广东省近50年冬季暴雨过程气候分析

摘 要：选取1969年12月—2019年2月广东省86个站点的日降水量数据及对应时段的美国国家环境预报中心再分析资料，分析广东省冬季暴雨的时空分布特征、主要影响系统及物理条件。结果显示：广东省冬季暴雨的多发区有3个，与广东省全年的暴雨中心相比位置稍偏北；广东省冬季暴雨主要由中路冷空气入侵、低层切变线或辐合区维持及西风槽影响所致；广东省冬季暴雨发生的物理条件主要有充足的水汽、强烈上升运动和一定程度对流不稳定，与广东省汛期暴雨相似，但其大气层结相较来说更为稳定。

关键词：冬季暴雨；时空分布；气候特征

中图分类号：P463 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）10–0-03

广东省地处华南地区，属热带和亚热带季风气候区，季风气候明显。冬季盛行东北季风，低层受极地大陆气团的控制、高层受西风槽影响，大气层结稳定，非常不利于暴雨天气的形成。因此，广东省冬季寒冷干燥，是年内的晴冷少雨期。冬季暴雨过程可缓解秋冬季气象干旱、增加水库蓄水量，提前预报可让农业生产趋利避害，使农业生产收益达到最大化。但就广东省全年暴雨过程而言，冬季暴雨的发生是小概率事件，且其预报难度较大。

关于广东省暴雨的研究，主要集中在对汛期暴雨的研究，其他季节暴雨（如冬季暴雨）则为个例研究[1-7]。

其中，贾子冰等[8]分析了广东省一次冬季暴雨过程，提到广东省冬季暴雨的主要影响天气系统为冷空气和南支槽，并指出冬季暴雨的维持时间不长，强度也不大。麦雪湖等[9]认为，低空急流输送的水汽通道有水汽汇合、低层辐合高层辐散等有利配置，可为华南地区冬季持续性降水提供有利条件。谢龙生等[10]指出，冷空气从中路南下影响广东省，更有利于冬季暴雨的发生。李文奕等[11]、苏百兴等[12]也分别对广东冬季暴雨个例开展研究，并取得了一定的研究成果。对此，对广东1969—2019年的冬季暴雨天气事件进行初步分析，以期增强对广东冬季暴雨机理的认识，为提高广东冬季暴雨预测的准确率提供依据，以促进气象防灾减灾预警工作的开展。

1 资料和方法

按照气候统计学方法，12—翌年2月定义为冬季，

并参照中国气象规定，综合考虑广东省的气候特点、地形地貌及发生冬季暴雨的小概率性，将广东省发生在12—翌年2月的日降水量（20：00至翌日20：00）≥

50.0 mm的降水事件定义为冬季暴雨；将同一天有3个以上连片的站点或有5个以上分散的站点出现冬季暴雨的降雨日定义为冬季暴雨日；单次过程出现冬季暴雨日≥1 d，则称之为一个冬季暴雨过程；并将单站日降水量分为≥50 mm（暴雨）和≥100 mm（大暴雨）两个级别来判定冬季暴雨强度。

选取1969年12月—2019年2月广东省86个地面观测站的日降水量数据及美国国家环境预报中心再分析气象要素（海平面气压、高度场、风场、相对湿度场）的逐日平均场资料（水平分辨率2.5°×2.5°），分析研究了广东省冬季暴雨的时空分布特征、主要影响系统及其发生的物理条件。

2 广东冬季暴雨特征

2.1 时间分布特征

据统计，1969年12月—2019年2月广东省出现的冬季暴雨总日数为82 d，平均每年出现1.64 d冬季暴雨日；冬季暴雨年分布不均匀，在这50年中有30年冬季出现了暴雨，其中发生最多暴雨的年份为1982年（1982年12月—翌年2月），有9个暴雨日；1989、1997和2015年冬季次之，为5个暴雨日。

此外，广东省冬季暴雨日数的月分布差异不大，为23～33 d，最多发生在2月，年均日数为0.66 d。

2.2 空间分布特征

2.2.1 冬季暴雨日数

由1969年12月—2019年2月广东冬季暴雨日数年均值空间分布图（图1）可以看出：冬季暴雨日数分布总趋势为自北向南递减，粤北阳山、粤西阳春—恩平、粤东河源为冬季暴雨的高发区，年均暴雨日数为0.32 d以上，其中阳春—恩平冬季暴雨高发区与广东全年降雨的暴雨中心一致，其余两个冬季暴雨高发区较广东省全年的暴雨中心偏北；暴雨少发区位于西南沿海的徐闻附近。

