2022年2月广东降水异常偏多特征及成因分析_李芷卉.pdf

第 卷第 期 年 月 广 东 气 象 收稿日期：基金项目：广东省基础与应用基础研究重大项目（）；中国科学院战略性先导科技专项（）；年复盘总结专项（）作者简介：李芷卉（年生），女，硕士，工程师，主要从事短期气候预测与研究。：李芷卉，胡娅敏，赵亮 年 月广东降水异常偏多特征及成因分析 广东气象，（）：年 月广东降水异常偏多特征及成因分析李芷卉，胡娅敏，赵亮（广东省气候中心，广东广州；中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室，北京）摘 要：为了分析广东省 年 月降水异常的成因，基于 年广东省 个国家气象站逐日降水资料、年 再分析资料和中国气候系统监测指数集数据，采用相关分析、合成分析等方法研究了 年 月广东降水异常偏多的原因。结果表明：月广东降水异常偏多 倍，为 世纪 年代以来最多；日出现罕见冬季暴雨过程，日全省平均日雨量打破月历史极值。厄尔尼诺和拉尼娜事件对次年广东 月降水的影响基本反相，厄尔尼诺（拉尼娜）次年，菲律宾上空为反气旋性（气旋性）环流异常，其西北侧的西南风（东北风）将海洋（陆地）湿（干）空气输送至广东上空，使广东大部降水偏多（少）。在拉尼娜次年时，若 月青藏高原高度场异常偏低，有利于高原南侧的印缅槽偏强，则广东省 月降水偏多；若 月青藏高原高度场略偏低，则广东省 月降水以偏少为主。年 月广东降水异常偏多，与典型拉尼娜次年的影响不同，但同期青藏高原高度场异常偏低，说明拉尼娜背景并不是导致该次广东降水异常偏多的原因，青藏高原高度场异常偏低则是导致广东 年 月降水异常偏多的主要原因。关键词：气候学；厄尔尼诺；拉尼娜；降水；青藏高原；月；广东 中图分类号：文献标志码：广东省位于热带、亚热带季风气候区，月到次年 月的降水较少，早春和秋冬季节容易发生气象干旱，但近些年冬季暴雨发生频率明显增加。年 月以来，南方多地雨雪天气频繁，经历了几次大范围雨雪天气。年 月中旬江南南部、华南大部、贵州中部等地降水量较常年同期偏多 倍。月 日广东省出现持续低温阴雨寡照天气，粤北山区出现雨雪冰冻，其中 日广东省出现了冬季暴雨、强降温，粤北出现雨雪冰冻灾害，韶关全市因灾直接经济损失约 .万元。过去的研究发现，冬季赤道中东太平洋的暖（冷）海温异常，会通过海 气相互作用，在菲律宾形成异常反气旋性（气旋性）环流，其西北侧的西南风（东北风）有利于（不利于）海洋上的暖湿气流输送至中国南方地区，使南方冬季降水偏多（少）。但也有研究指出，不同类型的 事件对中国南方冬季降水的影响有所不同。厄尔尼诺（）事件时，长江以南冬季降水偏多的可能性较大，而拉尼娜（）事件时对南方降水的指示信号不明显。也有研究指出，拉尼娜事件对中国南方冬季降水的影响在 世纪 年代发生了明显的年代际转变。此外，事件也会协同其他的海温外强迫因子和大气环流异常因子（例：热带印度洋偶极子、北极涛动等）对中国南方冬季降水产生影响。年 月以来，赤道中东太平洋形成了一次弱的拉尼娜事件，进入 年 月，拉尼娜事件持续维持。这次冬季雨雪冰冻灾害的出现，与拉尼娜的影响有一定的联系。年也是影响非常严重的一次拉尼娜事件，由于极涡异常偏强，冷空气不断分裂南下，导致 月份中国南方地区出现罕见低温雨雪天气。年 月的降水异常与典型拉尼娜事件的影响有所不同，是什么样的大气环流系统导致这次降水异常的出现将是本研究的重点。本研究将着重分析在该次拉尼娜事件背景下，年 月的大气环流异常变化特征，以及赤道中东太平洋海温与大气环流异常对广东省 月降水的共同调制作用，在此基础上，分析广东省 年 月降水异常的成因。资料与方法本研究所使用的资料包括：（）年广东省 个国家级气象站的逐日降水数据，数据已进行了质量控制和插补订正；（）美国国家环境预报中心和国家大气研究中心（）提供的 年 月 年 月第一代月平均再分析大气环流数据集；（）年 月 年 月国家气候中心提供的 项气候系统监测指数集，包含大气环流指数 项、海温指数 项、其他指数 项。