引言

华南前汛期4—6月降水量占全年总降水量的40%~50%^[1]。国内气象专家学者对华南前汛期降水个例有过较多研究，并获得较多成果^[2-10]。关于华南前汛期降水研究，越来越侧重于持续性暴雨多年变化特征与大尺度环境场条件统计分析。如：苗春生等^[11]统计分析了1951—2004年华南前汛期降水与东北冷涡的关系，认为东北冷涡强度与华南降水存在显著正相关，强东北冷涡年份，华南降水偏多；彭丽英等^[12]利用华南26站1958—2000年逐日降水资料分析了华南前汛期暴雨气候特征，结果表明，暴雨降水量和频次变化趋势均略呈减少趋势，近50%的华南暴雨集中发生在前汛期；吴丽姬等^[13]分析广东和广西两省共175个台站日降水观测资料发现，季风爆发前后区域持续性暴雨频数变化几乎相反，广东省前汛期区域持续性暴雨降水明显比广西强。另外，胡亮等^[14]分析了1958—2004年发生在华南地区157个连续性暴雨过程的水汽条件和不稳定能量和抬升条件。刘国忠等^[15]分析了桂西北多年主汛期5—8月持续性暴雨过程，指出桂西北持续性暴雨主要发生在6—7月，6月上旬最集中。

1990年代初，丁一汇^[16]研究指出，大尺度环流条件对暴雨发生发展有明显的制约作用，尤其是3 d以上持续性暴雨要受到行星尺度甚至半球尺度长波系统影响。陶诗言等^[17]概括总结出中国持续性暴雨环流型:在经向环流下持续性特大暴雨环流型的特点是日本高压和青藏高压稳定对峙，冷空气不断沿贝加尔湖高压前部流入两高压之间的低空槽或切变线中；纬向环流下从宽广的西伯利亚低槽中分裂出东南下的冷空气与副热带西侧的暖湿气流不断交绥形成持续性暴雨。鲍名^[18]统计分析了1951—2005年中国持续性暴雨时空变化特征，并定义了四类典型区域持续性暴雨类型。谢炯光等^[19]利用1961—2001年广东省前汛期连续暴雨过程资料，归纳总结出两类中期环流特征指标的共同特点，当中高纬“东阻”和低纬120°E以东正距平区叠加，低纬维持稳定的“东高西低”形势，有利于出现连续暴雨过程。林爱兰等^[20]分析了广东前汛期持续性暴雨的变化特征及其环流形势，指出除过去所认识的“三脊两槽”和“两脊一槽”两种类型天气形势外，广东前汛期持续性暴雨过程的500 hPa中高纬度环流还有一种“高纬阻塞-中纬平缓型”, 主要出现于6月，占6月持续性暴雨过程的22%。邹海波等^[21]根据1961—2010年江西省74次持续性暴雨的大尺度环流形势，建立了江西省持续性暴雨天气的大尺度环流模型。刘蕾等^[22]研究指出，1960年代中期到1970年代中期与1990年代初到2010年是华南持续性暴雨频发的两个时段，其典型环流配置均表现为中高纬度冷空气和低纬度充沛水汽的配合。

关于持续性暴雨统计特征和环流类型的研究，目前所做的相关研究工作多集中于某一地区，对于整个华南区域持续性暴雨气候特征和环流类型仍有待深入研究。为此，本文利用华南区域国家级气象台站逐日降水资料、NCEP/CFSR再分析资料等，定义华南地区前汛期持续性暴雨及其暴雨持续日数，分析同期华南前汛期持续性暴雨过程的时空分布特征，并对其大气环流形势进行诊断；同时，提出4种有利于华南持续性暴雨发生发展的典型环流类型，以期加深对华南前汛期持续性暴雨机理的认识，为其业务预报提供参考依据。

1 资料和方法

本文使用的资料有: (1) 1961—2013年共53 a中国大陆地区2 466个气象基准(本)台站地面日降水资料；(2) 1980—2013年5—6月NCEP/CFSR逐日4次全球再分析资料，分辨率为0.5°×0.5°。

