紀忠萍 源艷芬 徐艷虹 韓浦城 方一川 謝炯光

1 廣東省氣象臺，廣州 510640

2 廣東省氣象探測數(shù)據(jù)中心，廣州 510080

3 廣東省氣候中心，廣州 510640

1 引言

2019年廣東前汛期發(fā)生了多次強降水過程，導致省內多地出現(xiàn)山洪、嚴重內澇與人員傷亡。如，5月23～26日廣東西南部發(fā)生了連續(xù)暴雨，陽江市江城區(qū)、陽東區(qū)、陽西縣局部出現(xiàn)了特大暴雨，發(fā)生較為嚴重的洪澇災害，低洼地區(qū)農(nóng)田、村莊、道路受浸嚴重，部分交通中斷，江城區(qū)、市區(qū)低洼地帶水浸嚴重，陽西縣織篢河發(fā)生10年一遇洪水，給人民生命、財產(chǎn)造成嚴重損害。因此，加強暴雨尤其是連續(xù)暴雨過程的中期與延伸期預報，提高預報時效尤為重要。

由于華南前汛期暴雨可分為兩類（《華南前汛期暴雨》編寫組, 1986; 何立富等, 2016）：一類是由冷空氣—鋒面等西風帶低值系統(tǒng)引起，另一類是影響嚴重但范圍較小的暖區(qū)暴雨。暖區(qū)暴雨由于突發(fā)性強，地域性特征顯著，是困擾預報業(yè)務人員的難點問題。目前我國預報業(yè)務中使用的全球數(shù)值預報模式對暖區(qū)暴雨的預報能力十分有限，高分辨率中尺度數(shù)值模式的預報效果也不盡人意（何立富等, 2016），因此華南暖區(qū)暴雨研究也是近年的熱點之一?；亓鞅┯瓯黄毡檎J為是華南暖區(qū)暴雨的一種（廣東省氣象局《廣東省天氣預報技術手冊》編寫組, 2006; 葉朗明和苗峻峰, 2014; 何立富等, 2016;劉瑞鑫等, 2019; 張亞妮等, 2019），它一般出現(xiàn)在4月初至5月中旬，主要為回流的東風與西南風的輻合所觸發(fā)的中尺度暴雨。一般情況下，出現(xiàn)回流暴雨是在前一股冷空氣完全變性減弱，變性脊東移出海，而后一股冷空氣尚在長江流域或江南地區(qū)之時。但也有回流暴雨是由于冷空氣東移入海后，華南西部處于入海高壓后部，經(jīng)南?；亓鞯臇|南氣流相對于孟加拉灣西南氣流和越赤道氣流是干冷的，不同性質氣流匯合形成鋒面、輻合線，造成仍屬鋒面降水性質的回流暴雨（林確略等, 2015）。因此，有必要研究回流暴雨期間的冷空氣活動及其對應的環(huán)流場特征，弄清回流暴雨的性質，減少漏報率，從而提高回流暴雨的預報準確率。

關于回流暴雨發(fā)生時的大氣環(huán)流場與中尺度特征已有較多的研究，對回流暴雨期間的冷空氣活動除在華北回流暴雨的研究中較常見外，在華南回流暴雨的研究中較少見。如，張迎新和張守保（2006）對華北回流暴雨的研究表明，來自東北平原的低層冷空氣雖然經(jīng)渤海侵入華北平原，但仍然保持干冷氣團的特性，在降水中起“冷墊”作用。張守保等（2009）發(fā)現(xiàn)回流冷空氣與西南暖濕氣流相遇產(chǎn)生的輻合帶中存在中尺度低壓和切變，使華北出現(xiàn)回流強降水過程。馬鴻青等（2010）對河北一次春季回流暴雨過程的分析表明，暴雨發(fā)生在地面冷鋒后部，由近地面層超低空東北風急流與其上層偏南急流相遇形成的回流所致。張曉美等（2009）、葉朗明和苗峻峰（2014）對華南回流暴雨的研究表明，回流暴雨多發(fā)生在變性冷高壓脊后部，連續(xù)生消的中β尺度對流系統(tǒng)活動造成回流暴雨過程的發(fā)生，它們在地面倒槽的輻合氣流或較強的超低空東南急流遇到喇叭口地形形成的地面輻合線中發(fā)展起來。張亞妮等（2019）研究了在低層淺薄偏東風與西南風氣流匯合為暖區(qū)暴雨提供有利的低層輻合條件下，高層動力強迫對回流型華南暖區(qū)暴雨的影響。因此，有必要加強冷空氣活動在華南回流暴雨中作用的研究。另外，關于華南強降水過程或連續(xù)暴雨已有較多的研究，主要從氣候特征及其成因（謝炯光等,2012; 陳思等, 2017）、環(huán)流形勢（謝炯光等, 2006;林愛蘭等, 2013; 徐明等, 2016）、低頻振蕩特征（溫之平等, 2007; 谷德軍和紀忠萍, 2011; 曹鑫等,2012; 高建蕓等, 2013; 簡茂球和張春花, 2013）開展了一些研究，但關于連續(xù)回流暴雨的低頻及其傳播特征的研究仍較少。

