2015年廣東開(kāi)汛前后旱澇急轉(zhuǎn)特征及成因分析

于玲玲，麥健華，紀(jì)忠萍，張東

（1. 廣東省氣象臺(tái)，廣東 廣州 510641；2. 中山市氣象局，廣東 中山 528400）

1 引 言

長(zhǎng)久以來(lái)，旱澇異常都是氣象工作者研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一[1-2]。旱澇急轉(zhuǎn)是旱澇異常的其中一種表現(xiàn)形式，指的是干旱與洪、澇災(zāi)害在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。大量的研究表明，旱澇急轉(zhuǎn)與大氣環(huán)流異常密切相關(guān)[3-4]。封國(guó)林等[5]在對(duì)中國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)旱澇急轉(zhuǎn)的降水異常事件及其影響機(jī)制進(jìn)行了初步分析的基礎(chǔ)上，建立了天氣學(xué)概念模型。童金等[6]從多尺度低頻角度對(duì)長(zhǎng)江中下游旱澇急轉(zhuǎn)進(jìn)行分析，得出轉(zhuǎn)折前后大氣環(huán)流場(chǎng)存在顯著差異，副高短期活動(dòng)、孟加拉灣低槽及中高緯度槽脊對(duì)旱澇急轉(zhuǎn)具有重要影響。吳志偉等[7-8]定義了長(zhǎng)周期旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)(LDFAI)，并對(duì)長(zhǎng)江中下游及華南地區(qū)的旱澇急轉(zhuǎn)的氣候特征與大尺度大氣環(huán)流異常的關(guān)系進(jìn)行研究，分析了異常年的同期和前期的大尺度大氣環(huán)流異常特征。也有學(xué)者對(duì)旱澇急轉(zhuǎn)前后的水汽特征進(jìn)行了研究。王傳輝等[9]分析了長(zhǎng)江中下游地區(qū)旱澇急轉(zhuǎn)前后的環(huán)流特征及水汽條件，指出旱澇急轉(zhuǎn)前后在東北冷渦的作用下，長(zhǎng)江中下游地區(qū)受西北干冷氣流和西南暖濕氣流共同影響，為洪澇的發(fā)生提供有利的水汽條件。李麗平等[10]分析了華南前汛期9 個(gè)典型澇年的低頻降水特征及其與低頻水汽輸送的關(guān)系，探討了低頻水汽輸送通道及源地，并且指出水汽信號(hào)參考源地和模擬源地，可作為華南前汛期提前2～6 d 延伸期預(yù)報(bào)的重點(diǎn)考察地區(qū)。孫小婷等[11]定義了西南地區(qū)夏季長(zhǎng)周期旱澇急轉(zhuǎn)指數(shù)，選取旱澇急轉(zhuǎn)典型年，分別分析了旱轉(zhuǎn)澇年和澇轉(zhuǎn)旱年的旱期和澇期大氣環(huán)流和水汽輸送特征，指出來(lái)自孟加拉灣和南海的水汽輸送對(duì)旱澇急轉(zhuǎn)的發(fā)生具有重要作用。

以上研究主要針對(duì)長(zhǎng)江中下游、華南和西南地區(qū)，也有學(xué)者對(duì)湖南、山東等地的旱澇急轉(zhuǎn)進(jìn)行了分析[12-13]，而針對(duì)廣東地區(qū)多為旱或者澇單方面特征的研究[14-15]，對(duì)廣東前汛期旱澇急轉(zhuǎn)的研究幾乎空白。因此，本文以廣東2015 年開(kāi)汛前后一次極端的旱澇急轉(zhuǎn)事件為研究對(duì)象，利用廣東省86站逐日降水資料、NCEP/NCAR 一天四次的FNL再分析資料和NOAA 發(fā)布的逐6 h Hysplit 后向軌跡模式資料和日平均海溫資料，對(duì)旱澇急轉(zhuǎn)前、后兩候的大氣環(huán)流和水汽條件進(jìn)行研究，并從海氣相互作用方面探討旱澇急轉(zhuǎn)的成因。

