阳江市暖区暴雨的天气学分型

郭圳勉， 黄先伦， 麦宗天， 叶磊

(1.阳江市气象局，广东阳江　529500；2.解放军94676部队气象台，上海　202178)



阳江市暖区暴雨的天气学分型

郭圳勉1， 黄先伦1， 麦宗天1， 叶磊2

(1.阳江市气象局，广东阳江529500；2.解放军94676部队气象台，上海202178)

摘要：采用常规气象资料、区域自动站资料、NCEP/NCAR再分析资料和OLR日平均资料，对2003—2012年阳江市29次暖区暴雨过程按切变线型、低涡型和分别出现在南海夏季风爆发前后的南风型进行分型，并对4类暖区暴雨的平均环流场和个例进行分析，结果表明：(1)阳江暖区暴雨多为南风型，主要发生在南海夏季风爆发之后；(2)各类暖区暴雨环流相同点：高层受南亚高压影响，有较强辐散；低层南支槽影响明显，有低空急流向暴雨落区上空输送充沛的暖空气及不稳定能量，使中尺度对流云团生成或输入；(3)切变线型、低涡型和南海季风爆发后的南风型暖区暴雨中，暴雨发生时副高位置偏东、强度偏弱，并略有西伸或东退，处于南海季风槽活跃时期；(4)在南海季风爆发前的南风型中，副高位置较西，强度较强，强盛的西南风与副高位置偏西有关。

关键词：天气学； 暖区暴雨； 多尺度环流条件； 南海夏季风； 阳江

暖区暴雨是华南前汛期发生较多的一类暴雨，因其发生时冷空气和锋面距离强降水区较远，往往预报难度较大，并因其具有强度大、时间短、局地性强等特点，其来势凶猛，极易造成重大灾害。对于暖区暴雨预报，自20世纪80年代以来，已有专家总结出若干经验规则[1-2]，并在实际预报中得到应用[3]。对华南暖区暴雨，国内也开展了大量卓有成效的研究工作。这些研究不仅对华南暖区暴雨的大尺度环流特征[4-7]进行分析，还从华南暖区暴雨的中尺度对流系统及重力波触发机制等方面进行了研究[9-12]。

阳江市作为广东省3大暴雨中心之一，其暴雨尤以5、6月份最多[3]，且进入5月后，冷空气的势力减弱，西南暖湿空气增强，有利于暖区暴雨的发生，其局地性强、降水时间短、强度强的特点，对当地城乡经济发展和人民群众生命财产安全造成极大威胁。本研究选取2003—2012年5—6月作为统计分析时间段，使用阳江地面气象观测站资料及NCEP/NCAR再分析资料(其中，图1-4的b图采用分辨率2.5°×2.5°的资料，其余分辨率为1°×1°)和OLR日平均资料，对阳江市暖区暴雨过程进行分类，并对各型暖区暴雨的平均环流场和典型个例进行分析，以期概括出阳江暖区暴雨天气学模型，为当地今后暖区暴雨预报提供判据，更好地开展防灾减灾气象服务。

1暖区暴雨分型标准

参考林良勋等[3]的定义，本研究将前汛期暖区暴雨定义为在前汛期中，不受冷空气及冷性高压脊控制，不受锋面影响下出现的暴雨。根据暖区暴雨局地性、短时性的特点及上述定义，从阳江2003—2012年5—6月6 h降水量≥30 mm的过程中统计出共发生暖区暴雨过程29 次。