廣東省2019年4～6月各月均出現(xiàn)了3 d以上的連續(xù)暴雨過程，且4～5月兩次連續(xù)暴雨主要出現(xiàn)在西南部，6月主要出現(xiàn)在北部，這與前汛期氣候平均場上廣東雨帶自北向南逐漸南移有明顯不同。目前業(yè)務預報常用的全球數(shù)值預報模式[ECMWF（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）細網(wǎng)格（0.125°×0.125°）、NCEP_GFS（National Centers for Environmental Prediction_Global Forecast System; 0.5°×0.5°）]在中短期預報時效內對這兩場出現(xiàn)在西南部的連續(xù)暴雨均漏報。初步分析表明，4～5月的連續(xù)暴雨均與冷高壓入海引起的回流有關，6月連續(xù)暴雨為鋒面型暴雨。那么，4～5月的連續(xù)回流暴雨為何種性質？2019年廣東前汛期降水尤其是連續(xù)回流暴雨與大氣季節(jié)內振蕩的關系如何？2019年南海季風于5月5日爆發(fā)，那么發(fā)生在季風爆發(fā)前后的廣東西南部兩場連續(xù)回流暴雨對應的平均環(huán)流場及其低頻傳播特征有何不同？它們與6月廣東北部鋒面型連續(xù)暴雨有何不同？因此，本文首先分析了2019年廣東前汛期降水尤其是連續(xù)回流暴雨與大氣季節(jié)內振蕩的關系，并對4～5月兩場連續(xù)回流暴雨及6月連續(xù)暴雨期間的冷空氣活動、平均環(huán)流場及其低頻傳播與低層低頻風場演變特征進行了對比分析，以期為今后廣東前汛期連續(xù)回流暴雨的中期與延伸期預報提供參考。

2 資料與方法

所用資料主要有：（1）2019年4月1日至6月30日廣東省86站地面逐日降水、氣壓（p）、溫度（T）、絕對濕度（e）資料，這些資料來自廣東省氣象探測數(shù)據(jù)中心；（2）NCEP/NCAR（National Center for Atmospheric Research）逐日再 分 析 資 料（2.5°×2.5°）；（3）美 國NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）地球系統(tǒng)研究實驗室提供的OLR（outgoing longwave radiation）資 料（ftp://ftp.cdc.noaa.gov/Datasets/uninterp_OLR/[2020-02-05]）。

采用墨西哥帽（Mexican hat）小波變換（紀忠萍等, 1999; 谷德軍等, 2009）分析時間序列的周期特征，采用Lanczos時間濾波器（Duchon, 1979）進行低頻濾波。

連續(xù)暴雨過程的定義采用謝炯光等（2006）的定義，即“在每日（08時至第二日08時）的雨量圖上，凡廣東省內某測站的日雨量達50 mm以上者，稱該站有暴雨；而當某日省內測站有相鄰4個站暴雨連成片者，稱該日省內有暴雨。凡廣東省暴雨日持續(xù)3 d以上者，稱為一次連續(xù)暴雨過程?！?/p>

冷空氣的活動參考廣東省氣象臺中期科關于“冷空氣記載的規(guī)定”，即在毗鄰的日期，p、T、e三要素的24 h變化[即+Δp（升壓）、-ΔT（降溫）、-Δe（降濕）]有兩項發(fā)生可視為有冷空氣。用p、T、e任一要素項來反映某次冷空氣的強度等級（表1）。

表1 冷空氣強度級別的確定Table 1 Definition of cold air intensity levels

3 2019年廣東前汛期降水的變化與低頻特征

3.1 前汛期降水的時間分布與低頻特征

圖1給出了2019年4～6月廣東86站平均逐日降水量及其小波系數(shù)與小波功率譜分析。由圖1a可見，2019年廣東前汛期主要出現(xiàn)了6次強降水時段且與7～30 d濾波的峰值時段一致：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日出現(xiàn)了持續(xù)2 d暴雨，4月12～15日、5月23～26日、6月9～13日出現(xiàn)了3 d以上的連續(xù)暴雨過程。由圖1b可見，4～6月小波系數(shù)呈現(xiàn)6對明顯的“負—正”相間分布，它們代表前汛期降水經(jīng)歷了少雨—多雨的6個階段性變化；6次強降水時段分別對應準23 d、5～8 d、8～10 d、23～25 d、9～12 d、7～12 d左右的準周期振蕩。前2次連續(xù)暴雨過程（4月12～15日、5月23～26日）均與準23 d周期振蕩對應、而6月9～13日連續(xù)暴雨與準9～12 d周期振蕩相對應，且強降水時段對應的周期均能夠通過0.05顯著性水平檢驗。從圖1c小波功率譜分析可見，存在一個準23 d的峰值，代表整個前汛期的主要周期為準23 d。因此，4～5月兩次連續(xù)暴雨均與準23 d周期振蕩對應，它們與前汛期降水的主要周期振蕩一致。

圖1 2019年4～6月廣東86站（a）平均的逐日降水量（左側縱坐標，柱狀，單位：mm）、7～30 d濾波降水演變（右側縱坐標，藍色點虛線，單位：mm），平均逐日降水量的（b）墨西哥帽小波變換系數(shù)（實、虛線表示正、負值）、（c）小波全譜（實線）。圖1a中上下兩條水平虛線表示7～30 d濾波降水的一倍標準差；圖1b中淺色和深色陰影區(qū)表示通過0.1和0.05顯著性水平的區(qū)域，兩側的交叉區(qū)域表示邊界效應的影響域；圖1c中虛線為0.1顯著性水平線。顯著性檢驗采用了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 連續(xù)暴雨過程的空間分布特征

