2019年广东前汛期连续暴雨与大气季节内振荡的联系

纪忠萍 源艳芬 徐艳虹 韩浦城 方一川 谢炯光

1 广东省气象台，广州 510640

2 广东省气象探测数据中心，广州 510080

3 广东省气候中心，广州 510640

1 引言

2019年广东前汛期发生了多次强降水过程，导致省内多地出现山洪、严重内涝与人员伤亡。如，5月23～26日广东西南部发生了连续暴雨，阳江市江城区、阳东区、阳西县局部出现了特大暴雨，发生较为严重的洪涝灾害，低洼地区农田、村庄、道路受浸严重，部分交通中断，江城区、市区低洼地带水浸严重，阳西县织篢河发生10年一遇洪水，给人民生命、财产造成严重损害。因此，加强暴雨尤其是连续暴雨过程的中期与延伸期预报，提高预报时效尤为重要。

由于华南前汛期暴雨可分为两类（《华南前汛期暴雨》编写组, 1986; 何立富等, 2016）：一类是由冷空气—锋面等西风带低值系统引起，另一类是影响严重但范围较小的暖区暴雨。暖区暴雨由于突发性强，地域性特征显著，是困扰预报业务人员的难点问题。目前我国预报业务中使用的全球数值预报模式对暖区暴雨的预报能力十分有限，高分辨率中尺度数值模式的预报效果也不尽人意（何立富等, 2016），因此华南暖区暴雨研究也是近年的热点之一。回流暴雨被普遍认为是华南暖区暴雨的一种（广东省气象局《广东省天气预报技术手册》编写组, 2006; 叶朗明和苗峻峰, 2014; 何立富等, 2016;刘瑞鑫等, 2019; 张亚妮等, 2019），它一般出现在4月初至5月中旬，主要为回流的东风与西南风的辐合所触发的中尺度暴雨。一般情况下，出现回流暴雨是在前一股冷空气完全变性减弱，变性脊东移出海，而后一股冷空气尚在长江流域或江南地区之时。但也有回流暴雨是由于冷空气东移入海后，华南西部处于入海高压后部，经南海回流的东南气流相对于孟加拉湾西南气流和越赤道气流是干冷的，不同性质气流汇合形成锋面、辐合线，造成仍属锋面降水性质的回流暴雨（林确略等, 2015）。因此，有必要研究回流暴雨期间的冷空气活动及其对应的环流场特征，弄清回流暴雨的性质，减少漏报率，从而提高回流暴雨的预报准确率。

关于回流暴雨发生时的大气环流场与中尺度特征已有较多的研究，对回流暴雨期间的冷空气活动除在华北回流暴雨的研究中较常见外，在华南回流暴雨的研究中较少见。如，张迎新和张守保（2006）对华北回流暴雨的研究表明，来自东北平原的低层冷空气虽然经渤海侵入华北平原，但仍然保持干冷气团的特性，在降水中起“冷垫”作用。张守保等（2009）发现回流冷空气与西南暖湿气流相遇产生的辐合带中存在中尺度低压和切变，使华北出现回流强降水过程。马鸿青等（2010）对河北一次春季回流暴雨过程的分析表明，暴雨发生在地面冷锋后部，由近地面层超低空东北风急流与其上层偏南急流相遇形成的回流所致。张晓美等（2009）、叶朗明和苗峻峰（2014）对华南回流暴雨的研究表明，回流暴雨多发生在变性冷高压脊后部，连续生消的中β尺度对流系统活动造成回流暴雨过程的发生，它们在地面倒槽的辐合气流或较强的超低空东南急流遇到喇叭口地形形成的地面辐合线中发展起来。张亚妮等（2019）研究了在低层浅薄偏东风与西南风气流汇合为暖区暴雨提供有利的低层辐合条件下，高层动力强迫对回流型华南暖区暴雨的影响。因此，有必要加强冷空气活动在华南回流暴雨中作用的研究。另外，关于华南强降水过程或连续暴雨已有较多的研究，主要从气候特征及其成因（谢炯光等,2012; 陈思等, 2017）、环流形势（谢炯光等, 2006;林爱兰等, 2013; 徐明等, 2016）、低频振荡特征（温之平等, 2007; 谷德军和纪忠萍, 2011; 曹鑫等,2012; 高建芸等, 2013; 简茂球和张春花, 2013）开展了一些研究，但关于连续回流暴雨的低频及其传播特征的研究仍较少。

