雙低空急流影響下華南初夏降水日變化的時(shí)空分布特征

智協(xié)飛 李佳 張玲

摘要 利用2010—2016年5—6月ERA5逐小時(shí)再分析數(shù)據(jù)集和國(guó)家氣象信息中心逐小時(shí)降水量融合產(chǎn)品，對(duì)影響華南地區(qū)的低空急流事件進(jìn)行篩選和分類，并分析天氣系統(tǒng)相關(guān)的低空急流（Synoptic-system-related Low-Level Jet，SLLJ）和邊界層急流（Boundary Layer Jet，BLJ）的日變化及其影響下的華南降水日變化的時(shí)空分布特征。結(jié)果表明，BLJ和SLLJ在白天減弱、夜間增強(qiáng)，并在凌晨達(dá)到峰值，其日變化主要與邊界層慣性振蕩引起的非地轉(zhuǎn)風(fēng)的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)有關(guān)。雙急流日華南地區(qū)降水量顯著增加，且降水日變化有明顯的區(qū)域差異，這與雙急流的演變和配置密切相關(guān)。廣西中北部主要為SLLJ左前方發(fā)生的夜間山區(qū)降水，且降水量?jī)H有凌晨的單峰。廣西沿海和廣東地區(qū)存在早晨和午后兩個(gè)峰值，BLJ出口區(qū)輻合和SLLJ入口區(qū)輻散的維持有利于降水頻率的增大，從而導(dǎo)致午后峰值的出現(xiàn)，而早晨的峰值除了受雙急流有利配置的影響外，主要?dú)w因于早晨降水強(qiáng)度的增加。

關(guān)鍵詞華南;邊界層急流;天氣尺度低空急流;降水日變化;慣性振蕩

低空急流（Low-Level Jets，LLJs）是一種在世界范圍內(nèi)經(jīng)常觀測(cè)到的天氣現(xiàn)象，多出現(xiàn)在平原、高大山脈附近或海陸熱力差異明顯的地區(qū)，因其對(duì)空氣污染傳輸、對(duì)流活動(dòng)以及降水等方面的影響而受到廣泛關(guān)注（Stensrud，1996;Rife et al.，2010;劉鴻波等，2014）。低空急流是影響我國(guó)南方夏季降水的關(guān)鍵因子，有兩類基本作用：一是熱力作用，作為大氣低層的水汽輸送通道提供不穩(wěn)定的暖濕空氣;二是動(dòng)力作用，急流出口區(qū)輻合增強(qiáng)強(qiáng)迫抬升、加大水平和垂直切變（朱乾根等，1985;Augustine and Caracena，1994;Tuttle and Davis，2006）。一些學(xué)者利用逐6 h再分析資料（Liu et al.，2012;王東阡和張耀存，2012;Wang et al.，2013;賽瀚和苗峻峰，2015）或風(fēng)廓線雷達(dá)觀測(cè)資料（Du et al.，2012;陳楠等，2014;Miao et al.，2018;Shu et al.，2018）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，著重關(guān)注急流本身的結(jié)構(gòu)、季節(jié)變化、日變化特征及其形成和發(fā)展機(jī)制。但總體而言，我國(guó)多數(shù)研究是針對(duì)速度峰值位于850～700 hPa的這一類低空急流，且受到觀測(cè)數(shù)據(jù)和再分析數(shù)據(jù)時(shí)空分辨率的限制。Du et al.（2014）使用2006—2011年5—7月高分辨率WRF中尺度模擬數(shù)據(jù)集，總結(jié)了中國(guó)低空急流的客觀分類、時(shí)空分布特征和形成機(jī)理，此數(shù)據(jù)集也應(yīng)用于沿海邊界層急流的相關(guān)研究中（Du et al.，2015;Zhang et al.，2018）。上述研究表明，中國(guó)主要存在兩類低空急流，一類是出現(xiàn)在1～4 km之間，與天氣系統(tǒng)（或次天氣系統(tǒng)）相關(guān)的低空急流，也稱為天氣尺度低空急流（SLLJ）;另一類是出現(xiàn)在1 km以下的邊界層急流（BLJ），同時(shí)受邊界層過(guò)程和大尺度天氣系統(tǒng)的影響。兩類低空急流的特征、成因以及對(duì)降水的影響都存在差異，且各地的BLJ均表現(xiàn)出明顯的日變化，而SLLJ的日變化則因地區(qū)而異（孫繼松，2005;Ranjha et al.，2013;Du et al.，2014）。