本文所指华南区域，包括广东与广西以及湖南、福建、江西三省26°N以南所有地区。尽管海南岛与华南地区相邻，但其大部分地区每年最大降水量并非出现在华南前汛期和南海季风爆发的5月份，海南岛降水变化具有独特性^[23]。因此，本文未将其列入华南区域。根据本文对华南区域的划定，该区域内共有305个国家级地面观测站。

将持续性暴雨定义为华南区域内连续3 d降水量大于等于50 mm的站点均超过15个。对持续性暴雨持续日数定义为，持续性暴雨至少持续3 d，以这3 d为中心，向前(后)追溯，若满足以下两条中任一条，仍认为其同属一次持续性暴雨过程: (1)该日降水量大于等于50 mm的站超过15个(含)；(2)该日降水量大于等于50 mm的站超过8个(含)，且继续向前(后)追溯2~3 d，降水量大于等于50 mm的站超过15个(含)。按此标准，统计得到1961—2013年近53 a华南区域前汛期内共发生93次持续性暴雨过程，其结果见图 1a。

2 华南前汛期持续性暴雨的统计特征

统计结果显示，近53 a华南前汛期出现93次持续性暴雨过程，平均年1.8次；持续性暴雨累计天数达到396 d，平均每年7.3 d；上述93次持续性暴雨过程中，持续日数超过10 d以上的有4次，即1968年6月9—25日(17 d)、1994年6月9—20日(12 d)、2001年6月4—14日(11 d)、2005年6月12—24日(13 d)；93次持续性暴雨过程，发生在4月份的有7次(占前汛期持续性暴雨过程总数的8%)，发生在5月份的为32次(占34%)，其余54次均发生在6月份(占58%)。可见，华南前汛期持续性暴雨发生在4月份的概率较小，其主要集中在5—6月，其中6月最多，其发生概率是5月的1.7倍。

从该地区持续性暴雨次数年际变化图上可见(图 1a):近53 a，华南前汛期有8 a (1967、1985、1988、1989、1990、1997、2003、2004年)未出现持续性暴雨过程；1973年发生次数最多，达5次；有2 a (1973和1993年)同一年前汛期连续3个月均出现持续性暴雨；1个月中持续性暴雨过程最多不超过3次；近53 a前汛期159个月中，共有5个月持续性暴雨过程达到3次，即1982年5月和1966、1991、1995、2008年的6月。

另外，从该地区持续性暴雨过程累积天数年际变化图上可见(图 1b):其累积天数最多的年份是1968年，达23 d；累积天数超过18 d的有4 a，即1968、1973、2005、2008年；同一月份累积天数达到或超过10 d的均出现在6月，即1968、1994、2001、2005、2008年的6月。

综上可知，1973年和2008年是近53 a华南前汛期两个降水偏强极端年，1973年持续性暴雨过程为5次，4—6月均有发生，其累积天数超过18 d，2008年为4次，其中3次在6月，6月持续性暴雨累积天数超过18 d。

该地区持续性暴雨趋势分析结果表明(图略)，其1960年代前半段多出现在6月，1960年代末至1980年代发生在5月的次数明显增加，1990年代至2013年则主要出现在6月；2006年后，发生在5月的次数又开始逐渐增加。这说明华南前汛期持续性暴雨具有明显的准20 a振荡周期。该统计结果与林爱兰等^[20]研究得到的广东前汛期持续性暴雨的统计特征基本相同。

3 华南前汛期持续性暴雨过程的环流类型与特征

上述统计数据表明，有55次华南前汛期持续性暴雨过程发生在1980年之后(占60%以上)，且主要发生在5—6月(93次过程中仅7次发生在4月)。因此，本文利用1980—2013年NCEP/CFSR一日4次再分析资料，仅就这34 a中发生在该地区5—6月的49次持续性暴雨过程的大尺度环流场进行诊断分析。由普查结果可知，有43次过程500 hPa位势高度场符合东亚槽底型、两脊一槽型、多涡旋型与纬向型4种较为典型并有利于华南前汛期持续性暴雨过程发生发展的环流类型；有6次过程500 hPa环流形势分布特殊，不属于上述4种环流类型中的任一种，且无共性，因此下文分析讨论中对其予以剔除。对华南前汛期4种典型持续性暴雨的环流特征分别归纳如下。

