楊湘婧，周宜卿，冷 謙，宋 楠，何靜怡，饒 波

1.郴州市氣象局，湖南郴州 423000；2.資興市氣象局，湖南資興 423400

進入后汛期，副熱帶高壓脊線逐漸北抬至30°N以北，在其南側偏東氣流中，常有擾動呈波狀形式自東向西移動，影響我國華南地區(qū)，這就是東風波。東風波的結構較為復雜，梁必騏等[1]認為，影響華南的東風波可分為3種類型，即深厚東風波、中低層東風波和高層東風波，其中出現(xiàn)最多的是中低層東風波，且東風波天氣主要為對流性降水，偶爾伴有雷暴大風。劉麗君等[2]指出，中低層東風波的強降水區(qū)位于槽區(qū)附近及槽后的E-SE氣流中。林確略等[3]指出，中高層東風波熱力結構一般具有冷心結構、中低層東風波槽后東南暖濕氣流的輻合上升常會引出區(qū)域性（大雨）暴雨。朱星球等[4]研究1999—2011年7—9月影響江西的14次東風波過程得出，影響江西的東風波過程以高層東風波為主，占50%以上。深厚東風波和高層東風波的槽前、中低層東風波的槽后中層冷擾動區(qū)對應低層暖濕區(qū)是有利雷暴和強對流發(fā)展的區(qū)域。高層東風波出現(xiàn)8級以上雷雨大風的概率較大；中層東風波強對流以短時強降水為主。在單純東風波影響下，降水強度一般不強，但當東風波與西南季風或低渦等天氣系統(tǒng)等相互作用時，可造成較大范圍強降水而形成暴雨災害[5]。

郴州處于華南地區(qū)北側，經(jīng)常受到東風波的影響，產(chǎn)生不同程度的降水，其引發(fā)的降雨及對流天氣既可出現(xiàn)在槽后，也可出現(xiàn)在槽前，由于對這方面的研究較少，落區(qū)預報難度較大。通過統(tǒng)計分析郴州市2016—2020年7—9月東風波的暴雨分布特征及系統(tǒng)結構，對東風波按3種類型進行歸類，建立各類東風波暴雨天氣概念模型，總結出郴州市東風波暴雨的預報著眼點，從而提高東風波的暴雨預報準確率。

1 資料與方法

研究所用資料為2016年7—9月常規(guī)觀測資料、NCEP 1°×1°間隔6 h再分析資料等。利用常規(guī)觀測資料和NCEP再分析資料來界定東風波過程[4]：（1）我國南部地區(qū)500 hPa上有東南風與東北風的氣旋性切變；（2）切變線（槽線）隨時間西移且有負變高配合；（3）在風切變線附近，沒有已編號的熱帶氣旋活動。這里對已編號的熱帶氣旋及其深入大陸后減弱成的低壓環(huán)流系統(tǒng)不作為東風波研究對象。參考梁必騏的方法，3種東風波具體界定如下：深厚東風波指從850 hPa至對流層頂?shù)臇|風波，中低層東風波指400～500 hPa以下的東風波，高層東風波指500 hPa至對流層頂?shù)臇|風波。

為了研究方便，將全市11個縣（市）區(qū)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)（20:00～20:00）日降水量為暴雨或以上的達到1～3縣次、4～7縣次和8縣次及以上的，分別規(guī)定為局部性、區(qū)域性和大范圍暴雨過程。強對流天氣包括：1 h降雨量在20 mm以上的短時強降水、極大風速在13.9 m/s（7級）的雷暴大風、冰雹等。對2016—2020年7—9月郴州地區(qū)產(chǎn)生暴雨的14個東風波過程進行統(tǒng)計分析，得到東風波結構信息表（表1）和東風波產(chǎn)生暴雨和強對流天氣情況表（表略）。

2 東風波個例特征分析

從表1可見，在14次東風波個例中，過程發(fā)生的時間幾乎分布在7月中旬—9月中旬，并以8月出現(xiàn)最多，為8次，約占總數(shù)的57%；其次為7月，出現(xiàn)5次，9月僅有1次。從年際變化來看，2016年出現(xiàn)了5次，2017年沒有出現(xiàn)，2018年出現(xiàn)了4次，2019年出現(xiàn)了2次，2020年出現(xiàn)了3次。東風波生命史1～5 d，一般影響郴州的持續(xù)時間為1～2 d。

表1 2016—2020年7—月影響郴州產(chǎn)生暴雨的東風波個例結構信息

深厚東風波有8例，約占總數(shù)的57%，槽 線 位 置 在108°E～116°E，主要集中在113°E～116°E，波軸隨高度有西傾也有東傾，東風風速隨高度增加，暴雨發(fā)生在槽前中；變化不明顯或變化無規(guī)則，暴雨發(fā)生在槽后中。以上結果表明，深厚東風波槽線距離郴州在1～2個經(jīng)距本次即有可能產(chǎn)生暴雨過程（郴州地區(qū)的地理范圍經(jīng)度在112.2°E～114.4°E），且槽前槽后均有可能出現(xiàn)暴雨；高層東風波有5例，約占總數(shù)的36%，槽線位置范圍相對比較廣，在106°E～120°E，波軸隨高度均為東傾，80%的高層東風波東風風速隨高度為增加，暴雨區(qū)發(fā)生在槽前，有1例東風風速隨高度減小，降水出現(xiàn)在槽后；中低層東風波僅有1例，約占總數(shù)的7%，槽線位于106°E，波軸隨高度東傾，東風風速隨高度變化不明顯，降水發(fā)生在槽后。由此可見，影響郴州的東風波過程以深厚東風波過程為主，中低層東風波過程相對少見。東風隨高度的變化對暴雨落區(qū)影響大[6]。當東風隨高度增加時，暴雨發(fā)生在東風波槽前東北氣流中，當東風隨高度變化不明顯時，暴雨發(fā)生在東風波槽后東南氣流中。

