2019, Vol. 77
中国气象学会主办。
文章信息
- 孙婧超, 管兆勇, 李明刚, 于亚鑫. 2019.
- SUN Jingchao, GUAN Zhaoyong, LI Minggang, YU Yaxin. 2019.
- 华南地区7-10月两类区域性极端降水事件特征及环流异常对比
- Anomalous circulation patterns in association with two types of regional daily precipitation extremes over South China from July to October
- 气象学报, 77(1): 43-57.
- Acta Meteorologica Sinica, 77(1): 43-57.
- http://dx.doi.org/10.11676/qxxb2018.044
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文章历史
- 2017-12-25 收稿
- 2018-05-13 改回
2. 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室, 北京, 100081;
3. 成都信息工程大学大气科学学院, 成都, 610225
2. State Key Laboratory of Severe Weather, Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081, China;
3. School of Atmospheric Sciences, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China
在气候变暖背景下，全球大部分陆地地区的强降水在总雨量中所占比例或强降水事件的发生频率可能增大(Goswami, et al, 2006)，这种现象在加拿大、美国、日本及中国等区域降水的研究中均得到了证实(Karl, et al, 1998; Yamamoto, et al, 1999; Stone, et al, 2000; Zhai, et al, 2005)。在中国华南地区，年降水量峰值分别出现在4—6月(前汛期)和7—10月(后汛期)，后汛期主要以台风降水为主，强降水事件主要由各类热带天气系统引起(鹿世瑾，1990)。在近几十年中，强降水所引发的暴雨和洪涝灾害严重威胁人民的生命财产安全，并造成严重的国民经济损失(赵玉春等, 2009)。
华南地区极端降水的气候特征及其形成机理一直是气象工作者关注的焦点和难点。研究表明，华南降水量在20世纪80年代呈显著减少的趋势，在90年代初经历了一次由减少到增多的突变，突变后华南后汛期强降水量明显增强，极端降水事件多发(黄荣辉等，1999；鲍名，2007；Chen, et al, 2013; Wu, et al, 2016)。这种降水异常毫无疑问与大气环流异常密切相关。据研究，华南地区极端降水受到东亚季风(Wang, et al, 2001; 陈际龙等，2008)包括西太平洋副热带高压(Wang, et al, 2001; 鲍名等，2008)和南海季风(胡娅敏等，2014；王东海等，2011)等的重要影响；而中尺度环流系统(夏茹娣等，2006；倪允琪等，2006)也会在华南极端降水的强度和持续时间方面产生不同程度的作用。同时，极端降水事件还与对流层上层斜压波包(梅士龙等，2008; 陈丹萍等，2016)、青藏高原冬季积雪(Zhang, et al, 2004; 郑益群等，2000)和大气低频振荡(Jones, et al, 2004; 刘冬晴等, 2010)等影响因子有关。另外，源于印度洋、孟加拉湾、西太平洋、中国南海以及热带海洋的低空越赤道气流的水汽输送都会在不同程度上影响中国华南汛期强降水事件的发生(李秀珍等，2010)。还有大量相关工作探究了华南极端降水与非绝热加热强迫及海温距平(SSTA)的联系。研究发现，ENSO事件、印度洋及前期黑潮海温距平等是华南强降水的重要影响因子(陶诗言等，1998；陈烈庭，1977；Wang, et al, 2000; 陈文，2002；陈艺敏等, 2005)。中国南海上空的海气热交换与华南汛期降水也有较好的关系，即海气热交换值较大的年份，华南降水量也较多(陈锦年等，1987；何有海等，1998)。
尽管对于华南极端降水事件的研究已取得不少进展，但研究成果多侧重于其长期趋势(李丽平等, 2010; 黄晓莹等, 2009)或针对某些特大暴雨、洪涝等异常个例分析，而对于华南区域性极端日降水事件(Regional Daily Precipitation Extremes，RDPE)的研究并不多见。华南地区同时受西风带系统(特别是低层系统如低层切变线等)和热带天气系统的共同影响，极端事件特征极为复杂，这也为探究其极端降水的物理机制增加了难度。此外，两广地区是中国热带气旋活动最为频繁、影响个数最多的沿海省份。因此，弄清华南区域性极端降水事件的发生规律及形成机制是气象工作者所面对的重要科学问题。本研究将1981—2016年华南地区7—10月极端降水事件根据其是否受热带气旋影响分为两类，对比其大尺度环流异常的异同特征，探讨其与非绝热加热及波能传播之间的联系，以此揭示不同类型的极端日降水事件形成的机理并为寻找预报因子提供线索。
