华南地区前汛期不同降水时段的特征分析

梁骋 曲婷 李永华 宋波

摘要:通过对相关数据和资源的充分利用，比较了4-6月份华南前汛期不同降水时段的特征。得知，华南前汛期降水由两个时段组成，它们是夏季风降水和锋面降水。后者是冬夏季一种典型的环流模式，主要出现在4月份。华南地区大气稳定，高空为中亚热带西风急流。水汽的主要来源是西太平洋副热带高压南侧的东风输送和阿拉伯海的西风输送；在我国南海夏季风爆发前，南海地区仍被副高所控制，华南水汽输送的主要来源是孟加拉湾西南输送、西太平洋副热带高压南侧的东风输送和阿拉伯海的西风输送；南海夏季风爆发后，南半球越赤道水汽输送加强，副高东撤退出南海地区，华南区域内对流发展，这与孟加拉湾的水汽输送有关。六月是夏季风降水的高峰期。在此过程中，华南位于南亚高压以东，上升到高原，而南半球赤道上空的强水汽经南海和孟加拉湾到达华南，对流发展在此过程中极其旺盛。

关键词:华南前汛期;锋面降水;夏季风降水

前言：在对华南前汛期降水的影响机理、影响因子及时空演变特征进行讨论时，通常会将华南前汛期当成整体。但从春季到夏季，东亚有热带季风雨季和亚热带季风雨季。华南降水可分为晚夏季风降水和锋面降水，可见在研究过程中，将其作为一个整体是不合适的。本文在研究过程中，主要从两个时段对华南前汛期降水进行了分析，即夏季风降水和锋面降水，并对这两种性质在环流特征、动力学及热力学等方面的差异进行了比较，试图提供新的思路，从而更好地预测华南前汛期降水。

1资料及处理

以下两点为本研究收集的资料，（1）国家气候中心从1957至2001年整编的740站逐日降水资料；（2）选择同时段的NCEP/NCAR数据，并包括相应的资料，如地压、比湿度、位高、水平风场、温度等，主要选取3至6个月的资料。为了对华南地区前汛期的整个特点进行研究，本文的研究区域主要为20～27.5°N，106～121°E，但对长度不足45a站点的降水资料进行剔除后，代表华南地区的测站共有74个，图1所示为其分布情况。

图1华南地区站点分布

本研究用以下方法垂直积分水汽能计算：单位时间设置在P坐标系，单位长度主要垂直于风向底部，而(即垂直积分的水汽通量)整层大气柱面积上的总水汽通量Q(单位:kg·m^-1s^-1)则为高，Q_v= 是经向水汽输送通量，Q_u= 是纬向水汽输送通量。其中，地表面气压为P_s,比湿(kg/kg)为q,P_t取为300hPa，重力加速度为g。为了对华南地区的大气层结状况进行研究，本文对各层的假相当位温(θ_se)通过1000至300hPa各等压面层的比湿和温度进行了计算，并在对大气稳定度的变化情况，用它随高度的变化进行了讨论。

2华南前汛期降水特征

2.1降水量的时间演变

华南地区候平均降水量从1957至2001年3至6月多年平均演变如图2所示。可以看出，从春季到初夏，华南地区平均降水量逐渐增加，但从4月5日到6日有所减少。降水量5月1日开始急剧增加，5月5日又开始减少，5月6日又明显增加。峰值最为突出阶段在华南前汛期降水中共有两个，4月为第一个峰值，6mm为最大降水量，而6月则为第二个峰值，与第一个相比，量值明显较大，尤其是6月上旬，降水量在候平均达10mm左右。

图2　1957—2001年华南地区候平均降水量演变

2.2水汽输送

对于华南地区水汽输送的演变，为了从春到夏进行了解，如图3所示，对垂直积分的多年平均逐候水汽通量分布图进行了绘制，(图3a)4月1候从图中可以看出，图中的水汽输送可以用一个典型的冬季输送形势来表示：低纬度为带状的东风输送，而与其不同的中纬度则为一致的西风输送，而副高，即西太平洋副热带高压则在100～110°E间，西南侧的东风转向气流输送。华南地区主要有两个水汽输送背景：一个是副热带高压南侧的偏东水汽输送；另一个是阿拉伯海的偏西水汽输送，前者在南海地区和中南半岛转向进入华南地区，后者向东伸展直接进入华南地区。(图3b)4月6候输送形势相比较而言，输送形势发生了巨大变化，热带东风水汽输送带崩溃就是最突出的特征，105°E有非常弱的越赤道输送，并有较强的西风输送出现在70～90°E的热带印度洋上，但此时越赤道气流仍未在索马里形成。