广东省2019年4～6月各月均出现了3 d以上的连续暴雨过程，且4～5月两次连续暴雨主要出现在西南部，6月主要出现在北部，这与前汛期气候平均场上广东雨带自北向南逐渐南移有明显不同。目前业务预报常用的全球数值预报模式[ECMWF（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）细网格（0.125°×0.125°）、NCEP_GFS（National Centers for Environmental Prediction_Global Forecast System; 0.5°×0.5°）]在中短期预报时效内对这两场出现在西南部的连续暴雨均漏报。初步分析表明，4～5月的连续暴雨均与冷高压入海引起的回流有关，6月连续暴雨为锋面型暴雨。那么，4～5月的连续回流暴雨为何种性质？2019年广东前汛期降水尤其是连续回流暴雨与大气季节内振荡的关系如何？2019年南海季风于5月5日爆发，那么发生在季风爆发前后的广东西南部两场连续回流暴雨对应的平均环流场及其低频传播特征有何不同？它们与6月广东北部锋面型连续暴雨有何不同？因此，本文首先分析了2019年广东前汛期降水尤其是连续回流暴雨与大气季节内振荡的关系，并对4～5月两场连续回流暴雨及6月连续暴雨期间的冷空气活动、平均环流场及其低频传播与低层低频风场演变特征进行了对比分析，以期为今后广东前汛期连续回流暴雨的中期与延伸期预报提供参考。

2 资料与方法

所用资料主要有：（1）2019年4月1日至6月30日广东省86站地面逐日降水、气压（p）、温度（T）、绝对湿度（e）资料，这些资料来自广东省气象探测数据中心；（2）NCEP/NCAR（National Center for Atmospheric Research）逐日再 分 析 资 料（2.5°×2.5°）；（3）美 国NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）地球系统研究实验室提供的OLR（outgoing longwave radiation）资 料（ftp://ftp.cdc.noaa.gov/Datasets/uninterp_OLR/[2020-02-05]）。

采用墨西哥帽（Mexican hat）小波变换（纪忠萍等, 1999; 谷德军等, 2009）分析时间序列的周期特征，采用Lanczos时间滤波器（Duchon, 1979）进行低频滤波。

连续暴雨过程的定义采用谢炯光等（2006）的定义，即“在每日（08时至第二日08时）的雨量图上，凡广东省内某测站的日雨量达50 mm以上者，称该站有暴雨；而当某日省内测站有相邻4个站暴雨连成片者，称该日省内有暴雨。凡广东省暴雨日持续3 d以上者，称为一次连续暴雨过程。”

冷空气的活动参考广东省气象台中期科关于“冷空气记载的规定”，即在毗邻的日期，p、T、e三要素的24 h变化[即+Δp（升压）、-ΔT（降温）、-Δe（降湿）]有两项发生可视为有冷空气。用p、T、e任一要素项来反映某次冷空气的强度等级（表1）。

表1 冷空气强度级别的确定Table 1 Definition of cold air intensity levels

3 2019年广东前汛期降水的变化与低频特征

3.1 前汛期降水的时间分布与低频特征

图1给出了2019年4～6月广东86站平均逐日降水量及其小波系数与小波功率谱分析。由图1a可见，2019年广东前汛期主要出现了6次强降水时段且与7～30 d滤波的峰值时段一致：4月11～22日、4月26～27日、5月4～8日、5月23～29日、6月9～13日和6月24～25日，其中4月18～19日、5月28～29日出现了持续2 d暴雨，4月12～15日、5月23～26日、6月9～13日出现了3 d以上的连续暴雨过程。由图1b可见，4～6月小波系数呈现6对明显的“负—正”相间分布，它们代表前汛期降水经历了少雨—多雨的6个阶段性变化；6次强降水时段分别对应准23 d、5～8 d、8～10 d、23～25 d、9～12 d、7～12 d左右的准周期振荡。前2次连续暴雨过程（4月12～15日、5月23～26日）均与准23 d周期振荡对应、而6月9～13日连续暴雨与准9～12 d周期振荡相对应，且强降水时段对应的周期均能够通过0.05显著性水平检验。从图1c小波功率谱分析可见，存在一个准23 d的峰值，代表整个前汛期的主要周期为准23 d。因此，4～5月两次连续暴雨均与准23 d周期振荡对应，它们与前汛期降水的主要周期振荡一致。

图1 2019年4～6月广东86站（a）平均的逐日降水量（左侧纵坐标，柱状，单位：mm）、7～30 d滤波降水演变（右侧纵坐标，蓝色点虚线，单位：mm），平均逐日降水量的（b）墨西哥帽小波变换系数（实、虚线表示正、负值）、（c）小波全谱（实线）。图1a中上下两条水平虚线表示7～30 d滤波降水的一倍标准差；图1b中浅色和深色阴影区表示通过0.1和0.05显著性水平的区域，两侧的交叉区域表示边界效应的影响域；图1c中虚线为0.1显著性水平线。显著性检验采用了Monte-Carlo方法Fig. 1 (a) The daily precipitation (left y-axis, bars, units: mm) and 7-30-d filtered precipitation (right y-axis, blue dotted-dashed line, units: mm)averaged at 86 stations in Guangdong Province from April to June 2019. (b) Mexican hat wavelet transform coefficient [solid (dashed) line represent positive (negative) value] and (c) global wavelet power spectrum (solid line) for daily mean precipitation. In Fig. a, the upper and lower horizontal dashed lines indicate one standard deviation of 7-30 d filtered precipitation. In Fig. b, the light (dark) shadings represent the regions with statistical significance at 0.1 (0.05) levels, based on the Monte-Carlo method; the cross-hatched regions at both ends indicate the areas with boundary effects. In Fig. c, the dashed line represents statistical significance at the 0.1 level, based on the Monte-Carlo method