2 资料与方法 2.1 资料和站点的选取采用的资料包括：(1)1981—2014年中国753站逐日降水资料(中国气象局国家气象信息中心提供)；2015—2016年气象信息综合分析处理系统(MICAPS)逐日站点降水资料；华南区域的选取沿用Jin等(2015)的定义方法，即[22°—27°N, 106°—115°E]，并剔除降水资料长度不足36年的站点，最后选取47个测站代表华南地区(图 1)。(2)1981—2016年美国NCEP/NCAR再分析逐日资料集(Kistler, et al, 2001)，水平分辨率为2.5°×2.5°。(3)1981—2016年日本气象厅(JMA)东京台风中心西北太平洋热带气旋最佳路径资料http://www.jma.go.jp/jma/jma-eng/jma-center/rsmc-hp-pub-eg/trackarchives.html)，时间分辨率为3—6 h。
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| 图 1 华南地区47个站点分布及其7—10月平均日降水量(单位：mm/d) Figure 1 Distribution of 47 stations in South China and daily rainfall averaged over the period from July to October (unit: mm/d) |
(1) 区域性极端日降水事件的定义：以经验公式百分位法(Bonsal, et al, 2001; Li, et al, 2016; Guan, et al, 2011; Ke, et al, 2014)为基础，将1981—2016年7—10月所选47站的日降水量进行区域平均，去掉日降水量小于1 mm的天数后按升序排列，取95百分位上的值作为阈值，区域平均日降水量大于该阈值(21.00 mm)的降水日定义为RDPE事件。
(2) 判别华南区域是否受热带气旋影响的标准定义为：每一次RDPE事件发生当日，华南地区是否有测站处于距离热带气旋中心500 km的半径范围内(Lau, et al, 2008; Nogueira, et al, 2010; Dare, et al, 2012)。要说明的是，文中不将因热带气旋残留云系与南下冷空气交汇而引发的RDPE事件作单独处理。
基于上述方法(先求取RDPE事件，再判定该事件是否受热带气旋过境影响)，将华南7—10月总计133次RDPE事件分为两类：77次剔除热带气旋影响的区域性日降水极端事件(记为TCfree-RDPE，附录附表 1)和56次受热带气旋影响的区域性日降水极端事件(记为TCaff-RDPE，附录附表 2)。影响持续不少于2 d的RDPE事件的热带气旋数有11个，其中，1311号热带气旋造成了持续4 d的RDPE事件。
| 月份 | TCfree-RDPE(>R95t) | TCaff-RDPE(>R95t) | TCfree-RDPE(>R99t) | TCaff-RDPE(>R99t) |
| 7—10月 | 77 | 56 | 24 | 16 |
| 7月 | 45 | 15 | 15 | 5 |
| 8月 | 20 | 21 | 6 | 6 |
| 9月 | 5 | 13 | 1 | 2 |
| 10月 | 7 | 7 | 2 | 3 |
另外注意到，133次RDPE事件中，除了2次事件，其余131次事件发生时47站中至少有12站(25%)日降水量超过21.00 mm，而133次事件平均超过21.00 mm日降水量的观测站达到19个，占到47站的40%以上。
(3) 非绝热加热场计算：根据Luo等(1984)的方法计算了大气视热源〈Q1〉和视水汽汇〈Q2〉
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(1) |
两者均包括3项，分别为局地变化项、水平平流项和垂直输送项，记
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(2) |
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(3) |
且
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(4) |
式中，L为凝结潜热，Pr为降水量，C为气柱中扣除已形成降水的水汽凝结所致的液态水生成量，QS为地面感热输送，〈QR〉为辐射加热(冷却)的垂直积分，E为气柱中云滴的蒸发量，ES为地表蒸发，PS为地面气压，PT取300 hPa。
(4) T-N通量计算：采用Takaya等(2001)推导出的包含纬向非均匀基本流的计算公式来描述定常罗斯贝波的能量传播特征。该通量(简称T-N通量)在WKB近似假定下与波位相无关，且与定常罗斯贝波列的局地群速度方向一致，反映了群波能量的频散方向。水平分量在对数气压坐标中的计算式为
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(6) |
式中，U为基本流场(U=Ui+Vj)；CU为沿基流方向的相速度
根据上述RDPE事件的定义，得到华南地区7—10月133次RDPE事件的区域平均降水量(图 2a)和发生频次(图 2b、c)的年际变化。从图 2a可见，华南地区7—10月RDPE事件的区域平均降水量多集中在25—30 mm/d，其95百分位阈值为21.00 mm/d，99百分位阈值为30.07 mm/d。TCfree-RDPE事件和TCaff-RDPE事件的最高区域降水量分别出现在1996年(63.93 mm/d)和2006年(55.97 mm/d)。从图 2b、c来看，华南地区RDPE事件的发生频次具有明显的年际变化特征，总RDPE事件发生频次以1994年(10次)最多，该年也为TCfree-RDPE事件发生频次的极值(8次)，1981—2016年每年至少发生一次TCfree-RDPE或TCaff-RDPE事件。