圖2給出了2019年4月12～15日、5月23～26日、6月9～13日廣東連續(xù)暴雨過程累計雨量（單位：mm）分布。4月12～15日總降水量在100 mm以上的區(qū)域主要分布在以陽江為中心的西南部及佛崗到河源一帶（圖2a），它們均是廣東三大暴雨中心，其中以陽江為中心的西南部降水最大，遂溪—吳川—電白—陽江—上川島較歷年同期偏多6.4～8.8倍（圖略）；5月23～26日總降水量在100 mm以上的區(qū)域主要分布在以陽江為中心的西南部一帶（圖2b），斗門—臺山—恩平—上川島—陽江較歷年同期偏多2.5～9倍左右（圖略）。6月9～13日總降水量在200 mm以上的區(qū)域主要分布在以連縣—樂昌為中心的西北部偏北及以龍門—連平—和平—興寧為中心的東北部偏東（圖2c），它們較歷年同期偏多2.5～4.5倍左右（圖略）。因此，2019年4～5月的兩次連續(xù)暴雨中心均在以陽江為中心的西南部，而6月的連續(xù)暴雨主要出現(xiàn)在西北部偏北—東北部偏東一帶。

圖2 2019年4～6月廣東3次連續(xù)暴雨過程累計雨量（單位：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 連續(xù)暴雨過程與冷空氣活動

為了弄清連續(xù)暴雨的性質，需要了解連續(xù)暴雨期間是否有冷空氣活動。圖3給出了2019年4～6月陽江逐日平均氣壓（p）、溫度（T）和絕對濕度（e）的變化。4月12～15日、6月9～13日連續(xù)暴雨期間，4月12日、14～15日與6月11日，陽江單站p、T、e三要素的24 h變化存在明顯或弱的上升、下降、下降（即+Δp、-ΔT、-Δe）。對照表1，可知4月12日、14～15日、6月11日陽江分別受中等偏強、微弱、弱冷空氣影響；而5月23～26日連續(xù)暴雨期間，陽江單站P、T、e三要素的24 h變化只有在5月24日（25日）存在微弱的上升（下降）、下降（下降）、下降（下降），說明連續(xù)暴雨期間不存在明顯的升壓、降溫、降濕，即無明顯冷空氣影響。因此可以認為，5月23～26日為無明顯冷空氣影響的連續(xù)暖區(qū)暴雨，其余兩次（4月12～15日、6月9～13日）為有明顯冷空氣影響的連續(xù)暴雨。

圖3 2019年4～6月陽江逐日平均氣壓（黑色線，單位：hPa）、溫度（紅色線，單位：°C）、絕度濕度（藍色線，單位：g kg-1）的變化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 連續(xù)暴雨過程的大氣環(huán)流場特征

謝炯光等（2006）的研究表明，一次連續(xù)暴雨過程只出現(xiàn)在一個區(qū)的可能性非常小，多數(shù)情況是幾個區(qū)分別出現(xiàn)。從連續(xù)暴雨期間逐日暴雨的落區(qū)分布（圖略）可知，2019年4月12～15日、5月23～26日的連續(xù)暴雨除4月15日主要出現(xiàn)在西北部和中部外，其余時間均主要出現(xiàn)在以陽江為中心的西南部。由于這兩次連續(xù)暴雨對應的強降水過程均具有準23 d左右的周期振蕩，且ECMWF細網(wǎng)格（0.125°×0.125°）、NCEP_GFS（0.5°×0.5°）全球數(shù)值預報模式在中短期預報時效內對發(fā)生在西南部的這兩次連續(xù)暴雨過程均存在明顯的漏報現(xiàn)象。那么，這兩場落區(qū)均在以陽江為中心的西南部連續(xù)暴雨對應的平均環(huán)流場有何特征？它們與6月主要出現(xiàn)在北部的連續(xù)暴雨有何不同？