3.2 连续暴雨过程的空间分布特征

图2给出了2019年4月12～15日、5月23～26日、6月9～13日广东连续暴雨过程累计雨量（单位：mm）分布。4月12～15日总降水量在100 mm以上的区域主要分布在以阳江为中心的西南部及佛岗到河源一带（图2a），它们均是广东三大暴雨中心，其中以阳江为中心的西南部降水最大，遂溪—吴川—电白—阳江—上川岛较历年同期偏多6.4～8.8倍（图略）；5月23～26日总降水量在100 mm以上的区域主要分布在以阳江为中心的西南部一带（图2b），斗门—台山—恩平—上川岛—阳江较历年同期偏多2.5～9倍左右（图略）。6月9～13日总降水量在200 mm以上的区域主要分布在以连县—乐昌为中心的西北部偏北及以龙门—连平—和平—兴宁为中心的东北部偏东（图2c），它们较历年同期偏多2.5～4.5倍左右（图略）。因此，2019年4～5月的两次连续暴雨中心均在以阳江为中心的西南部，而6月的连续暴雨主要出现在西北部偏北—东北部偏东一带。

图2 2019年4～6月广东3次连续暴雨过程累计雨量（单位：mm）：（a）4月12～15日；（b）5月23～26日；（c）6月9～13日Fig. 2 The cumulative precipitation (units: mm) of three continuous rainstorms in Guangdong in April-June 2019: (a) 12-15 April; (b)23-26 May; (c) 9-13 June

3.3 连续暴雨过程与冷空气活动

为了弄清连续暴雨的性质，需要了解连续暴雨期间是否有冷空气活动。图3给出了2019年4～6月阳江逐日平均气压（p）、温度（T）和绝对湿度（e）的变化。4月12～15日、6月9～13日连续暴雨期间，4月12日、14～15日与6月11日，阳江单站p、T、e三要素的24 h变化存在明显或弱的上升、下降、下降（即+Δp、-ΔT、-Δe）。对照表1，可知4月12日、14～15日、6月11日阳江分别受中等偏强、微弱、弱冷空气影响；而5月23～26日连续暴雨期间，阳江单站P、T、e三要素的24 h变化只有在5月24日（25日）存在微弱的上升（下降）、下降（下降）、下降（下降），说明连续暴雨期间不存在明显的升压、降温、降湿，即无明显冷空气影响。因此可以认为，5月23～26日为无明显冷空气影响的连续暖区暴雨，其余两次（4月12～15日、6月9～13日）为有明显冷空气影响的连续暴雨。

图3 2019年4～6月阳江逐日平均气压（黑色线，单位：hPa）、温度（红色线，单位：°C）、绝度湿度（蓝色线，单位：g kg-1）的变化Fig. 3 The evolutions of the daily pressure (black line, units: hPa), temperature (red line, units: °C), and absolute humidity (blue line, units: g kg-1) at Yangjiang from April to June 2019

4 连续暴雨过程的大气环流场特征

谢炯光等（2006）的研究表明，一次连续暴雨过程只出现在一个区的可能性非常小，多数情况是几个区分别出现。从连续暴雨期间逐日暴雨的落区分布（图略）可知，2019年4月12～15日、5月23～26日的连续暴雨除4月15日主要出现在西北部和中部外，其余时间均主要出现在以阳江为中心的西南部。由于这两次连续暴雨对应的强降水过程均具有准23 d左右的周期振荡，且ECMWF细网格（0.125°×0.125°）、NCEP_GFS（0.5°×0.5°）全球数值预报模式在中短期预报时效内对发生在西南部的这两次连续暴雨过程均存在明显的漏报现象。那么，这两场落区均在以阳江为中心的西南部连续暴雨对应的平均环流场有何特征？它们与6月主要出现在北部的连续暴雨有何不同？