2 資料與方法

使用資料：(1) 1981—2015 年廣東省 86 站逐日降水量資料(北京時(shí) 08—08 時(shí))；(2) NCEP/NCAR 發(fā)布的一天四次的FNL 再分析資料，水平分辨率 1 °×1 °；(3) NOAA 發(fā)布逐 6 h 的 GDAS 資料，水平分辨率1 °×1 °，用以驅(qū)動(dòng)后向軌跡模式Hysplit；(4) NOAA發(fā)布的1981—2015年日平均海溫資料，水平分辨率為0.25 °×0.25 °。

研究方法：本文使用《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20481-2017》制定的，用以表征某時(shí)段降水量出現(xiàn)概率多少，適用于不同地區(qū)不同時(shí)間尺度干旱的監(jiān)測(cè)與評(píng)估的指標(biāo)——逐月標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)(SPI_1)及逐月降水距平百分率(逐月PA)，初步分析2015 年3—5 月逐月降水異常分布；用逐候降水距平百分率(逐候PA)劃分旱澇急轉(zhuǎn)前、后兩候，從而進(jìn)行旱澇急轉(zhuǎn)前后大氣環(huán)流和水汽條件的對(duì)比分析，其中水汽輸送貢獻(xiàn)率和水汽收支的計(jì)算均采用江志紅等[16]的方法；用相關(guān)分析研究海氣相互作用與旱澇急轉(zhuǎn)的關(guān)系。本文中的距平均相對(duì)1981—2010年的歷史平均進(jìn)行計(jì)算。

3 2015 年廣東開(kāi)汛前后降水特征分析

圖1 2015年3月(a)、4月(b)、5月(c)廣東86站逐月PA(%)

表1 2015年3—5月廣東86站平均月降水量及月尺度標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)SPI_1

為了進(jìn)一步劃分旱澇急轉(zhuǎn)前后的時(shí)間點(diǎn)，圖2給出了2015年3—5月廣東86站平均逐候PA和降水量?？梢?jiàn)，3—4月逐候PA 僅在3月第3候?yàn)檎溆嗑鶠樨?fù)，對(duì)應(yīng)逐候降水量均在25 mm 以下；5月第1候開(kāi)始轉(zhuǎn)為正值，對(duì)應(yīng)全省平均候降水量超過(guò)60 mm，且5 月僅有第3 候?yàn)樨?fù)，候降水量不到40 mm，第 4 候、第 5 候 PA 分別高達(dá) 207.14% 和135.78%，候降水量均超過(guò)100 mm，加重了洪澇程度，因此本文將4月第5候、第6候作為旱澇急轉(zhuǎn)前兩候，分別代表旱澇急轉(zhuǎn)前和由旱轉(zhuǎn)澇的過(guò)渡階段，5 月第 1 候、第 2 候作為旱澇急轉(zhuǎn)后兩候，代表旱澇急轉(zhuǎn)后階段。

圖2 2015年3—5月廣東86站平均逐候PA(%)及逐候降水量(mm)

4 旱澇急轉(zhuǎn)前后大氣環(huán)流和水汽變化特征分析

4.1 大氣環(huán)流變化特征分析

4.1.1 500 hPa環(huán)流形勢(shì)的轉(zhuǎn)變

趙世發(fā)等[18]對(duì)歷史資料分析發(fā)現(xiàn)：不同的穩(wěn)定大氣環(huán)流形勢(shì)對(duì)應(yīng)著不同的異常天氣過(guò)程。旱澇急轉(zhuǎn)的發(fā)生必然對(duì)應(yīng)著干旱、穩(wěn)定的環(huán)流形勢(shì)的崩潰和調(diào)整，因而，大尺度環(huán)流背景的轉(zhuǎn)變是天氣發(fā)生轉(zhuǎn)折的重要因素。一系列的研究結(jié)果表明：500 hPa 中高緯度大尺度環(huán)流對(duì)暴雨的發(fā)生具有一定的指示意義[19-20]。