3.1 东亚槽底型

表 1给出1980—2013年华南前汛期东亚槽底型(Ⅰ型)持续性暴雨过程的统计结果。从中可见，近34 a，Ⅰ型过程共发生12次；该型暴雨过程集中在6月；持续时间以3~5 d为主，但也发生了3次持续10 d左右的极端暴雨过程。

图 2给出表 1中Ⅰ型华南前汛期12次持续性暴雨过程第一天08时(北京时，过程开始时次，下同)平均环流形势场与环流模型。100 hPa位势高度场上(图略)，南亚高压主体呈准东西向并位于青藏高原以南地区，其平均脊线位于25°N附近，华南位于该高压脊线附近；500 hPa高度场上(图 2a)，中高纬地区为“两槽一脊”环流，两个低槽分别位于东亚沿海和巴尔喀什湖附近，贝加尔湖到青藏高原为脊区，东亚低槽主要部分位于110°E以东沿海地区。低纬西太平洋副高位于(以下简称副高)台湾以东、日本以南洋面上，副高脊线(588 dagpm线，下同)位于20°N附近。副高与孟加拉湾南支槽之间，在云南西部一带有一弱脊存在，持续性暴雨过程期间低纬系统稳定少动，有短波槽东移南压影响华南。850 hPa风场上(图 2b)，40°—90°E之间越赤道气流转向为西南季风气流，并向华南地区输送水汽和能量，副高外围副热带东南季风气流较弱，华南北侧为偏东气流，持续性暴雨过程开始时锋面系统（假相当位温等值线密集区，下同）尚未南压，华南区域以偏东气流与西南气流形成的暖区降水为主。海平面气压场上(图 2c)，华南至东北为一低压带，贵州和广西(即黔桂地区)有地面低压或热带扰动发展，持续性暴雨过程开始后冷空气逐渐从低压后部南下，锋面系统随之南压。

图 2d是在分析华南前汛期Ⅰ型持续性暴雨过程的高低层及地面环流特征的基础上给出的该型环流模型。从中看到，中高纬地区贝加尔湖附近阻塞高压发展，东亚低槽稳定少动，有利于北方冷空气南下影响华南，同时低纬地区副高和南支低槽稳定维持，有利于华南上空形成西南暖湿急流；华南处于东亚槽底、南支槽前与副高西北侧，形成“东高西低”有利形势；850 hPa华南上空盛行西南季风气流，地面多低压环流和热带扰动发展。上述环流形势非常有利于Ⅰ型持续性暴雨发生发展。

由表 1可知，有9次Ⅰ型持续性暴雨过程持续3~ 5 d，其余3次持续10 d左右。经分析比较发现，其环流形势场起初表现出一定共性，但在过程发生后环流特征变化存在明显差别。图 3分别给出持续3~5 d、持续10 d左右的华南前汛期Ⅰ型持续性暴雨过程第三日08时500 hPa和850 hPa的平均位势高度场与风场叠加图。从中可见，中高纬地区仍维持“两槽一脊”环流形势，但持续时间较长(较短)的过程华南仍受东亚低槽影响(低槽东移入海，华南上空等值线平直，逐渐受弱高压脊控制)，低纬地区副高位于130°E以西(以东)、强度偏强(偏弱)，孟加拉湾南支低槽明显加深(变浅)，华南受东移短波槽影响(槽后偏西气流影响)。比较上述两者低层850 hPa平均位势高度场和风场后发现(图 3c、d)，持续时间较长(较短)的Ⅰ型持续性暴雨过程中，华南上空等压线分布密集(稀疏)，华南受偏北气流和西南暖湿气流形成的锋面系统(偏东气流和西南气流形成的暖区系统)影响，华南上空西南季风气流位置也更加偏西偏北(偏东偏南)，风速明显偏大(偏小)。可能因为持续性暴雨过程发生后其高低层环流演变存在差异，使得华南前汛期Ⅰ型持续性暴雨过程的持续时间存在长短不同。

3.2 两脊一槽型

表 2给出1980—2013年华南前汛期两脊一槽型(Ⅱ型)持续性暴雨过程的统计结果。从中可见，近34 a，Ⅱ型过程共发生15次，大都发生在5月下旬至6月下旬；其暴雨持续时间以3~5 d为主，仅2次过程持续8 d。