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| 图 2 华南地区7—10月133次RDPE事件的区域平均降水量的年际变化(a，单位：mm/d；黑色实心点表示TCfree-RDPE事件，红色空心圆表示TCaff-RDPE事件，绿色点划线表示99百分位阈值)和区域平均发生总频次(b)和分频次(c)的年际变化(红色实线为总RDPE事件发生频次，深灰柱形代表TCfree-RDPE事件，浅蓝柱形代表TCaff-RDPE事件) Figure 2 (a) Interannual variation of regional average precipitation in the 133 RDPEs (unit: mm/d; the black solid dots are for TCfree-RDPEs, the red open circles are for TCaff-RDPEs, and the green dashed line denotes the 99th percentile threshold value of rainfall); (b) Interannual variation of the total occurrences of RDPEs (red solid lines) averaged over South China; (c) Annual average occurrences of the TCfree-RDPEs (dark-gray columns) and the TCaff-RDPEs (light-blue columns) |
华南地区7—10月两类RDPE事件发生频次具有明显的候际和月际变化特征。由表 1可知，7月为华南地区TCfree-RDPE事件发生频数最多的月份，占TCfree-RDPE事件总频次的1/2以上；TCaff-RDPE事件则多发生在8月，且多集中在8月4—5候(第46—47候，图 3)，以10月最少，这是因为8月西太平洋副热带高压位置偏北，有利于热带气旋沿其西南侧北上，在华南至华东一带登陆并对该地区造成影响。7—10月TCaff-RDPE事件约占总RDPE事件的42%，其中包括11个热带气旋分别造成的持续两天以上的RDPE事件，这与西北太平洋热带气旋活动盛期在7—9月有关(程正泉等，2007)。
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| 图 3 华南地区7—10月两类RDPE事件发生次数的逐候统计 Figure 3 Occurrences of two types of RDPE in the period from July to October in South China |
分别对华南地区7—10月133个RDPE事件、77个TCfree-RDPE事件和56个TCaff-RDPE事件发生当日华南地区各站降水量进行合成，发现其空间分布与华南7—10月平均日降水量的空间分布(图 1)存在一定差异。当RDPE事件发生时(图 4a)，合成降水量的最大区域位于广东深圳、珠海、阳江及港澳一带，最高可超过42 mm/d，降水量由东南沿海向西北内陆递减的空间分布形势与图 1相似；当TCfree-RDPE事件发生时(图 4b)，最大值则位于广西柳州、来宾及贵港市，即华南中部地区；而当TCaff-RDPE事件发生时(图 4c)，大值区集中分布在东南沿海一带，最高可达65 mm/d。影响华南地区7—10月TCaff-RDPE事件的热带气旋数为43个(附录附表 2)，其中9、10月的热带气旋移动路径偏西南，7、8月热带气旋移动路径则偏东北，且基本为登陆热带气旋，生成地大多位于13°N以南、菲律宾萨马岛以东的西太平洋一带，登陆后多向北或西北方向移动，对包括华南地区在内的中国东南沿海一带造成了较大的影响(图 4d)。
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| 图 4 华南地区(红色方框)7—10月133次RDPE事件(a)、77次TCfree-RDPE事件(b)和56次TCaff-RDPE事件(c)分别合成的降水量的空间分布(单位：mm)以及影响华南7—10月TCaff-RDPE事件的热带气旋移动路径(d) Figure 4 Distributions of precipitation amount (unit: mm) averaged over 133 RDPEs (a), over 77 TCfree-RDPEs (b) and over 56 TCaff-RDPEs (c) during the period from July to October in South China (red rectangle), and the moving paths of TCs that affect the RDPEs (d) |
RDPE事件的发生、发展与大尺度环流异常、局地环流异常密切相关(Wang, et al, 2005; Yao, et al, 2008; You, et al, 2011; Guan, et al, 2013)。RDPE事件由某日区域内多数站点的日降水极端事件引起，往往对应着该区域某一强降水(暴雨)日或某一降水过程中的一个强降水位相。考虑到热带气旋对局地性环流的特殊影响以及为了体现华南地区7—10月两类RDPE事件发生时的不同环流特征，分别对TCfree-RDPE事件和TCaff-RDPE事件发生时的大尺度环流异常、波作用通量及外强迫作用进行分析。