图4给出了2019年4～5月两次发生在以阳江为中心的西南部连续暴雨过程平均的500 hPa高度场、850 hPa风场、925 hPa风场叠加500 hPa垂直运动ω场及海平面气压场的分布。4月12～14日连续暴雨期间，500 hPa高度场上（图4a），中高纬度呈二脊一槽型，欧洲与鄂霍次克海附近为高压脊及明显的正距平控制，乌拉尔山以东—贝加尔湖以北—东北亚—日本海—东海为极涡与南压的东亚大槽及明显的负距平控制；中低纬度亚洲—东亚沿海为一脊一槽型，巴尔喀什湖—亚洲大陆为西北—东南走向的高压脊及明显的正距平控制，东亚大槽位于日本及以南，槽底可达25°N附近。低纬度，西太平洋副热带高压（简称西太副高）北缘稳定在南海北部—中南半岛及其以西，584 dagpm线位于华南北部—台湾中部一带。这种连续暴雨的大尺度环流形势与鲍名（2007）总结的华南型暴雨所需的冷空气多来自于西高东低环流型的东亚深槽、西太副高稳定维持是一致的。与谢炯光等（2006）总结的广东连续暴雨对应的中高纬度具有十分稳定的“西阻”和“东阻”也是一致的。850 hPa风场上（图4b），30°～35°N附近的华中—华东为高压环流控制，云南—贵州—广西为气旋性环流控制，广东—江南为西太副高边缘的偏南风控制，偏南风的大风轴位于广东—广西交界处；925 hPa风场和500 hPa垂直运动ω场上（图4c），华东—江南为入海高压环流控制，江南—华南为一致的从入海高压南部回流的干冷偏东—东南风控制，中南半岛为从南海中南部转向的偏南风控制。从入海高压南部回流的相对干冷的偏东—东南气流与暖湿的偏南气流在广东西南部上空汇合，由于东南风的大风轴中心在阳江，形成了以阳江为东南风大风轴的辐合渐近线，并在广东上空形成以西南部为中心的垂直运动上升区，造成以阳江为中心的连续暴雨的发生。地面上（图4d），冷高压中心在东海附近，广东为入海高压底部的高压脊控制，等压线呈西北—东南走向。林确略等（2015）也揭示了类似的回流暴雨环流形势。他们还发现，当前汛期边界层为东南风时，就会形成随高度由东南风顺转为西南风的垂直结构，有利于对流有组织地发展。特别是当边界层东南风加大时，高低层的垂直风切变增强，水平螺旋度也增加，从而使暴雨增强。因此，由于中高纬度具有稳定的“西阻”和“东阻”，使巴尔喀什湖—亚洲大陆的冷空气源源不断地从东海入海高压的南部东移南下，造成低层以阳江为中心相对干冷的强东南风长时间维持，并与来自南海中南部从中南半岛转向的暖湿偏南风汇合，形成以阳江为东南风大风轴中心的辐合渐近线，造成以阳江为中心有明显冷空气影响的连续回流暴雨的发生。

图4 2019年广东西南部4月12～14日（左列）、5月23～26日（右列）两次连续回流暴雨过程平均的（a、e）500 hPa高度场（黑色粗实线，单位：gpm）及其距平场（黑色细线，阴影区为负距平，单位：gpm），（b、f）850 hPa风场（单位：m s-1），（c、g）925 hPa风场（箭头，单位：m s-1）、500 hPa垂直速度（实线表示正值，虚线和阴影表示负值，单位：hPa s-1），（d、h）海平面气压场（单位：hPa）Fig. 4 (a, e) The 500-hPa geopotential height (bold solid lines, units: gpm) and their anomalies (black thin lines, shadings represent negative anomalies, units: gpm), (b, f) 850-hPa wind (units: m s-1), (c, g) 925-hPa wind (arrows, units: m s-1) and 500-hPa vertical velocity (solid lines indicate positive values, dashed lines and shadings indicate negative values, units: hPa s-1), (d, h) sea level pressure (units: hPa) averaged in the two continuous backflow rainstorms in southwestern Guangdong on 12-14 April 2019 (left), 23-26 May 2019 (right)

5月23～26日连续暴雨期间，500 hPa高度场上（图4e），60°N以北的高纬主要为极涡及其东扩的环流控制，中纬度的环流相对平直，东亚大槽位于日本海及日本东南部，华西—华南地区为阶梯槽控制，云贵高原附近为明显的高原槽及明显的负距平控制，华东—东海—黄海为高压脊及明显的正距平控制并形成高压坝，对高原槽的移动起到了阻挡作用，使其移动缓慢，并使广东长时间处于高原槽前强盛的西南气流控制；副高较弱，位于南海南部。这与陈翔翔等（2012）分析影响暖区暴雨的高空槽以高原槽为主一致。850 hPa风场上（图4f），东海—日本及其以南为出海变性冷高压环流控制，华南—江南—华东为一致的来自孟加拉湾穿过中南半岛的强盛西南风控制，且西南风的大风轴中心也位于广东西部，广东西南部处于云南—贵州—广西—北部湾气旋性弯曲东侧的西南风大风轴右侧。925 hPa风场和500 hPa垂直运动ω场上（图4g），东海—日本及其以南仍为出海变性的冷高压环流控制，珠江口以西为来自孟加拉湾穿过中南半岛的一致强盛偏南风控制、且偏南风的大风轴中心位于以阳江为中心的西南部，珠江口以东为出海变性冷高压环流西南部的东南风控制，它们在珠江口附近形成辐合渐近线，并在广东西部—湖南—江西形成垂直运动的强烈上升区，造成以广东西南部为中心连续暴雨的发生。地面上（图4h），冷高压中心在东海—日本南部并经福建沿海伸向广东东部，使广东中东部为出海的变性高压脊控制，北部湾—西南地区为低压槽控制。这种连续暴雨的中低层天气系统配置与《广东省天气预报技术手册》编写组（2006）总结的暖区回流暴雨对应的大气环流场基本一致，与何立富等（2016）总结的边界层辐合线型暖区暴雨也基本一致。因此，由于华西地区为阶梯槽控制，云贵高原附近为明显的高原槽控制，华东—东海—黄海高压坝的稳定维持，使广东长时间处于高原槽前西南气流中，地面上处于东海出海高压脊西南部及北部湾—西南低槽前，在925 hPa形成以阳江为中心来自孟加拉湾的强偏南风与珠江口以东来自东海出海变性高压脊西南侧东南风的辐合渐近线，导致以阳江为中心的西南部无明显冷空气影响的连续回流暴雨发生。