圖3 給出了旱澇急轉(zhuǎn)前、后兩候500 hPa 高度及距平合成場(chǎng)。旱澇急轉(zhuǎn)前，4 月第5 候(圖3a)中高緯度為兩槽兩脊形勢(shì)，即30～60 °E的歐洲地區(qū)和鄂霍次克海附近為高空槽，鄂霍次克海以北為冷渦，其南側(cè)的東亞大槽偏東，槽底偏北；烏拉爾山以東至貝加爾湖附近和160 °E～180 °的西太平洋北部為高壓脊。距平場(chǎng)來(lái)看，中高緯度的槽脊都較歷史氣候態(tài)偏強(qiáng)，這使我國(guó)大部地區(qū)處于西北氣流的控制之下，易導(dǎo)致降水偏少[21-22]。南海區(qū)域副高接近氣候態(tài)。4月第6候(圖3b)中高緯度二槽二脊東移，南海區(qū)域副高加強(qiáng)西伸，副高范圍及強(qiáng)度明顯比氣候態(tài)偏大、偏強(qiáng)。

5 月第1 候(圖3c)由旱轉(zhuǎn)澇，中高緯度為二脊一槽形勢(shì)，5月第2候(圖3d)為兩槽一脊型[23]，這兩種形勢(shì)的共同點(diǎn)在于，中高緯度烏拉爾山至巴爾喀什湖附近均為高壓脊，貝加爾湖附近為冷渦或低槽區(qū)，5 月第1 候冷渦隨高度向后傾斜(圖5c 和圖6c)，有利于其東移發(fā)展[24]，而其強(qiáng)度與華南降水存在顯著的正相關(guān)[25]。低緯度南海副高先持續(xù)加強(qiáng)西伸，后有所減弱，但均較氣候態(tài)偏強(qiáng)。這兩種環(huán)流形勢(shì)之下，烏拉爾山附近的冷空氣由貝加爾湖附近的低槽引導(dǎo)南下，與低緯副高北側(cè)的西南氣流相遇，極易造成暴雨發(fā)生，副高的穩(wěn)定增強(qiáng)使廣東地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間處于副高北側(cè)不穩(wěn)定區(qū)域，有利于降水的維持[26-27]。

圖3 2015年4月第5候（a）、第6候（b）、5月第1候（c）和第2候（d）500 hPa位勢(shì)高度和距平合成場(chǎng)(填色部分)

4.1.2 高低空垂直耦合的轉(zhuǎn)變

例如：We love our country, we hope she’ll be stronger and stronger.

高低空垂直耦合是暴雨發(fā)生和維持的有利條件[28]。圖4、圖5 分別給出了旱澇急轉(zhuǎn)前后的200 hPa 風(fēng)場(chǎng)及散度場(chǎng)和850 hPa 風(fēng)場(chǎng)及渦度場(chǎng)。圖4a 可見(jiàn)，4 月第5 候南亞高壓位于中南半島南部，中心偏南，強(qiáng)度較弱，高空急流中心位于長(zhǎng)江中下游地區(qū)到日本一帶，廣東處于偏西氣流中。散度場(chǎng)可見(jiàn)，輻散大值中心位于孟加拉灣至青藏高原一帶，廣東地區(qū)高空輻散非常弱，結(jié)合圖5a 同時(shí)段低層850 hPa風(fēng)場(chǎng)和渦度場(chǎng)，孟加拉灣的西到西南風(fēng)與中南半島的東南風(fēng)在青藏高原輻合，對(duì)應(yīng)渦度的大值區(qū)，廣東至南海北部為北風(fēng)控制，低層輻合和高層輻散均不明顯。4 月第6 候(圖4b) 200 hPa 南亞高壓加強(qiáng)北移，高空急流中心移至浙江、福建一帶，廣東處于急流南側(cè)的偏西氣流中，輻散大值中心東移至湖南一帶，廣東高空輻散開(kāi)始增強(qiáng)。結(jié)合圖5b 低層850 hPa 中南半島轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，與來(lái)自孟加拉灣的西南風(fēng)疊加且持續(xù)東傳，副高西伸加強(qiáng)，南海南部轉(zhuǎn)為東到東南風(fēng)，廣東轉(zhuǎn)受西南風(fēng)控制，高低層配置向有利于降水的方向轉(zhuǎn)變。