图 4给出表 2中华南前汛期15次Ⅱ型持续性暴雨过程初始时次的平均环流形势场与环流模型。100 hPa位势高度场上(图略)，南亚高压主体呈准东西向并位于青藏高原以南地区，其平均脊线位于26°N附近，华南位于高层辐散气流区内；500 hPa高度场上(图 4a)，欧亚中高纬地区呈现两脊一槽环流形势，贝加尔湖以东为一深厚低槽，鄂霍茨克海有阻塞高压(鄂海阻高)发展，低纬地区副高位于120°E以东的西北太平洋洋面，副高脊线位于18°N附近，孟加拉湾为南支低槽，该槽分裂出短波槽东移影响华南；850 hPa风场上(图 4b)，40°—85°E之间有越赤道气流转向为西南季风气流，并向华南地区输送水汽和能量，副高外围的副热带东南季风气流较弱，其北侧的偏北气流向南发展，锋面系统南压至华南西部，冷空气和西南暖湿气流相遇形成锋面降水。海平面气压场上(图 4c)，华南至东北为一低压带，黔桂地区有低压发展，冷高压逐渐从低压后部南下，锋面系统随之南压。

图 4d是在分析华南前汛期Ⅱ型持续性暴雨过程的高低层及地面环流特征的基础上给出的该型环流模型。从中看到，鄂海阻高稳定维持使贝加尔湖以东的深厚低槽缓慢东移发展有利于北方冷空气南下，副高稳定在120°E以东的西北太平洋洋面，孟加拉湾南支低槽稳定维持，850 hPa华南上空西南季风气流持续输送水汽和能量，地面有暖低压发展。

由表 1可知，有13次Ⅱ型持续性暴雨过程持续3~5 d，有2次持续10 d左右。从持续3~5 d、持续10 d左右的华南前汛期Ⅱ型持续性暴雨过程第三日08时500 hPa和850 hPa的平均位势高度场与风场叠加图上可见(图 5)，500 hPa平均位势高度场上(图 5a)，中高纬地区两脊一槽环流形势均能维持，但持续10 d左右的过程中高纬地区演变为三脊两槽环流(图 5b)，系统有所增强，华南仍位于东亚槽底，低纬地区副高位置更为偏西偏强(120°E附近)，中低纬地区多短波槽系统东移发展。低层850 hPa平均位势高度场和风场上(图 5c、d)，持续10 d左右的过程低纬地区气旋性环流(低压环流)更强，广西西部有低涡形成，环流右侧华南上空等压线密集，西南急流偏西偏北，强度更大。上述高低层环流特征的差异，可能是造成华南前汛期Ⅱ型持续性暴雨过程时间长短不同的原因。

3.3 多涡旋型

表 3给出1980—2013年华南前汛期多涡旋型(Ⅲ型)持续性暴雨过程的统计结果。从中可见，近34 a，Ⅲ型过程共发生10次，1980年代发生次数相对较多(6次)，5—6月均有发生；暴雨持续多为3~5 d，最长不超过7 d。

图 6给出表 3中华南前汛期10次Ⅲ型持续性暴雨过程初始时次的平均环流形势场与环流模型。100 hPa位势高度场上(图略)，南亚高压主体呈西北—东南向且位于青藏高原以南地区，其平均脊线位于23°N附近，华南位于高层辐散气流区内；500 hPa高度场上(图 6a)，欧亚中高纬地区多涡旋发展，贝加尔湖以东的低涡和东北冷涡缓慢发展东移，使东亚低槽稳定少动，副高维持在130°E以东、20°N附近的西北太平洋洋面，孟加拉湾维持南支低槽，该槽分裂出短波槽影响华南。850 hPa风场上(图 6b)，40°—70°E之间有越赤道气流转向为西南季风气流，副高外围的副热带东南季风较弱，华南上空为明显的西南急流区，其北侧较弱的偏北气流缓慢向南发展，该型过程前期暖区降水较强，锋面降水较弱。海平面气压场上(图 6c)，华南至东北为一低压带，黔桂地区低压或热带扰动发展，冷高压从低压后部南下，锋面系统随之南压。