圖4給出了2019年4～5月兩次發(fā)生在以陽江為中心的西南部連續(xù)暴雨過程平均的500 hPa高度場、850 hPa風場、925 hPa風場疊加500 hPa垂直運動ω場及海平面氣壓場的分布。4月12～14日連續(xù)暴雨期間，500 hPa高度場上（圖4a），中高緯度呈二脊一槽型，歐洲與鄂霍次克海附近為高壓脊及明顯的正距平控制，烏拉爾山以東—貝加爾湖以北—東北亞—日本?！獤|海為極渦與南壓的東亞大槽及明顯的負距平控制；中低緯度亞洲—東亞沿海為一脊一槽型，巴爾喀什湖—亞洲大陸為西北—東南走向的高壓脊及明顯的正距平控制，東亞大槽位于日本及以南，槽底可達25°N附近。低緯度，西太平洋副熱帶高壓（簡稱西太副高）北緣穩(wěn)定在南海北部—中南半島及其以西，584 dagpm線位于華南北部—臺灣中部一帶。這種連續(xù)暴雨的大尺度環(huán)流形勢與鮑名（2007）總結的華南型暴雨所需的冷空氣多來自于西高東低環(huán)流型的東亞深槽、西太副高穩(wěn)定維持是一致的。與謝炯光等（2006）總結的廣東連續(xù)暴雨對應的中高緯度具有十分穩(wěn)定的“西阻”和“東阻”也是一致的。850 hPa風場上（圖4b），30°～35°N附近的華中—華東為高壓環(huán)流控制，云南—貴州—廣西為氣旋性環(huán)流控制，廣東—江南為西太副高邊緣的偏南風控制，偏南風的大風軸位于廣東—廣西交界處；925 hPa風場和500 hPa垂直運動ω場上（圖4c），華東—江南為入海高壓環(huán)流控制，江南—華南為一致的從入海高壓南部回流的干冷偏東—東南風控制，中南半島為從南海中南部轉向的偏南風控制。從入海高壓南部回流的相對干冷的偏東—東南氣流與暖濕的偏南氣流在廣東西南部上空匯合，由于東南風的大風軸中心在陽江，形成了以陽江為東南風大風軸的輻合漸近線，并在廣東上空形成以西南部為中心的垂直運動上升區(qū)，造成以陽江為中心的連續(xù)暴雨的發(fā)生。地面上（圖4d），冷高壓中心在東海附近，廣東為入海高壓底部的高壓脊控制，等壓線呈西北—東南走向。林確略等（2015）也揭示了類似的回流暴雨環(huán)流形勢。他們還發(fā)現(xiàn)，當前汛期邊界層為東南風時，就會形成隨高度由東南風順轉為西南風的垂直結構，有利于對流有組織地發(fā)展。特別是當邊界層東南風加大時，高低層的垂直風切變增強，水平螺旋度也增加，從而使暴雨增強。因此，由于中高緯度具有穩(wěn)定的“西阻”和“東阻”，使巴爾喀什湖—亞洲大陸的冷空氣源源不斷地從東海入海高壓的南部東移南下，造成低層以陽江為中心相對干冷的強東南風長時間維持，并與來自南海中南部從中南半島轉向的暖濕偏南風匯合，形成以陽江為東南風大風軸中心的輻合漸近線，造成以陽江為中心有明顯冷空氣影響的連續(xù)回流暴雨的發(fā)生。

圖4 2019年廣東西南部4月12～14日（左列）、5月23～26日（右列）兩次連續(xù)回流暴雨過程平均的（a、e）500 hPa高度場（黑色粗實線，單位：gpm）及其距平場（黑色細線，陰影區(qū)為負距平，單位：gpm），（b、f）850 hPa風場（單位：m s-1），（c、g）925 hPa風場（箭頭，單位：m s-1）、500 hPa垂直速度（實線表示正值，虛線和陰影表示負值，單位：hPa s-1），（d、h）海平面氣壓場（單位：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日連續(xù)暴雨期間，500 hPa高度場上（圖4e），60°N以北的高緯主要為極渦及其東擴的環(huán)流控制，中緯度的環(huán)流相對平直，東亞大槽位于日本海及日本東南部，華西—華南地區(qū)為階梯槽控制，云貴高原附近為明顯的高原槽及明顯的負距平控制，華東—東?！S海為高壓脊及明顯的正距平控制并形成高壓壩，對高原槽的移動起到了阻擋作用，使其移動緩慢，并使廣東長時間處于高原槽前強盛的西南氣流控制；副高較弱，位于南海南部。這與陳翔翔等（2012）分析影響暖區(qū)暴雨的高空槽以高原槽為主一致。850 hPa風場上（圖4f），東海—日本及其以南為出海變性冷高壓環(huán)流控制，華南—江南—華東為一致的來自孟加拉灣穿過中南半島的強盛西南風控制，且西南風的大風軸中心也位于廣東西部，廣東西南部處于云南—貴州—廣西—北部灣氣旋性彎曲東側的西南風大風軸右側。925 hPa風場和500 hPa垂直運動ω場上（圖4g），東?！毡炯捌湟阅先詾槌龊Ｗ冃缘睦涓邏涵h(huán)流控制，珠江口以西為來自孟加拉灣穿過中南半島的一致強盛偏南風控制、且偏南風的大風軸中心位于以陽江為中心的西南部，珠江口以東為出海變性冷高壓環(huán)流西南部的東南風控制，它們在珠江口附近形成輻合漸近線，并在廣東西部—湖南—江西形成垂直運動的強烈上升區(qū)，造成以廣東西南部為中心連續(xù)暴雨的發(fā)生。地面上（圖4h），冷高壓中心在東?！毡灸喜坎⒔?jīng)福建沿海伸向廣東東部，使廣東中東部為出海的變性高壓脊控制，北部灣—西南地區(qū)為低壓槽控制。這種連續(xù)暴雨的中低層天氣系統(tǒng)配置與《廣東省天氣預報技術手冊》編寫組（2006）總結的暖區(qū)回流暴雨對應的大氣環(huán)流場基本一致，與何立富等（2016）總結的邊界層輻合線型暖區(qū)暴雨也基本一致。因此，由于華西地區(qū)為階梯槽控制，云貴高原附近為明顯的高原槽控制，華東—東海—黃海高壓壩的穩(wěn)定維持，使廣東長時間處于高原槽前西南氣流中，地面上處于東海出海高壓脊西南部及北部灣—西南低槽前，在925 hPa形成以陽江為中心來自孟加拉灣的強偏南風與珠江口以東來自東海出海變性高壓脊西南側東南風的輻合漸近線，導致以陽江為中心的西南部無明顯冷空氣影響的連續(xù)回流暴雨發(fā)生。