6月9～13日连续暴雨期间，500 hPa高度场上（图5a），中高纬度呈稳定的二脊二槽型，欧洲—乌拉尔山与30°N以北的我国大部分地区—贝加尔湖—东北亚均为稳定的高压脊及正距平控制，巴尔喀什湖以北为极涡与南压的高空槽及负距平控制，黄海—东海—日本以东洋面为槽底可达台湾及其以东洋面的东亚大槽控制，即东亚大陆及其沿海维持稳定的西高东低环流型，有利于冷空气沿着华东—东海南下；低纬度，西太副高西脊点可达中南半岛，华南沿海为副高边缘的偏西气流控制。850 hPa风场（图5b）与925 hPa风场和500 hPa垂直运动ω场上（图5c），华北—华中—黄海—长江流域—江南为冷高压环流控制，华南为一致的来自孟加拉湾穿过中南半岛的强盛西南风控制，它们与冷高压环流底部的干冷偏东气流相遇在广东北部—江南，具有明显的辐合上升运动（图5c），利于形成锋前西南风急流暴雨或者冷锋暴雨（《华南前汛期暴雨》编写组，1986），造成以广东北部为主的连续暴雨发生。地面上（图5d），冷高压位于东海—黄海—日本以北，北部湾—华南—江南大部分地区为低压槽控制，使冷空气沿着华东—东海南下，与低压槽前暖湿气流在江南—广东北部相遇，形成锋前西南风急流暴雨或者冷锋暴雨。因此，由于东亚大陆及其沿海维持稳定的西高东低环流型，东亚大槽槽底可达台湾及其以东洋面，使冷空气沿着华东—东海南下，它们与来自孟加拉湾穿过中南半岛的强盛西南风在江南—广东北部形成明显的冷暖对峙，形成锋前西南风急流暴雨或者冷锋暴雨，造成以广东北部为主的锋面型连续暴雨发生。

图5 同图4a-d，但为2019年6月9～13日连续暴雨过程Fig. 5 As in Fig. 4a-d, but for continuous rainstorm on 9-13 June 2019

图6给出了2019年4～6月广东三次连续暴雨的925 hPa水汽通量矢量与散度。4月12～14日连续暴雨过程（图6a），水汽主要来源于台湾—菲律宾东面的热带西太平洋及热带西太平洋穿过菲律宾南部到达南海中北部转向的水汽输送，并在江南—广东形成以广东西部为中心的明显水汽通量辐合；5月23～26日连续暴雨过程（图6b），水汽除了来源于台湾—菲律宾东面的热带西太平洋，还有来自105°E附近在中南半岛南部转向经南海中北部到达及来自孟加拉湾经中南半岛转向北上的两条水汽输送通道，它们在长江口—广东西部形成明显的水汽通量辐合；而6月9～13日的连续暴雨过程（图6c），水汽主要来源于孟加拉湾穿过中南半岛到达广东的强西南风水汽输送通道，它们与来自东海的弱东风在江南—华南北部形成明显的水汽通量辐合，且辐合中心在25°N附近的华南北部。因此，上述2019年4～6月三次连续暴雨的水汽分别来源于台湾—菲律宾东面的热带西太平洋和南海中北部，台湾—菲律宾东面的热带西太平洋、南海中北部和孟加拉湾，以及孟加拉湾。这与林爱兰等（2013）研究广东前汛期持续性暴雨过程的主要水汽来源随月份发生变化一致。

5 大气季节内振荡对连续暴雨的影响

5.1 大气季节内振荡的经向与纬向传播对连续暴雨的影响

琚建华等（2007, 2008）的研究表明，夏季东亚季风区大气季节内振荡（ISO）的传播分为经向传播和纬向传播，其中经向传播主要表现为在30°N以南地区从赤道向北传播和30°N以北地区向南传播的特征，纬向传播则是分别起源于印度季风区的ISO东传和起源于西太平洋海域的ISO西传。那么，大气季节内振荡的经向和纬向传播对2019年4～5月连续回流暴雨的影响如何？它们与2019年6月广东北部锋面型连续暴雨的低频传播特征有何不同？

对2019年4～6月925 hPa纬向风、经向风及OLR分别进行7～30 d的Lanczos滤波，并作它们沿110°～115°E平均的纬度—时间剖面图（图7）与20°～25°N平均的经度—时间剖面图（图8）。

从图7可见，4月12～14日连续回流暴雨期间，对应7～30 d低频纬向风、经向风、OLR的负值中心从35°～40°N附近的我国中部逐渐向南传播到广东并加强的过程，当该中心向南加强传播到广东，并与从南海中北部向北传的低频纬向风、OLR负值相遇，加强为强负值中心即强的低频东北风并伴有对流发展时，正好对应该次有冷空气影响的连续回流暴雨过程。

