引言

安徽省地处中纬度暖温带向亚热带过渡区域，天气复杂多变，灾害频繁，暴雨是其主要灾害之一。据统计，安徽省暴雨在各月均有出现，但主要集中在5— 8月，尤其以6、7月为多^{[1, 2]}。基于此，许多气象工作者对安徽省夏季暴雨进行了大量研究，如黄勇等^[3]分析了近38 a安徽省夏季降水和暴雨的气候变化规律，指出安徽省夏季不同区域内的降水特征和分布结构各有差异，且暴雨日出现概率呈上升趋势，并朝着具有局地性、突发性的强降水方面发展；余金龙等^[2]研究了安徽省夏季暴雨出现时副热带高压(以下简称副高)的特点，指出安徽省出现暴雨时500 hPa上副高的走向多为东北—西南走向，西伸脊点通常位于100°—130°E和15°—25°N之间，副高面积指数、强度指数不宜作为暴雨预报指标；任敏等^{[4, 5]}探讨了安徽省夏半年(4—9月)的暴雨落区、频数等与584 dagpm线的关系，指出汛期暴雨带的位置预报大致可以用584 dagpm线的移动作参考。但是针对春季暴雨的研究较少。

近年来，国内一些学者逐渐开始关注春季暴雨。杨晓霞等^[6]对山东省春季大暴雨的形成机制进行了个例分析，指出春季暴雨和夏季暴雨不同之处是副热带系统较弱，西风带系统起主要作用，春季暴雨主要是受850 hPa低涡和地面气旋及冷空气的共同作用产生的。郭大梅等^[7]对比分析了陕西一次春季暴雨与盛夏暴雨的物理量，指出春季暴雨区的能量值、比湿值及上升速度值均较盛夏季暴雨小，为雨强较小的稳定性降水。胡燕平等^[8]针对河南省2次春季暴雨过程进行研究，指出这2次暴雨过程均表现为对流稳定，与夏季暴雨有明显的区别。除讨论春夏暴雨差异外，梁军等^[9]对大连地区2次春季暴雨的环流特征进行了诊断分析，指出对流层低层的增温、增湿及冷空气的侵入是导致暴雨的主要原因。侯建忠等^[10]研究了陕西早春一次暴雨过程，指出对陕西春季暴雨预报除考虑环流演变外，还应关注低纬地区的水汽和能量输送及热带低压云系活动状况。这些研究大多倾向于暴雨个例的分析，而对春季暴雨的气候特征及其对应的环流形势研究较少。本文利用统计方法，重点对安徽省春季暴雨的气候分布特征、环流类型等进行分析，并讨论了暴雨与CH₅₀₀ (120°E，30°N的500 hPa高度，单位：dagpm)之间的可能联系，旨在加深对安徽省春季暴雨的认识，为今后春季暴雨预报及研究提供参考。

2 资料和方法 2.1 资料

使用的资料包括安徽省气象档案馆整编的安徽省80个台站逐日(20时—20时，北京时，下同)降水资料；美国国家环境预报中心和美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)发布的水平分辨率为2.5 °×2.5 °的逐日再分析数据集^{[11, 12]}，包括位势高度、风场、湿度等物理量，资料长度均为1961年1月1日—2012年12月31日。

2.2 方法和区域选取

(1) 根据中国气象局的规定，24 h内雨量(R_24h) 50.0~99.9 mm为暴雨，100.0~249.9 mm为大暴雨，250 mm以上为特大暴雨。本文不细分暴雨量级，规定若某台站某日R_24h≥50 mm，则计该台站在该日出现一次暴雨，某日同时发生暴雨的站数大于等于1，记该日为一个暴雨个例，并定义多年平均暴雨次数为暴雨总次数与总年数之比，平均暴雨量为暴雨总量与暴雨总次数之比。

(2) 依据安徽省气象局规定，安徽省分为淮北、江淮之间(简称江淮)和江南3个区域，共80个站点，其中淮北站点20个，江淮站点26个，江南站点34个。

(3) 区域暴雨定义：一次暴雨过程中出现暴雨的总站数为N，其中分别出现在淮北、江淮和江南这3个区域的站数分别为n1，n2，和n3，所占比例分别为n1/N，n2/N，和n3/N，若某区域(以“X”表示)的比例超过50%则表示暴雨大多数出现在该区域，称为“X暴雨”，相应有“淮北暴雨”、“江淮暴雨”和“江南暴雨” 3类。