6月9～13日連續(xù)暴雨期間，500 hPa高度場上（圖5a），中高緯度呈穩(wěn)定的二脊二槽型，歐洲—烏拉爾山與30°N以北的我國大部分地區(qū)—貝加爾湖—東北亞均為穩(wěn)定的高壓脊及正距平控制，巴爾喀什湖以北為極渦與南壓的高空槽及負距平控制，黃海—東?！毡疽詵|洋面為槽底可達臺灣及其以東洋面的東亞大槽控制，即東亞大陸及其沿海維持穩(wěn)定的西高東低環(huán)流型，有利于冷空氣沿著華東—東海南下；低緯度，西太副高西脊點可達中南半島，華南沿海為副高邊緣的偏西氣流控制。850 hPa風場（圖5b）與925 hPa風場和500 hPa垂直運動ω場上（圖5c），華北—華中—黃?！L江流域—江南為冷高壓環(huán)流控制，華南為一致的來自孟加拉灣穿過中南半島的強盛西南風控制，它們與冷高壓環(huán)流底部的干冷偏東氣流相遇在廣東北部—江南，具有明顯的輻合上升運動（圖5c），利于形成鋒前西南風急流暴雨或者冷鋒暴雨（《華南前汛期暴雨》編寫組，1986），造成以廣東北部為主的連續(xù)暴雨發(fā)生。地面上（圖5d），冷高壓位于東?！S?！毡疽员?，北部灣—華南—江南大部分地區(qū)為低壓槽控制，使冷空氣沿著華東—東海南下，與低壓槽前暖濕氣流在江南—廣東北部相遇，形成鋒前西南風急流暴雨或者冷鋒暴雨。因此，由于東亞大陸及其沿海維持穩(wěn)定的西高東低環(huán)流型，東亞大槽槽底可達臺灣及其以東洋面，使冷空氣沿著華東—東海南下，它們與來自孟加拉灣穿過中南半島的強盛西南風在江南—廣東北部形成明顯的冷暖對峙，形成鋒前西南風急流暴雨或者冷鋒暴雨，造成以廣東北部為主的鋒面型連續(xù)暴雨發(fā)生。

圖5 同圖4a-d，但為2019年6月9～13日連續(xù)暴雨過程Fig. 5 As in Fig. 4a-d, but for continuous rainstorm on 9-13 June 2019

圖6給出了2019年4～6月廣東三次連續(xù)暴雨的925 hPa水汽通量矢量與散度。4月12～14日連續(xù)暴雨過程（圖6a），水汽主要來源于臺灣—菲律賓東面的熱帶西太平洋及熱帶西太平洋穿過菲律賓南部到達南海中北部轉向的水汽輸送，并在江南—廣東形成以廣東西部為中心的明顯水汽通量輻合；5月23～26日連續(xù)暴雨過程（圖6b），水汽除了來源于臺灣—菲律賓東面的熱帶西太平洋，還有來自105°E附近在中南半島南部轉向經(jīng)南海中北部到達及來自孟加拉灣經(jīng)中南半島轉向北上的兩條水汽輸送通道，它們在長江口—廣東西部形成明顯的水汽通量輻合；而6月9～13日的連續(xù)暴雨過程（圖6c），水汽主要來源于孟加拉灣穿過中南半島到達廣東的強西南風水汽輸送通道，它們與來自東海的弱東風在江南—華南北部形成明顯的水汽通量輻合，且輻合中心在25°N附近的華南北部。因此，上述2019年4～6月三次連續(xù)暴雨的水汽分別來源于臺灣—菲律賓東面的熱帶西太平洋和南海中北部，臺灣—菲律賓東面的熱帶西太平洋、南海中北部和孟加拉灣，以及孟加拉灣。這與林愛蘭等（2013）研究廣東前汛期持續(xù)性暴雨過程的主要水汽來源隨月份發(fā)生變化一致。

5 大氣季節(jié)內振蕩對連續(xù)暴雨的影響

5.1 大氣季節(jié)內振蕩的經(jīng)向與緯向傳播對連續(xù)暴雨的影響

琚建華等（2007, 2008）的研究表明，夏季東亞季風區(qū)大氣季節(jié)內振蕩（ISO）的傳播分為經(jīng)向傳播和緯向傳播，其中經(jīng)向傳播主要表現(xiàn)為在30°N以南地區(qū)從赤道向北傳播和30°N以北地區(qū)向南傳播的特征，緯向傳播則是分別起源于印度季風區(qū)的ISO東傳和起源于西太平洋海域的ISO西傳。那么，大氣季節(jié)內振蕩的經(jīng)向和緯向傳播對2019年4～5月連續(xù)回流暴雨的影響如何？它們與2019年6月廣東北部鋒面型連續(xù)暴雨的低頻傳播特征有何不同？

對2019年4～6月925 hPa緯向風、經(jīng)向風及OLR分別進行7～30 d的Lanczos濾波，并作它們沿110°～115°E平均的緯度—時間剖面圖（圖7）與20°～25°N平均的經(jīng)度—時間剖面圖（圖8）。

