中國(guó)南部沿海暴雨東風(fēng)波特征及SST影響機(jī)制研究

王堅(jiān)紅 曾喻 彭模 苗春生

摘要分析1999-2013年影響我國(guó)南部沿海的東風(fēng)波，可分為3類：偏南東風(fēng)波、西行東風(fēng)波以及近海東風(fēng)波。太平洋副熱帶高壓是影響3類東風(fēng)波特征的關(guān)鍵系統(tǒng)，其西伸與北進(jìn)直接引導(dǎo)東風(fēng)波路徑及活動(dòng)位置。東風(fēng)波的分類合成結(jié)構(gòu)特征顯示：強(qiáng)渦度中心指示東風(fēng)波槽中心，強(qiáng)渦度中心通常位于850 hPa及以下。東風(fēng)波低層為強(qiáng)輻合場(chǎng)，槽后有整層的垂直上升區(qū)。偏南東風(fēng)波波槽軸線隨高度向西傾斜，西行東風(fēng)波和近海東風(fēng)波波槽軸線近乎垂直。合成診斷還顯示，東風(fēng)波的海上移動(dòng)有向SST（SeaSurface Temperature，海表溫度）大值趨暖的趨勢(shì)。數(shù)值模擬證實(shí)，增強(qiáng)東風(fēng)波槽前SST暖中心的強(qiáng)度，將引起槽區(qū)低層和槽后中層出現(xiàn)負(fù)變高中心，同時(shí)SST的增溫將通過感熱與潛熱促使東風(fēng)波槽強(qiáng)度加強(qiáng)，將進(jìn)一步地增強(qiáng)東風(fēng)波暴雨強(qiáng)度和雨帶的北移。并增強(qiáng)中低層流場(chǎng)的氣旋式氣流成分，增強(qiáng)低層輻合場(chǎng)，維持深厚垂直上升運(yùn)動(dòng)層。典型西行東風(fēng)波個(gè)例分析顯示，螺旋度與東風(fēng)波強(qiáng)度成正比，東風(fēng)波緯向位溫偏差顯示東風(fēng)波在熱力場(chǎng)上具有“上暖下冷”的不穩(wěn)定垂直結(jié)構(gòu)。東風(fēng)波渦度增強(qiáng)時(shí)，擾動(dòng)動(dòng)能向分層擾動(dòng)位能轉(zhuǎn)化。東風(fēng)波強(qiáng)度減弱時(shí)，分層擾動(dòng)位能向擾動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)化。

關(guān)鍵詞南部沿海東風(fēng)波；分類統(tǒng)計(jì)特征；熱動(dòng)力結(jié)構(gòu)特征；SST影響效應(yīng)

東風(fēng)波是出現(xiàn)在副熱帶高壓南側(cè)的東風(fēng)氣流的槽或者是氣旋性曲率最大的區(qū)域，呈波狀形式自東向西移動(dòng)（朱乾根，2007）。影響我國(guó)的東風(fēng)波主要生成于西太平洋或者近海區(qū)域副熱帶高壓南側(cè)，隨后向西傳播影響到我國(guó)華南、東南沿海甚至是長(zhǎng)江中下游及西南地區(qū)（包澄瀾，1974；張端禹等，2015）。單純的東風(fēng)波會(huì)帶來對(duì)流性降水，而在西南季風(fēng)、臺(tái)風(fēng)等的配合下則能造成更為持久的強(qiáng)降水（王黎娟等，2013；陸桂榮等，2015；錢卓蕾和郭品文，2016）。

Chang et al.（1970）利用光譜分析技術(shù)分析西太平洋上空的東風(fēng)波動(dòng)，給出兩種不同類型的東風(fēng)波擾動(dòng)。第一種擾動(dòng)特征為對(duì)流層低層波動(dòng)位相向上傳播，200hPa以上則向下傳播。認(rèn)為這種波動(dòng)是混合羅斯貝重力波在熱帶地區(qū)的表現(xiàn)。第二種擾動(dòng)位置偏西，其特征是沒有垂直位相的傳播，潛熱釋放則是這種擾動(dòng)重要的能量來源。梁必騏（1991）依據(jù)東風(fēng)波伸展的高度，將影響我國(guó)華南地區(qū)的東風(fēng)波分為3類：中低層?xùn)|風(fēng)波、高層?xùn)|風(fēng)波和深厚東風(fēng)波。其中出現(xiàn)次數(shù)最多的是中低層?xùn)|風(fēng)波（約占總數(shù)的58%）。但是許多研究顯示（肖文俊，1990；吳陽和周毅，2005，吳賢篤等，2013）各類東風(fēng)波的動(dòng)力和熱力結(jié)構(gòu)以及大尺度天氣背景環(huán)流形勢(shì)都存在明顯差異，并且與Riehl的東風(fēng)波經(jīng)典模型不完全相同，有的甚至完全相反。因此對(duì)東風(fēng)波的有效分類研究仍然是一個(gè)值得深入的問題。