華南位于云貴高原東部，東南緊鄰大洋，地勢(shì)北高南低，有各種山脈、丘陵和蜿蜒的海岸線，隨著東亞夏季風(fēng)的爆發(fā)，兩類低空急流的發(fā)生頻率也明顯增大。Du and Chen（2019a）利用ERA5再分析數(shù)據(jù)和TRMM衛(wèi)星降水資料研究21 a華南地區(qū)BLJ事件和SLLJ事件的氣候特征及其對(duì)降水的影響，兩類急流事件通過(guò)地形效應(yīng)、天氣擾動(dòng)和水汽輸送導(dǎo)致中國(guó)南方降水分布和日變化的差異。關(guān)于低空急流的形成和發(fā)展機(jī)制，目前主要有兩種理論：一是慣性振蕩理論（Blackadar，1957;朱乾根，1975），指出夜間湍流混合減弱使科氏力作用于非地轉(zhuǎn)風(fēng)產(chǎn)生慣性振蕩，背景風(fēng)增強(qiáng)進(jìn)而出現(xiàn)低空急流;二是傾斜地形的斜壓理論（Holton，1967），強(qiáng)調(diào)傾斜地形的熱強(qiáng)迫對(duì)邊界層風(fēng)場(chǎng)日變化的影響。事實(shí)上，在不同的大尺度環(huán)流背景以及地形的熱動(dòng)力強(qiáng)迫作用下，低空急流的形成和發(fā)展是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果（Du and Rotunno，2014;Shapiro et al.，2016）。

日變化是地球氣候系統(tǒng)最基本的周期信號(hào)，以太陽(yáng)輻射為最主要驅(qū)動(dòng)力，氣溫、風(fēng)場(chǎng)、對(duì)流活動(dòng)以及降水的日變化被認(rèn)為是季風(fēng)區(qū)天氣和氣候的一個(gè)重要方面（Chen et al.，2009a;He and Zhang，2010;宇如聰?shù)龋?014）。許多學(xué)者已經(jīng)關(guān)注到異常低層風(fēng)的日變化及其對(duì)降水的影響，Yu et al.（2008）發(fā)現(xiàn)中國(guó)中東部地區(qū)山頂觀測(cè)站的地面風(fēng)在下午最弱、在黎明前最強(qiáng)，促進(jìn)了夜間云團(tuán)的發(fā)展，可以解釋長(zhǎng)時(shí)降水事件的早晨降水量峰值。林春澤等（2016）發(fā)現(xiàn)湖北省夏季降水日變化特征非常明顯，降水量曲線呈雙峰結(jié)構(gòu)，峰值出現(xiàn)在北京時(shí)間08時(shí)和17時(shí)，降水頻次與降水強(qiáng)度均呈現(xiàn) “一主一次”的雙峰結(jié)構(gòu)，這主要與青藏高原東移來(lái)的天氣系統(tǒng)自西向東的滯后性以及局地?zé)崃?qiáng)迫有關(guān)。Chen et al.（2009b）的研究指出夏季風(fēng)活躍期間我國(guó)東南地區(qū)的低層西南風(fēng)往往在深夜或清晨達(dá)到最強(qiáng)，這種夜間加速的季風(fēng)日變化特征可以調(diào)節(jié)供給鋒面的暖濕氣流，促進(jìn)早晨的大范圍鋒生。另外，Zhang et al.（2019）認(rèn)為與山地-平原環(huán)流效應(yīng)相比，西南風(fēng)邊界層急流顯著的慣性振蕩對(duì)四川盆地內(nèi)降水日變化具有更重要的調(diào)節(jié)作用。Du and Chen（2019b）利用高分辨率中尺度模式發(fā)現(xiàn)雙急流在半夜到凌晨最強(qiáng)，垂直結(jié)構(gòu)上雙急流的上下配置對(duì)海岸暖區(qū)暴雨的觸發(fā)起關(guān)鍵作用。Dong et al.（2021）研究了南海北部海南島東西兩側(cè)的邊界層急流的日變化規(guī)律，指出海陸熱力差異觸發(fā)的慣性振蕩以及海南島和越南沿海山地的動(dòng)力作用是夜間北部灣邊界層急流形成的主要原因，而大尺度海風(fēng)觸發(fā)的慣性振蕩則是夜間海南島東側(cè)邊界層急流形成的主要原因。海南島的熱力作用對(duì)海南島東側(cè)午后邊界層急流的發(fā)展加強(qiáng)至關(guān)重要。海南島東西兩側(cè)的邊界層急流分別對(duì)廣西夜雨和廣東凌晨降雨起關(guān)鍵作用。