气候平均值取 年。采用相关分析、合成分析等常规气象统计方法，分析赤道中东太平洋海温异常背景场对广东省 月降水的影响，并从西北太平洋副热带高压、青藏高原高度场异常等大气环流形势特征，初步探究该次 月广东降水异常偏多的成因，以期为今后同类气候异常事件的监测预测、分析预报提供更多的依据和思路。结果与分析 月降水异常 年 月广东省平均降水量 ，较历史同期（）偏多 倍，为历史同期第 多，同时为 年以来最多（图）。受多次南支槽和强冷空气的叠加影响，月 日、日和 日出现了 次强降水过程，其中 日、日还出现了冬季暴雨，粤北山区出现冰冻（图）。图 年广东省 月全省平均降水距平百分率序列（）和 年 月广东省全省平均逐日降水量变化（）从空间分布来看，广东省各地降水量较历史同期偏多 倍（乐昌）倍（郁南），其中粤北北部偏多 倍，粤东、粤西大部和珠江三角洲南部偏多 倍，其余地区偏多 倍（图），雷州站同期降水为有历史纪录以来最多。月出现持续低温阴雨寡照天气。图 年 月广东省降水距平百分率分布（）受强冷空气以及活跃的南支槽影响，月 日广东省出现了大范围降温和持续性降水天气，连续 出现稳定性降水，全省平均累计降雨量.，其中 日还出现了持续时间长达 的大范围冬季暴雨过程，累计 个站次出现冬季暴雨（图）；日，全省平均日雨量.，破 月国家站日雨量最多历史记录，南澳站录得最大日降雨量（图）。海温异常的可能影响 是最强的年际变化气候信号，其通过影响西北太平洋和南海地区的对流活动和副高演变，对广东地区的气候变化造成影响。年 月开始，赤道中东太平洋形成一次弱的东部型拉尼娜事件，并在 年冬季达到峰值，这次事件为 月气候异常提供了重要的气候背景。根据厄尔尼诺 拉尼娜事件判别方法，选取了 世纪 年代以来 次年进行合成（图）。厄尔尼诺次年（、）月，东亚地区自南向北呈现“正 负 正”高度广东气象第 卷 图 年 月 日过程累计（）和过程最大（）降水量（单位：）场距平分布，反气旋性环流异常位于菲律宾上空，广东上空受负高度场距平和异常西南风控制，菲律宾反气旋西北侧的西南风将南海和孟加拉湾的水汽输送至广东上空（图），使广东大部降水偏多（图）。拉尼娜次年（、）月情况基本相反，东亚低纬度地区和东北亚受负高度场异常环流控制，华南上空高度场呈现“西高东低”距平分布，广东上空为偏北风异常，菲律宾上空气旋性环流异常西北侧的东北风将北方的干冷空气输送至广东（图），不利于广东降水偏多（图）。合成结果还发现，是否包含 年对拉尼娜次年广东降水距平百分率的合成结果影响较大（图、），若不考虑 年的情况，则广东省除粤西降水偏多以外，全省大部降水偏少；若考虑 年的合成分析结果，则广东省大部降水偏多。对 年代以来拉尼娜次年广东省 月降水进行回查，发现大部分年份降水以偏少为主（图略），年 月的环流异常分布也与近 年典型的拉尼娜次年环流异常分布不同，说明拉尼娜背景并不是导致 年 月广东降水异常偏多的原因，更多受到其他因素的影响。（图、中黑色圆点去表示合成结果通过 置信度检验）图 世纪 年代以来 次年（）、不包含 年 次年（）、包含 年 次年（）、月的 高度场和 风场距平场合成以及相对应的广东降水距平百分率（、）青藏高原高度场异常的可能影响根据 月降水距平百分率的年际变化序列（图），选出 世纪 年代以来广东省降水异常偏多的年份（全省平均降水距平百分率超过 倍的年份有、年），并将其 高度场进行合成分析（图），可以看出中国上空呈“南负北正”的反相分布，青藏高原上空高度场异常偏低。计算 月青藏高原高度场指数（高度场上，区域内的格点位势高度与 之差乘以格点面积的累积值）与广东省同期降水的相关系数发现，两者呈现非常显著的负相关关系（图），并且高原高度场指数与印缅槽强度指数的相关性达到 ，通过 的置信度检验，表明当青藏高原高度场偏低时，印缅槽较活跃，有利于孟加拉湾的水汽输送至广东省上空，使广第 期 李芷卉等：年 月广东降水异常偏多特征及成因分析 东省 月降水偏多。