從東風波造成郴州的暴雨及強天氣來看，在14個個例中，以對流性降水為主，僅有1例未出現(xiàn)小時雨量≥20 mm的短時強降水，大范圍和區(qū)域性暴雨過程的最大小時雨強均在50 mm以上，最大可達91.7 mm，局部性暴雨小時雨強在16～80 mm；且常伴有雷暴大風天氣，僅有2例沒有出現(xiàn)7級以上的極大風，而中低層東風波造成的極大風速最大，達到了23.1 m/s（9級）。14個個例中沒有出現(xiàn)冰雹天氣，這可能與盛夏季節(jié)零度層高度偏高有關，強對流時段大多數(shù)集中在午后到傍晚和后半夜。

從各類東風波來看，深厚東風波可造成大范圍、區(qū)域性、局地性暴雨過程，但大范圍暴雨過程均由深厚東風波系統(tǒng)造成；高層東風波均造成局部性暴雨過程；而中低層高風波造成區(qū)域性暴雨過程。由此可見，東風波引起的降水差異較大，這與降水系統(tǒng)輻合強弱、水汽條件和與其他系統(tǒng)的配置情況密切相關[7-8]。該結論與其他學者的研究意見一致，若無其他系統(tǒng)共同作用，東風波一般不會引起大范圍強降雨，而以局部性暴雨為主。

3 東風波暴雨天氣概念與模型

3.1 深厚東風波

將8次影響郴州的深厚東風波過進行了合成分析，得出了深厚東風波概念模型（圖略）。對流層高層200 hPa南亞高壓脊線位于31°N附近控制我國大部，環(huán)流呈東西向帶狀分布，向東延伸至日本，郴州位于南亞高壓南側東北氣流之中。中層500 hPa副高脊線位于32°N，主體位于太平洋洋面上呈帶狀分布，向西可延伸到青藏高原，在華南沿海有熱帶擾動存在，郴州處于副高南側和熱帶擾動北側的偏東風氣流中，有利于水汽的輸送。低層850 hPa形勢與500 hPa差不多，郴州位于副高南側和華南沿海熱帶擾動北側的偏東氣流中，同時有東南氣流和西南氣流2條水汽通道輸送水汽。從沿著25.8°N作緯向高度垂直剖面（圖1a）可以看出，深厚東風波倒槽在對流層低層到上層均有反映，波槽在垂直方向上有西傾結構，500 hPa以下及300 hPa以上相對濕度均超過60%，郴州位于波槽槽后至槽區(qū)附近的偏東氣流中，東風風速隨高度略有增加，暴雨在槽前槽區(qū)槽后都有可能發(fā)生。

3.2 中低層東風波

郴州只有1個中低層東風波，即2018年8月8—9日，得到以下中低層東風波概念模型（圖略）。對流層上層200 hPa南亞高壓為西部型，中心位于青藏高原，在湖南西北部有一低渦中心，郴州處于高空低渦槽前西南氣流中。中層500 hPa副高脊線位于35°N，主體在黃海和大陸交界，副高整體強度比深厚東風波的副高要強且位置偏北，熱帶擾動主要位于太平洋洋面上，位置偏南，郴州位于副高西南側的東南氣流中，水汽輸送較深厚東風波弱。低層850 hPa副高主體位于黃淮一帶，且控制我國東部大部，郴州處于副高南部東北氣流中，洋面上的熱帶擾動吸走大量水汽，導致水汽輸送弱。從沿著25.8°N做緯向高度垂直剖面（圖1b）可以看出，中低層東風波的波動出現(xiàn)在1 000～400 hPa，郴州處于槽后東南氣流影響，東風隨高度變化不明顯，中高層為冷槽帶領冷空氣東移，700 hPa以下及300 hPa附近為濕度大值區(qū)，中層為干層，上干下濕的層結有利于產(chǎn)生對流不穩(wěn)定，同時高層冷空氣的入侵非常有利于雷暴大風等強對流天氣的發(fā)生。

3.3 高層東風波

將5次影響郴州的深厚東風波過進行了合成分析，得出了高層東風波概念模型（圖略）。對流層高層200 hPa南亞高壓脊線位于28°N附近控制我國大部，呈帶狀分布延伸至日本，比深厚東風波位置偏南，郴州位于南亞高壓南側東北氣流之中。中層500 hPa副高脊線位于26°N，主體位于太平洋洋面上呈帶狀分布，向西延伸到江西，在華南沿海和太平洋洋面上沒有熱帶擾動存在，郴州處于副高和大陸高壓之間的東風波東南氣流影響中，有一定的水汽輸送。850 hPa副高位于洋面上脊線呈東北—西南向，季風槽位于中南半島沿岸，郴州處于季風槽槽前西南氣流中，有利于低層水汽的輸送，中低緯呈西低東高的形勢。從沿著25.8°N做緯向高度垂直剖面（圖1c）可以看出，高層東風波的波動出現(xiàn)在400～100 hPa，400 hPa以下及200 hPa附近為濕度大值區(qū)，干層較薄，郴州位于其槽前東北氣流影響之中，且東風隨高度增強，暴雨發(fā)生在槽前。

圖1 影響郴州的深厚（a）、中低層（b）、高層（c）東風波沿25.8°N風場和濕度緯向—高度垂直剖面圖