近年華南地區(qū)對(duì)流活動(dòng)和降水的日變化是華南前汛期相關(guān)研究的重點(diǎn)關(guān)注方向之一，SLLJ和BLJ作為影響降水的關(guān)鍵系統(tǒng)，雙急流對(duì)降水強(qiáng)度和時(shí)空分布的影響以及雙急流與降水日變化的關(guān)系還不完全清楚。對(duì)降水和強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)日變化現(xiàn)象的特征和機(jī)理的認(rèn)識(shí)，有助于理解大氣中的多尺度相互作用以及驗(yàn)證和改進(jìn)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型（Chen et al.，2016，2018;Jiang et al.，2017）。本文以客觀統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，從區(qū)域尺度上研究雙急流的日變化及其影響下的華南降水日變化的時(shí)空分布特征。

1 資料和方法

1.1 資料

本文使用2010—2016年5—6月ERA5全球再分析數(shù)據(jù)集，其時(shí)間分辨率為1 h，水平分辨率為0.25°×0.25°，包括水平風(fēng)場(chǎng)、垂直速度、地面氣壓、位勢(shì)高度、比濕、相對(duì)濕度等物理量。ERA5是繼歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）再分析數(shù)據(jù)集FGGE、ERA-15、ERA-40、ERA-Interim之后的最新一代再分析資料，改進(jìn)了數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)和模式物理過(guò)程，具有更高的時(shí)空分辨率（Hoffmann et al.，2019）。

降水?dāng)?shù)據(jù)為國(guó)家氣象信息中心提供的2010—2016年5—6月逐小時(shí)融合降水格點(diǎn)資料，空間分辨率為0.1°×0.1°，由中國(guó)地面自動(dòng)觀測(cè)站的逐小時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)和CMORPH（Climate Prediction Center Morphing Technique）衛(wèi)星反演的降水產(chǎn)品融合而成，該降水量融合產(chǎn)品能有效地發(fā)揮地面觀測(cè)和衛(wèi)星反演降水各自的優(yōu)勢(shì)，在降水量值和空間分布上均更加合理（沈艷等，2013）。

1.2 方法

1.2.1 低空急流的定義

本文參考Du and Chen（2019a）的低空急流判定標(biāo)準(zhǔn)：1）700 hPa以下的最大風(fēng)速大于10 m·s-1，且具有南風(fēng)分量;2）最大風(fēng)速與從最大風(fēng)速出現(xiàn)的高度到600 hPa之間的最小風(fēng)速存在至少3 m·s-1的風(fēng)速差。最大風(fēng)速所在高度即為急流高度，然后進(jìn)一步將最大風(fēng)速出現(xiàn)的高度距離地面100 hPa以內(nèi)的低空急流稱為邊界層急流，距離地面100 hPa以上的稱為天氣尺度系統(tǒng)相關(guān)的低空急流。

1.2.2 低空急流事件和雙急流日的定義

使用ERA5逐小時(shí)資料并根據(jù)上述定義對(duì)兩類低空急流進(jìn)行客觀篩選，圖1給出了2010—2016年5—6月BLJ和SLLJ發(fā)生頻率的空間分布，可見(jiàn)BLJ主要出現(xiàn)在沿海地區(qū)，海南島東西兩側(cè)分別存在一個(gè)BLJ的高頻中心。SLLJ主要出現(xiàn)在中國(guó)南方地區(qū)，高頻中心位于107°～113°E、21°～27°N。若在圖1b紅框區(qū)域中有大于30%的格點(diǎn)滿足SLLJ的標(biāo)準(zhǔn)則認(rèn)為發(fā)生一次SLLJ事件;若在藍(lán)框左半部分或者右半部分有大于50%的格點(diǎn)滿足BLJ的標(biāo)準(zhǔn)則認(rèn)為發(fā)生一次BLJ事件。當(dāng)BLJ和SLLJ同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，稱為雙急流（Double Low-Level Jets，DLLJ）事件;排除雙急流事件后，某時(shí)刻只存在BLJ（SLLJ）事件時(shí)，則稱為純BLJ（純SLLJ）事件。為了研究雙急流影響下華南降水的日變化，參考Du et al.（2014）對(duì)急流日的定義，本文進(jìn)一步將一天中至少發(fā)生6次雙急流事件的日期記為雙急流日，挑選出雙急流日共102 d。

