伍紅雨 吳遙 鄭璟

摘要 利用華南192個國家氣象觀測站逐日降水資料，NCEP／NCAR大氣環(huán)流再分析資料，NOAA月平均海表溫度資料（ERSST V5）及向外長波輻射（OLR）資料，采用相關、合成分析的方法研究了2022年華南“龍舟水”異常與大氣環(huán)流及海溫異常的關系。結果表明，2022年“龍舟水”期間，東亞大槽、東北冷渦偏強，南下冷空氣偏強，同時西太平洋副熱帶高壓和南支槽均偏強，在華南存在明顯的水汽輻合。2022年發(fā)生的拉尼娜事件，大氣環(huán)流對其有明顯響應，Walker環(huán)流增強，華南對流明顯加強，菲律賓以東存在異常反氣旋環(huán)流，副高加強導致其西北側的西南風加強，向華南水汽輸送顯著增強，同時華南存在顯著的上升運動。大氣環(huán)流和海溫的異常導致2022年華南極端“龍舟水”。

關鍵詞極端“龍舟水”;華南;大氣環(huán)流;海溫

每年5月下旬到6月中旬，正值端午節(jié)前后龍舟競渡之時，是華南前汛期降水最多、最為集中的時段，常常出現持續(xù)大范圍暴雨過程，容易引發(fā)嚴重洪澇災害，并對早稻等農作物產生很大影響，稱之為“龍舟水”。前汛期暴雨、包括“龍舟水”的發(fā)生與冷暖氣流交匯的鋒面降水以及南海夏季風爆發(fā)導致的季風對流降水密切相關（鄭彬等，2006;林良勛等，2009;覃衛(wèi)堅等，2023）?！?4.6”西江、北江大洪水、“98.6”西江、粵西南大洪水、“05.6”西江、北江、增江大洪水、2008年華南強“龍舟水”等都出現在此期間。1961—2017年廣東綜合強度指數評估最強的23次區(qū)域性暴雨過程（伍紅雨等，2019）中有18次是“龍舟水”過程。這些“龍舟水”過程造成華南嚴重的人員傷亡和財產損失。所以研究前汛期強降水，特別是“龍舟水”異常對防災減災意義重大。華南前汛期強降水一直是我國氣象學者關注的熱點和研究的重點（黃士松等，1986;陳麗娟等，2019;肖志祥等，2023），并取得較多研究成果。較強的南海地區(qū)偏南風、東亞大槽以及南支西風急流的相互作用是影響廣東前汛期降水偏多的直接原因（梁建茵和吳尚森，2001）。華南前汛期降水與其北側有無低值系統向南發(fā)展關系密切（吳志偉等，2006）。東北冷渦加強有利于冷空氣南下，華南前汛期降水偏多（苗春生等，2006）。南海夏季風爆發(fā)偏早，華南春季冷空氣活躍，降水偏多（林愛蘭等，2010）。華南前汛期持續(xù)性暴雨與太平洋年代際振蕩（Pacific Decadal Oscillation，PDO）的位相背景有關（王彥明等，2015），PDO冷暖背景下華南前汛期鋒面和季風降水的水汽輸送存在差異（李俊杰等，2022）。紀忠萍等（2021）指出2019年華南前汛期連續(xù)暴雨與大氣低頻振蕩有關。華南前汛期區(qū)域性暴雨過程的強度異常（伍紅雨等，2021）、區(qū)域性持續(xù)強降水的年際變化（林愛蘭等，2022）、2018年華南前汛期降水偏少等（宋藹莉等，2023）與大氣環(huán)流和海溫異常密切相關。大氣環(huán)流系統的年代際異常是華南前汛期降水年代際異常的重要原因（李麗平等，2018）。

范伶俐和郭品文（2009）指出“龍舟水”期間，冷空氣南下影響、副熱帶高壓加強西伸、華南沿海暖濕氣流加強、對流旺盛等為強降水提供充足的水汽、能量和動力條件，是“龍舟水”形成的重要原因。2008年廣東最強“龍舟水”與東亞槽、副高、低空急流等天氣系統的異常（林良勛等，2009）、大氣低頻振蕩（谷德軍和紀忠萍，2011）有關。2008年華南前汛期異常降水與南海季風涌的頻繁活動，500 hPa我國東部大陸和孟加拉灣地區(qū)位勢高度負異常有關（王東海等，2011）。同時2008年前冬青藏高原積雪面積偏大、東亞阻塞高壓的異常強大、冷空氣強等共同導致華南前汛期異常降水（王紅軍和潘維玉，2009）。但由于“龍舟水”具有顯著的年際和年代際變化（伍紅雨等，2017），每年“龍舟水”的大氣環(huán)流和海溫背景等存在差異，仍需要對其特征和成因進行進一步的診斷分析。