为便于日常预测预报分析，根据暴雨发生时850 hPa影响系统的不同，对统计出的暖区暴雨过程分为以下3种类型：

①切变线型：暖区暴雨发生时，850 hPa上有切变线存在，且暴雨发生在切变线的偏南风侧，即暖湿空气侧，定义为切变线型暖区暴雨。

②低涡型：暖区暴雨发生时，850 hPa上有低涡存在，且暴雨发生在低涡环流中的南部暖区，定义为低涡型暖区暴雨。

③南风型：暖区暴雨发生时，850 hPa上为广阔南风控制，暴雨发生在西南气流风速切变辐合当中，定义为南风型暖区暴雨。

按上述暖区暴雨分类，对29次过程进行分类。其中切变线型有2次，低涡型有5次，南风型最多，共有22次，占76% 。

根据中国气象局广州热带海洋气象研究所的历年季风监测公报确定南海夏季风的爆发日期，统计出阳江90%(26次)的暖区暴雨过程发生在南海夏季风爆发之后，仅有10%(3次)的过程发生在南海夏季风爆发之前。并且，发生在南海夏季风爆发之前的3次过程均为南风型。因此，本研究在上述3类暖区暴雨的基础上，将第3类南风型暖区暴雨划分为2类，一类为发生在南海季风爆发前的南风型暖区暴雨，另一类为发生在南海季风爆发后的南风型暖区暴雨，共4类。根据以上分类，在2003—2012年5—6月的各类暖区暴雨中分别选出一个典型个例进行分析。

另外，根据文献[13]的标准，南海季风槽位置和强度采用105°—120°E 850 hPa平均涡度表示。

2暖区暴雨分型

5—6月，华南地区南有南海夏季风爆发、西太平洋副热带高压第1次北跳；北有冷空气南下影响。由于副高北跳，易在华南上空，即副高的西侧或北侧边缘出现低空急流。低空急流将不稳定能量和水汽输送到华南上空，在切变线、弱冷空气侵入等作用下，触发暴雨过程。同时，在夏季风影响区域和副高边缘不稳定区，中尺度对流系统发展旺盛，或随爆发后的夏季风移动到华南上空，或在华南上空直接生成发展，易造成华南地区的强降水。阳江位于广东西南部，其前汛期暖区暴雨的影响系统与华南地区的相同。下面将从平均环流场和典型个例对4类暖区暴雨进行分析。

2.1切变型暖区暴雨

对2003—2012年2次切变线型暖区暴雨过程的平均环流场进行分析。200 hPa平均环流场上(图略)，东亚为两槽一脊的形势，东亚的环流呈较强斜压性。位于亚洲东岸的东亚大槽槽底拖至广东上空；南亚高压在中南半岛至阿拉伯半岛上空，广东位于其顶前部。两者共同作用，使得广东上空有较强辐散。中层586 dagpm线(图略)伸至南海北部，南支槽位于孟加拉湾，广东位于槽前偏南风影响地区。配合副高顶部的偏南风，在广东南部有强的偏南风，为广东南部沿岸带来强的水汽输送。而在低层(图略)，随着位于亚洲东岸的东亚大槽南下的冷空气与来自湿润的偏南风相交汇，在广东南部形成了切变，触发并使暴雨维持。

发生在2008年6月5—7日的降水，为典型的受切变线影响的暖区暴雨过程，过程降水量为345.4 mm(统计时段为2008年6月5日10：00—7日16：00(北京时，下同))。该过程发生期间，南海夏季风基本维持在20°—25°N之间，850 hPa风场(图1)上可以看到在23°N附近，由季风带来的海上较强偏南风与内陆的弱东南风形成了切变，横穿珠三角和粤西沿海，且阳江上空(21.5°N)的低空急流(图略)较为强劲。在强降水发生时段，500 hPa环流场(图略)上副高在110°E以东地区先东退后西伸，位置偏东，强度偏弱。随着副高进一步西伸，降水逐渐减弱。说明当副高位置偏东，强度偏弱，有利于切变型暖区暴雨的发生。

图1　2008年6月6月08：00 850 hPa风场(单位：m/s)

在较强的季风背景下，强的偏南风和低空急流将水汽源源不断地向西南沿海一带输送，在切变线的激发下，激起了大片的对流云系发展，造成了该次阳江地区的暖区暴雨过程。

2.2低涡型暖区暴雨

对2003—2012年共5次低涡型暖区暴雨过程的平均场进行分析。200 hPa平均环流场上(图略)，中高纬环流较平直，南亚高压位于中南半岛至阿拉伯半岛，其东侧在南海北部分裂出一个小高压，粤西正位于该小高压边缘，有较强的辐散。500 hPa平均环流场上(图略)副高西伸脊点位于130°E附近。低纬波动频繁，南支槽较强，粤西受北部湾附近弱槽前的西南风控制。低层上(图略)在粤西到广西有一低压环流，粤西地区处于其东部暖式切变的控制，配合500 hPa上的西南风，大量水汽从海上向该地区输送并辐合，使得暴雨发生并维持。