5 月第 1 候(圖 4c)200 hPa 南亞高壓中心北移至中南半島中部，強(qiáng)度增強(qiáng)，高空急流加強(qiáng)且西移至長(zhǎng)江中上游一帶，廣東位于南亞高壓東北側(cè)、高空急流南側(cè)的西北到偏西風(fēng)喇叭形流場(chǎng)和輻散中心區(qū)域，高空抽吸作用有利于上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)[29]，結(jié)合圖5c 副高持續(xù)加強(qiáng)西伸，其西北側(cè)低空急流加強(qiáng)，廣東位于低空急流左側(cè)，正渦度的增加有利于低層輻合的加強(qiáng)，廣東地區(qū)高低空急流達(dá)到很好的垂直耦合，強(qiáng)烈的低層輻合和上升運(yùn)動(dòng)為廣東由旱轉(zhuǎn)澇提供充足的動(dòng)力條件。5 月第2 候(圖4d)廣東高空輻散和低層輻合均增強(qiáng)，更有利于降水的產(chǎn)生。

圖4 同圖3，但為200 hPa風(fēng)場(chǎng)(m/s)及散度場(chǎng)(填色部分，10-5·s-1)

4.1.3 地面氣壓場(chǎng)的轉(zhuǎn)變

梁建茵等[14]指出，前汛期降水主要為北方冷空氣侵入，冷暖空氣相互作用的結(jié)果。為了研究冷空氣在此次旱澇急轉(zhuǎn)前后的作用，圖6給出了旱澇急轉(zhuǎn)前、后兩候的地面氣壓及距平合成場(chǎng)。4月第5 候(圖6a)，冷高壓中心位于長(zhǎng)江入?？谔帲惣訝柡阅弦约扒嗖馗咴瓰檩^強(qiáng)的正距平，地面冷空氣偏強(qiáng)，偏北風(fēng)控制中國(guó)大部地區(qū)及南海北部海面，結(jié)合圖5a，南海北部無(wú)暖濕氣流，因此不利于降水的產(chǎn)生。4 月第6 候(圖6b)冷高壓移走，貝加爾湖及中國(guó)東北地區(qū)為負(fù)距平，廣東處于均壓場(chǎng)中。5 月第 1 候(圖 6c) 至第 2 候(圖 6d)中高緯度烏拉爾山至貝加爾湖及青藏高原為正距平，同時(shí)東北冷渦強(qiáng)烈發(fā)展，華南大部為負(fù)距平，廣東地區(qū)等壓線呈南北走向，有利于暖濕空氣的輸送，冷暖空氣均偏強(qiáng)易產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)峙，有利于暴雨的產(chǎn)生。這與李宏毅等[30]得到的華南西北部存在海平面氣壓場(chǎng)的正異常中心，該正異常中心的南部出現(xiàn)負(fù)異常，華南易澇的結(jié)論一致。

圖5 同圖3，但為 850 hPa風(fēng)場(chǎng)(m/s)及渦度場(chǎng)(填色部分，10-5·s-1)

圖6 同圖3，但為海平面氣壓和距平合成場(chǎng)(填色部分)(hPa)