图3　1957—2001年逐候垂直积分的水汽输送通量Q分布

(图3c)由图中可见，5月1日，水汽输送形势更加清晰、明确。除4月6日外，由于热带印度洋上空西风输送较强，孟加拉湾水汽输送明显增强，华南两条水汽通道仍在维持。然而，此时索马里的越赤道气流正在增加，但未能联结孟加拉湾的水汽输送，(图略)直到5月3日还在维持这种形势。(图3d)到5月4日，如图所示，水汽输送形势发生的变化较为明显。南海副热带高压东移后撤。中国南部副热带高压南侧基本上不影响分流，而西阿拉伯海风水汽输送明显减弱，但仍存在。而索马里越赤道水汽作为南半球最强大的输送直接汇合了孟加拉湾中南部经南海、南半岛向华南的水汽和105°E越赤道气流逐渐加强，西南气流控制整个南海，进而全面爆发了南海夏季风。

副高(图3e)到了6月份，南侧的东风转向输送气流，东撤至130°E菲律宾东洋面，已完全不影响华南地区，而阿拉伯海的西风输送也有了明显的消失；而越赤道水汽源自于南半球的强大输送汇合了105°E越赤道的水汽、孟加拉湾的水汽及阿拉伯海的水汽，形成了行星尺度的水汽输送带,将水汽输送至江淮地区、我国华南地区、中南半岛及印度半岛。

综上所述，华南地区水汽输送形势与4月前到6月下旬有较大差异。4月份，华南地区水汽主要来自副热带高压南部的东风和西风输送。但在南海夏季风爆发前，即5月份，副热带高压以南的东风输送维持。虽然阿拉伯海西风输送强度逐渐减弱，但对华南地区仍有一定影响。6月南海夏季风爆发后，华南地区水汽的主要来源是南海和孟加拉湾的越赤道水汽。

2.3温度场分布

为了对流层中上层温度场在华南前汛期的演变特征的进行讨论，如图4所示，对多年平均的沿105～120°E平均经向温度偏差的时间—纬度剖面图进行了制作。5月1日以前，从图可以看出，20°N以北为温度负偏差,20°N以南为温度正偏差，正偏差中心在4月前呈明显的南暖北冷形势,主要位于南半球；20°S以北在5月1日后开始出现温度负偏差，赤道附近在5月4日前后虽仍是温度正偏差，但与其南侧相比，其北部的偏差值明显较大，开始建立了北暖南冷的经向温度分布形势；赤道以南地区到了6月份开始出现温度负偏差，并有较大的温度正偏差出现在20°N附近，将南低北高的经向温度分布形势充分的突显了出来。所以，在不同时段中，华南前汛期对应着不同的温度经向分布形势，建立南海经度南冷北暖的经向温度梯度的时间与其经夏季风爆发的时间是一致的，南海夏季风爆发过程中从上述可以看出，其本质上是经向温度梯度转向和结果。

图4沿105～120°E对流层中上层平均经向温度偏差的时间—纬度剖面

2.4高空环流特征

如图5所示为各降水断面200hpa的平均环流。从图表上可以看出，南亚高压位于菲律宾以东的海面上，北半球副热带高压位于南亚高压北侧，这股西风比较强烈。副热带急流从印度半岛北部开始，经中国南部向东逐渐转向日本南部的西北太平洋。在此过程中，华南处于西风急流的控制之下，热带的东部则为赤道地区。南亚高压在5月份西移北上，(图略)对南半岛进行了控制，(图5b)南亚高压到夏季风降水盛期，跳上高原，有效控制了南亚和东亚大面积地区。而在此过程中，华南地区受西北气流控制，具体位于南亚高压东北部。