发生在2003年6月10日的降水，为典型的受低涡影响的暖区暴雨过程，过程降水量为98.4 mm(统计时段为2003年6月10日08：00—13：00)。该过程发生期间，南海夏季风北推至18°—28°N之间，850 hPa风场(图2)，广西东部附近有一低压环流中心，以东形成了暖式切变，以西形成东西向的冷切变向北部湾伸展，阳江位于暖、冷切变间的暖区内。同时，在19°—22°N之间出现低空急流(图略)，急流中心位于20°N附近。过程中，副高在110°E以东先略东退后西移，位置偏东，强度偏弱，引起了阳江的强降水；而当副高进一步西伸时，降水逐渐减弱。

图2　2003年6月10月14：00 850 hPa风场(单位：m/s)

在较强的季风背景下，暖、冷切变间的暖区有强的西南风，配合低空急流，将水汽源源不断地向西南沿海一带输送，形成对流云团；在降水区上空，受到低层弱冷空气的激发，也有对流云团不断发展。多条件配合造成了该次阳江地区的强降水过程。

2.3南风型暖区暴雨

1)发生在南海季风爆发前。

对2003—2012年共3次发生在南海季风爆发前的南风型暖区暴雨过程的平均环流场进行分析。高层上(图略)，广东处于出海的东亚大槽后和偏东的南亚高压脊前的辐散流场中。500 hPa环流场上(图略)中高纬环流较平直，副高西伸脊点到达中南半岛东部(105°E)，粤西位于其顶后部，有较强的西南风影响。850 hPa上(图略)粤西地区为一致南风，该型的水汽主要聚集在低层(850 hPa以下)，随着中低层的南风向该地区输送，使暴雨维持。

发生在2006年5月4—5日的降水，是典型的广阔偏南气流中的暖区暴雨过程，过程降水量为502.5 mm(统计时段为2006年5月3日16：00—4日18：00)。该次强降水过程发生在南海夏季风爆发之前。

从图3b中可以看出，南海夏季风在5月16日前后北推至华南地区。在此之前，南海夏季风徘徊在12°N以南地区。在无季风影响的背景下，从2006年5月4日00：00 850 hPa风场(图3a)中，可以看到广东、广西地区仍处于广阔的暖湿西南气流中。

在前汛期，强降水一般在西太平洋副热带高压的西部或西北部边缘发生，最有利于暴雨的形势是副高呈“带状”分布，脊线位于18°N以南(一般在13°—18°N之间)[3]。为比较西太平洋副热带高压和降水的关系，把4月29日—5月8日阳江的逐日降水量以直方图的形式放在同期沿18°N的500 hPa高度的经度-时间剖面图左侧(图3c)。在此期间，18°N附近的副高从西太平洋西伸至中南半岛以东，呈带状，其在南海北部的强度达到590 dagpm。阳江位于副高边缘不稳定区域。在强降水发生时段，副高强度逐渐加强西伸(图3c)。与其配合，850 hPa在阳江上空有低空急流存在(图3d)。低空急流将水汽和不稳定能量输送到降水区域上空，使强降水维持。5日，急流中心向北推至广东以北地区，水汽和不稳定能量的输送也随之北移，阳江强降水结束。

在该次强降水过程中，OLR低值区主要位于副高边缘(图略)，说明该区域上空对流发展旺盛，有利于强降水的发生。但在4日，OLR低值区在阳江上空断裂，而此日阳江的降水量达428.8 mm。OLR的断裂，可能因为所用资料为日平均资料，将OLR在当时更精细的变化平滑掉，需待下一步分析研究。