2 低空急流的結(jié)構(gòu)和日變化

2.1 低空急流事件的水平和垂直結(jié)構(gòu)

圖2比較了雙急流事件、純SLLJ事件和純BLJ事件的水平和垂直結(jié)構(gòu)。雙急流事件中，950 hPa風(fēng)場(chǎng)上北部灣和南海北部都出現(xiàn)了10 m·s-1的風(fēng)速中心，而800 hPa上10 m·s-1的風(fēng)速大值區(qū)域主要位于華南陸地上空。排除雙急流事件后，就純SLLJ事件而言（圖2b、e），華南地區(qū)800 hPa的風(fēng)速大值區(qū)范圍縮小，且950 hPa南海北部的風(fēng)速大值中心消失，北部灣的風(fēng)速大值中心也明顯減弱。相反，純BLJ事件中（圖2c、f），800 hPa的風(fēng)速大值區(qū)消失，只在海南島東西兩側(cè)存在邊界層急流。此外，在圖2a和圖2b的800 hPa水平風(fēng)場(chǎng)上，四川東部和重慶上空存在氣旋性環(huán)流，SLLJ總是出現(xiàn)在低壓擾動(dòng)的東南側(cè)。用111°～113°E緯向平均的垂直剖面來(lái)顯示急流的垂直結(jié)構(gòu)（圖2g—i），雙急流事件在陸地和海面上均存在速度峰值，分別位于850～750 hPa和975～925 hPa。純BLJ事件的垂直剖面圖中750 hPa以上仍存在較強(qiáng)的風(fēng)速區(qū)，但其風(fēng)速往往隨高度增加，不滿足急流判斷條件中與上層最小風(fēng)速間3 m·s-1的風(fēng)速差（圖2i）。圖3中兩個(gè)區(qū)域水平風(fēng)速的垂直變化反映了兩類低空急流的特征，BLJ和SLLJ的最大風(fēng)速分別出現(xiàn)在950和800 hPa，且SLLJ強(qiáng)度相對(duì)更強(qiáng)。

2.2 低空急流的日變化特征和機(jī)制

初夏伴隨著東亞夏季風(fēng)的爆發(fā)，來(lái)自中南半島的偏南或西南向的夏季風(fēng)以低空急流的形式形成強(qiáng)的低空氣流。圖4顯示了3類低空急流事件發(fā)生頻率的日變化，BLJ和SLLJ通常在23時(shí)（當(dāng)?shù)貢r(shí)，當(dāng)?shù)貢r(shí)為世界時(shí)加8 h，下同）后出現(xiàn)，雙急流事件的發(fā)生頻率在夜間增大而在白天減小，峰值出現(xiàn)在凌晨03—06時(shí)。雙急流日800和950 hPa區(qū)域平均風(fēng)速都具有夜間風(fēng)速增大而白天減弱的日變化特征，但BLJ在白天風(fēng)速減小的趨勢(shì)相對(duì)平緩，且在午后出現(xiàn)較弱的增長(zhǎng)。