(4) 沿海高度CH₅₀₀定义：以(120 °E，30 °N)的500 hPa高度(单位：dagpm)为沿海高度，一般情况下由CH₅₀₀的大小能基本确定冷暖空气的相对势力强弱，即CH₅₀₀越高，表明暖空气势力越强。

3 春季暴雨气候特征 3.1 春季暴雨的统计特征 3.1.1 春季暴雨站数特征

统计1961—2012年共52 a安徽省80个站点发生在春季(3—5月)的暴雨个例，共计472个。表 1给出安徽省春季同时出现暴雨的站数及分类，从中可见，安徽省春季同时出现暴雨的站数大多数在10个站以下(79.87%)，特别是1—5个站(61.65%)，极少数是超过20个以上的(5.08%)。统计得到同时出现暴雨站数最多的是2000年5月25日，全省共有39个站出现暴雨，集中在淮河以南地区，其中江淮10个站，江南29个站。

表 2给出安徽省春季不同区域同时出现暴雨的站数及分类统计结果，从中可见，同表 1的统计结果类似，无论是淮北、江淮还是江南，大多数春季暴雨出现的站数均在10个站以下，所占比例分别为：淮北98.13%、江淮93.58%、江南82.80%；仅江南出现过20个站以上的暴雨。淮北出现暴雨的个例有107个，同时出现暴雨的站数最多的发生在1980年5月24日，当日全省暴雨总站数21个，其中淮北16个，江淮5个，江南0个；江淮暴雨的个例有187个，同时出现暴雨的站数最多为17个站，发生在1964年5月16日，当日全省暴雨总站数29个，其中淮北9个，江淮17个，江南3个；江南暴雨的个例有372个，同时出现暴雨的站数最多的发生在2000年5月25日，当日全省暴雨总站数39个，其中淮北0个，江淮10个，江南29个。

3.1.2 常年春季暴雨雨量特征

(1) 年(代)际变化

定义春季暴雨总雨量为春季暴雨个例所有台站暴雨雨量总和，图 1给出1961—2012年安徽省暴雨总雨量距平百分率及常年平均、年代平均总雨量，从中可见，安徽省春季暴雨总雨量整体年际变化较大，若以距平百分率大于等于0.5或小于等于-0.5为相对异常标准，52 a中有29 a接近常年平均，其余23 a中相对常年平均偏多年有9 a，分别为1963、1964、1973、1977、1983、1989、1991、1995和2000年，其中1991年最多，暴雨总雨量可达平均总雨量的两倍以上；相对常年平均偏少年有14 a，分别为1961、1965、1969、1972、1978、1982、1984、1986、1992、1996、2001、2002、2009和2011年，其中1984年最少，仅为平均总雨量的1/5。另外，春季暴雨总雨量的年际变化趋势不明显，52 a来略有减少，且幅度很小。但由年代平均总雨量分析可知，总雨量偏多偏少的年代振荡明显，基本呈现出前一年代多(少)次一年代少(多)的特点，其中70年代和90年代显著偏多。

(2) 空间分布

为分析安徽省春季暴雨空间分布特征，统计安徽省80个站点1961—2012年52 a中平均暴雨次数及平均暴雨量。图 2给出1961—2012年安徽省春季、夏季平均暴雨次数及平均暴雨量，从中可见，安徽省春季暴雨基本呈纬向分布，南多北少特征明显，其中大别山区南部和江南春季暴雨出现最频繁，以黄山和黟县最多，平均每年春季有2次暴雨；沿淮淮北东部暴雨出现最少，其中五河和凤台平均5 a才出现1次暴雨。夏季暴雨整体上也呈南多北少分布，但较春季暴雨更频繁，大别山区和江南夏季暴雨出现最频繁，平均每年出现3次以上，其中以黄山最多，平均每年出现暴雨5.6次；合肥地区夏季暴雨出现次数较少(图 2b)。从平均暴雨量(图 2c，d)上看，无论春夏，其暴雨量分布相对较均匀，全省各站点暴雨量差异不大，春季大部分站点暴雨量为65~75 mm，淮北东北部略多；夏季暴雨量明显多于春季，为75~85 mm。

3.2 区域暴雨特征

根据区域暴雨定义，统计区域暴雨个例共计435个，表 3给出安徽省不同月份不同区域暴雨个例数统计结果。分析可知，就某区域暴雨而言，暴雨个例淮北最少，江南最多；就某月而言，暴雨个例3月最少，5月最多。