從圖7可見，4月12～14日連續(xù)回流暴雨期間，對應7～30 d低頻緯向風、經(jīng)向風、OLR的負值中心從35°～40°N附近的我國中部逐漸向南傳播到廣東并加強的過程，當該中心向南加強傳播到廣東，并與從南海中北部向北傳的低頻緯向風、OLR負值相遇，加強為強負值中心即強的低頻東北風并伴有對流發(fā)展時，正好對應該次有冷空氣影響的連續(xù)回流暴雨過程。

5月23～26日連續(xù)回流暴雨期間，對應5月中旬后期低頻緯向風的負值中心從35°N附近的我國中部逐漸向南傳播到廣東并加強的過程，但低頻經(jīng)向風、OLR則分別主要對應其正值、負值于5月下旬初從35°N附近逐漸向南并在江南加強傳播到廣東的過程，當它們向南傳播到廣東并伴有對流發(fā)展時，正好對應該次無明顯冷空氣影響的連續(xù)回流暴雨過程。另外，5月下旬初，伴隨低頻經(jīng)向風的向南傳播，低頻緯向風的正值中心也向南傳播到26°N附近的江南，廣東對應其底部負值的南傳，說明連續(xù)回流暴雨期間主要對應低頻東南風從江南逐漸南傳到廣東的過程。

圖6 2019年4～6月廣東3次連續(xù)暴雨過程的925 hPa水汽通量（箭頭，單位：g s-1 hPa-1 cm-1）和水汽通量散度（實線表示正值，虛線和陰影表示負值，單位：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日連續(xù)暴雨期間，主要對應6月上旬初低頻緯向風、經(jīng)向風的正值中心及OLR的負值從35°N附近的我國中部逐漸向南傳播到廣東并加強的過程。這與以往的研究（琚建華等, 2007,2008; 谷德軍和紀忠萍, 2011）得到的“強降水過程多與緯向風的正值中心相對應、而降水過程的間歇期多與緯向風的負值中心相對應”一致，但與4～5月兩次連續(xù)回流暴雨與緯向風的負值中心即強東風距平對應有明顯的不同。從上面的分析可知，導致這種相反變化的原因與這兩次連續(xù)暴雨由強東風回流所造成有關。

從圖8可見，4月12～14日連續(xù)回流暴雨期間，在110°～140°E的低頻緯向風、經(jīng)向風、OLR均存在一個明顯的負值中心，低頻經(jīng)向風于4月上旬末從140°E附近的西太平洋負值中心逐漸西傳到廣東并加強，并與本地加強的低頻緯向風、OLR的負值中心相遇，形成強的低頻東北風距平，導致該次連續(xù)暴雨過程。而在5月23～26日連續(xù)暴雨期間，在110°～120°E的低頻緯向風、經(jīng)向風、OLR分別存在一個明顯的負、正、負值區(qū)，對應5月中旬末低頻緯向風、經(jīng)向風從80°～90°E的印度季風槽區(qū)經(jīng)青藏高原南側逐漸向東傳到廣東且經(jīng)向風的正值存在明顯加強的過程，并與5月下旬初從105°E附近加強東傳的OLR負值相遇，導致該次連續(xù)暴雨過程。造成這兩次連續(xù)暴雨經(jīng)向傳播不同的原因，可能與它們分別發(fā)生在南海季風爆發(fā)（5月5日）前、后有關。從圖4中的850 hPa風（圖4b、f）、925 hPa風場（圖4c、g）可見，4月12～14日連續(xù)暴雨期間，孟加拉灣中北部為反氣旋環(huán)流控制，20°～25°N的青藏高原南部為弱的西南風—西北風且只能傳播到102.5°～105°E的云南附近，未能傳播到廣東；而5月23～26日連續(xù)暴雨期間，孟加拉灣中北部為一致的強盛西南季風控制，20°～25°N的青藏高原南部為西南—偏西風控制，來自孟加拉灣的強盛西南季風穿過中南半島并在北部灣—廣東西南部轉向為偏南風，它們對應經(jīng)向風即偏南風的加強東傳。

圖7 2019年4～6月110°～115°E平均的925 hPa低頻（7～30 d）（a）緯向風（單位：m s-1）、（b）經(jīng)向風（單位：m s-1）、（c）OLR（單位：W m-2）的緯度—時間剖面。紅色箭頭表示低頻波的傳播方向，兩條紅色線之間的區(qū)域表示廣東所在的緯度范圍。圖a、b中，陰影表示正值；圖c中，陰影表示負值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日連續(xù)暴雨期間，在110°～115°E的低頻緯向風與經(jīng)向風、OLR分別存在明顯的正值區(qū)、負值區(qū)，低頻緯向風與經(jīng)向風主要從105°E附近的中南半島北部東傳到廣東，而OLR則無明顯的傳播特征。

5.2 連續(xù)暴雨過程低層低頻風場的演變特征

為了更清楚地了解季節(jié)內振蕩的經(jīng)向與緯向傳播對廣東4～5月連續(xù)回流暴雨過程及6月連續(xù)暴雨的影響，圖9～11分別給出了2019年4月7～14日、5月21～26日、6月1～13日的925 hPa低頻水平風場的演變。