根據(jù)研究（夏秋萍和張濱，2011；盧山和鄧文劍，2013；鐘佳李等，2013），東風(fēng)波的強(qiáng)天氣位置為：若東風(fēng)隨高度減弱，基本氣流的垂直切變?yōu)槲黠L(fēng)切變，則壞天氣區(qū)位于700 hPa槽線以東；若東風(fēng)風(fēng)速隨高度增強(qiáng)，且基本氣流的垂直切變?yōu)闁|風(fēng)切變，則壞天氣產(chǎn)生在700 hPa槽線以西。深厚東風(fēng)波波軸在中低層隨著高度的增高而向西傾斜，暖濕區(qū)和對(duì)流不穩(wěn)定區(qū)域位于東風(fēng)波槽前，槽后則相對(duì)干冷，輻合上升運(yùn)動(dòng)以及壞天氣主要位于槽前；中低層?xùn)|風(fēng)波的壞天氣主要出現(xiàn)在槽后；高層?xùn)|風(fēng)波與中低層?xùn)|風(fēng)波正好相反，波軸向西傾斜，壞天氣主要出現(xiàn)在槽前。但是，更多的研究顯示（劉翔等，2009；唐偉民等，2010；黃天文等，2012），東風(fēng)波雷雨大風(fēng)天氣過程可以發(fā)生在槽前的東北風(fēng)區(qū)域；也可以出現(xiàn)在有弱冷空氣從對(duì)流層中層向南侵入的華南以及華東沿海地區(qū)，形成冷暖氣團(tuán)交匯的槽后；還可以出現(xiàn)在高層有波動(dòng)而低層?xùn)|風(fēng)波不明顯卻有強(qiáng)對(duì)流發(fā)生的環(huán)境中；東風(fēng)波登陸后，可在陸地上誘生出低渦，使強(qiáng)降水持續(xù)并加大降水量級(jí)；特別是當(dāng)南海上空的西南季風(fēng)加強(qiáng)北上，從東風(fēng)波南側(cè)卷入時(shí)，可使得積云對(duì)流加強(qiáng)，甚至促進(jìn)東風(fēng)波發(fā)展成小型臺(tái)風(fēng)等。因此東風(fēng)波引發(fā)的強(qiáng)對(duì)流及強(qiáng)降水情況比較復(fù)雜，需要有進(jìn)一步深化的以及更系統(tǒng)的研究。

由此本文將聚焦影響我國(guó)南部沿海的暴雨東風(fēng)波特征與影響機(jī)制研究。通過對(duì)近15 a來夏季7-9月影響我國(guó)華南地區(qū)的暴雨東風(fēng)波進(jìn)行活動(dòng)特征分類與綜合特征的合成分析，診斷各類東風(fēng)波的環(huán)流背景、動(dòng)力和熱力結(jié)構(gòu)特征以及主要環(huán)境影響因子。通過對(duì)典型過程進(jìn)行數(shù)值模擬探討暴雨東風(fēng)波關(guān)鍵因子的影響機(jī)制，尤其是SST（Sea SurfaceTemperature，海表溫度）在東風(fēng)波強(qiáng)降水過程中對(duì)東風(fēng)波維持發(fā)展以及降水強(qiáng)度與分布位置的各項(xiàng)影響機(jī)理。

1資料和方法

1.1資料

選用了1999-2013年Micaps風(fēng)場(chǎng)及高度場(chǎng)資料，以及NCEP/NCAR提供的FNL逐6 h再分析資料，水平分辨率為1°×1°，降水資料采用的是中國(guó)國(guó)家氣候中心提供的1999-2013年全國(guó)740站逐日08時(shí)的24 h累積降水資料；海溫資料采用的是美國(guó)海洋大氣管理局NOAA日平均海溫資料，水平分辨率為0.25°×0.25°。