余金龙等^[2]研究指出，副高(以90°—160°E、10°— 40°N范围内500 hPa高度场上588 dagpm线为表征)的强弱和位置对安徽暴雨有很大影响，并详细讨论了5— 9月份副高各项指数如西伸脊点、脊线位置等对暴雨的指示作用。但众所周知，副高北跳发生在6月^[13]，在春季，尤其是3—4月，副高尚未开始北抬加强。据统计，安徽省春季暴雨个例中(90°—160°E、10°—40°N)范围内无588 dagpm线或者有588 dagpm线但不闭合的个例有207个，占总个例数47.6%；有闭合588 dagpm线的个例有228个，但其中有79个个例的闭合中心是位于90°—120°E的南海附近，即偏西范围内。因此春季研究副高对暴雨的影响仅以闭合588 dagpm线为表征并不合适。统计结果显示，90°—120°E的南海附近有闭合588 dagpm中心或无588 dagpm线但存在显著反气旋环流中心的暴雨个例共155个，占总个例数的35.6%，该高压(反气旋)环流北侧气流的位置和强弱可直接影响到对安徽省的暖湿空气输送，因此春季500 hPa高度场上可能存在一个类似于588 dagpm线的指标，能够反映在副高尚未加强北抬之前外围气流对安徽省的影响。

图 3给出3—5月各区域暴雨出现时CH₅₀₀的分布，箱体上下两条竖线越长表示数据的延伸范围越大，即暴雨出现时的CH₅₀₀变化的范围越大，从中可见，3—5月份，淮北暴雨出现时的CH₅₀₀变化最小，江淮暴雨次之，江南暴雨变化最大。从月份来看，淮北暴雨和江淮暴雨3月份CH₅₀₀变化最小，4月份次之，5月份最大；而江南暴雨3月份变化最小，4月和5月的变化均较大，二者差异不明显。整个四分位间距框(箱体)所代表的是数据集中50% (即75%~25%)的数据，四分位间距框的高度就是这些数据涉及的范围，能够表现出数据的集中程度。计算可知，3—5月份气候平均CH₅₀₀值分别为570 dagpm、575 dagpm和579 dagpm。由图 3可知：(1)淮北暴雨出现时的CH₅₀₀相对于气候平均而言，绝大多数是偏高的，3月份约80%的CH₅₀₀值在570~ 576 dagpm之间，最低值为569.1 dagpm，4月份约80%的CH₅₀₀值在574~582 dagpm之间，最低值为573.7 dagpm，5月份约80%的CH₅₀₀值在579~586 dagpm之间，最低值为576.3 dagpm。(2)江淮暴雨在3月份出现时，CH₅₀₀普遍偏高，极少数偏低(7.1%)，4、5月发生时仍以偏高居多，但CH₅₀₀偏低时出现暴雨的比例逐渐增多，分别占22.2%和29.0%。江南暴雨同江淮暴雨类似，CH₅₀₀偏高占主要地位，但比例逐渐减小，分别占80.5%、69.0%和68.5%。

从中分位线与平均值的分布来看，3—5月淮北暴雨、江淮暴雨和江南暴雨出现时，中分位数与平均值比较接近，说明数据的分布比较接近正态分布，可以将80%的个例的上下10%分位的值作为出现暴雨时的阈值。因此在天气预报业务实践中可以将CH₅₀₀作为春季暴雨落区的一个预报参照量，具体阈值可参照表 4，如3月淮北暴雨CH₅₀₀阈值为(568，580)。另外，从区域暴雨出现时的平均CH₅₀₀上看，4、5月淮北暴雨CH₅₀₀最大，其次江淮暴雨，江南暴雨最小，一般可以理解为CH₅₀₀越高，表明暖湿气流推进的北界越高，因此安徽省淮北暴雨出现时CH₅₀₀最高。但CH₅₀₀的高低并不能完全确定暴雨落区，例如3月份江淮暴雨出现时的CH₅₀₀反而是最高的。

为进一步探讨CH₅₀₀作为预报指标的可能性，本文以500 hPa高度场为基础，从各区域暴雨出现时的环流特征出发，将安徽省春季暴雨分为四类，分别为Ⅰ型(槽-东部有脊型，东部120°—130°E附近)、Ⅱ型(槽前型)、Ⅲ型(西北气流或脊控制型)和Ⅳ型(环流较平型)，统计结果如图 4所示。另外，统计了3月份32.5°N和30°N纬度上东西(115°—125°E)高度差δCH对应的区域暴雨个例的比例，如表 5所示，其中δCH > 0表示环流西低东高，δCH < 0表示环流西高东低。