5月23～26日连续回流暴雨期间，对应5月中旬后期低频纬向风的负值中心从35°N附近的我国中部逐渐向南传播到广东并加强的过程，但低频经向风、OLR则分别主要对应其正值、负值于5月下旬初从35°N附近逐渐向南并在江南加强传播到广东的过程，当它们向南传播到广东并伴有对流发展时，正好对应该次无明显冷空气影响的连续回流暴雨过程。另外，5月下旬初，伴随低频经向风的向南传播，低频纬向风的正值中心也向南传播到26°N附近的江南，广东对应其底部负值的南传，说明连续回流暴雨期间主要对应低频东南风从江南逐渐南传到广东的过程。

图6 2019年4～6月广东3次连续暴雨过程的925 hPa水汽通量（箭头，单位：g s-1 hPa-1 cm-1）和水汽通量散度（实线表示正值，虚线和阴影表示负值，单位：10-6 g s-1 hPa-1 cm-2）：（a）4月12～14日；（b）5月23～26日；（c）6月9～13日Fig. 6 925-hPa water vapor fluxes (arrows, units: g s-1 hPa-1 cm-1) and water vapor fluxes divergences (solid lines indicate positive values, dashed lines and shadings indicate negative values, units: 10-6 g s-1 hPa-1 cm-2) in the three continuous rainstorms in Guangdong in April-June 2019:(a) 12-14 April; (b) 23-26 May; (c) 9-13 June

6月9～13日连续暴雨期间，主要对应6月上旬初低频纬向风、经向风的正值中心及OLR的负值从35°N附近的我国中部逐渐向南传播到广东并加强的过程。这与以往的研究（琚建华等, 2007,2008; 谷德军和纪忠萍, 2011）得到的“强降水过程多与纬向风的正值中心相对应、而降水过程的间歇期多与纬向风的负值中心相对应”一致，但与4～5月两次连续回流暴雨与纬向风的负值中心即强东风距平对应有明显的不同。从上面的分析可知，导致这种相反变化的原因与这两次连续暴雨由强东风回流所造成有关。

从图8可见，4月12～14日连续回流暴雨期间，在110°～140°E的低频纬向风、经向风、OLR均存在一个明显的负值中心，低频经向风于4月上旬末从140°E附近的西太平洋负值中心逐渐西传到广东并加强，并与本地加强的低频纬向风、OLR的负值中心相遇，形成强的低频东北风距平，导致该次连续暴雨过程。而在5月23～26日连续暴雨期间，在110°～120°E的低频纬向风、经向风、OLR分别存在一个明显的负、正、负值区，对应5月中旬末低频纬向风、经向风从80°～90°E的印度季风槽区经青藏高原南侧逐渐向东传到广东且经向风的正值存在明显加强的过程，并与5月下旬初从105°E附近加强东传的OLR负值相遇，导致该次连续暴雨过程。造成这两次连续暴雨经向传播不同的原因，可能与它们分别发生在南海季风爆发（5月5日）前、后有关。从图4中的850 hPa风（图4b、f）、925 hPa风场（图4c、g）可见，4月12～14日连续暴雨期间，孟加拉湾中北部为反气旋环流控制，20°～25°N的青藏高原南部为弱的西南风—西北风且只能传播到102.5°～105°E的云南附近，未能传播到广东；而5月23～26日连续暴雨期间，孟加拉湾中北部为一致的强盛西南季风控制，20°～25°N的青藏高原南部为西南—偏西风控制，来自孟加拉湾的强盛西南季风穿过中南半岛并在北部湾—广东西南部转向为偏南风，它们对应经向风即偏南风的加强东传。

图7 2019年4～6月110°～115°E平均的925 hPa低频（7～30 d）（a）纬向风（单位：m s-1）、（b）经向风（单位：m s-1）、（c）OLR（单位：W m-2）的纬度—时间剖面。红色箭头表示低频波的传播方向，两条红色线之间的区域表示广东所在的纬度范围。图a、b中，阴影表示正值；图c中，阴影表示负值Fig. 7 Latitude-time cross sections of the low－frequency (7-30 d) (a) zonal wind (units: m s-1), (b) meridional wind (units: m s-1), and (c) OLR(outgoing longwave radiation, units: W m-2) at 925 hPa averaged over 110°-115°E from April to June 2019. The red arrows mean propagating direction of low-frequency wave, areas in the two red horizontal lines represent the latitude range where Guangdong Province. In Figs. a, b, shadings represent positive values; in Fig. c, shadings represent negative values

另外，6月9～13日连续暴雨期间，在110°～115°E的低频纬向风与经向风、OLR分别存在明显的正值区、负值区，低频纬向风与经向风主要从105°E附近的中南半岛北部东传到广东，而OLR则无明显的传播特征。

5.2 连续暴雨过程低层低频风场的演变特征

为了更清楚地了解季节内振荡的经向与纬向传播对广东4～5月连续回流暴雨过程及6月连续暴雨的影响，图9～11分别给出了2019年4月7～14日、5月21～26日、6月1～13日的925 hPa低频水平风场的演变。