1.2方法

所用的方法主要有合成分析、螺旋度分析（Da—vies-Jones et a1，1990；苗春生等，2014）、分層擾動(dòng)位能（汪雷等，2012，2013）。其中：合成分析以東風(fēng)波波動(dòng)槽線中心作為波動(dòng)中心點(diǎn)，選取東風(fēng)波登陸時(shí)刻，取將該類東風(fēng)波包含在內(nèi)的同等經(jīng)緯度范圍，依照東風(fēng)波中心位置將每一類東風(fēng)波進(jìn)行中心重疊合成。得到每一類東風(fēng)波的共性以及不同類型東風(fēng)波的差異。

2影響南部沿海的東風(fēng)波分類

2.1東風(fēng)波分類基本特征

運(yùn)用1999-2013年7-9月的Micaps高度場(chǎng)資料及風(fēng)場(chǎng)資料，統(tǒng)計(jì)影響我國(guó)南部沿海地區(qū)的副高南側(cè)東風(fēng)帶波動(dòng)，共有10個(gè)中低層及發(fā)展深厚的東風(fēng)波過程（表1）。此類東風(fēng)波登陸時(shí)在沿海帶來大到暴雨。

根據(jù)東風(fēng)波的波槽線的移動(dòng)路徑（圖略）以及登陸位置、形成源地與路徑，將此10個(gè)東風(fēng)波過程分為3類：第1類為偏南路徑，此類東風(fēng)波常在巴士海峽以東的西太平洋洋面形成，隨后沿20°N副高南側(cè)向西平移到華南沿海，在廣東南部沿海附近登陸后繼續(xù)西移，影響廣東廣西及海南；第2類東風(fēng)波活動(dòng)緯度明顯偏高，接近30°N，其生成源地也是西太平洋，歸為西行路徑；第3類形成源地在浙閩近海，路徑西北，定為近海東風(fēng)波。其中偏南路徑和西行路徑東風(fēng)波登陸之后，往往可持續(xù)移動(dòng)，深入到內(nèi)陸。而近海東風(fēng)波在臺(tái)灣島附近的近海生成，槽線移動(dòng)范圍較小，主要影響福建和浙江兩省沿海區(qū)域。

2.2 3類東風(fēng)波的大尺度環(huán)流背景場(chǎng)特征

選取東風(fēng)波登陸時(shí)刻作為關(guān)鍵時(shí)刻，以東風(fēng)波波槽中心作為中心點(diǎn)，將3類東風(fēng)波分別進(jìn)行合成，對(duì)比環(huán)流場(chǎng)如圖1所示。圖1給出的是3類東風(fēng)波合成的環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)。偏南東風(fēng)波合成背景環(huán)流中（圖1a），500 hPa上副熱帶高壓脊線位于25°N附近，高壓中心值僅為588 dagpm，表明西太平洋副熱帶高壓南壓東退，副熱帶高壓西端位置在115°E附近。在第2類西行東風(fēng)波合成環(huán)流（圖1b）中，高空南亞高壓異常強(qiáng)大。500 hPa上副熱帶高壓脊線位于32°N附近，副熱帶高壓偏強(qiáng)，西伸顯著，西端達(dá)到105°E。第3類近海東風(fēng)波合成的環(huán)流（圖1c）中，500 hPa上副熱帶高壓脊線位于30°N附近，西太平洋副熱帶高壓強(qiáng)盛，但并未西伸，西端在沿海120°E。圖1顯示副高形態(tài)、位置及其強(qiáng)度直接引導(dǎo)東風(fēng)波的活動(dòng)路徑。

2.3 3類東風(fēng)波的動(dòng)力結(jié)構(gòu)特征

2.3.1東風(fēng)波的強(qiáng)度

對(duì)東風(fēng)波進(jìn)行垂直剖面結(jié)構(gòu)分析，在沿東風(fēng)波波動(dòng)中心的經(jīng)向剖面上分析渦度和緯向高度偏差（該偏差指對(duì)110-135°E之間緯向平均的偏差），如圖2所示。圖2a、2b、2c顯示，東風(fēng)波的正渦度中心與緯向高度偏差在位置和數(shù)值上均有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系：緯向高度偏差的負(fù)中心與正渦度中心位置基本重合；從數(shù)值上看，正渦度數(shù)值越大，對(duì)應(yīng)的緯向高度負(fù)偏差值越大。負(fù)偏差中心為低值系統(tǒng)中心，即東風(fēng)波槽線附近。所以正渦度區(qū)指示東風(fēng)波波槽位置，正渦度值的大小指示東風(fēng)波強(qiáng)度。圖2還顯示這3類暴雨東風(fēng)波的最強(qiáng)中心可以出現(xiàn)在中層500hPa高度，但絕大多數(shù)位于低層900 hPa層附近（圖2al、2bl、2c1）。