在對(duì)低空急流的成因和日變化機(jī)制的研究中，慣性振蕩理論被人們廣泛接受。邊界層慣性振蕩是一個(gè)在日變化時(shí)間尺度上著名的區(qū)域強(qiáng)迫，由于白天湍流混合活躍，摩擦力抑制低層風(fēng)場(chǎng)并導(dǎo)致偏北風(fēng)異常。當(dāng)夜間湍流混合的摩擦阻力減弱時(shí)，三力平衡被破壞并引發(fā)了風(fēng)場(chǎng)偏離其地轉(zhuǎn)平衡狀態(tài)的慣性振蕩，非地轉(zhuǎn)風(fēng)在科氏力作用下做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，夜間到清晨出現(xiàn)偏南風(fēng)異常并增強(qiáng)了背景氣流，這種低空風(fēng)的夜間加速常發(fā)生在中尺度到天氣尺度區(qū)域，使低空急流在夜間形成并增強(qiáng)，且在凌晨達(dá)到最大值。為了說(shuō)明雙急流日低空急流日變化的主要機(jī)制，使用Barnes濾波器分離近似滿足地轉(zhuǎn)平衡的大尺度背景場(chǎng)和非地轉(zhuǎn)風(fēng)場(chǎng)，參考Xue et al.（2018）對(duì)濾波參數(shù)的設(shè)置，對(duì)位勢(shì)高度場(chǎng)進(jìn)行空間濾波處理并保留波長(zhǎng)大于2 000 km的大尺度波動(dòng)，用所得大尺度位勢(shì)高度場(chǎng)計(jì)算地轉(zhuǎn)風(fēng)場(chǎng)Vg，對(duì)應(yīng)的非地轉(zhuǎn)風(fēng)場(chǎng)Va由未濾波的實(shí)際風(fēng)減去地轉(zhuǎn)風(fēng)所得：Va=V-Vg。可以發(fā)現(xiàn)，雙急流日950 hPa和800 hPa濾波后的位勢(shì)高度場(chǎng)和地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)向均沒(méi)有明顯的日變化，南海和華南地區(qū)的地轉(zhuǎn)風(fēng)在各個(gè)時(shí)刻均表現(xiàn)為一致的西南風(fēng)（圖略）。為了顯示風(fēng)場(chǎng)的日變化，將擾動(dòng)風(fēng)定義為各時(shí)刻風(fēng)場(chǎng)和日平均風(fēng)場(chǎng)的差，圖5給出了雙急流日800 hPa和950 hPa擾動(dòng)非地轉(zhuǎn)風(fēng)場(chǎng)的演變，擾動(dòng)非地轉(zhuǎn)風(fēng)矢量在傍晚為偏北風(fēng)異常，晚上為東南風(fēng)異常，凌晨出現(xiàn)西南風(fēng)異常而早上出現(xiàn)西北風(fēng)異常，可見(jiàn)雙急流日非地轉(zhuǎn)風(fēng)具有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的日變化特征，夜間到清晨順轉(zhuǎn)為偏南向的非地轉(zhuǎn)風(fēng)疊加到西南向的地轉(zhuǎn)風(fēng)上，導(dǎo)致了低空急流的形成或增強(qiáng)，符合慣性振蕩理論，也就是說(shuō)低空急流的日變化主要是由慣性振蕩導(dǎo)致的非地轉(zhuǎn)風(fēng)分量的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)造成的。

3 雙急流影響下華南降水的日變化

3.1 雙急流日華南降水日變化的時(shí)空分布

BLJ和SLLJ均具有明顯的日變化，那么兩類低空急流影響下華南初夏降水日變化的時(shí)空分布特征以及急流與降水日變化之間的關(guān)系都是值得探究的。圖6a顯示了日降水量5—6月的氣候平均，在廣東中北部、廣西北部山區(qū)以及沿海地區(qū)存在降水的大值中心。從非急流日的日平均降水分布（圖6b）來(lái)看，降水主要出現(xiàn)在沿海地區(qū)以及南海北部海面上，而華南內(nèi)陸的降水普遍偏弱。在雙急流日里（圖6c），BLJ和SLLJ帶來(lái)充足的暖濕空氣和強(qiáng)烈的輻合抬升，華南地區(qū)的降水量顯著增加，其大值中心的分布與上述氣候態(tài)的大值中心位置基本一致，主降水帶為云貴高原東南部至南嶺南部的山地。從區(qū)域平均降水（圖6d）來(lái)看，降水量的日變化曲線呈雙峰結(jié)構(gòu)，兩個(gè)峰值分別位于清晨04—07時(shí)和午后14—17時(shí)，且雙急流影響下的華南地區(qū)降水量明顯高于氣候態(tài)。非急流日的低層風(fēng)場(chǎng)較弱且日變化不大，清晨和下午的降水量峰值僅相差約0.03 mm·h-1，但雙急流日兩個(gè)峰值的差異變得更加明顯（約0.09 mm·h-1），夜間BLJ和SLLJ的形成和加強(qiáng)造成了清晨更強(qiáng)的降水峰值。