4.1 环流异常区域性极端降水的形成由局地环流异常导致(图 5、6)。当TCfree-RDPE事件发生时，在对流层低层(图 5a)，华南至长江中下游地区受显著的异常气旋性环流控制，气旋南侧的西南气流有利于该地区上空槽的加深，而菲律宾岛东侧的西太平洋上存在的异常反气旋性环流有利于其西侧的异常偏南气流将低纬度的暖湿水汽送往华南及东南沿海一带。气流异常辐合中心位于26°N左右，水汽异常辐合亦有利于RDPE事件的形成。在对流层中层(图 5c)，华南地区异常气旋式环流依然存在，表明低压系统较为深厚。在对流层上层(图 5b)，反气旋性异常环流位于华南以北地区，与气候平均环流(图 5f)叠加，造成实际的南亚高压位置偏北、强度偏强；同时，辐散气流补偿了下层的辐合，这种低层至高层的斜压环流结构有利于RDPE事件的发生。由于200 hPa上为异常辐散，低层异常辐合，22°—27°N附近呈显著的强上升运动(图 5d)，其中心垂直速度距平值可超过8 Pa/s，这种大尺度垂直运动为降水的形成提供了有利条件。
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| 图 5 华南地区(黄色方框)7—10月77次TCfree-RDPE事件合成的无辐散风流场距平(流线)和辐散风场距平(箭矢，单位：m/s)在850 hPa(a)、200 hPa(b)、500 hPa(c)的空间分布和(d)沿106°—115°E的经向环流距平的垂直剖面(ω已放大100倍，灰色阴影区为青藏高原，彩色阴影区均表示通过信度为0.05的显著性t检验，矢量风场均通过0.1的显著性t检验)以及TCfree-RDPE事件合成的无辐散风平均流场(流线)和平均辐散风场(箭矢，单位：m/s)在850 hPa(e)和200 hPa(f)的分布 (红色虚线表示TCfree-RDPE事件发生时的南亚高压脊线位置，蓝色虚线表示7—10月气候平均状态下的南亚高压脊线) Figure 5 Distributions of rotational wind anomalies (stream lines) and divergent wind anomalies (arrows, unit: m/s) for 77 TCfree-RDPEs from July to October in South China (yellow rectangle) at 850 hPa (a), 200 hPa (b) and 500 hPa (c), and the vertical cross-section of meridional circulation averaged over [106°-115°E] (d) with ω amplified arbitrarily by 100 times (The yellow rectangle indicates South China, the gray shaded areas denote the Tibetan Plateau. The shaded areas in are for values at/above the confidence level of 95%. All vectors are above the confidence level of 90%); Distributions of rotational mean flows (flow lines) and mean divergent-wind (arrows, unit: m/s) are composited for 77 TCfree-RDPEs at 850 hPa (e) and 200 hPa (f, the ridge line of South Asia High (f) averaged over the period from July to October (blue dashed line) and composited for 77 TCfree-RDPEs (red dashed line)) |
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| 图 6 华南地区(黄色方框)7—10月56次TCaff-RDPE事件合成的无辐散风流场距平(流线)和辐散风场距平(箭矢，单位：m/s)在850 hPa(a)、200 hPa(b)、500 hPa(c)的空间分布和(d)沿106°—115°E的经向环流距平的垂直剖面(ω已放大100倍，灰色阴影区为青藏高原，彩色阴影区均表示通过信度为0.05的显著性t检验，矢量风场均通过0.1的显著性t检验)以及TCaff-RDPE事件合成的无辐散风平均流场(流线)和平均辐散风场(箭矢，单位：m/s)在850 hPa(e)和200 hPa(f)的分布(红色虚线表示TCaff-RDPE事件发生时的南亚高压脊线位置，蓝色虚线表示7—10月气候平均状态下的南亚高压脊线) Figure 6 Distributions of rotational wind anomalies (stream lines) and divergent wind anomalies (arrows, unit: m/s) for 56 TCaff-RDPEs from July to October in South China (yellow rectangle) at 850 hPa (a), 200 hPa (b) and 500 hPa (c), and the vertical cross-section of meridional circulation averaged over [106°-115°E] (d) with ω amplified arbitrarily by 100 times (The yellow rectangle indicates South China, the gray shaded areas in denotes the