4.2 水汽條件變化特征分析

4.2.1 水汽輸送通道的轉(zhuǎn)變

充足的水汽供應(yīng)是大范圍長(zhǎng)時(shí)間降水發(fā)生和維持的必要條件。為了揭示此次廣東旱澇急轉(zhuǎn)前、后水汽輸送通道的轉(zhuǎn)變，本文利用NOAA 的Hysplit后向軌跡模式進(jìn)行模擬。選取旱澇急轉(zhuǎn)前后降水差異較大的廣州站為代表站，模擬時(shí)段為旱澇急轉(zhuǎn)前4 月第5 候、第6 候和旱澇急轉(zhuǎn)后的5月第 1 候、第 2 候，選取接近 850 hPa 的 1 500 m 為模擬高度，模擬氣塊后向5 d的運(yùn)動(dòng)軌跡。分別將兩個(gè)時(shí)段模擬的若干條軌跡進(jìn)行聚類分析，得到廣州站在旱澇急轉(zhuǎn)前、后的水汽輸送通道和水汽貢獻(xiàn)率如圖7所示。

旱澇急轉(zhuǎn)前到達(dá)廣州站1 500 m 高度的水汽輸送通道有6條(圖7a)，通道1、2、3、4來(lái)源于陸地，總水汽貢獻(xiàn)率為59%，其中又以通道2、4的貢獻(xiàn)率為最大，分別為29%、21%；通道5、6來(lái)源于海上，分別為北部灣和孟加拉灣，兩者總水汽貢獻(xiàn)率為41%，其中，孟加拉灣通道的水汽貢獻(xiàn)率僅占6%，北部灣通道的水汽貢獻(xiàn)率高達(dá)35%，因此旱澇急轉(zhuǎn)前廣東的水汽主要來(lái)自通道2長(zhǎng)江中下游一帶，以及來(lái)自通道5北部灣一帶，但這兩條通道的長(zhǎng)度相當(dāng)短，說(shuō)明氣流非常弱，對(duì)降水的產(chǎn)生不利。因此，旱澇急轉(zhuǎn)前的水汽來(lái)源分散且氣流軌跡不利于水汽輸送和降水的形成。圖7b 可見(jiàn)，旱澇急轉(zhuǎn)后水汽通道發(fā)生了顯著的變化，三支通道均來(lái)源于海上，通道1來(lái)源于孟加拉灣，經(jīng)中南半島北部和北部灣到達(dá)廣州，水汽貢獻(xiàn)率為10%；通道2來(lái)源于中南半島南部近海海面，經(jīng)中南半島中部和海南到達(dá)廣州，水汽貢獻(xiàn)率為35%；通道3來(lái)源于南海南部，水汽貢獻(xiàn)率為55%，說(shuō)明旱澇急轉(zhuǎn)后的水汽主要來(lái)自南海南部以及中南半島南部近海海面，強(qiáng)勁的西南到偏南風(fēng)帶來(lái)充足的水汽，有利于降水的產(chǎn)生。

圖7 廣州站旱澇急轉(zhuǎn)前(a)、后(b)向后5 d的1 500 m高度水汽輸送通道

4.2.2 整層水汽通量積分和散度的轉(zhuǎn)變

水汽輸送通道的轉(zhuǎn)變使水汽通量隨之改變。圖8 給出了旱澇急轉(zhuǎn)前后整層水汽通量積分及散度。4月第5候(圖8a)水汽通量積分大值區(qū)及水汽輻合區(qū)位于孟加拉灣至青藏高原一帶，廣東水汽輸送弱，且位于水汽輻散區(qū)；4月第6候(圖8b)來(lái)自孟加拉灣與西太副高西側(cè)的水汽在中南半島北部輻合，并向湖南-江西-福建一帶輸送，此處為整層水汽通量積分和輻合大值區(qū)，廣東北部地區(qū)處于水汽輻合大值區(qū)的邊緣，水汽條件較前一候有所改善；5月第1候(圖8c)西太副高西伸北抬，來(lái)自西太副高西北側(cè)、孟加拉灣及南海的水汽均向廣東地區(qū)輸送，整層水汽通量積分及水汽輻合顯著增強(qiáng)，最大水汽通量散度超過(guò)-2.1×10-7g/(cm2·hPa·s)，為旱澇急轉(zhuǎn)提供充足的水汽供應(yīng)；5 月第2 候(圖8d)水汽輻合中心移至長(zhǎng)江流域和臺(tái)灣以北，廣東水汽輻合仍較強(qiáng)，有利于降水的產(chǎn)生。

