陳芳麗，李明華，2，姜帥，3，黃潮，3，曾丹丹，陳穎

（1.惠州市氣象局，廣東惠州 516001；2.深圳市氣象局，廣東深圳 518040；3.惠州市突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心，廣東惠州 516001）

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，受海陸分布，以及南嶺山脈、云霧山和蓮花山等地形影響，形成了廣東省內(nèi)有粵北、粵西和粵東3大暴雨中心［1-2］。許多學(xué)者致力于廣東乃至華南范圍內(nèi)暴雨的研究，如林愛蘭等［3］研究并建立了廣東6月持續(xù)性暴雨發(fā)生的概念模型；周芯玉等［4］利用風(fēng)廓線雷達(dá)分析了廣東前汛期暴雨中尺度系統(tǒng)，指出超過80%的過程強(qiáng)降水出現(xiàn)時(shí)有低空急流相配合；伍紅雨等［5］統(tǒng)計(jì)分析了廣東區(qū)域性暴雨過程，指出其次數(shù)最多出現(xiàn)在5月，強(qiáng)度最大出現(xiàn)在6月，強(qiáng)和較強(qiáng)等級的廣東區(qū)域性暴雨過程次數(shù)呈顯著增加趨勢；王堅(jiān)紅等［6］指出廣東北部暴雨區(qū)受西風(fēng)帶系統(tǒng)影響為主，也研究了華南沿海特殊的地形對暖區(qū)輻合線暴雨的至關(guān)重要作用；Du等［7］指出南海的邊界層急流（BLJ）與暖區(qū)暴雨關(guān)系更加密切。

另外，由于近年來出現(xiàn)多次極端強(qiáng)降水過程，各部門高度重視，如1311號臺風(fēng)“尤特”環(huán)流引發(fā)的華南大范圍持續(xù)性強(qiáng)降水過程［8-9］、“5·23”粵西特大暴雨［10］、“18·8”粵東極端強(qiáng)降水［11-12］等，該類強(qiáng)降水過程通常具有影響大、持續(xù)時(shí)間長、雨強(qiáng)大、極端強(qiáng)降水落區(qū)局地性強(qiáng)、災(zāi)情重等特點(diǎn)，易造成嚴(yán)重的城鄉(xiāng)積澇、山體滑坡、電力和交通中斷、人員傷亡等重大災(zāi)情。粵北暴雨中心相對粵西和粵東兩個(gè)暴雨中心極端暴雨發(fā)生頻次較少，21世紀(jì)以來，最嚴(yán)重的一次過程是“05·6”持續(xù)性暴雨過程［13］。另外，李明華等［14-15］也對重大災(zāi)害性暴雨過程的氣象服務(wù)進(jìn)行了反思。

綜上所述，目前的研究成果主要著眼于廣東和華南范圍內(nèi)的暴雨成因機(jī)理、個(gè)例分析等，針對廣東暴雨中心降水的整體氣候特征的統(tǒng)計(jì)分析成果較少［1-2，6］，尤其是粵北暴雨中心范圍的界定、區(qū)域內(nèi)降水氣候特征等基礎(chǔ)性統(tǒng)計(jì)分析尚欠缺，因此，本研究利用觀測站和自動監(jiān)測站的加密站點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù)，在現(xiàn)有認(rèn)知基礎(chǔ)上［1］，重新統(tǒng)計(jì)和定義廣東粵北暴雨中心的區(qū)域范圍，同時(shí)分析了暴雨中心區(qū)域內(nèi)降水的年際變化、月變化、日變化等氣候演變特征，為提高其區(qū)域內(nèi)降水預(yù)報(bào)預(yù)警準(zhǔn)確率、降水防御暴雨洪澇災(zāi)害和應(yīng)對氣候變化提供參考。

1 資料與方法

廣東境內(nèi)的連山、連南、連州、英德、清城、佛岡、花都、從化、增城、龍門、新豐、河源共12個(gè)國家氣象觀測站1962—2018年逐日20：00—20：00（北京時(shí)，下同）日降水量資料，以及廣東省2003—2018年約 2 900個(gè)氣象自動監(jiān)測站20：00—20：00降水量數(shù)據(jù)（剔除了回南天觀測站、浮標(biāo)站和年平均降水量為0 mm的站點(diǎn)），通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法，利用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS23.0進(jìn)行氣候統(tǒng)計(jì)分析。定義汛期4—9月，其中4—6月為前汛期、7—9月為后汛期。雨日是指日降水量≥0.1 mm的天數(shù)，短時(shí)強(qiáng)降水是指時(shí)降水量≥20.0 mm。