2.3.2東風(fēng)波的輻合上升特征

圖3給出的是3類東風(fēng)波登陸時(shí)經(jīng)東風(fēng)波中心的合成散度場(chǎng)，可以看出，偏南東風(fēng)波波軸隨高度向西傾斜（陰影），低層850 hPa以下為強(qiáng)輻合層，中心偏東（槽后）為深厚的垂直上升層次，3個(gè)垂直上升運(yùn)動(dòng)中心疊加至300 hPa高層。而西行東風(fēng)波的波軸隨高度基本垂直（陰影），輻合層明顯較深厚，大約從底層到600 hPa，對(duì)應(yīng)的垂直上升中心位于波槽中，也主要在中下層，600 hPa以下。近海東風(fēng)波波軸隨高度也是近乎垂直，輻合層次較淺，大約在800hPa以下，對(duì)應(yīng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)中心則如第1類東風(fēng)波位于中心偏東（槽后），強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心偏低，在800 hPa高度附近?？傮w上，3類東風(fēng)波都擁有強(qiáng)的低層輻合以及整層垂直上升區(qū)，其中1類上升運(yùn)動(dòng)為多中心疊加，而2類、3類的強(qiáng)中心位置偏低。

3暴雨東風(fēng)波過程中SST特征

第1類偏南東風(fēng)波在移動(dòng)過程中經(jīng)過巴士海峽以及我國(guó)南海海域。對(duì)4次偏南路徑東風(fēng)波過程中相關(guān)海域的日平均SST求平均合成。選取1999年9月26日、2003年9月13日、2004年7月14日以及2006年8月08日作為第1個(gè)合成時(shí)刻（I），此時(shí)4次偏南路徑東風(fēng)波槽線均在125。附近的巴士海峽東側(cè)海域。選取1999年9月27日、2003年9月14日、2004年7月16日以及2006年8月10日作為第2個(gè)合成時(shí)刻（Ⅱ），此時(shí)4次偏南路徑東風(fēng)波槽線均位于117°E的廣東沿海附近。圖4給出了兩個(gè)合成時(shí)刻的平均SST分布。合成時(shí)刻I（圖4a）中，東風(fēng)波槽線位于巴士海峽東側(cè)，海峽中部及南海SST高于波槽（125°E）附近位置的SST，有利于引導(dǎo)東風(fēng)波越過海峽進(jìn)入南海。隨著東風(fēng)波西移，至合成時(shí)刻Ⅱ（圖4b），東風(fēng)波（117E）附近槽前SST高于槽后，有利于東風(fēng)波的繼續(xù)西行。

第2類西行東風(fēng)波位置偏北，在移動(dòng)過程中途徑西太平洋西部以及東海海域，對(duì)3次西行東風(fēng)波過程中該海域的SST求平均合成。第一個(gè)合成時(shí)刻（I）分別選取2001年8月2日、2010年7月22日、2013年8月17日，此時(shí)3次西行東風(fēng)波槽線均位于135°E附近。第二個(gè)合成時(shí)刻（Ⅱ）分別選取2001年8月3日、2010年7月24日、2013年8月18日，此時(shí)3次西行東風(fēng)波槽線均位于128°E東南沿海附近。圖5給出了兩個(gè)合成時(shí)次的平均SST分布。

圖5顯示，合成時(shí)刻I中東風(fēng)波槽線約位于135°E附近，此時(shí)海溫場(chǎng)上表現(xiàn)位于槽前有一個(gè)SST大值區(qū)，最高達(dá)30.5℃，有利于東風(fēng)波的西移。此后東風(fēng)波向西北移動(dòng)，至合成時(shí)刻Ⅱ，東風(fēng)波槽線位于東南沿海127°E附近。此時(shí)槽前有暖SST中心，SST高于槽后，有利于東風(fēng)波的繼續(xù)西行。同時(shí)南海的SST暖區(qū)明顯弱于臺(tái)灣東部SST，也有利于東風(fēng)波的路徑偏北。