Tibetan Plateau. The shaded areas in are above the confidence level of 95%. All vectors are above the confidence level of 90%); Distributions of rotational mean flows (flow lines) and mean divergent-wind (arrows, unit: m/s) are composited for 56 TCaff-RDPEs at 850 hPa (e) and 200 hPa (f, the ridge line of South Asia High (f) averaged over the period from July to October (blue dashed line) and composited for 56 TCaff-RDPEs (red dashed line)) |
与TCfree-RDPE事件不同的是，当TCaff-RDPE事件发生时，在对流层低层(图 6a)，华南地区仍存在一个异常显著的气旋性环流，低纬度异常反气旋移至菲律宾岛西侧的南海上空；对流层中层(图 6c)的高纬度反气旋环流中心南移至朝鲜、韩国及中国黄海一带；高层(图 6b)，华南上空受显著的异常反气旋环流控制，其中心位于内蒙古至吉林、辽宁一带，异常辐散气流更为强盛，低层到高层的斜压环流结构更为明显，有利于TCaff-RDPE事件的发生。此外，22°—27°N附近异常上升运动更加强烈(图 6d)，其中心垂直速度距平值超过10 Pa/s。
水汽是极端降水发生的重要条件。整层(地面至300 hPa)积分的水汽通量距平的流函数及其辐散分量分布(图 7)显示，水汽通量距平的流函数分布与850 hPa的环流距平形势基本一致。TCfree-RDPE事件发生时，华南地区至日本岛西南部洋面上存在一条东北—西南走向的狭长水汽辐合带，源自南海和西太平洋的暖湿气流沿异常反气旋性距平环流外围的偏南气流输送至极端降水区，水汽辐合异常增强，为华南地区RDPE事件的发生提供了充足的水汽条件。而在TCaff-RDPE事件发生时，热带气旋在其运动过程中携带了大量的来自孟加拉湾、南海和西太平洋地区的水汽并输送至华南强降水区，水汽辐合气流更为强盛，有利于TCaff-RDPE事件的发生和维持。
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| 图 7 华南地区(红色方框)7—10月77次TCfree-RDPE事件(a)和56次TCaff-RDPE事件(b)分别合成的整层积分(地面至300 hPa)水汽通量距平的流函数(单位：106 kg/s)及其辐散分量(矢量，单位：kg/(m·s)) (阴影区表示通过信度为0.05的显著性t检验，矢量风场通过0.1的显著性t检验) Figure 7 The stream function (contours, unit: 106 kg/s) and divergent component (vectors, unit: kg/(m·s)) of the vertically integrated water vapor flux anomaly (from the ground to 300 hPa) for 77 TCfree-RDPEs (a) and 56 TCaff-RDPEs (b) during the period from July to October in South China (red rectangle) (the shaded areas are for values significant at the 95% confidence level, and the vectors are for winds above the 90% confidence level) |
斜压波组织成波包向下游传播可使下游系统迅速发展，西风带中东传的波包会给所经地区带来不同程度的天气影响。研究表明，热带气旋与中纬度环流系统也存在着相互作用(Cheng, et al, 1999; 雷小途等，2001)。在向极移动过程中，热带气旋携带了大量的低纬度暖湿气流和热带扰动能量，其动力和热力作用可成为中纬度地区能量频散的强瞬变扰源。在假设无环境风场的条件下，β效应能使得热带气旋环流的能量散布到热带气旋区域外，在热带气旋中心以东方向形成低—高—低型的波列，波列中的高值系统因热带气旋环流的能量而生成，反过来又能对热带气旋的移动路径和结构产生显著的影响(罗哲贤，1994)。
根据Takaya等(2001)提出的T-N通量，以1981—2016年7—10月平均流场作为基本场，对两类RDPE事件分别进行日平均地转风场合成平均，而后计算出T-N通量水平分量(图 8)。当TCfree-RDPE事件发生时，在对流层低层，华南大部分地区波扰动能量辐合，其东南侧即闽赣区至海南一带表现为辐散；在对流层上层，扰动能量由高原东北侧及河西走廊地区向华南一带传播，并在华南地区辐合，这种波能在华南区域的积累十分有利于扰动在华南的发展和维持，进而促进TCfree-RDPE事件的发生。不同的是，当TCaff-RDPE事件发生时，在对流层高层波扰动能量由高纬度地区沿河西走廊向下游传播，但在华南地区辐合不甚明显。