图 6d是在分析华南前汛期Ⅲ型持续性暴雨过程的高低层及地面环流特征的基础上给出的该型环流模型。从中看到，暴雨持续的有利条件是欧亚中高纬地区多涡旋发展，贝加尔湖以东的冷涡和东北冷涡缓慢移动使东亚低槽缓慢东移，有利冷空气频繁南下，低纬副高与南支低值系统稳定少动，850 hPa华南形成较强西南暖湿急流，地面有暖低压和热带扰动发展。

3.4 纬向型

表 4给出1980—2013年华南前汛期纬向型(Ⅳ型)持续性暴雨过程的统计结果。从中可见，近34 a，Ⅳ型过程发生次数最少，仅6次；暴雨过程主要集中在5月上旬—6月上旬；暴雨持续时间以3 d为主。

图 7给出表 4中华南前汛期6次Ⅳ型持续性暴雨过程初始时次的平均环流形势场与环流模型。100 hPa位势高度场上(图略)，南亚高压主体呈准东西向并位于青藏高原以南地区，其平均脊线位于25°N附近，华南位于南压高压脊线附近。500 hPa高度场上(图 7a)，欧亚中高纬地区以偏西北纬向环流为主，主要低槽、低涡位于110°E以西，即青藏高原中南部或其东侧河套地区到四川盆地；青藏高原南部有一低槽，高原东侧的甘、陕、川交界处还有一小槽；副高中心位于日本以南洋面，强度较大；华南处在西风带槽前和副高西侧，受宽广一致西南气流影响而产生持续暴雨。850 hPa风场上(图 7b)，40°—70°E之间的越赤道气流转向为西南季风气流，副高外围副热带东南季风气流较弱，华南上空西南气流也较弱，其北侧有较强偏北气流向南发展，暴雨过程开始阶段，华南区域内锋面降水和暖区降水并存，之后随着锋面系统迅速南压，很快转为以锋面降水为主。海平面气压场上(图 7c)，中南半岛至华南地区有低压发展，锋面系统逐渐东移南压。

图 7d是在分析华南前汛期Ⅳ型持续性暴雨过程的高低层及地面环流特征的基础上给出的该型环流模型。从中看到，欧亚中高纬地区多短波槽活动，有利北方冷空气渗透南下，配合低纬副高稳定少动，华南处在西风带槽前和副高西侧，受宽广一致西南气流影响，地面有暖低压形成，使华南地区形成持续性暴雨。

4 结论

本文分析了近53 a华南前汛期持续性暴雨的环流特征，并对其典型环流类型进行归纳。结论如下：

(1) 华南前汛期持续性暴雨主要发生在5—6月，其6月出现概率约为5月的1.7倍，并存在明显的准20 a振荡周期。

(2) 有利华南前汛期持续性暴雨发生的4种典型环流类型是东亚槽底型、两脊一槽型、多涡旋型和纬向型。两脊一槽型发生次数最多，纬向型最少。东亚槽底型和两脊一槽型主要发生在夏季风爆发后的5月下旬—6月下旬，纬向型则发生在5月上旬—6月初。各型暴雨持续日数多以3 d为主，但东亚槽底型和两脊一槽型也有持续10 d左右的极端暴雨过程。

(3) 500 hPa欧亚中高纬地区有利于各型持续性暴雨发生的环流条件各异，但均有利于北方冷空气渗透至华南地区。低纬地区各型环流条件大致相似，副高大多稳定维持在20°N附近、120°E以东的西北太平洋洋面；孟加拉湾有深厚南支低槽发展维持，华南上空有短波槽活动。华南大都处于“东高西低”环流形势下，非常有利于持续性暴雨发生。各型850 hPa有越赤道气流转向为西南季风急流向华南输送水汽和能量，副高外围东南季风气流较弱。暴雨开始时，华南被地面低压带控制，过程开始后冷高压逐渐东移南压。

(4) 持续10 d左右与持续3~5 d的东亚槽底型和两脊一槽型暴雨过程的高低层环流形势区别明显。持续时间较长的过程，副高位置偏西偏强，华南多短波槽活动，且华南上空低层850 hPa西南季风急流位置偏西偏北、风速更大。