圖8 同圖3，但為整層(1 000～300 hPa)水汽通量積分(矢量，10-3 g/(cm·s))及散度(填色部分，10-7 g/(cm2·hPa·s))

4.2.3 水汽收支的轉(zhuǎn)變

為了研究此次旱澇急轉(zhuǎn)前后水汽收支的轉(zhuǎn)變，本文取廣東省旱澇急轉(zhuǎn)最顯著的區(qū)域(111～117 °E，22～25 °N)進(jìn)行水汽通量差的計(jì)算，圖 9給出了旱澇急轉(zhuǎn)前后水汽通量差的垂直變化。4月第5 候低層925 hPa 以下水汽通量差基本為正，水汽凈流出，850 hPa 及以上為弱負(fù)值，為弱的凈流入；4 月第6 候?yàn)橛珊缔D(zhuǎn)澇的過(guò)渡階段，600 hPa高度及以下水汽轉(zhuǎn)為弱的凈流入，500 hPa 高度附近為弱的凈流出；旱澇急轉(zhuǎn)后的5 月第1 候，700 hPa 高度及以下水汽凈流入，且在925 hPa 高度達(dá)最大，約-4.5×106kg/s，700 hPa 以上高度水汽為凈流出；5 月第2 候低層凈流入及中層凈流出稍有減弱，仍有利于降水。

圖9 廣東地區(qū)（111～117 °E，22～25 °N）平均水汽通量差的垂直變化(106 kg/s)

綜上所述，無(wú)論旱澇急轉(zhuǎn)前、后，水汽凈流入最大層都在行星邊界層高度，但旱澇急轉(zhuǎn)前整層水汽流入和流出都很弱，旱澇急轉(zhuǎn)后低層水汽流入明顯增強(qiáng)。

為進(jìn)一步觀察旱澇急轉(zhuǎn)前后各邊界水汽的收支情況，對(duì)區(qū)域 111～117 °E，22～25 °N 四個(gè)邊界分別進(jìn)行水汽收支的計(jì)算，水汽主要集中在低層，因此取地面到850 hPa高度的水汽通量做平均，分別計(jì)算東、西、南、北邊界的水汽通量(正負(fù)號(hào)表示水汽的來(lái)向，即風(fēng)的方向，正的為南風(fēng)西風(fēng)，負(fù)的為北風(fēng)東風(fēng))如表2所示，可見(jiàn)4月第5候四個(gè)邊界的水汽通量均為負(fù)，平均值較小，為-0.71×106kg/s，表明此時(shí)水汽是由北風(fēng)和東風(fēng)帶來(lái)的，以北邊界和東邊界的水汽流入為主，且水汽不足。4 月第6 候開(kāi)始，四個(gè)邊界的水汽通量轉(zhuǎn)為正值，且有所增加，平均值為0.99×106kg/s，表明水汽轉(zhuǎn)為弱南風(fēng)西風(fēng)輸送，且水汽輸送增加。5月第1到第2候，四邊界平均水汽通量持續(xù)增加至2.05×106kg/s，表明南風(fēng)、西風(fēng)輸送水汽顯著增加。且從旱澇急轉(zhuǎn)后南、北邊界的水汽通量來(lái)看，南邊界水汽通量為最大，表明水汽輸送以南邊界輸入為主；東、西邊界中則以東邊界輸出為主。

同時(shí)，表2 給出了南、北方向的水汽收支，東、西方向的水汽收支和總凈水汽收支，以研究整個(gè)區(qū)域內(nèi)水汽的凈收支情況。其中：

表2 4月第5候—5月第2候廣東地區(qū)(111～117 °E，22～25 °N)各邊界低層平均(1 000～850 hPa)逐候水汽收支(106 kg/s)