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| 图 8 华南地区(红色方框)7—10月77次TCfree-RDPE事件(a、b、c)和56次TCaff-RDPE事件(d、e、f)分别合成的平均波作用通量(箭矢，单位：m2/s2)及波作用通量散度(色标，单位：10-6 m/s2)在850 hPa(a、d)、500 hPa(b、e)及200 hPa(c、f)上的分布 (灰色阴影区为青藏高原) Figure 8 Distributions of mean wave-activity fluxes (arrows, unit: m2/s2) for 77 TCfree-RDPEs (a, b, c) and 56 TCaff-RDPEs (d, e, f) over the period from July to October in South China (red rectangle) and wave-activity flux divergence (shaded, unit: 10-6 m/s2) at 850 hPa (a, d), 500 hPa (b, e) and 200 hPa (c, f) (the areas shaded in gray indicate the Tibetan Plateau) |
区域强降水事件的发生与大气非绝热加热存在相关。当RDPE事件发生时，地面蒸发和感热通量较小，区域内强烈的视水汽汇造成一次或多次强降水过程，并释放大量的凝结潜热，因而大气受到较强的非绝热加热强迫，对温度升高具有正反馈作用。图 9a、b分别给出华南地区7—10月77次TC-free-RDPE事件和56次TCaff-RDPE事件合成的垂直积分(地面至300 hPa)的视热源〈Q1〉距平、视水汽汇〈Q2〉距平及二者差值。可见，当TCfree-RDPE事件发生时，〈Q1〉和〈Q2〉在华南地区及其南北两侧的邻近地区均为强的正异常，且二者分布特征较为一致，18°N以南为明显的负异常区。这表明极端降水发生时，强降水区上空水汽凝结释放出大量潜热，而在18°N以南非绝热冷却，存在下沉运动(图 5d)，有利于对流层低层辐散，将水汽输送至华南降水区。此外，32°N以北〈Q1〉和〈Q2〉表现为偏弱正异常，与该区域大气在对流层低层存在上升运动而在中层为下沉运动有关(图 5d)。相比于TCfree-RDPE事件，当TCaff-RDPE事件发生时，华南地区〈Q1〉和〈Q2〉的距平值更高，对应着该区域更为强烈的上升运动(图 6d)。此外，〈Q1〉和〈Q2〉在32°N以北和18°N以南基本为负异常，这种经向上的负—正—负的异常分布型有利于TCaff-RDPE事件的维持。
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| 图 9 华南地区7—10月77次TCfree-RDPE事件(a)和56次TCaff-RDPE事件(b)分别合成的垂直积分(地面至300 hPa)的异常视热源〈Q1〉、视水汽汇〈Q2〉以及Δ〈Q〉在华南区域[106°—115°E]上的纬向平均值随纬度的变化(单位：W/m2) Figure 9 Composite means of anomalous apparent diabatic heating integrated vertically from the surface up to 300 hPa (unit: W/m2) averaged over [106°-115°E] for 77 TCfree-RDPEs (a) and for 56 TCaff-RDPEs (b) |
降水发生时，地表感热和潜热输送较弱，且由于云对太阳短波辐射的阻挡，在降水区Δ〈Q〉易出现负异常；雨带北侧云量较少使得对短波辐射的阻断减少，地表感热输送相对较强，在降水区北侧会存在Δ〈Q〉正异常(Guan, et al, 2011)。华南地区发生TCaff-RDPE事件时，此特征较为明显(图 9b)，即22°—29°N表现为负异常，30°N以北基本为正异常。然而在TCfree-RDPE事件发生时，华南地区为明显的正异常而其北侧区域在0左右摆动(图 9a)，这种异常分布可能与云系移动和长波辐射的变化有关。以上异同体现了华南地区7—10月两类RDPE事件发生时的大气加热场上的明显差异(表 2)。
| 异同点 | TCfree-RDPEs | TCaff-RDPEs | |
| 不同点 | 多发期 | 7月 | 8月 |
| 降水最值中心 | 华南中部 | 华南沿海 | |
| 水汽来源 | 西太平洋、中国南海 | 孟加拉湾、西太平洋、中国南海 | |
| 波能传播 | 波扰动能量在华南显著辐合 | 波扰动能量在华南辐合不甚明显 | |
| 加热异常 | 华南及北侧地区大气净加热、南侧净冷却 | 华南地区大气净加热、南北两侧为净冷却 | |
| 相同点 | ①异常环流形势：华南地区受异常气旋性环流控制，低层辐合、高层辐散，22°—27°N表现为显著强烈的上升运动； ②水汽输送条件：来自低纬度洋面的暖湿气流与北方冷气团在华南汇合并形成一条狭长的水汽辐合带。 |
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1981—2016年7—10月华南区域性极端日降水事件共有133次，包含了77次剔除热带气旋影响(TCfree-RDPE)和56次受热带气旋影响(TCaff-RDPE，占42%)的极端事件，95和99百分位阈值分别为21.00和30.07 mm/d。7月为华南地区TCfree-RDPE事件发生频数最多的月份，占TCfree-RDPE事件总频次的1/2以上；TCaff-RDPE事件则多发生在8月，且多集中在8月4—5候，这与此时西太平洋副热带高压位置偏北有关。7—10月华南地区平均降水量和133次RDPE事件合成降水量的分布均表现为由该区东南沿海向西北内陆递减；当TCfree-RDPE事件发生时其区域性极端降水量的均值在华南中部地区最大，最高可达36 mm/d；TCaff-RDPE事件发生时，大值区则集中分布在东南沿海一带，最高可至65 mm/d。
