保亭县非台风类暴雨天气气候特征分析

2022-11-03

我国是多暴雨国家, 除西北地区个别省区外, 几乎都有暴雨出现。冬季暴雨局限在华南沿海;4-6月华南地区暴雨频发;6-7月长江中下游常发生持续性暴雨, 历时长、面积广、暴雨量大;7-8月为北方地区主要暴雨季节, 暴雨强度大;8-10月雨带逐渐南撤;夏秋之后, 东海、南海台风暴雨活跃, 台风暴雨点雨量很大[1]。通常暴雨具有突发性强、雨势猛等特点, 尤其是大范围持续性暴雨和集中的特大暴雨, 不仅影响工农业生产, 还可危及人民群众生命, 造成严重经济损失。根据暴雨形成的天气系统, 引起中国大范围暴雨的天气系统主要有锋、气旋、切变线、低涡、槽、台风、东风波和热辐合带等, 其中非台风暴雨洪涝灾害以东部地区重、西部地区轻, 南部地区重、北部地区轻, 江淮流域为暴雨洪涝灾害严重地区, 菲台风暴雨集中于3-8月, 6-8月出现重大暴雨洪涝为害次数最多。

海南省保亭黎族苗族自治县 (以下简称保亭县) 位于海南岛南部内陆, 五指山南麓, 属热带季风气候区, 年平均降雨量2 000 mm, 主要灾害有热带气旋、干旱、暴雨、台风、冬季低温霜冻及山风等, 其中暴雨在任何天气系统控制下都可能出现, 分为台风类和非台风类, 暴雨日总雨量约占年总降雨量的20%, 历年最多暴雨日为10~19 d, 台风暴雨占暴雨类型的85%, 非台风暴雨仅为15%。本文利用保亭县多年雨量观测资料对非台风暴雨特征及其环流形势进行分析, 旨在为做好暴雨预报分析提供参考[2]。

1 保亭县非台风暴雨特征

利用保亭县1980-2010年日雨量观测资料, 按照日降水量≥50mm记作一次暴雨过程为标准, 分析该县非台风暴雨发生特征及影响系统, 采用合成法对不同类型暴雨特征及异常度进行探讨。得出1980-2010年近31a中保亭县共出现62次非台风暴雨天气过程, 其中受热带气旋影响出现暴雨次数为20次, 受高原槽东移南压影响的暴雨次数为17次, 受切变线影响的暴雨次数为18次, 有7次暴雨过程为南支槽东移影响产生的。由于热带气旋与西风带系统暴雨的几种主要影响系统在热、动力性质上存在着较为明显的差别, 因此本文在对非台风暴雨基本特征及其环流系统类型分析时仅对高原槽、南支槽及切变线三类个例进行阐述。

按照暴雨影响系统分类对暴雨过程出现的时间分布特征进行统计分析 (图1) 得出, 高原槽系统影响下的暴雨多出现在5~7月, 以6月出现次数最多、出现时间最集中;南支槽系统影响下的暴雨多出现在1~5月, 每月均有出现, 且分布较为平均, 南支槽的东移甚至可导致保亭县1~2月出现持续性暴雨天气, 这种天气系统可作为保亭县冬季持续性暴雨天气预报关键点;切变线系统影响下的暴雨多出现在4~9月, 其中6~7月达到峰值[3]。由此可见, 保亭县上述三类影响系统下的非台风暴雨多出现在每年的1~9月, 集中出现在5~7月, 这3个月份暴雨次数可占总次数的80%左右。

2 非台风暴雨环流系统及物理量分析

2.1 高原槽类

暴雨出现的前3 d内, 200 h Pa环流形势通常稳定, 青藏高原南侧为南亚高压中心, 脊线位于海南省以北的23°~25°N, 海南大部分地区处于高压东侧分流区, 西风急流维持在华北上空, 保亭县在急流入口区右侧。在南亚高压与西风急流的叠加作用下, 强烈大尺度抬升及高空辐散为保亭县等海南地区出现暴雨天气提供了有力的动力及加强条件。500 h Pa高层, 随着青藏高原东北部低槽加深东移, 低槽于暴雨前1 d在我国四川东部形成东北-西南走向的深槽, 海南省大部分地区处于槽前正涡度区, 其东北部地区有明显的正涡度平流存在, 成为暴雨主要动力触发机制, 先发于低槽且对应暴雨落区, 高原槽加深并东移, 槽前正涡度、正涡度平流对于保亭县出现暴雨天气有着重要指示意义。850 h Pa上, 高原槽类暴雨多配合有切变线活动, 这种配置下的暴雨次数可占总暴雨次数的80%以上, 通常暴雨前, 切变线南下速度较缓慢, 而且大部分暴雨过程切变线均维持在广西一带, 个别过程会演变为低涡;暴雨出现前, 海南以北存在较多的质量辐合及水汽辐合, 异常辐合区及湿区出现缓慢南压并维持, 60%左右的暴雨过程850 h Pa风速达到低空急流标准, 风速较大, 西南低空急流有利于水汽的输送和动力抬升, 保亭县处在高空急流与低空急流之间, 两者耦合产生正反馈作用使得保亭县上升运动及降水持续加强 (图2) 。