圖6為近海東風(fēng)波SST場(chǎng)。由于近海東風(fēng)波的主要路徑在臺(tái)灣海峽附近，并且向北分量大，因此對(duì)比兩個(gè)波槽緯向時(shí)刻：在臺(tái)灣海峽內(nèi)24.5°N附近（I），和在浙江沿海28°N（Ⅱ）。

圖6顯示，由于此類東風(fēng)波移動(dòng)路徑東西幅度小，兩個(gè)時(shí)刻間隔也短。因此比較兩時(shí)刻的兩個(gè)緯度，第Ⅱ時(shí)刻在兩個(gè)緯度的SST均高于第1時(shí)刻，因此有利于東風(fēng)波的向北移動(dòng)。

綜上所述，東風(fēng)波的傳播有趨暖的趨勢(shì)，即向著海表溫度較高的方向移動(dòng)。關(guān)于SST特征對(duì)東風(fēng)波強(qiáng)度以及東風(fēng)波暴雨的影響機(jī)制，下文將通過數(shù)值模擬方法進(jìn)行研究。

4SST對(duì)暴雨東風(fēng)波過程影響模擬研究

4.1東風(fēng)波暴雨個(gè)例基本概況與結(jié)構(gòu)特征

1）個(gè)例基本概況：2001年8月3-4日，我國(guó)東南沿海浙閩交界處受到東風(fēng)波影響出現(xiàn)大到暴雨，局部特大暴雨。部分臺(tái)站6h降雨量達(dá)到近100mm，最大降水量出現(xiàn)在溫州市瑞安寧益縣，24 h降水量達(dá)到284 mm。這是本研究中東風(fēng)波3種類型中的第2類中的1次過程，即西行東風(fēng)波過程。此次過程?hào)|風(fēng)波路徑基本維持在26°N緯度。

2）個(gè)例動(dòng)力結(jié)構(gòu)：此次東風(fēng)波動(dòng)力結(jié)構(gòu)比較深厚，500 hPa天氣形勢(shì)（圖略）上，7月30日08時(shí)，關(guān)島附近洋面上有一個(gè)熱帶低壓向西北方向移動(dòng)，熱帶低壓向極地方向的伸展使得西太副高南側(cè)的東風(fēng)氣流中形成一個(gè)東風(fēng)擾動(dòng)。8月1日02時(shí)，副高加強(qiáng)西進(jìn)，其南側(cè)的東風(fēng)氣流加強(qiáng)，東風(fēng)波氣旋性曲率加大，東風(fēng)波形成并加強(qiáng)。之后，隨著副高的持續(xù)加強(qiáng)以及其東風(fēng)氣流的引導(dǎo)作用，500 hPa上東風(fēng)波持續(xù)西行。3日20時(shí)，東風(fēng)波在浙閩交界處登陸，并于4日08時(shí)在浙江中西部誘生出低渦。從東風(fēng)波形成至東風(fēng)波到達(dá)浙閩交界處造成特大暴雨，東風(fēng)波在海上移動(dòng)經(jīng)歷了4d，所以海溫SST對(duì)暴雨東風(fēng)波的影響較為顯著。

采用垂直螺旋度分析此次暴雨東風(fēng)波的強(qiáng)度，圖7給出了東風(fēng)波在登陸前后的垂直螺旋度水平分布及垂直分布特征。圖7a、7b顯示，在登陸前，850～500 hPa層內(nèi)近海面東風(fēng)波波槽區(qū)域，為一個(gè)正的垂直螺旋度大值中心，東風(fēng)波登陸后，螺旋度大值中心對(duì)應(yīng)著東風(fēng)波及其誘生低渦。由于陸地下墊面摩擦效應(yīng)，螺旋度明顯減弱。在垂直方向上圖7c、7d顯示，登陸前東風(fēng)波螺旋度中心與東風(fēng)波的位置、強(qiáng)度有著很好的對(duì)應(yīng)，垂直螺旋度的大值區(qū)對(duì)應(yīng)著東風(fēng)波的波動(dòng)最強(qiáng)中心，東風(fēng)波波動(dòng)中心越強(qiáng)，垂直螺旋度數(shù)值越大。登陸后，螺旋度減弱。