水汽收支的正負(fù)表示水汽的凈流出和凈流入?？梢?jiàn)，旱澇急轉(zhuǎn)前，4 月第 5 候、第 6 候的總凈水汽收支分別為-0.24×106kg/s 和-0.40×106kg/s，水汽凈流入較弱。5 月第 1 候、第 2 候，北-南向與東-西向水汽凈收支的絕對(duì)值均增大，其中北-南向水汽凈收支分別為-2.88×106kg/s 和-2.45×106kg/s，水汽凈流入，東-西向水汽凈收支分別為0.51×106kg/s 和 0.88×106kg/s，水汽凈流出，北-南向的凈流入遠(yuǎn)大于東-西向的凈流出，總凈水汽收支為凈流入，這為旱澇急轉(zhuǎn)提供了充足的水汽供應(yīng)。

5 海氣相互作用對(duì)旱澇急轉(zhuǎn)的影響

相關(guān)研究指出，黑潮區(qū)(130～155 °E，15～35 °N)、北太平洋中部(170 °E～165 °W，15～30 °N)、赤道中東太平洋(Ni?o3 區(qū)(150～90 °W，5 °S～5 °N)，Ni?o4 區(qū)(160 °E～150 °W，5 °S～5 °N)) 、印度洋及南海的海溫與華南降水密切相關(guān)[31-33]。

圖10a~10c 給出了 2015 年 3 月、4 月、5 月的海溫距平場(chǎng)，3—5月，Ni?o3、Ni?o4區(qū)海溫距平達(dá)1.0～1.5 ℃，El Ni?o 事件顯著。3—4 月黑潮區(qū)-北太平洋中部的海溫負(fù)距平超過(guò)-1.0 ℃，局部達(dá)-1.5 ℃，5 月兩海區(qū)海溫距平由負(fù)轉(zhuǎn)正，達(dá)1.0～1.5 ℃，局部超過(guò)了2.0 ℃。且5 月降水量與3—4月平均降水量的差與這兩個(gè)時(shí)段內(nèi)黑潮區(qū)、北太平洋中部以及 Ni?o3、Ni?o4 區(qū)海溫距平差的相關(guān)系數(shù)(圖略)均超過(guò)了0.05 的顯著性水平檢驗(yàn)，因此，將以上四個(gè)海區(qū)5 月的海溫距平場(chǎng)分別與500 hPa 位勢(shì)高度場(chǎng)求相關(guān)(圖略)，四個(gè)海區(qū)的海溫距平均與巴爾喀什湖附近環(huán)流呈正相關(guān)，與貝加爾湖附近的環(huán)流呈顯著的負(fù)相關(guān)；另外，黑潮區(qū)與廣東地區(qū)和印度半島的環(huán)流呈負(fù)相關(guān)，北太平洋中部與廣東地區(qū)的環(huán)流、Ni?o3區(qū)與印度半島的環(huán)流均呈負(fù)相關(guān)，且以上相關(guān)系數(shù)均通過(guò)0.002 的顯著性水平檢驗(yàn)，由圖11可見(jiàn)，四個(gè)海區(qū)5月與3—4月平均的海溫距平差均為正，因此，四個(gè)海區(qū)5 月海溫異常增暖分別可使巴爾喀什湖附近高壓脊、貝加爾湖附近低槽、印度半島低槽和廣東地區(qū)低槽加強(qiáng)，大氣環(huán)流轉(zhuǎn)為有利降水的形勢(shì)。

圖10 2015年3月(a)、4月(b)、5月(c)海溫距平場(chǎng)(℃)

圖11 2015年5月海溫距平與3—4月平均海溫距平的差值場(chǎng)

綜上所述，黑潮區(qū)、北太平洋中部以及Ni?o3、Ni?o4 區(qū)海溫在5 月異常增暖的劇烈變化與此次旱澇急轉(zhuǎn)前后大氣環(huán)流的轉(zhuǎn)折密切相關(guān)。

另外，圖10 還可見(jiàn)，印度洋3 月海溫距平為負(fù)，4 月轉(zhuǎn)為正，且5 月增加到1 ℃以上，南海海溫距平由3 月、4 月的負(fù)距平轉(zhuǎn)為5 月的正距平。研究表明[34]，印度洋海溫正異常有利于南海海溫正異常的發(fā)生。而南海海溫增暖，有利于華南地區(qū)低層水汽輻合(見(jiàn)4.2節(jié))，加上較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，使該地區(qū)的降水增加[32]。