华南地区7—10月RDPE事件的发生和维持与大尺度环流异常密切相关。TCfree-RDPE事件发生时，在对流层低层，华南至长江中下游地区受显著异常的气旋性环流控制，气流在华南区域异常辐合；在对流层上层，南亚高压脊线位置较7—10月平均气候态位置偏北、强度偏强，华南为异常辐散中心，这种高低空环流相互配置和异常强烈的垂直上升运动为极端降水提供了动力条件。而源自中国南海和西太平洋的暖湿气流沿异常反气旋性距平环流外围的偏南气流输送至极端降水区，水汽辐合异常增强，为RDPE的形成提供了充足的水汽条件。与此同时，在对流层上层，罗斯贝波动能量由高原东北侧及河西走廊地区向华南一带传播，并在华南显著辐合，这种波能在华南区域的积累亦十分有利于扰动在华南的发展和维持。不同的是，当TCaff-RDPE事件发生时，华南地区上空由低层到高层的斜压环流结构更为明显，异常上升运动更加强烈，热带气旋在其运动过程中携带了大量的来自孟加拉湾、中国南海和西太平洋地区的水汽并输送至华南地区，水汽辐合气流更为强盛。同时，在对流层高层波扰动能量由高纬度地区沿河西走廊向下游传播，但在华南地区辐合不甚明显。
形成华南地区RDPE事件的环流异常与外强迫作用有关。7—10月TCfree-RDPE事件发生时，华南及邻近地区上空水汽凝结释放出大量潜热，其北侧〈Q1〉和〈Q2〉为偏弱正异常，这与该区域大气在对流层低层存在上升运动而在中层为下沉运动有关；而南侧非绝热冷却，对应着大气的异常下沉运动，有利于对流层低层辐散，将水汽输送至华南降水区。Δ〈Q〉在华南地区为明显的正异常，表明该地区辐射、地表感热和潜热输送异常加强。TCaff-RDPE事件发生时，〈Q1〉和〈Q2〉在经向上由18°N以南、华南及其邻近地区、32°N以北均呈负—正—负的异常分布型，正距平值更高，对应大气更加强烈的上升运动，有利于RDPE事件的维持。Δ〈Q〉在华南降水区为负异常而其北侧表现为正异常，这是由于雨带北侧云量较少使得对短波辐射的阻断减少，地表感热输送较强。这些体现出了华南地区7—10月两类RDPE事件发生时在大气加热场上的明显差异。
需要说明的是，目前与热带气旋有关的降水极端事件是先找出极端事件后通过筛查才确定的，而测站与热带气旋中心在500 km范围内时，热带气旋未必均造成RDPE事件，若在所有降水日中剔除受热带气旋影响的个例后再行定义RDPE事件，结果可能会有一定程度的改变，这需要在未来作进一步讨论。此外，在探讨两类RDPE事件的环流异常对比时，仅强调了东亚附近的动力学和热力学因素、但是，其他影响因子如ENSO、印度洋海温距平等异常热力强迫在RDPE事件的发生和维持中起何种作用，亦有待进一步研究。
附录| 年份 | 日期(日/月) | 降水量(mm/d) | 降水量≥21.00 mm/d的站点数 |
| 1981 | 1/7, 24/7, 25/7, 27/7, 28/7 | 32.03, 29.55, 26.11, 27.65, 28.17 | 18, 20, 19, 21, 15 |
| 1982 | 2/7, 19/8 | 32.65, 30.07 | 17, 17 |
| 1983 | 23/8, 11/9 | 28.36, 34.96 | 20, 20 |
| 1984 | 11/8 | 27.65 | 16 |
| 1985 | 26/8, 27/8, 28/8 | 24.89, 24.59, 24.40 | 19, 12, 16 |
| 1986 | 4/7, 13/7, 11/8 | 30.01, 25.45, 31.65 | 19, 22, 16 |
| 1987 | 28/7, 29/7, 30/7, 25/9 | 28.21, 32.56, 27.02, 26.58 | 25, 23, 15, 19 |
| 1988 | 29/7, 29/8, 30/8 | 27.91, 26.91, 25.63 | 17, 17, 14 |
| 1989 | 27/7 | 22.43 | 18 |
| 1990 | 1/7, 23/10 | 21.23, 24.28 | 17, 18 |
| 1991 | 31/7 | 24.66 | 19 |
| 1992 | 5/7, 6/7 | 28.69, 35.48 | 19, 24 |
| 1993 | 8/7, 20/7, 27/7 | 22.29, 27.05, 32.16 | 15, 18, 19 |
| 1994 | 5/7, 6/7, 17/7, 22/7, 23/7, 24/7, 7/8, 16/8 | 28.60, 27.38, 24.91, 29.52, 23.16, 21.26, 30.40, 27.91 | 20, 17, 20, 16, 13, 16, 24, 18 |
| 1995 | 3/7, 14/8 | 22.10, 22.41 | 14, 19 |
| 1996 | 18/8, 12/10 | 37.32, 63.93 | 19, 8* |
| 1997 | 4/7, 6/7, 8/7, 9/8 | 29.66, 28.24, 39.74, 25.16 | 24, 21, 20, 21 |
| 1998 | 24/7 | 55.97 | 19 |
| 1999 | 30/8 | 22.75 | 18 |
| 2000 | 20/7, 20/10 | 26.79, 25.02 | 22, 22 |
| 2001 | 14/7, 17/7, 1/8 | 32.32, 28.95, 28.63 | 19, 22, 21 |
| 2002 | 1/7, 29/10 | 43.51, 37.65 | 20, 26 |
| 2003 | 15/9 | 24.52 | 12 |