图3　阳江暖区暴雨发生在南海季风爆发前的南风型天气学模型

a.暴雨发生时(2006年5月4日00：00)850 hPa风场(单位：m/s)；b.2006年5—6月850 hPa 105°—120°E平均涡度(单位：×10-5s-1)；c.沿18°N的500 hPa高度(单位：dagpm，>588 dagpm用阴影表示)和同期阳江降水量(直方图，单位：mm)；d.沿112°E的850hPa全风速(单位：m/s，>12 m/s用阴影表示)

2)发生在南海季风爆发后。

对2003—2012年共19次发生在南海季风爆发后的南风型暖区暴雨过程的平均环流场进行分析。该型中高层上中高纬环流较平直，200 hPa平均环流场上(图略)南亚高压位置偏东，粤西处于其高压环流内，有明显的辐散。500 hPa平均环流场上(图略)副高西伸脊点位于130°E附近，低纬波动频繁，南支槽较强，粤西受北部湾附近弱槽前的西南风控制。低层(图略)粤西地区为一致西南风，该型的水汽与季风爆发前的南风型相似，主要聚集在低层(850 hPa以下)，并在南部沿岸辐合，使暴雨维持。

发生在2011年6月28—29日的降水，是典型的广阔偏南气流中的暖区暴雨过程，过程降水量为333.3 mm(统计时段为2011年6月28日14：00—29日06：00)。该次强降水过程发生在南海夏季风爆发之后，并正是南海季风涌爆发时段[14]。

2011年南海夏季风爆发时间较早，5月下旬，季风加强北推，开始影响华南地区。随后，季风减弱。6月下旬，季风槽非常活跃，其强度中心北抬至22°N附近(图4b)。在强的季风背景下，6月28—29日阳江及其附近地区发生强降水。在2011年6月29日00：00的850 hPa风场(图4a)上，可以看到广东、广西地区处于广阔的暖湿西南气流中，在珠三角以西沿海地区出现西南风和偏南风的风速风向辐合。低空急流(图4d)也在29日00：00前后出现并加强。在此期间，18°N附近的副高位于130°E以东，位置偏东(图4c)。强降水在副高略有西伸时爆发，在其减弱后减弱。在强的季风背景下，影响华南的偏南风中出现弱的辐合，并有低空急流配合，在阳江及附近地区不断激发对流云团(图略)，使得强降水发生并维持。

图4　阳江暖区暴雨发生在南海季风爆发后的南风型天气学模型

a.暴雨发生时(2011年6月29日00：00)850 hPa风场(单位：m/s)；b.2011年5—6月850 hPa 105°—120°E平均涡度(单位：×10-5s-1)；c.沿18°N的500 hPa高度(单位：dagpm，>588 dagpm用阴影表示)和同期阳江降水量(直方图，单位：mm)；(d)沿112°E的850hPa全风速(单位：m/s，>12 m/s用阴影表示)

3结论

1)4类暖区暴雨在高层都受南亚高压影响，有较强辐散气流，低层南支槽影响明显，受西南风控制。暴雨过程中，有低空急流，配合低层西南风，使上空有着充沛的暖空气及不稳定能量，中尺度对流云团多在阳江本地上空生成并维持，或由强西南气流从南海输送到阳江后在当地加强维持，从而造成局地强降水。

2)切变线型、低涡型和南海季风爆发后的南风型中，暴雨发生时副高的西伸极点基本位于130°E附近，位置偏东，强度偏弱，并略有西伸或东退；当副高进一步西伸时，降水减弱。而在南海季风爆发前的南风型中，副高西伸极点在130°E以西，强度较强。

3)切变线型、低涡型和南海季风爆发后的南风型暖区暴雨均发生于南海季风槽活跃时期，西南风强盛；在南海季风爆发前的南风型中，强盛的西南风与副高位置偏西有关。

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收稿日期：2014-12-08

基金项目：广东省气象局科研项目“广东龙舟水特征及其与南海季风系统的关系研究”(2014C09)

作者简介：郭圳勉(1987年生)，女，本科，助理工程师，主要从事天气气候预测研究。E-mail：guozhenmian@163.com

中图分类号：P44

文献标识码：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， 黄先伦， 麦宗天， 等.阳江市暖区暴雨的天气学分型[J].广东气象，2016,38(1)：13-18.