2.2 南支槽类

南支槽影响的暴雨天气多发生在冬春季。200h Pa上, 南压高压处于菲律宾群岛附近, 暴雨前1 d的20:00时, 我国东部为西南偏西气流控制, 华北一带为急流核, 急流中心风速>60 m/s, 海南处于急流核入口区右侧, 在有利的辐散和抬升条件下, 引发暴雨天气出现。500 h Pa上, 西太平洋副热带高压脊线稳定在15°N, 副热带高压位置偏南, 强度较弱, 随着锋面南下产生暴雨天气, 此时若配合有切变线或低涡将会出现大范围暴雨过程[4]。南支槽东移, 振幅增大, 暴雨前1 d槽线移至95°E以东地区后控制5°~25°N范围, 保亭县处于南支槽前, 位于较强正涡度平流范围内, 成为暴雨发生的有利触发机制。850 h Pa, 我国华南一带存在弱的暖式切变, 经中南半岛的西南暖湿气流与副热带高压边缘东南气流交汇, 海南以北地区转受南风影响, 出现大的水汽辐合, 为暴雨天气的发生发展提供了有利的水汽供应 (图3) 。

2.3 切变线类

200 h Pa上环流形势稳定, 中南半岛为南压高压中心, 高压脊线处于25°N一带, 保亭县等地处于高压中心东侧分流区范围内, 具备高层辐散。500h Pa上, 副热带高压脊线位于15°N以南, 海南省上空为平直的西风所控制, 暴雨前1 d华北地区存在一槽并迅速东移, 槽后出现剧烈降温, 强冷平流致使低层高压快速发展, 使得850 h Pa高度场异常增大进而推动切变线南压影响我国南方地区, 切变线附带强烈的水汽辐合使得暴雨区上空水汽充足, 切变线上中小尺度涡旋或风速辐合引发强动力抬升机制, 引发了暴雨天气。

3 小结

近31 a中保亭县共出现62次非台风暴雨天气过程, 对高原槽、南支槽及切变线三类非台风暴雨个例特征进行分析得出, 非台风暴雨多出现在每年的1-9月, 集中出现在5-7月, 暴雨次数可占总次数的80%左右。其中, 高原槽系统影响下的暴雨多出现在5-7月, 以6月出现次数最多;南支槽系统影响下的暴雨多出现在1-5月, 每月均有出现, 且分布较为平均;切变线系统影响下的暴雨多出现在4-9月, 其中6-7月达到峰值。

受高原槽天气形势影响, 200 h Pa南亚高压中心位于青藏高原以南, 华北存在高空急流, 500 h Pa高原槽不断加深东移, 850 h Pa西南气流趋于强盛, 配合有切变线在华南一带摆动, 并存在异常的辐合中心, 与保亭县暴雨过程对应。

受南支槽天气形势影响下的保亭县暴雨过程, 200 h Pa南亚高压在菲律宾群岛附近, 较强高空急流控制华北地区, 500 h Pa南支槽加深东移, 副热带高压东退, 其脊线位于15°N, 850 h Pa存在西南气流及东南气流的辐合, 切变线维持在华南地区。

受切变线影响, 200 h Pa南亚高压位于中南半岛以北, 海南处于急流核入口区右侧, 500 h Pa低纬呈平直的纬向气流, 华北槽东移导致强降温出现强冷平流, 850 hPa切变线南压影响保亭县等地。

摘要：利用海南省保亭县1980-2010年气候观测资料对非台风暴雨特征及主要影响系统进行统计分析得出, 非台风暴雨多出现在每年的1-9月, 集中出现在5-7月, 暴雨次数可占总次数的80%左右, 除热带气旋外主要有高原槽、南支槽及切变线三类环流形势, 在此基础上对不同类型暴雨发生发展环流形势作进一步探讨。

关键词：非台风类暴雨,高原槽,南支槽,切变线,特征分析,海南省保亭县