（黑色矩形区为青藏高原高度场指数关键区；黑色圆点表示相关系数超过置信度 的检验）图 广东省 月降水异常偏多年份的 高度场距平合成图（）和 月青藏高原高度场指数与广东省同期降水的相关系数分布（）从 年 月青藏高原高度场指数标准化序列（图）可以看到，拉尼娜次年中有 年青藏高原的高度场指数偏低，仅有 年指数偏高，但拉尼娜次年有利于降水偏少，这与青藏高原高度场偏低的指示信号相反。为了分析其原因，对青藏高原高度场指数异常偏低年（指数 的年份：、年）和略偏低年（指数 的年份：、年）进行合成分析对比。当青藏高原高度场异常偏低时，广东省 月降水明显偏多（图），而当高度场略偏低时，广东省大部降水偏少（图）。由此可知，当赤道中东太平洋海温偏低时，若伴随青藏高原高度场异常偏低的信号，则会导致广东省 月降水偏多。年 月中高纬高度场异常偏高（图），亚洲极涡指数明显偏弱（图略），表明极涡异常活动并不是导致该次降水异常的主要影响因子，与 年南方地区罕见低温雨雪天气的成因不同；但青藏高原高度场明显偏低，高度场指数为 年以来第低，它的异常偏低是导致广东 年 月降水异常偏多的主要原因。（黑色圆点表示相关系数超过置信度 的检验）图 年 月青藏高原高度场指数标准化序列（），青藏高原高度场指数异常偏低（）和略偏低（）年份的广东省 月降水合成分布广东气象第 卷 结论本研究结合了 世纪 年代以来赤道中东太平洋海温异常和广东 月降水异常偏多年份的环流特征，探讨了 年 月广东省降水异常偏多的可能成因，主要得到以下结论：）年 月广东省降水异常偏多 倍，为历史同期第 多，世纪 年代以来最多，日出现罕见冬季暴雨过程，其中 日的全省平均日雨量达到 ，打破 月国家站日雨量历史极值。）世纪 年代以来，冷暖事件对次年广东 月降水的影响基本呈反相。厄尔尼诺次年，菲律宾上空为反气旋性环流，其西北侧的偏西南风将南海和孟加拉湾的水汽输送至广东上空，使广东大部降水偏多；拉尼娜次年则情况相反，菲律宾上空为气旋性环流异常，其西北侧的偏东北风将北方的干冷空气输送至广东上空，使广东大部降水偏少。年 月广东降水异常偏多，与典型拉尼娜次年的影响有所不同，说明拉尼娜背景并不是导致该次降水异常的原因。）广东省 月降水异常与青藏高原高度场有非常密切的关系。在拉尼娜事件背景下，若青藏高原高度场异常偏低，则广东省 月降水偏多；若青藏高原高度场略偏低，则广东省 月降水偏少的可能性大。青藏高原高度场异常偏低时，有利于南侧的印缅槽活跃，将海洋上的充沛水汽输送至广东上空，使广东省 月降水偏多。年 月青藏高原高度场指数异常偏低，为 年代以来第四低，高原高度场异常偏低是导致广东该次月降水异常偏多的主要原因。气候异常是多因子综合作用的结果，除了海温、青藏高原高度场还会受到其他因子的影响，如 所处的位相，等等，需要今后进一步深入研究。参考文献：林良勋，冯业荣，黄忠，等 广东省天气预报技术手册 北京：气象出版社，：梁巧倩，简茂球 干旱指数 在广东冬半年干旱分析中的应用 广东气象，（）：麦健华，于玲玲，纪忠萍，等 广东省冬季暴雨及其环流形势特征分析 气象科技，（）：中国天气网 雨雨雨！南方阴雨魔咒榜出炉 这些地方降水量打破历史纪录 （）：？，：？，（）：，（）：，（）：袁良，何金海 两类 对我国华南地区冬季降水的不同影响 干旱气象，（）：陶诗言，张庆云 亚洲冬夏季风对 事件的响应 大气科学，（）：袁媛，李崇银，杨崧 与厄尔尼诺和拉尼娜相联系的中国南方冬季降水的年代际异常特征 气象学报，（）：张晓玲，肖子牛，李跃凤 背景下印度洋偶极子海温异常对中国冬季降水的影响 热带气象学报，（）：陈文，兰晓青，王林，等 和北极涛动对东亚冬季气候异常的综合影响 科学通报，（）：中国天气网 冻哭了！南方人从春节喊冷到现在 大数据看究竟有多冷 （）：？高辉，李威，孙林海，等 年 月我国大范围低温雨雪冰冻灾害分析 成因分析 气象，（）：谭桂容，陈海山，孙照渤，等 年 月中国低温第 期 李芷卉等：年 月广东降水异常偏多特征及成因分析 与北大西洋涛动和平流层异常活动的联系