3）個(gè)例熱力結(jié)構(gòu)：此次東風(fēng)波的熱力結(jié)構(gòu)如圖8所示。沿東風(fēng)波波動(dòng)中心的緯向位溫偏差垂直剖面顯示，此次東風(fēng)波在熱力場(chǎng)上“上暖下冷”的不穩(wěn)定垂直結(jié)構(gòu)非常明顯。波動(dòng)最強(qiáng)中心（500 hPa）以上為暖中心（正值），以下為冷中心（負(fù)值）。隨著東風(fēng)波向大陸沿岸移動(dòng)，東風(fēng)波不斷增強(qiáng)發(fā)展，在登陸前（圖8b）暖區(qū)向上發(fā)展且增強(qiáng)，冷區(qū)向下伸展強(qiáng)度有所減弱。

4）個(gè)例不穩(wěn)定性：計(jì)算東風(fēng)波分層擾動(dòng)位能分布特征，由于分層擾動(dòng)位能是氣溫與位溫的函數(shù)，其轉(zhuǎn)換與垂直速度和大氣穩(wěn)定性有關(guān)。西行東風(fēng)波2001年8月3日20時(shí)（登陸前）在波動(dòng)最強(qiáng)中心以下，為負(fù)的擾動(dòng)位能，而在其上則為正的擾動(dòng)位能。圖9給出了2001年8月3日20時(shí)分層擾動(dòng)位能的分布特征。其中在1000～850 hPa以及850～500hPa之間（圖略），這兩個(gè)層次的擾動(dòng)位能在東風(fēng)波波槽區(qū)域均表現(xiàn)為負(fù)值，且有一個(gè)負(fù)的大值中心。而在500～200 hPa之間，在東風(fēng)波波槽區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)正的擾動(dòng)位能大值中心。對(duì)比擾動(dòng)位能轉(zhuǎn)換項(xiàng)方程擾動(dòng)動(dòng)能向分層擾動(dòng)位能一階矩項(xiàng)轉(zhuǎn)化能量。到東風(fēng)波登陸后，摩擦、降水等造成東風(fēng)波強(qiáng)度減弱形成

4.2海溫SST對(duì)暴雨東風(fēng)波的影響模擬

4.2.1 WRF模擬方案設(shè)計(jì)

利用WRFV3.5對(duì)此東風(fēng)波過程進(jìn)行數(shù)值模擬，時(shí)間范圍為2001年8月2日00時(shí)一5日18時(shí)?？刂茖?shí)驗(yàn)以及海溫敏感性試驗(yàn)?zāi)M過程中微物理過程均采用SBU_Ylin方案，F(xiàn)LG（UCLA）長(zhǎng)波輻射方案，F(xiàn)LG（UCLA）短波輻射方案，采用TEMF地面層方案，Noah路面過程，TEMF邊界層方案，以及GrellFreitas積云參數(shù)化方案。為研究在東風(fēng)波過程中海溫的影響機(jī)制，敏感性試驗(yàn)中將2001年8月3日125～130°E、20～30°N之間的SST大于等于30℃的區(qū)域增加1℃。即考慮增強(qiáng)SST的強(qiáng)度與梯度對(duì)東風(fēng)波與東風(fēng)波強(qiáng)降水的影響。

4.2.2暴雨東風(fēng)波環(huán)流場(chǎng)特征

2001年8月3日20時(shí)500 hPa（圖略）上，我國(guó)大部分地區(qū)被強(qiáng)大的副高控制，華南及東南沿海處于副高南側(cè)的偏東風(fēng)氣流中，浙閩沿海有一明顯的東風(fēng)波動(dòng)?？刂圃囼?yàn)中850 hPa及500 hPa高度場(chǎng)及風(fēng)場(chǎng)與實(shí)況有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖9）。

圖9顯示，3日20時(shí)東風(fēng)波位于臺(tái)灣島附近，850 hPa上模擬高度場(chǎng)強(qiáng)度略弱于實(shí)況，而模擬風(fēng)速則與實(shí)況較為一致。500 hPa上高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)模擬與實(shí)況均一致。顯示此次東風(fēng)波過程的模擬有較好的效果。