图8 2019年4～6月20°～25°N平均的925 hPa低频（7～30 d）（a）纬向风（单位：m s-1）、（b）经向风（单位：m s-1）、（c）OLR（单位：W m-2）的经度—时间剖面。红色箭头表示低频波的传播方向，两条红色线之间的区域表示广东所在的经度范围。图a、b中，阴影表示正值；图c中，阴影表示负值Fig. 8 Longitude-time cross sections of the low-frequency (7-30 d) (a) zonal wind (units: m s-1), (b) meridional wind (units: m s-1), and (c) OLR(units: W m-2) at 925 hPa averaged over 20°-25°N from April to June 2019. The red arrows mean propagating direction of low-frequency wave, areas in the two red horizontal lines represent the latitude range where Guangdong Province. In Figs. a, b, shadings represent positive values; in Fig. c,shadings represent negative values

从图9可见，4月7日到10日（图9a、b），位于35°～40°N附近我国华北—华中的低频东北风逐渐东移南压到长江流域，（20°～25°N、140°E）附近及其以东的西太平洋由西南风转为西北风控制；低纬度，位于南海西北部海面的反气旋式环流中心逐渐东北移到台湾东南部海面，使华南由反气旋北侧的偏西风转为反气旋西部边缘的弱西南风控制，降水偏少。另外，在赤道以北、135°E以东的热带西太平洋、菲律宾南部及其以东的热带西太平洋存在低频反气旋、气旋波列逐渐西北移，使南海中南部逐渐转为气旋性环流控制，气旋性环流北侧的偏东风也逐渐北抬到南海中部。4月12日到14日（图9c、d），随着华北低频反气旋的东移南压，低频反气旋南侧的东北风也从江淮流域逐渐加强东移南压到华南及其沿海，（20°～25°N、140°E）附近的西太平洋转为东北风控制且逐渐加强西传，并在南海北部转为偏东—东北风，到达珠江口及其以西沿海，同时低纬度热带西太平洋的低频反气旋继续西北移，南海中部的低频气旋则向北—东北移，使南海中部低频气旋环流北侧的偏东气流继续北抬到达南海北部。因此，来自我国中部低频反气旋南侧的低频干冷东北风逐渐加强南传，与来自140°E附近的西太平洋西传并加强到达广东西南部的低频偏东—东北风相遇，并与南海中北部逐渐北抬的低频气旋北侧暖湿的偏东风汇合，导致4月12～14日以阳江为中心的广东西南部有明显冷空气影响的连续回流暴雨发生。

图9 2019年4月（a）7日、（b）10日、（c）12日、（d）14日的925 hPa低频水平风场（单位：m s-1）Fig. 9 Low frequency horizontal wind (units: m s-1) at 925 hPa on (a) 7 April, (b) 10 April, (c) 12 April, and (d) 14 April 2019

从图10可见，5月21～23日（图10a、b），随着中纬度的低频反气旋中心逐渐东移到东海，江南逐渐转为低频东南风控制，广东由强东北风转为来自东海低频反气旋西南侧的东北—东风回流控制，连续回流暴雨开始。另外，80°～90°E的孟加拉湾中北部也由偏东风转为西南风。5月25～26日（图10c、d），随着东海低频反气旋继续东移到日本以南海域，来自东海低频反气旋西南侧的东南风从江南逐渐加强南压到广东，使广东东部与珠江口以西转为东南风控制，同时来自孟加拉湾中北部的西南风也不断东传并在中南半岛中北部转向为偏南风到达广西—广东西南部，并在北部湾—广东西部—广西—贵州形成明显的气旋性环流，使以阳江为中心的广东西南部处于气旋性环流东南侧的偏南风与从东海出海反气旋西南侧回流东南风的交汇处，导致以阳江为中心的西南部连续回流暴雨的维持。因此，来自我国中部从东海东移出海的低频反气旋西南侧的东南风，从江南逐渐加强南压控制广东东部与珠江口以西，与来自孟加拉湾中北部不断东传转向到达阳江的偏南风相遇，导致5月23～26日以广东阳江为中心的西南部无明显冷空气影响的连续回流暴雨发生。

图10 2019年5月（a）21日、（b）23日、（c）25日、（d）5月26日的925 hPa低频水平风场（单位：m s-1）Fig. 10 Low frequency horizontal wind (units: m s-1) at 925 hPa on (a) 21 May, (b) 23 May, (c) 25 May, and (d) 26 May 2019

从图11可见，6月1～7日（图11a-c），随着黄海—日本的低频反气旋逐渐东移，江淮低频气旋发展并逐渐东移出海，江南—华南逐渐转为加强西伸并南压的西太平洋低频反气旋外围的西南风控制，低频西南风也从35°～40°N的我国华北—华中逐渐加强南压到江南—华南，降水逐渐减少。低纬度，南海南部的低频气旋（图11a）逐渐西北移控制中南半岛南部（图11c），130°～140°E附近的赤道以北出现低频反气旋（图11c）；6月9日（图11d），低频反气旋控制我国华北—华中—江南，来自西太平洋低频反气旋外围逐渐南压的西南风，与来自南海南部加强西伸的低频反气旋西缘经孟加拉湾—中南半岛—南海北部北传转向的西南风汇合，并与来自中纬度低频反气旋的干冷东北风交汇在江南，使广东北部开始出现暴雨。6月11～13日（图11e、f），我国华北—华中的低频反气旋逐渐东移到渤海，低频反气旋西南部的干冷东北风逐渐南压到南海北部，它们与来自南海南部低频反气旋西缘经孟加拉湾转向到达南海的西南风相遇在南海北部，并在江南—广东—南海北部—台湾以东的西太平洋形成明显的低频气旋性环流，导致连续暴雨的持续。