2 粵北暴雨中心空間分布特征

2.1 粵北暴雨中心范圍

《廣東省天氣預(yù)報(bào)技術(shù)手冊》采用國家氣象觀測站年降水量＞2 000 mm定義了以清遠(yuǎn)-佛岡-龍門-河源為中心的粵北暴雨中心范圍［1］，該標(biāo)準(zhǔn)只考慮了觀測站的年降水量，為了更科學(xué)、合理定義粵北暴雨中心范圍，本研究根據(jù)陳芳麗等［2］定義粵東暴雨中心的方法，利用2003—2018年觀測站和自動氣象監(jiān)測站的逐日降水量數(shù)據(jù)，重新定義粵北暴雨中心范圍。根據(jù)各站年平均降水量和年平均強(qiáng)降水日數(shù)計(jì)算全省平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，分別為：全省年平均降水量1 508 mm，標(biāo)準(zhǔn)差379 mm；全省年平均強(qiáng)降水日數(shù)6.3 d，標(biāo)準(zhǔn)差2.5 d，因此本研究采用年平均降水量≥1 800 mm，且年平均強(qiáng)降水日≥8.0 d的標(biāo)準(zhǔn)來定義粵北暴雨中心范圍。如圖1所示，粵北暴雨中心主要集中在清遠(yuǎn)東南部-廣州東北部-韶關(guān)南部-惠州北部一帶區(qū)域，具體包括英德南部-清遠(yuǎn)清新區(qū)南部-清城區(qū)、佛岡、從化、新豐南部、龍門、增城北部、博羅西北部，最大年平均降水量和強(qiáng)降水日數(shù)均出現(xiàn)在龍門的南昆山為2 488.6 mm和12.3 d，區(qū)域內(nèi)滿足定義的5個(gè)代表觀測站分別為佛岡、清遠(yuǎn)、從化、龍門和增城。由于統(tǒng)計(jì)時(shí)段、監(jiān)測站站點(diǎn)數(shù)和暴雨中心定義方法等不同，上述統(tǒng)計(jì)結(jié)果與《廣東省天氣預(yù)報(bào)技術(shù)手冊》定義的范圍有所差異，區(qū)別在于本研究增加了從化和增城，去除了河源。

圖1 2003—2018年廣東省年平均降水量（單位：mm）（a）和強(qiáng)降水日數(shù)（單位：d）（b）的空間分布

另外，粵北暴雨中心最大年平均降水量 和強(qiáng)降水日數(shù)均低于粵東和粵西暴雨中心，尤其是年平均強(qiáng)降水日數(shù)只占全省的13.3%，范圍明顯小于其余兩個(gè)暴雨中心，也就是說，粵北暴雨中心出現(xiàn)極端強(qiáng)降水的概率較小，21世紀(jì)以來，影響最大的一次極端強(qiáng)降水過程是2005年6月龍門連續(xù)7 d暴雨過程，其中連續(xù)3 d為特大暴雨，過程雨量1 330.2 mm。

2.2 粵北暴雨中心地理特征

粵東和粵東北山脈大致為西南-東北走勢，粵北暴雨中心位于南嶺山脈南部邊緣的丘陵地帶，其中北回歸線上的南昆山位于青云山脈和九連山脈西南端，與從化、增城和龍門交界，平均海拔約600 m，主峰天堂頂位于從化境內(nèi)，海拔1 210 m，其東與增城區(qū)派潭鎮(zhèn)毗臨，南與從化區(qū)良口鎮(zhèn)相連，粵北暴雨中心南側(cè)為珠江三角洲沖積平原，且珠江三角洲平原為一向南開口的、大范圍的“喇叭口”地形，清遠(yuǎn)-佛岡-從化等位于其北端。Du等［7］指出天氣尺度低空急流（SLLJ）與鋒面暴雨相關(guān)，而南海的邊界層急流（BLJ）與暖區(qū)暴雨關(guān)系更加密切，并結(jié)合林良勛等［1］研究結(jié)論、個(gè)例分析和日常天氣預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)可以得出，當(dāng)弱冷空氣伴隨切變線南壓至清遠(yuǎn)-佛岡-龍門一帶時(shí)，與前側(cè)低空暖濕氣流相遇，形成冷暖氣流交匯，產(chǎn)生輻合上升運(yùn)動，同時(shí)在迎風(fēng)坡的地形抬升等作用下，降水回波往往出現(xiàn)明顯增強(qiáng)，從而觸發(fā)該地區(qū)強(qiáng)降水的發(fā)生發(fā)展；而在由西南（偏南）季風(fēng)脈動等天氣系統(tǒng)觸發(fā)的暖區(qū)強(qiáng)降水過程中，暖濕氣流向北輸送遇到南昆山等地形后，受抬升觸發(fā)中尺度強(qiáng)對流發(fā)展或受地形阻擋折向，與不同來向的氣流輻合，產(chǎn)生中尺度輻合線或者中尺度渦旋，特別是伴有風(fēng)速的輻合時(shí)，則在粵北暴雨中心易出強(qiáng)降水過程［1］。因此，特殊的地形分布與粵北暴雨中心的形成密切相關(guān)。