圖7給出了雙急流日華南地區(qū)平均小時(shí)降水量以及850和950 hPa水平風(fēng)速的空間分布，北部灣BLJ在雙急流日內(nèi)一直都存在，但其強(qiáng)度在白天減弱，20時(shí)后又逐漸增強(qiáng)，SLLJ和南海北部的BLJ也在夜間迅速發(fā)展起來(lái)。23時(shí)（圖7a），廣西東北部有一條發(fā)展良好的降水雨帶，廣東北部也存在一個(gè)逐漸擴(kuò)大的降水中心，兩個(gè)降水區(qū)均位于SLLJ左前方下墊面復(fù)雜的山區(qū)。隨著凌晨（02—05時(shí)）BLJ和SLLJ的增強(qiáng)，華南地區(qū)的水汽輸送以及輻合抬升也更加強(qiáng)烈，使得華南北部的降水量和降水范圍都明顯增大。夜間增強(qiáng)的BLJ撞擊沿海地形加強(qiáng)了邊界層輻合，對(duì)應(yīng)中層為SLLJ的入口區(qū)，于是沿海降水在中低層輻散低層輻合的形勢(shì)下發(fā)展起來(lái)，并在上午增強(qiáng)，而中午隨急流的減弱而減弱（圖7b—e）。Li et al.（2020）在統(tǒng)計(jì)分析中也指出，邊界層南風(fēng)氣流在海岸線附近的減速輻合配合對(duì)流層低層（850～700 hPa）較大南風(fēng)的加速輻散，有利于沿海對(duì)流的觸發(fā)加強(qiáng)。05—17時(shí)，SLLJ逐漸減弱并向東移動(dòng)，其主體在14時(shí)移至廣東上空，廣西北部雨帶隨著SLLJ強(qiáng)度和位置的變化也逐漸減弱并東移至廣東北部。雖然白天雙急流逐漸減弱，但BLJ和SLLJ的有利配置能夠一直維持，且14—17時(shí)南海北部BLJ出現(xiàn)了較弱的增強(qiáng)，午后的降水主要發(fā)生在廣東地區(qū)（圖7f、g）?？偟膩?lái)說(shuō)，華南地區(qū)的降水分布和日變化與雙低空急流的演變和配置密切相關(guān)，夜間降水主要出現(xiàn)在SLLJ左前方廣西北部和南嶺以南的山地，主要受夜間發(fā)展的SLLJ影響;廣東北部的降水與凌晨局地發(fā)展的對(duì)流以及廣西北部減弱東移的降水帶有關(guān);白天的降水主要出現(xiàn)在沿海地區(qū)和廣東中部，受BLJ和SLLJ熱力作用以及配置關(guān)系的影響，也與太陽(yáng)輻射加熱導(dǎo)致的局地?zé)崃Σ环€(wěn)定、海陸風(fēng)環(huán)流以及地形等因素相關(guān)（Yu et al.，2007）。

3.2 雙急流日華南降水日變化的區(qū)域差異

太陽(yáng)輻射是日變化最主要的驅(qū)動(dòng)力，此外，低空急流、地形效應(yīng)以及海陸分布導(dǎo)致的熱力差異等因素也影響著降水日變化的時(shí)空分布。降水峰值出現(xiàn)時(shí)間的區(qū)域差異是各因素共同作用的結(jié)果。圖8中不同顏色表示雙急流日降水量、降水頻率和降水強(qiáng)度日峰值發(fā)生的不同時(shí)刻，云貴高原東部地區(qū)的夜雨現(xiàn)象最為顯著。對(duì)于降水量而言（圖8a），隨著雙急流在夜間發(fā)展起來(lái)，廣西中北部和廣東北部山地的日峰值出現(xiàn)在深夜至清晨，沿海地區(qū)在中低層輻散和低層輻合的影響下，其日峰值主要出現(xiàn)在清晨至上午。白天BLJ和SLLJ減弱，且SLLJ東移，廣東中部的日峰值主要出現(xiàn)在中午至傍晚。降水頻率日峰值的時(shí)間分布也清楚地顯示了廣西中北部的夜雨現(xiàn)象，而廣西東南部和廣東大部分地區(qū)的降水頻率日峰值出現(xiàn)在下午（圖8b），與降水量和降水頻率相比，降水強(qiáng)度日峰值出現(xiàn)時(shí)間的區(qū)域差異更為顯著，但大多數(shù)地區(qū)降水強(qiáng)度的峰值都出現(xiàn)在深夜或清晨（圖8c）。