图5　1957—2001年4月1—6候(a)和6月1—4候(b)时段平均的200hPa环流场

2.5西风急流

华南地区从以上分析可以看出，在锋面降水时处于西风急流入口区，而处于西风急流出口区时则在夏季风降水时段，以下对上空西风急流在华南地区的演变特征进行了有效的分析。对多年平均的200hPa纬向风沿110～120°E的时间—纬度剖面图进行了绘制，如图6所示。由图可以看出,4月6候以后，受南亚高压西移中南半岛北部转移到高原的影响，10°N以南维持东风分量，并逐渐向北扩展，前急流风轴在4月第5侯急流强度逐步减弱，位于30°N附近，南北位置的急流轴相对稳定。急流强度减弱的趋势从4月6日开始变得缓慢,位置明显向北移动,急流风速稳定。南海夏季风爆发时，在5月4日明显北扩，急流强度有所增强,轴线到达35°N附近。虽然急流强度在6月3日前逐渐减弱，但在35°N附近轴线相对稳定，而在高空急流入口华南地区此时位于南侧的强辐散区，进而提供了有力的条件，促进了夏季风强对流性降水。急流轴线在6月4日后再次北移，开始了江淮梅雨期。

图6 多年平均的200hPa纬向风沿110～ 120°E的时间—纬度剖面

3讨论

1. 主在有两个降水较集中的阶段存在于4-6月的华南前汛期，即6月的夏季风降水盛期和4月的锋面降水。

2. 华南地区水汽来源在4月份有两个，一是副高南侧的东风水汽输送，二是西风水汽输送，前者在南海地区和中南半岛转向进入华南地区，后者向东伸展至华南地区。特别是6月份，南海夏季风爆发后，该地区水汽主要来源于南海的转向输送和孟加拉湾的输送。

3. 锋面降水时段在华南前汛期时，华南地区大气层结稳定,高空急流轴位于30°N附近，上空为平直的西风气流，降水主要是西太平洋副热带高压南侧和北方冷空气转向的西南暖湿气流交绥的产物。

4. 夏季风降水盛期在华南前汛期时，南亚高压西风急流轴北抬,位于青藏高原南侧,华南地区位于西风急流轴右侧、南亚高压的东北部，对流发展极其旺盛，大气层结不稳定。

5. 锋面降水时段在华南前汛期时，对流层中上层,南高北低形势可在经向温度分布中明显呈现；而夏季风降水盛期，呈显著的南低北高形势,温度经向分布形势逆转。

结束语：

综上所述，本研究对华南前汛期不同降水时段特征从气候平均角度进行了比较，但由于夏季风降水的影响机理、影响因子和前汛期锋面降水及年际变化情况等问题，仍需要进一步探讨和研究。

参考文献:

[1]梁建茵.6月西太平洋副高脊线的年际变化及其对华南降水的影响[J].热带气象学报,1994,10(3):274-279.

[2]覃武,孙照渤,丁宝善,等.华南前汛期雨季开始期的降水及环流特征[J].南京气象学院学报,1994,17(4):455-461.

[3]张维,林少冰,杜尧东等.华南地区1961～2008年暴雨事件的气候变化特征[J].气象与环境科学,2011.

[4]蒙伟光,王安宇,李江南等.华南前汛期次暴雨过程中的中尺度对流系统[J].中山人学学报(自然科学版),2011.

[5]王立混,郑水光,王洪庆等.华南暴雨试验过程的环境场和云团特征的初步分析[J].气象学报.

[6]邓立平,王谦谦.华南前汛期(4—6月)降水异常特征及其与我国近海海温的关系[J].热带气象学报,2002,18(1):44-55.

[7]高波,陈乾金,任殿东.江南南部—华南北部前汛期严重旱涝诊断分析[J].应用气象学报,1999,10(2):219-226.

[8]蔡学湛.青藏高原雪盖与东亚季风异常对华南前汛期降水的影响[J].应用气象学报,2001,12(3):358-367.

[9]张爱华,吴恒强,覃武,等.南半球大气环流对华南前汛期降雨影响初探[J].气象,1997,23(8):9-15.

[10]吴恒强,张爱华,蒋伯仁,等.华南前汛期降水与南极海冰变化的关系[J].南京气象学院学报,1998,21(2):266-273.