3 粵北暴雨中心年降水量時(shí)間演變特征

3.1 年際變化

分析1962—2018年5個(gè)代表觀測站的平均年降水量的年際變化特征，如圖2所示，線性變化趨勢略呈上升態(tài)勢，年際變化特征不明顯，計(jì)算其氣候傾向率為0.068 mm／年，未通過 α＝0.05顯著性檢驗(yàn)。

圖2 1962—2018年粵北暴雨中心5個(gè)代表站的年平均降水量時(shí)間序列

從佛岡、清遠(yuǎn)、從化、龍門和增城5個(gè)代表站年降水量的年際變化來看，氣候傾向率分別為0.033、-0.212、0.232、0.002和 0.274 mm／年，其中從化和增城分別通過α＝0.1和0.05顯著性水平檢驗(yàn)。也就是說，粵北暴雨中心區(qū)域內(nèi)年降水量的年際變化存在地域差異，其中從化和增城均呈顯著增多趨勢，佛岡和龍門增加趨勢不明顯，清遠(yuǎn)呈不明顯的減少趨勢。

3.2 季節(jié)變化

粵北暴雨中心降水也存在顯著的季節(jié)變化。從各觀測站降水量的統(tǒng)計(jì)（圖略）來看，與廣東大部降水量的季節(jié)變化一致，粵北暴雨中心同樣存在明顯的多雨和少雨季節(jié)，即汛期（4—9月）和非汛期（10月—次年3月），汛期降水量約占全年總降水量的70%～80%，而汛期降水則主要集中在前汛期（4—6月），前汛期降水量約占汛期的60% ～70%，約占全年的45% ～50%。因此，對于粵北暴雨中心的降水預(yù)報(bào)預(yù)測主要著眼于前汛期天氣形勢的演變等。

另外，由于大氣環(huán)流和地理位置等因素影響，粵北暴雨中心的降水在前汛期也存在不同階段、不同性質(zhì)的降水，以季風(fēng)爆發(fā)后“龍舟水”開始時(shí)為界，將前汛期大致分為兩個(gè)階段：4月1日—5月 20日，以及 5月 21日—6月 30日（圖3）。

圖3 2003—2018年廣東省前汛期不同時(shí)段降水量空間分布（單位：mm）

第1階段降水落區(qū)主要位于粵北暴雨中心區(qū)域內(nèi)，此時(shí)影響廣東的天氣類型多以鋒面低槽為主，系統(tǒng)自北向南推進(jìn)，并過粵北暴雨中心后呈減弱態(tài)勢，強(qiáng)降水落區(qū)總體偏北；第2階段粵北、粵西和粵東南部沿海地區(qū)均有明顯的降水，出現(xiàn)了廣東典型的3大暴雨中心分布特征，此時(shí)隨著西南（偏南）季風(fēng)的不斷發(fā)展，在季風(fēng)、特殊地形抬升等大氣環(huán)流配置和地理因素的影響下，以所激發(fā)的暖區(qū)降水為主。

3.3 月變化

分析1962—2018年5個(gè)代表觀測站的月平均降水量的變化特征，如圖4所示，粵北暴雨中心降水的逐月變化大體呈單峰型分布，但各地變化特征存在明顯的南北差異，差異最大的月份為6—8月，除清遠(yuǎn)外，其余4站月變化峰值均出現(xiàn)在6月，且在8月份時(shí)降水較7月變化差異較大，這主要與后汛期由臺風(fēng)、東風(fēng)波等熱帶天氣系統(tǒng)影響，結(jié)合地形等因素有關(guān)；而清遠(yuǎn)的峰值出現(xiàn)在5月，5月降水量較6月略多，另外分析清遠(yuǎn)北部地區(qū)降水的逐月變化可以發(fā)現(xiàn)，越往北這種特征就越明顯，清遠(yuǎn)東南部的佛岡和英德則6月降水量較5月略多。