| 2004 | 5/7, 11/7, 12/7, 19/7, 20/7 | 25.95, 31.20, 33.84, 24.78, 27.65 | 19, 15, 15, 15, 19 |
| 2005 | 21/8 | 21.85 | 16 |
| 2006 | 17/7 | 35.51 | 27 |
| 2007 | — | — | — |
| 2008 | — | — | — |
| 2009 | 3/7, 4/7, 28/7, 16/9 | 44.14, 24.72, 27.24, 25.81 | 29, 20, 14, 17 |
| 2010 | 22/9 | 26.78 | 24 |
| 2011 | 1/10 | 28.88 | 23 |
| 2012 | 22/8, 30/10 | 27.54, 26.48 | 19, 19 |
| 2013 | — | — | — |
| 2014 | 13/8, 19/8 | 33.76, 37.96 | 19, 28 |
| 2015 | 6/10 | 26.28 | 18 |
| 2016 | — | — | — |
| *:表示站点数未超过12站。 | |||
| 年份 | 日期(日/月) | 热带气旋编号 | 降水量(mm/d) | 降水量≥21.00 mm/d的站点数 |
| 1981 | 21/7, 23/7 | 8108, 8109 | 21.23, 24.28 | 16, 17 |
| 1982 | 17/8, 18/8 | 8212, 8212 | 27.91, 24.59 | 24, 16 |
| 1983 | 10/9 | 8309 | 32.16 | 20 |
| 1984 | — | — | — | — |
| 1985 | 25/8, 6/9, 7/9, 23/9 | 8511, 8516, 8516, 8518 | 22.41, 22.29, 28.24, 26.79 | 15, 15, 20, 16 |
| 1986 | 12/7 | 8607 | 27.91 | 15 |
| 1987 | — | — | — | — |
| 1988 | 20/7 | 8806 | 38.09 | 19 |
| 1989 | — | — | — | — |
| 1990 | — | — | — | — |
| 1991 | 20/7 | 9107 | 30.01 | 22 |
| 1992 | 6/9 | 9215 | 27.02 | 20 |
| 1993 | 22/8, 18/9, 27/9 | 9309, 9316, 9318 | 26.91, 21.85, 23.16 | 19, 19, 13 |
| 1994 | 5/8, 6/8 | 9412, 9412 | 23.42, 27.95 | 18, 18 |
| 1995 | 1/9, 3/10, 4/10, 14/10 | 9508, 9515, 9515, 9516 | 31.20, 33.76, 32.65, 26.58 | 24, 23, 20, 19 |
| 1996 | 28/7 | 9608 | 25.02 | 19 |
| 1997 | — | — | — | — |
| 1998 | — | — | — | — |
| 1999 | 23/8, 17/9 | 9910, 9915 | 27.19, 26.57 | 9*, 17 |
| 2000 | — | — | — | — |
| 2001 | 3/7, 6/7, 7/7, 31/8, 1/9 | 0103, 0104, 0104, 0114, 0114, | 22.10, 24.81, 37.54, 22.75, 21.26 | 12, 17, 33, 18, 16 |
| 2002 | 6/8, 19/8, 20/8 | 0212, 0214, 0214 | 23.49, 37.32, 22.43 | 19, 31, 19 |
| 2003 | — | — | — | — |
| 2004 | — | — | — | — |
| 2005 | — | — | — | — |
| 2006 | 15/7, 16/7, 27/7, 4/8, 5/8 | 0604, 0604, 0605, 0606, 0606 | 42.69, 55.97, 27.05, 32.32, 28.49 | 17, 27, 21, 23 |
| 2007 | 21/8 | 0708 | 27.65 | 15 |
| 2008 | 5/10 | 0817 | 22.17 | 17 |
| 2009 | 19/7 | 0906 | 25.53 | 13 |
| 2010 | 21/9 | 1011 | 27.24 | 20 |
| 2011 | 30/9 | 1117 | 26.40 | 19 |
| 2012 | 24/7, 25/7 | 1208, 1208 | 24.91, 24.40 | 14, 20 |
| 2013 | 15/8, 16/8, 17/8, 18/8, 23/8, 24/8 | 1311, 1311, 1311, 1311, 1312, 1312 | 30.07, 35.24, 33.84, 21.86, 27.54, 28.29 | 17, 21, 24, 21, 21, 23 |
| 2014 | 17/9 | 1415 | 24.52 | 12 |
| 2015 | 5/10 | 1522 | 39.74 | 21 |
| 2016 | 3/8, 19/10, 20/10 | 1604, 1621, 1622 | 34.96, 28.17, 28.60 | 23, 24, 24 |
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