图1" 1969年12月—2019年2月广东省冬季暴雨年均值的空间分布特征（单位：d）

2.2.2 冬季暴雨强度

分析广东省冬季暴雨平均降水量分布情况，其总趋势为从北向南递增，有两个平均降水量高值中心：湛江到阳春沿海一带和汕头地区，平均降水量高达74 mm

以上。粤北地区冬季暴雨过程平均降水量较小，表明冬季暴雨发生时粤北地区雨强比沿海地区雨强小。

2.3 暴雨天气过程特征

2.3.1 区域性

在统计的82个冬季暴雨日中，单日出现冬季暴雨站数为3～19站、20～39站、40站及以上的气象站，冬季暴雨天数分别为64、15和3 d，由此表明，广东省冬季暴雨大部分是区域性的，全省范围的冬季暴雨较为罕见。广东省冬季暴雨出现范围最大的一天为2016年1月28日，全省共82个站点有暴雨记录。

2.3.2 持续时间短

统计的63次冬季暴雨过程中，暴雨持续的最长时间为3 d，而连续3 d的暴雨仅出现过4次，分别为1985年2月6—8日、1990年2月21—23日、1992年1月3—5日和2013年12月15—17日；连续2 d的暴雨出现了11次。相对汛期而言，冬季暴雨维持时间不长。

2.3.3 降雨强度小

在统计的冬季暴雨过程中，共1 034站次出现暴雨以上量级降水，年均20.68站次；出现大暴雨有67站次，年均1.34站次。单次冬季暴雨过程中，大多数是个别站点出现大暴雨，仅2016年1月28日有21个站录得大暴雨降水。可见，冬季暴雨降雨强度相对汛期较小。

3 造成广东省冬季暴雨的天气系统

暴雨的发生发展是在特定的环流条件下，从地面到高空不同尺度天气系统及有利地形共同作用的结果。据统计，1969年12月—2019年2月期间，广东省冬季暴雨过程的主要影响系统为地面冷空气、西风槽、切变线。

3.1 地面天气系统

冷空气一般有3条路径入侵广东省：冷空气主体从105°E以西沿青藏高原东侧南下，自西北向东南进入广东省的为西路冷空气；冷空气主体从河套附近（105°～115°E）南下，经湖南省从正北方向侵入广东省的为中路冷空气；冷空气到达华北地区后从华东地区南下侵入广东省的为东路冷空气。由美国国家环境预报中心再分析海平面气压日平均场资料发现，共有54次广东省冬季暴雨过程受到冷空气影响，其中中路冷空气侵入广东省有28次，东路冷空气侵入广东省有18次，西路冷空气入侵广东省有8次。

进一步分析发现，中路冷空气影响的广东冬季暴雨过程降水量、降水区域、持续时长比其他两路冷空气影响时大，这与广东的地形地貌分布密切相关。广东省北部地区为绵延的南岭山脉，南部为平原地带。受中路冷空气影响时，由于南岭的阻挡作用，锋面移速减慢，且冷空气越过山脉后，地面仍处于暖区中，导致暴雨发生时广东省处在“上冷下暖”的层结中，加大了大气层结的不稳定度，使冷暖气团的交汇增强，有利于产生冬季暴雨；冷空气从东路和西路南下时，山脉地形对其阻挡作用较小，气温及下垫面温度下降快，在一定程度上抑制了冬季暴雨的发生。

3.2 高空天气系统

广东省冬季暴雨发生时，500 hPa主要受西风槽东移或槽前西南气流影响。63次冬季暴雨过程有39次受西风槽系统东移过境影响，20次受槽前西南气流影响。分析冬季暴雨过程的平均500 hPa高度场，西风槽影响时其槽的平均位置在107°E附近；受槽前西南气流影响时西风槽的平均位置在孟加拉湾附近。无论是西风槽东移过境还是槽前西南气流影响，都给广东省输送大量的西南暖湿气流，为暴雨的发生提供有利的水汽条件。

观察850 hPa风场发现，有37次冬季暴雨过程在发生前或期间有切变线维持在广东省上空，3次为偏北风与偏东风在广东省上空辐合，5次华南沿海有低压活动。切变线类型有冷式切变（28次）、暖式切变（8次）、准静止式切变（1次）。其中，冷式切变南侧的偏南风风速≥8 m/s时，广东冬季暴雨容易达到大暴雨量级，或出现大范围冬季暴雨。