圖4 1962—2018年粵北暴雨中心5個(gè)代表站平均月降水量時(shí)間序列

3.4 日變化

取年降水量最大和暴雨日數(shù)最多的龍門南昆山監(jiān)測站的時(shí)降水量來分析其日變化特征，由于南昆山監(jiān)測站為2005年建站，因此分析2005—2018年龍門南昆山的降水概率和短時(shí)強(qiáng)降水概率不同月份的日變化特征（圖5），從圖5可以看出，南昆山降水的日變化大體可分為3個(gè)階段：第1階段為季風(fēng)爆發(fā)前的3—4月，此時(shí)以鋒面低槽降水為主，降水大多出現(xiàn)在夜間，凌晨最明顯；第2階段為5—6月季風(fēng)影響的“龍舟水”期間，降水概率顯著增加，為一年中降水最集中時(shí)段，概率大值區(qū)分布在一天的大部分時(shí)間里，夜雨和白天降水均明顯，最大值出現(xiàn)在6月14：00的33.3%；第3階段，為7—8月以熱帶系統(tǒng)和熱對流影響為主的時(shí)段，降水主要出現(xiàn)午后到傍晚。短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)概率與降水特征大體一致，其中3—4月出現(xiàn)概率小，凌晨有小概率發(fā)生，主要集中在 5—6月 08：00、15：00和 21：00前后，最大出現(xiàn)在6月21：00，為1.43%。

圖5 2005—2018年龍門南昆山監(jiān)測站降水（a）和短時(shí)強(qiáng)降水（b）概率（%）逐月的日變化特征

4 結(jié)論

1）粵北暴雨中心分布較分散，主要集中在英德南部-清遠(yuǎn)清新區(qū)南部-清城區(qū)、佛岡、從化、龍門、增城北部、博羅西北部，中心區(qū)域內(nèi)最大年平均降水量和強(qiáng)降水日數(shù)均出現(xiàn)在龍門南昆山2 488.6 mm和12.3 d。特殊地形分布與粵北暴雨中心成因密切相關(guān)。

2）各地降水年際變化趨勢存在差異，其中從化和增城變化最為明顯，均呈增多趨勢，佛岡和龍門增加趨勢不明顯，清遠(yuǎn)呈不明顯的減少趨勢；區(qū)域內(nèi)汛期降水量約占全年總降水量的70%～80%，主要集中在前汛期（4—6月），前汛期降水量約占汛期的60%～70%。前汛期按降水性質(zhì)不同又可以分為季風(fēng)爆發(fā)后“龍舟水”開始時(shí)為界，分為鋒面低槽型為主降水和暖區(qū)為主降水。

3）降水月份變化大體呈單峰型分布，除清遠(yuǎn)峰值出現(xiàn)在5月外，大多數(shù)站點(diǎn)月變化峰值出現(xiàn)在6月。

4）降水日變化大體可分為3個(gè)階段，與降水性質(zhì)密切相關(guān)，最大降水概率出現(xiàn)在5—6月季風(fēng)爆發(fā)后的“龍舟水”期間，夜雨和白天降水均明顯，最大值出現(xiàn)在6月14：00的33.3%；短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)概率主要集中在 5—6月 08：00、15：00和21：00前后，最大出現(xiàn)在6月 21：00，為1.43%。

本研究重新定義了粵北暴雨中心范圍，統(tǒng)計(jì)分析了粵北暴雨中心降水的年、季節(jié)、月和日變化特征，并簡述了其地理特征和成因，未能詳細(xì)闡明其形成機(jī)理，此需進(jìn)一步深入地研究。另外，由于自動監(jiān)測站建站時(shí)間不夠長，以及降水?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)量控制等問題，利用2003—2018年觀測站和自動氣象監(jiān)測站降水量數(shù)據(jù)來定義的暴雨中心范圍存在一些爭議，今后需繼續(xù)完善數(shù)據(jù)時(shí)長，做好質(zhì)量控制，使定義暴雨中心范圍更科學(xué)合理。