圖8顯示雙急流日華南地區(qū)降水量和降水頻率日峰值出現(xiàn)的時(shí)間存在明顯的區(qū)域差異，廣西中北部以山地為主，其降水日峰值多發(fā)生在夜間，廣西沿海地區(qū)日降水頻率峰值則主要出現(xiàn)在上午，廣東中部和南部多為平原和臺(tái)地，其降水頻率日峰值基本在中午至傍晚。根據(jù)降水量和降水頻率日峰值及其出現(xiàn)時(shí)間，結(jié)合地形和海陸分布，將華南劃分為廣西中北部（A1）、廣西沿海（A2中去除越南東北角）和廣東（A3）三個(gè)子區(qū)域（圖8b），進(jìn)一步討論雙急流影響下降水日變化的區(qū)域差異。圖9是雙急流日三個(gè)子區(qū)域的區(qū)域平均降水量、降水頻率和降水強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)化之后的日變化序列。從圖9中可以看出，廣西中北部地區(qū)的降水量和降水頻率都僅有一個(gè)峰值，出現(xiàn)在凌晨04—06時(shí)（圖9a）。A1區(qū)域多為山地，主要位于SLLJ的左前方，隨著夜間低空急流的發(fā)生和加強(qiáng)，風(fēng)場(chǎng)受地形強(qiáng)迫抬升且低層水汽輻合增強(qiáng)，觸發(fā)了夜間山區(qū)降水，并在凌晨達(dá)到峰值，此峰值是由夜間增大的降水頻率和降水強(qiáng)度共同造成的。而A2區(qū)域的降水量和降水頻率的日變化呈現(xiàn)雙峰結(jié)構(gòu)，降水量早晨（07—09時(shí)）的峰值大于午后（14—17時(shí)）峰值（圖9b）;A3區(qū)域的降水量和降水強(qiáng)度也呈現(xiàn)雙峰結(jié)構(gòu)，但降水量的主峰值出現(xiàn)在午后（圖9c）。A2和A3降水頻率的峰值都出現(xiàn)在午后，但降水強(qiáng)度卻在早晨達(dá)到最強(qiáng)，說(shuō)明午后降水量的峰值歸因于較高的降水頻率，而早晨降水量的值則由更大的降水強(qiáng)度造成。午后SLLJ減弱東移至廣西東部和廣東上空，且南海北部BLJ略有增強(qiáng)，BLJ出口區(qū)輻合和SLLJ入口區(qū)輻散的維持有利于午后降水頻率的增大，也就是說(shuō)，廣東午后的降水峰值由廣西北部隨SLLJ減弱東移的雨帶和BLJ增強(qiáng)導(dǎo)致的沿海降水共同造成。而早晨的峰值除了受雙急流有利配置的影響，主要與BLJ和SLLJ在夜間增強(qiáng)并在凌晨達(dá)到峰值的日變化過(guò)程有關(guān)，雙急流動(dòng)熱力作用的增強(qiáng)導(dǎo)致了更大的降水強(qiáng)度。

4 結(jié)論和討論

本文使用2010—2016年5—6月歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心最新一代ERA5逐小時(shí)再分析數(shù)據(jù)集，首先對(duì)影響華南地區(qū)的雙急流事件和雙急流日進(jìn)行客觀篩選，然后分析了BLJ和SLLJ的日變化特征。在此基礎(chǔ)上，利用逐小時(shí)降水量融合產(chǎn)品研究雙急流影響下華南地區(qū)降水日變化的時(shí)空分布，得到如下主要結(jié)論：

1）初夏是低空急流發(fā)生的高頻時(shí)期，雙急流事件中SLLJ和BLJ分別出現(xiàn)在華南陸地上空和海南島東西兩側(cè)的海面上，速度峰值分別位于850～750 hPa和975～925 hPa。SLLJ和BLJ都具有明顯的日變化特征，白天減弱、夜間增強(qiáng)并在凌晨達(dá)到峰值，主要是由非地轉(zhuǎn)風(fēng)對(duì)邊界層慣性振蕩的響應(yīng)造成的。白天邊界層較強(qiáng)的垂直混合使實(shí)際風(fēng)減弱，夜間摩擦力減小，非地轉(zhuǎn)風(fēng)在科氏力作用下做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，傍晚華南地區(qū)非地轉(zhuǎn)風(fēng)多為偏北風(fēng)，而在凌晨旋轉(zhuǎn)為偏南風(fēng)或西南風(fēng)，疊加到西南向地轉(zhuǎn)風(fēng)之上導(dǎo)致低空急流的形成和增強(qiáng)。