分析可知，淮北暴雨出现的环流类型相对简单，尤其是3、4月份，均受高空槽影响。其中Ⅰ型暴雨所占比例远多于江淮暴雨和江南暴雨，以2007年3月3日的淮北暴雨(图 5a)为例，此类暴雨CH₅₀₀不是很高，但由于东部脊的存在，安徽省上空西低东高形势明显。由表 5可知，3月份淮北暴雨出现时，32.5°N和30°N纬度上均表现为西低东高的形势，有利于偏南气流向北输送。另一方面江淮暴雨Ⅲ型所占比例仅次于Ⅱ型，即在西北气流或脊控制下江淮暴雨出现的可能也较大。以1997年3月12日的江淮暴雨(图 5b)为例，CH₅₀₀高是由于高空脊的存在而并非西南暖湿气流推进的结果，特别是3月份，环流表现为西高东低时，江淮暴雨出现的比例明显高于淮北暴雨和江南暴雨(表 5加粗部分)。所以虽然CH₅₀₀对春季暴雨的发生有一定指示意义，但不能单独使用，在考虑将CH₅₀₀作为预报参考时还应结合环流形势具体分析。另外，由于淮北3月暴雨个例只有6个，统计结果有随机性，有待更多个例进行验证。

4 结论与讨论

利用安徽省80个台站1961—2012年近52 a的逐日降水资料及NCEP/NCAR 2.5°×2.5°逐日再分析资料，对安徽省春季暴雨的气候特征、环流类型等进行了统计分析，对历年来安徽省春季暴雨发生时的站数分布、雨量特征进行了总结，并对暴雨与CH₅₀₀的关系进行了讨论，得出以下结论：

(1) 安徽省春季同时出现暴雨的站数大多数在10个站以下，特别是1—5个站的局地暴雨；春季暴雨总雨量整体年际变化不大，趋势项不明显，52 a来略有减少，且幅度很小；但年代振荡明显，基本呈前一年代多(少)次一年代少(多)的特点，其中70年代和90年代显著偏多。春季暴雨空间上基本呈纬向分布，南多北少特征明显，以大别山区南部和江南发生最为频繁；春季暴雨量分布较为均匀，基本为65~75 mm。

(2) CH₅₀₀可作为预报安徽省春季暴雨落区的一个参照量，CH₅₀₀偏高时易出现暴雨，但不同月份不同区域暴雨出现的比例有所差异：淮北暴雨出现时，CH₅₀₀绝大多数偏高，江淮暴雨在3月出现时，CH₅₀₀普遍偏高，4、5月出现时仍以偏高居多，但CH₅₀₀偏低时出现暴雨的比例逐渐增多，江南暴雨同江淮暴雨类似。实际业务中可参照以下阈值做出相应预报或改善：淮北暴雨3月(568，580)、4月(572，584)、5月(576，588)；江淮暴雨3月(568，580)、4月(568，584)、5月(568，588)；江南暴雨3月(564，580)、4月(564，584)、5月(568，588)。另外，虽CH₅₀₀对春季暴雨发生有一定指示意义，但不能单独使用，在将CH₅₀₀作为预报参考时还应结合环流形势。

本文所得到的春季暴雨量空间分布特征，与谢五三和田红^[1]关于安徽省常年暴雨量的空间分布特征一致，均呈现明显的纬向分布特征，低值区位于沿淮淮北地区，高值区位于安徽西南部；但是时间上的变化存在差异，这种差异值得探讨。另外，本文给出了春季不同月份不同区域暴雨出现时CH₅₀₀阈值，相比于任敏等^{[5, 6]}利用584 dagpm线的移动预报暴雨落区更为细致，作为气候背景资料，具有一定的参考性，但仅利用一个点的500 hPa高度值尚不能作为预报指标，合理实用的预报指标有待进一步研究。此外，暴雨的出现更多与大气环流及物理量变化特征有关，因此有必要从春夏暴雨差异、大气环流及物理量变化特征等多方面，进一步对安徽省春季暴雨进行的分析研究。

本文得到安徽省气象台姚叶青老师的悉心指导，谨致谢意。