4.2.3暴雨東風(fēng)波強(qiáng)降水特征模擬

2001年8月3日08時(shí)一4日08時(shí)暴雨實(shí)況降水呈東南一西北走向帶狀分布，暴雨中心位于浙閩交界處，雨帶隨東風(fēng)波西移而向西移動(dòng)。24 h最大降水量位于121°E、28°N處，中心雨量為60 mm。控制試驗(yàn)中對(duì)浙閩交界處的降水落區(qū)及強(qiáng)度模擬與實(shí)況基本類似（圖10），雨區(qū)呈東西走向的帶狀分布，24 h最大降水量位于119.5°E、26.5°N處，中心雨量為80 mm。可見WRFV3.5也比較成功地模擬了這次東風(fēng)波暴雨過程。

4.2.4暴雨東風(fēng)波結(jié)構(gòu)特征模擬

圖11a給出了3日20時(shí)沿26.5°N的風(fēng)場(chǎng)、散度與垂直速度場(chǎng)的緯向垂直剖面模擬特征。東風(fēng)波波動(dòng)從地面一直伸展到500 hPa附近，波軸位于118.3°E附近，基本垂直，無傾斜。槽前為東北風(fēng)，且850 hPa以下東風(fēng)風(fēng)速隨高度遞減，槽后為東南風(fēng)，從119.3°E到118.3°E風(fēng)速向西逐漸減小，所以對(duì)應(yīng)低層為輻合區(qū)（陰影區(qū)）。其上波軸附近整層大氣為上升運(yùn)動(dòng)。散度場(chǎng)上，槽線附近及槽后的邊界層及對(duì)流層中低層為輻合，600 hPa高度以上則為輻散。由此可見，強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)起始于邊界層的輻合中心，而對(duì)流層低層的強(qiáng)輻合有利于強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)維持，邊界層輻合與對(duì)流層低層的輻合區(qū)域?qū)?yīng)產(chǎn)生深對(duì)流，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供有利條件。

圖11b顯示，3日20時(shí)沿26.5°N相對(duì)濕度與相當(dāng)位溫的緯向垂直剖面，可見，在東風(fēng)波槽線附近及槽后，相當(dāng)位溫隨高度遞減區(qū)從地面伸展至600hPa高度附近，高空亦存在一個(gè)高能舌往地面伸展，352 K線幾近打通，600 hPa以下為對(duì)流不穩(wěn)定。從地面至400 hPa高度附近維持85%以上的相對(duì)濕度，等相當(dāng)位溫線分布和相對(duì)濕度等值線分布有較好的一致性，850 hPa以下的邊界層高值相當(dāng)位溫區(qū)對(duì)應(yīng)95%以上的相對(duì)濕度。這種濕動(dòng)力對(duì)流不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)支持了此次東風(fēng)波的槽后強(qiáng)降水。

4.3海溫變化對(duì)暴雨東風(fēng)波影響機(jī)制

8月3日08時(shí)，東風(fēng)波槽線移至125°E附近，24 h移動(dòng)約10個(gè)經(jīng)度，移動(dòng)速度快。至4日08時(shí)，槽線位于120。附近，24 h移動(dòng)約5個(gè)經(jīng)度，東風(fēng)波移動(dòng)速度減慢。從3日平均海溫場(chǎng)上看，海溫大值中心較前有減弱，東風(fēng)波移動(dòng)過程中槽前無SST大于31℃的大值區(qū)分布（圖12a）。

將3日日平均SST上東風(fēng)波槽前的SST大于等于30℃區(qū)域的SST升高1℃進(jìn)行敏感性試驗(yàn)，結(jié)果顯示，3日SST的升高對(duì)于此后東風(fēng)波槽線的位置無明顯影響，這可能是因?yàn)榈匦蔚淖钃踝饔?。而?日08時(shí)至4日08時(shí)敏感試驗(yàn)中的東風(fēng)波暴雨累計(jì)降水量及其與控制實(shí)驗(yàn)的24 h降水量差值分布（圖12b）顯示，因?yàn)镾ST的升高使得降水中心北移，東風(fēng)波槽底區(qū)域降水量增加。

