast of China and Sea of Japan, together with sufficient supply of water vapor from the South China Sea.

Key words：climatology; precipitation; May; ENSO signal; circulation pattern; Guangdong province

王娟怀， 胡娅敏， 杨守懋.2015年5月广东降水异常偏多的成因分析[J].广东气象，2016,38(1)：4-7.