图11 2019年6月（a）1日、（b）4日、（c）7日、（d）9日、（e）11日、（f）13日的925 hPa低频水平风场（单位：m s-1）Fig. 11 Low frequency horizontal wind (units: m s-1) at 925 hPa on (a) 1 June, (b) 4 June, (c) 7 June, (d) 9 June, (e) 11 June, and (f) 13 June 2019

因此，从上面的分析可见，来自华中（东海东移出海）低频反气旋南侧（西南侧）逐渐加强南传的低频东北风（东南风）与从140°E附近的西太平洋西传（从80°～90°E的孟加拉湾东传）到广东并加强的低频北风（南风）汇合在广东西南部，并有（无）与从南海中北部北传的低频气旋北侧暖湿的低频东风相遇，导致4月12～14日（5月23～26日）有（无）明显冷空气影响的连续回流暴雨发生。而来自我国中部、孟加拉湾分别逐渐加强向南、向东传播到达广东的低频西南风，与来自中纬度低频反气旋外围的干冷东北风交汇在江南或南海北部，导致广东北部6月9～13日锋面型连续暴雨的发生。

6 结论

通过对2019年4～6月广东前汛期降水及其季节内振荡特征进行分析，并对季风爆发前后4～5月两次连续回流暴雨及6月锋面型连续暴雨期间的冷空气活动、平均环流场、低频传播与低层低频风场演变特征进行了对比分析，可得到如下结论：

（1）2019年4月12～15日、5月23～26日、6月9～13日出现了连续3 d以上的连续暴雨，其中4～5月两次连续暴雨的中心均在以阳江为中心的广东西南部，而6月的连续暴雨主要出现在广东西北部偏北—东北部偏东一带。除5月23～26日为无明显冷空气影响造成的暖区连续暴雨，其余两次（4月12～15日、6月9～13日）连续暴雨均为有明显冷空气影响所造成。4～5月两次连续暴雨均与准23 d周期振荡对应，它们与前汛期的主要周期振荡一致。

（2）4～5月发生在南海季风爆发前后，以阳江为中心的西南部两次连续暴雨分别为有、无明显冷空气影响所造成的回流暴雨，它们对应的大气环流场具有明显的不同，与6月主要出现在北部的锋面型连续暴雨也有明显的不同：4月12～14日连续回流暴雨期间，由于500 hPa中高纬度具有稳定的“西阻”和“东阻”，使巴尔喀什湖—亚洲大陆的冷空气源源不断地从东海入海高压的南部东移南下，造成925 hPa以阳江为中心相对干冷的强东南风长时间维持，并与来自南海中南部从中南半岛转向的暖湿偏南风汇合，形成以阳江为东南风大风轴中心的辐合渐近线，造成以阳江为中心有明显冷空气影响的连续回流暴雨的发生。而5月23～26日连续回流暴雨期间，由于500 hPa华西地区为阶梯槽控制，云贵高原附近为明显的高原槽控制，华东—东海—黄海高压坝的稳定维持，使广东长时间处于高原槽前西南气流中。地面上处于东海出海高压脊西南部及北部湾—西南低槽前，925 hPa形成以阳江为中心来自孟加拉湾的强偏南风与珠江口以东来自东海出海变性高压脊西南侧东南风的辐合渐近线，导致以阳江为中心的西南部无明显冷空气影响的连续回流暴雨发生。6月9～13日，由于东亚大陆及其沿海维持稳定的西高东低环流型，东亚大槽槽底可达台湾及其以东洋面，使冷空气沿着华东—东海南下，它们与来自孟加拉湾穿过中南半岛的强盛西南风相遇在江南—广东北部，造成以广东北部为主的锋面型连续暴雨发生。

（3）4～5月以阳江为中心的广东西南部两次连续回流暴雨与6月主要出现在广东北部的锋面型连续暴雨的低频传播特征也有明显的不同：来自我国中部（东海东移出海）低频反气旋南侧（西南侧）逐渐加强南传的低频东北风（东南风）与从140°E附近的西太平洋西传（从80°～90°E的孟加拉湾东传）到广东并加强的低频北风（南风）汇合在广东西南部，并有（无）与从南海中北部北传的低频气旋北侧的低频东风相遇，导致4月12～14日（5月23～26日）有（无）明显冷空气影响的连续回流暴雨发生。而来自我国中部、孟加拉湾分别逐渐加强向南、向东传播到达广东的低频西南风，与来自中纬度低频反气旋外围的干冷东北风交汇在江南或南海北部，导致广东北部6月9～13日锋面型连续暴雨的发生。