高度場(chǎng)上對(duì)8月3日增溫SST敏感性試驗(yàn)與原SST控制試驗(yàn)沿30°N（東風(fēng)波槽底）的垂直剖面作高度場(chǎng)差值分析（圖略）。結(jié)果顯示3日東風(fēng)波槽后部分在400 hPa以下層次出現(xiàn)深厚負(fù)變高，負(fù)變高中心在700～600 hPa層次，低層近海面負(fù)變高中心增多，范圍明顯擴(kuò)大，覆蓋整個(gè)東風(fēng)波槽前后部分。顯示隨著SST暖中心的升高，可以通過增強(qiáng)感熱與潛熱促使東風(fēng)波槽強(qiáng)度加強(qiáng)。

風(fēng)場(chǎng)上對(duì)8月3日增溫SST敏感性試驗(yàn)與原SST控制試驗(yàn)作差值分布分析（圖13）。圖13顯示975 hPa以及850 hPa上風(fēng)場(chǎng)差值均呈現(xiàn)東風(fēng)波范圍有明顯氣旋性增量分布，SST的升高使得東風(fēng)波波槽區(qū)中低層以下氣旋性成分增強(qiáng)，輻合性也加強(qiáng)。因此SST的增加使得東風(fēng)波在槽底位置的低值系統(tǒng)特征得到增強(qiáng)。槽底區(qū)域的風(fēng)場(chǎng)在東風(fēng)波低層輻合成分加強(qiáng)，進(jìn)一步維持和加強(qiáng)東風(fēng)波系統(tǒng)內(nèi)的垂直上升運(yùn)動(dòng)。這也是SST升高后雨區(qū)偏北，降雨增強(qiáng)的原因之一。

5結(jié)論

1）根據(jù)東風(fēng)波生成源地及移動(dòng)路徑，將影響我國(guó)南部沿海的中低層?xùn)|風(fēng)波分為3類：偏南東風(fēng)波、西行東風(fēng)波以及近海東風(fēng)波。影響3類東風(fēng)波特征的關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)副高的西伸與北進(jìn)對(duì)東風(fēng)波路徑有直接引導(dǎo)。

2）東風(fēng)波的分類合成結(jié)構(gòu)特征為：強(qiáng)渦度中心指示東風(fēng)波槽中心，3類東風(fēng)波中絕大多數(shù)的強(qiáng)渦度中心位置偏低，在850 hPa及以下，僅有一個(gè)其最強(qiáng)中心在500 hPa附近。東風(fēng)波低層為強(qiáng)輻合場(chǎng)，槽后有整層的垂直上升區(qū)。偏南東風(fēng)波波槽軸線隨高度向西傾斜，垂直上升區(qū)為幾個(gè)強(qiáng)中心上下疊置，西行東風(fēng)波和近海東風(fēng)波波槽軸線近乎垂直，他們的垂直上升運(yùn)動(dòng)中心位置偏低，分為在650 hPa和800 hPa。

3）合成診斷顯示，東風(fēng)波的海上移動(dòng)有向SST大值趨暖的趨勢(shì)。數(shù)值模擬顯示，增強(qiáng)東風(fēng)波槽前SST暖中心的強(qiáng)度，引起槽區(qū)低層和槽后中層出現(xiàn)負(fù)變高中心，同時(shí)SST的增溫將通過感熱與潛熱促使東風(fēng)波槽強(qiáng)度加強(qiáng)。將進(jìn)一步地增強(qiáng)東風(fēng)波暴雨強(qiáng)度和雨帶的北移。并增強(qiáng)中低層流場(chǎng)的氣旋式成分，增強(qiáng)低層輻合場(chǎng)，維持深厚垂直上升運(yùn)動(dòng)層。

4）典型西行東風(fēng)波個(gè)例分析顯示，東風(fēng)波槽區(qū)螺旋度增強(qiáng)對(duì)應(yīng)東風(fēng)波的增強(qiáng)，登陸后因底摩擦和強(qiáng)降水，螺旋度減弱。東風(fēng)波緯向位溫偏差顯示東風(fēng)波在熱力場(chǎng)上具有“上暖下冷”的不穩(wěn)定垂直結(jié)構(gòu)。東風(fēng)波西移渦度增強(qiáng)時(shí)，整層擾動(dòng)位能增強(qiáng)，有擾動(dòng)動(dòng)能向分層擾動(dòng)位能轉(zhuǎn)化。東風(fēng)波登陸強(qiáng)度減弱，則有分層擾動(dòng)位能項(xiàng)減弱，能量向擾動(dòng)動(dòng)能向轉(zhuǎn)化。