圖8 2019年4～6月20°～25°N平均的925 hPa低頻（7～30 d）（a）緯向風（單位：m s-1）、（b）經(jīng)向風（單位：m s-1）、（c）OLR（單位：W m-2）的經(jīng)度—時間剖面。紅色箭頭表示低頻波的傳播方向，兩條紅色線之間的區(qū)域表示廣東所在的經(jīng)度范圍。圖a、b中，陰影表示正值；圖c中，陰影表示負值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

從圖9可見，4月7日到10日（圖9a、b），位于35°～40°N附近我國華北—華中的低頻東北風逐漸東移南壓到長江流域，（20°～25°N、140°E）附近及其以東的西太平洋由西南風轉為西北風控制；低緯度，位于南海西北部海面的反氣旋式環(huán)流中心逐漸東北移到臺灣東南部海面，使華南由反氣旋北側的偏西風轉為反氣旋西部邊緣的弱西南風控制，降水偏少。另外，在赤道以北、135°E以東的熱帶西太平洋、菲律賓南部及其以東的熱帶西太平洋存在低頻反氣旋、氣旋波列逐漸西北移，使南海中南部逐漸轉為氣旋性環(huán)流控制，氣旋性環(huán)流北側的偏東風也逐漸北抬到南海中部。4月12日到14日（圖9c、d），隨著華北低頻反氣旋的東移南壓，低頻反氣旋南側的東北風也從江淮流域逐漸加強東移南壓到華南及其沿海，（20°～25°N、140°E）附近的西太平洋轉為東北風控制且逐漸加強西傳，并在南海北部轉為偏東—東北風，到達珠江口及其以西沿海，同時低緯度熱帶西太平洋的低頻反氣旋繼續(xù)西北移，南海中部的低頻氣旋則向北—東北移，使南海中部低頻氣旋環(huán)流北側的偏東氣流繼續(xù)北抬到達南海北部。因此，來自我國中部低頻反氣旋南側的低頻干冷東北風逐漸加強南傳，與來自140°E附近的西太平洋西傳并加強到達廣東西南部的低頻偏東—東北風相遇，并與南海中北部逐漸北抬的低頻氣旋北側暖濕的偏東風匯合，導致4月12～14日以陽江為中心的廣東西南部有明顯冷空氣影響的連續(xù)回流暴雨發(fā)生。

圖9 2019年4月（a）7日、（b）10日、（c）12日、（d）14日的925 hPa低頻水平風場（單位：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

從圖10可見，5月21～23日（圖10a、b），隨著中緯度的低頻反氣旋中心逐漸東移到東海，江南逐漸轉為低頻東南風控制，廣東由強東北風轉為來自東海低頻反氣旋西南側的東北—東風回流控制，連續(xù)回流暴雨開始。另外，80°～90°E的孟加拉灣中北部也由偏東風轉為西南風。5月25～26日（圖10c、d），隨著東海低頻反氣旋繼續(xù)東移到日本以南海域，來自東海低頻反氣旋西南側的東南風從江南逐漸加強南壓到廣東，使廣東東部與珠江口以西轉為東南風控制，同時來自孟加拉灣中北部的西南風也不斷東傳并在中南半島中北部轉向為偏南風到達廣西—廣東西南部，并在北部灣—廣東西部—廣西—貴州形成明顯的氣旋性環(huán)流，使以陽江為中心的廣東西南部處于氣旋性環(huán)流東南側的偏南風與從東海出海反氣旋西南側回流東南風的交匯處，導致以陽江為中心的西南部連續(xù)回流暴雨的維持。因此，來自我國中部從東海東移出海的低頻反氣旋西南側的東南風，從江南逐漸加強南壓控制廣東東部與珠江口以西，與來自孟加拉灣中北部不斷東傳轉向到達陽江的偏南風相遇，導致5月23～26日以廣東陽江為中心的西南部無明顯冷空氣影響的連續(xù)回流暴雨發(fā)生。

圖10 2019年5月（a）21日、（b）23日、（c）25日、（d）5月26日的925 hPa低頻水平風場（單位：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

從圖11可見，6月1～7日（圖11a-c），隨著黃?！毡镜牡皖l反氣旋逐漸東移，江淮低頻氣旋發(fā)展并逐漸東移出海，江南—華南逐漸轉為加強西伸并南壓的西太平洋低頻反氣旋外圍的西南風控制，低頻西南風也從35°～40°N的我國華北—華中逐漸加強南壓到江南—華南，降水逐漸減少。低緯度，南海南部的低頻氣旋（圖11a）逐漸西北移控制中南半島南部（圖11c），130°～140°E附近的赤道以北出現(xiàn)低頻反氣旋（圖11c）；6月9日（圖11d），低頻反氣旋控制我國華北—華中—江南，來自西太平洋低頻反氣旋外圍逐漸南壓的西南風，與來自南海南部加強西伸的低頻反氣旋西緣經(jīng)孟加拉灣—中南半島—南海北部北傳轉向的西南風匯合，并與來自中緯度低頻反氣旋的干冷東北風交匯在江南，使廣東北部開始出現(xiàn)暴雨。6月11～13日（圖11e、f），我國華北—華中的低頻反氣旋逐漸東移到渤海，低頻反氣旋西南部的干冷東北風逐漸南壓到南海北部，它們與來自南海南部低頻反氣旋西緣經(jīng)孟加拉灣轉向到達南海的西南風相遇在南海北部，并在江南—廣東—南海北部—臺灣以東的西太平洋形成明顯的低頻氣旋性環(huán)流，導致連續(xù)暴雨的持續(xù)。