2）雙急流影響下華南地區(qū)降水顯著增多且降水日變化具有明顯的區(qū)域差異，與雙急流的演變和配置密切相關(guān)。廣西中北部主要是夜間降水且降水量?jī)H有凌晨（04—06時(shí)）的單峰，與夜間發(fā)展的SLLJ的關(guān)系更加密切，降水主要分布在SLLJ左前方的山區(qū)。對(duì)于廣西沿海和廣東地區(qū)，兩者降水量日變化曲線呈雙峰結(jié)構(gòu)，早晨（07—09時(shí)）的降水量峰值歸因于更強(qiáng)的降水強(qiáng)度，雙急流的強(qiáng)度及其熱動(dòng)力作用在夜間加強(qiáng)日變化過(guò)程是造成降水強(qiáng)度早晨峰值的主要原因，并受BLJ出口區(qū)輻合和SLLJ入口區(qū)輻散配置關(guān)系的影響。午后（14—17時(shí)）降水峰值則主要?dú)w因于更大的降水頻率。雖然白天雙急流整體呈減弱趨勢(shì)，但BLJ和SLLJ有利配置的維持促使降水頻率峰值的出現(xiàn)。其中，廣東午后的降水峰值由廣西北部隨SLLJ減弱東移的雨帶和午后南海北部BLJ增強(qiáng)導(dǎo)致的沿海降水共同造成。

值得指出的是，本文只分析了初夏華南地區(qū)雙急流的日變化特征及其對(duì)降水日變化的時(shí)空分布的影響，還需深入研究雙急流的日變化對(duì)水汽輸送和輻合的影響及其與降水日變化的關(guān)系。此外，地形、海陸風(fēng)和局地?zé)崃ψ饔玫纫蛩貙?duì)降水日變化的直接效應(yīng)以及華南地區(qū)午后降水峰值的形成機(jī)制也有待進(jìn)一步深入研究，對(duì)這些問(wèn)題的探討將有助于全面了解兩類低空急流對(duì)我國(guó)華南地區(qū)降水日變化的影響機(jī)理。

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Temporal and spatial distributions of diurnal cycle of early-summer precipitation in South China influenced by double low-level jets

ZHI Xiefei1，2，LI Jia1，ZHANG Ling1，2

1Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters （CIC-FEMD），Nanjing University of Information Science & Technology，Nanjing 210044，China;

2Weather Online Institute of Meteorological Applications，Weather Online （Wuxi） Science and Technology Co.Ltd.，Wuxi 214000，China

Based on the ERA5 hourly reanalysis dataset and the merged hourly precipitation products from National Meteorological Centre from May to June from 2010 to 2016，the low-level jet events affecting South China were selected and classified using an objective method.This paper also investigated the diurnal cycles of boundary layer jet （BLJ） and synoptic-system-related low-level jet （SLLJ） during early-summer，and analyzed their influences on temporal and spatial distributions of diurnal cycle of precipitation in South China.Results show that BLJ and SLLJ weaken during the day and increase at night，and reach the peak in the early morning.Their diurnal cycles are mainly related to the clockwise rotation of ageostrophic winds caused by inertial oscillations of boundary layer.The precipitation in South China increases significantly during the double low-level jet days，and the diurnal cycle of precipitation has obvious regional differences，which is closely related to the evolution and configuration of the double low-level jets.The precipitation in central and northern Guangxi is mainly concentrated over the mountainous area at the left anterior to the SLLJ at night and is characterized by only one single peak in the early morning.There are two peaks in the morning and afternoon in coastal Guangxi and Guangdong.The maintenance of convergence in BLJ exit area and divergence in SLLJ inlet area are conducive to the increase of precipitation frequency，resulting in the emergence of afternoon peak.In addition to the influence of the favorable configuration of the double low-level jets，the morning peak of precipitation is mainly due to the increase of the morning precipitation intensity.

South China;boundary layer jet;synoptic-system-related low-level jet;diurnal cycle of precipitation;inertial oscillation

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210119001

（責(zé)任編輯：張福穎）