4 产生冬季暴雨的物理条件

此次研究发现，广东省冬季暴雨发生的物理条件和汛期暴雨的条件较为相似：当偏南气流强盛（提供充沛的水汽），对流不稳定（大气相较汛期暴雨更为稳定）且上升运动强烈时，最容易发生冬季暴雨。

4.1 水汽条件

暴雨的产生和维持必须有足够的水汽支持。广东省冬季暴雨主要有2支水汽通道：来自孟加拉湾的西南通道和来自西太平洋和南海的东南通道。有33次冬季暴雨过程的水汽来源于西南通道，25次过程水汽来自东南通道。其中，西南通道比东南通道更强盛，累计降水量较大的冬季暴雨过程大多由西南通道输送水汽，而影响范围较广、持续时间长的冬季暴雨过程则大多由东南通道输送水汽。

水汽通量说明的是水汽来源，水汽通量散度则反映出水汽向某地的输送和辐合[13]。分析低层的水汽通量散度场，发现每次冬季暴雨发生时，暴雨区上空和上游都是较强水汽的辐合区，辐合强度925 hPa比850 hPa

更强。

4.2 动力条件

从冬季暴雨过程的高低空平均散度场（图2）及垂直速度场可看出，广东省上空低层（850 hPa）有明显辐合，高层（200 hPa）有强辐散，可为暴雨区带来有利的动力抬升机制。垂直上升运动较强，均可到500 hPa，最高可达200 hPa层。强烈的上升运动与高空辐散、低空辐合相配合，促进了冬季暴雨的发生发展。

对广东冬季暴雨过程平均涡度场进行分析，在

850 hPa广东省处于正平均涡度区，200 hPa南海及华南地区上空是西南—东北走向的负平均涡度带，该高低空配置有利于Ekman抽吸作用，从而加强上升运动。广东冬季暴雨的涡度分布与暴雨区有较好的对应关系，这点与华南汛期暴雨较为相似。

图2" 广东省冬季暴雨850 hPa（a）和200 hPa（b）散度场的空间分布（单位：10-5 s-1）

4.3 大气稳定度

陆秋霖等[13]研究指出，K指数对冬季暴雨的预报有一定的指示作用。分析1969年12月—2019年2月广东冬季暴雨前期的K指数发现，暴雨前广东省上空的K指数普遍由20～25 ℃上升至30 ℃以上，暴雨期间雨区上空的K指数大部分介于28～32 ℃，仅16次过程雨区上空K指数为32 ℃以上，1次过程雨区上空K指数为35 ℃以上。广东省上空的K指数平均值在24～

30 ℃。冬季暴雨发生前广东省的K指数有剧烈提高的过程，但与汛期暴雨发生时的K指数（＞38 ℃）相比要小得多，这表明发生广东冬季暴雨时，暴雨区的大气层结比汛期暴雨时要稳定得多。

5 结论

通过对广东省1969年12月—2019年2月冬季暴雨的分析，得出以下结论：

（1）1969年12月—2019年2月广东省出现的冬季暴雨日数为82 d，就冬季而言，暴雨的发生概率为1.8%，

即广东冬季暴雨天气事件是小概率事件。广东冬季暴雨高发区在粤北阳山、粤西阳春—恩平、粤东河源。广东省冬季暴雨多为区域性，持续时间短，降雨强度小。

（2）造成广东冬季暴雨的主要影响系统为地面冷空气、850 hPa切变线或辐合区和500 hPa南支槽。冷空气从中路南下影响时，南岭山脉的阻挡作用会加大了广东省大气层结的不稳定度，使冬季暴雨更易于发生；而

500 hPa西风槽在东移过程中向广东输送西南暖湿气流，为冬季暴雨的发生提供有利水汽和不稳定能量条件。

（3）广东冬季暴雨发生的物理条件与汛期暴雨相似：850 hPa上有水汽输送及辐合，暴雨区上升运动强烈，可为暴雨区提供有利的水汽和动力条件，但广东省冬季暴雨发生时的大气层结比汛期暴雨时的大气层结要更为稳定。

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收稿日期：2024-08-15

作者简介：韦翠（1992—），女，广东清远人，工程师，研究方向为短期短临天气预报及专业气象服务。