6 結(jié)論與討論

旱澇急轉(zhuǎn)的發(fā)生必然伴隨著大氣環(huán)流和多種氣象因子的迅速轉(zhuǎn)變，本文分析2015 年廣東開(kāi)汛前后旱澇急轉(zhuǎn)前、后兩候的大氣環(huán)流和水汽條件的轉(zhuǎn)變，從海氣相互作用方面尋找旱澇急轉(zhuǎn)成因，得到以下結(jié)論。

(1) 2015年5月第1候廣東發(fā)生了嚴(yán)重的旱澇急轉(zhuǎn)事件，旱澇急轉(zhuǎn)前，廣東全省處于嚴(yán)重干旱狀態(tài)，旱澇急轉(zhuǎn)后除湛江南部外，其余地區(qū)降水異常偏多。

(2) 旱澇急轉(zhuǎn)前后大氣環(huán)流和水汽條件產(chǎn)生了急劇轉(zhuǎn)變。大氣環(huán)流方面，500 hPa 中高緯度由“兩槽兩脊”轉(zhuǎn)為“兩脊一槽”和“兩槽一脊”，南海區(qū)域副高持續(xù)加強(qiáng)，200 hPa 南亞高壓北移加強(qiáng)，廣東高空輻散加強(qiáng)，高、低空急流的垂直耦合使上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，地面由冷空氣控制廣東轉(zhuǎn)為冷暖氣流在廣東交匯。水汽條件方面，到達(dá)廣東的水汽輸送通道由北部灣和長(zhǎng)江中下游地區(qū)轉(zhuǎn)為南海南部和中南半島南部近海，氣流輸送由弱轉(zhuǎn)強(qiáng)；垂直方向上低層水汽由東風(fēng)、北風(fēng)輸送轉(zhuǎn)為西風(fēng)、南風(fēng)輸送，低層水汽凈流入顯著增加。

(3) 旱澇急轉(zhuǎn)前后海溫場(chǎng)發(fā)生了劇烈的變化。黑潮區(qū)、北太平洋中部及Ni?o3、Ni?o4區(qū)海溫的異常增暖有利于中高緯度巴爾喀什湖附近的高壓脊和貝加爾湖附近的高空槽的加強(qiáng)；黑潮區(qū)海溫異常增暖有利于中低緯度廣東地區(qū)和印度半島的低槽加強(qiáng)，另外，北太平洋中部和Ni?o3 區(qū)的海溫異常增暖分別有利于廣東地區(qū)低槽和印度半島低槽的加強(qiáng)，大氣環(huán)流轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣诮邓男蝿?shì)。印度洋和南海的海溫異常增暖有利于華南地區(qū)低層水汽輻合。

另外，以往的研究表明，廣東前汛期降水具有明顯的周期振蕩特征，對(duì)2015 年1—9 月廣東地區(qū)逐日降水進(jìn)行小波分析和譜分析可知，旱澇急轉(zhuǎn)前后，4—5 月廣東降水具有4～8 d 的準(zhǔn)單周振蕩及10～20 d 和60～90 d 的季節(jié)內(nèi)振蕩特征，對(duì)降水距平進(jìn)行 4～8 d 、10～20 d 和 60～90 d 濾波后的三個(gè)時(shí)間尺度降水分量的方差貢獻(xiàn)率進(jìn)行計(jì)算，分別為21.8%、21.2%和7.2%，可見(jiàn)以上三個(gè)時(shí)間尺度降水分量是此次旱澇急轉(zhuǎn)前后廣東降水的重要組成部分，其中更以4～8 d 和10～20 d 尺度的降水分量為主。影響此次旱澇急轉(zhuǎn)的主要低頻系統(tǒng)如何，本文未做探討，其低頻成因有待進(jìn)一步深入研究。