圖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低頻水平風場（單位：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，從上面的分析可見，來自華中（東海東移出海）低頻反氣旋南側（西南側）逐漸加強南傳的低頻東北風（東南風）與從140°E附近的西太平洋西傳（從80°～90°E的孟加拉灣東傳）到廣東并加強的低頻北風（南風）匯合在廣東西南部，并有（無）與從南海中北部北傳的低頻氣旋北側暖濕的低頻東風相遇，導致4月12～14日（5月23～26日）有（無）明顯冷空氣影響的連續(xù)回流暴雨發(fā)生。而來自我國中部、孟加拉灣分別逐漸加強向南、向東傳播到達廣東的低頻西南風，與來自中緯度低頻反氣旋外圍的干冷東北風交匯在江南或南海北部，導致廣東北部6月9～13日鋒面型連續(xù)暴雨的發(fā)生。

6 結論

通過對2019年4～6月廣東前汛期降水及其季節(jié)內振蕩特征進行分析，并對季風爆發(fā)前后4～5月兩次連續(xù)回流暴雨及6月鋒面型連續(xù)暴雨期間的冷空氣活動、平均環(huán)流場、低頻傳播與低層低頻風場演變特征進行了對比分析，可得到如下結論：

（1）2019年4月12～15日、5月23～26日、6月9～13日出現(xiàn)了連續(xù)3 d以上的連續(xù)暴雨，其中4～5月兩次連續(xù)暴雨的中心均在以陽江為中心的廣東西南部，而6月的連續(xù)暴雨主要出現(xiàn)在廣東西北部偏北—東北部偏東一帶。除5月23～26日為無明顯冷空氣影響造成的暖區(qū)連續(xù)暴雨，其余兩次（4月12～15日、6月9～13日）連續(xù)暴雨均為有明顯冷空氣影響所造成。4～5月兩次連續(xù)暴雨均與準23 d周期振蕩對應，它們與前汛期的主要周期振蕩一致。

（2）4～5月發(fā)生在南海季風爆發(fā)前后，以陽江為中心的西南部兩次連續(xù)暴雨分別為有、無明顯冷空氣影響所造成的回流暴雨，它們對應的大氣環(huán)流場具有明顯的不同，與6月主要出現(xiàn)在北部的鋒面型連續(xù)暴雨也有明顯的不同：4月12～14日連續(xù)回流暴雨期間，由于500 hPa中高緯度具有穩(wěn)定的“西阻”和“東阻”，使巴爾喀什湖—亞洲大陸的冷空氣源源不斷地從東海入海高壓的南部東移南下，造成925 hPa以陽江為中心相對干冷的強東南風長時間維持，并與來自南海中南部從中南半島轉向的暖濕偏南風匯合，形成以陽江為東南風大風軸中心的輻合漸近線，造成以陽江為中心有明顯冷空氣影響的連續(xù)回流暴雨的發(fā)生。而5月23～26日連續(xù)回流暴雨期間，由于500 hPa華西地區(qū)為階梯槽控制，云貴高原附近為明顯的高原槽控制，華東—東?！S海高壓壩的穩(wěn)定維持，使廣東長時間處于高原槽前西南氣流中。地面上處于東海出海高壓脊西南部及北部灣—西南低槽前，925 hPa形成以陽江為中心來自孟加拉灣的強偏南風與珠江口以東來自東海出海變性高壓脊西南側東南風的輻合漸近線，導致以陽江為中心的西南部無明顯冷空氣影響的連續(xù)回流暴雨發(fā)生。6月9～13日，由于東亞大陸及其沿海維持穩(wěn)定的西高東低環(huán)流型，東亞大槽槽底可達臺灣及其以東洋面，使冷空氣沿著華東—東海南下，它們與來自孟加拉灣穿過中南半島的強盛西南風相遇在江南—廣東北部，造成以廣東北部為主的鋒面型連續(xù)暴雨發(fā)生。

（3）4～5月以陽江為中心的廣東西南部兩次連續(xù)回流暴雨與6月主要出現(xiàn)在廣東北部的鋒面型連續(xù)暴雨的低頻傳播特征也有明顯的不同：來自我國中部（東海東移出海）低頻反氣旋南側（西南側）逐漸加強南傳的低頻東北風（東南風）與從140°E附近的西太平洋西傳（從80°～90°E的孟加拉灣東傳）到廣東并加強的低頻北風（南風）匯合在廣東西南部，并有（無）與從南海中北部北傳的低頻氣旋北側的低頻東風相遇，導致4月12～14日（5月23～26日）有（無）明顯冷空氣影響的連續(xù)回流暴雨發(fā)生。而來自我國中部、孟加拉灣分別逐漸加強向南、向東傳播到達廣東的低頻西南風，與來自中緯度低頻反氣旋外圍的干冷東北風交匯在江南或南海北部，導致廣東北部6月9～13日鋒面型連續(xù)暴雨的發(fā)生。