2022年“龍舟水”（5月21日—6月21日）期間，華南（廣東、廣西、海南）平均降雨量為472.5 mm，僅次于2008年，為1951年以來第2多，其中廣西降水為歷史同期最多，廣東降水為歷史同期第三多，粵北韶關、清遠打破當地歷史紀錄;珠江出現流域性洪水，北江發(fā)生了特大洪水，為1915年以來最大，西江也出現了近年少見的洪水。6月19日，京廣高鐵、普鐵線路出現晚點或停運。據統計，2022年“龍舟水”共造成廣東263.95萬人受災，因災死亡8人、失蹤1人，因次生地質災害死亡4人，直接經濟損失95.03億元。這次“龍舟水”廣西有121條河流184站點271站次出現超警洪水，全區(qū)受災人口375.5萬人，因洪澇災害造成6人死亡失蹤、因地質災害造成16人死亡，直接經濟損失124.84億元。那么2022年華南極端“龍舟水”有何特點？造成這次極端“龍舟水”的成因是什么？與氣象學者對歷史“龍舟水”的成因研究有何異同？這是當前防災減災和決策服務的迫切需要解決的。本文利用NCEP／NCAR再分析資料、大氣向外長波輻射（OLR）資料、NOAA（ERSST V5）海表溫度資料以及華南國家氣象觀測站降水資料，采用相關和合成分析的方法對其同期大氣環(huán)流和前期海溫的異常進行分析，探討2022年華南極端“龍舟水”的成因，為“龍舟水”業(yè)務和決策服務提供參考。

1 資料和方法

1）采用1961—2022年華南192個國家氣象觀測站日降水資料;NCEP／NCAR大氣環(huán)流再分析資料（Kalnay et al.，1996），包括高度場、風場、海平面氣壓場;NOAA月平均向外長波輻射（OLR）資料（Liebmann et al.，1996）和NOAA海溫（ERSST V5）資料（Huang et al.，2017）。

2）1961—2022年華南逐年“龍舟水”期間（5月21日—6月21日）192個站平均的降水標準化距平序列，對其與同期高、中、低層大氣環(huán)流場，包括100 hPa、500 hPa位勢高度場、850 hPa風場、海平面氣壓場進行相關分析。

3）采用NCEP／NCAR逐日再分析資料、向外長波輻射距平場（OLR）資料，分別對2022年5月21日—6月21日華南“龍舟水”期間100 hPa和500 hPa位勢高度場、850 hPa風場、海平面氣壓場的平均場及異常，2022年5—6月OLR距平場以及整層（1 000～300 hPa）水汽通量和水汽通量散度異常進行合成分析。采用NOAA月平均海表溫度資料（ERSST V5），對前期3—5月海溫場異常進行合成分析。

4）華南包括廣東、廣西和海南;氣候平均為1991—2020年平均。

2 2022年華南“龍舟水”特點

2022年華南“龍舟水”具有極端性強、累計雨量大、強降水過程頻繁等特點。1）降水極端性強?！褒堉鬯逼陂g，華南平均降雨量為472.5 mm，較常年同期偏多52.7％（圖1）。其中廣東全省平均降雨量514.5 mm，較常年同期偏多54％，僅次于2008年（625.6 mm）和2006年（574.3 mm），為有氣象記錄以來歷史同期第三多，其中樂昌、佛岡、翁源等18個站為歷史同期最多。廣西全區(qū)平均降雨量為490.8 mm，為1951年以來最多;三江、龍勝、臨桂等17個站破歷史同期紀錄。期間，廣西興安和環(huán)江、廣東韶關共3個國家氣象觀測站的日雨量突破建站以來歷史極值。國家站最大累計雨量出現在英德，為1 280.5 mm。2）“龍舟水”空間分布不均，北多南少（圖2a）。與常年同期比較，華南北部偏多5成至2.7倍，海南、粵西南沿海、廣西南部沿海局地偏少1～8成，其余大部偏多2～5成（圖2b）。3）累計雨量大，強降雨區(qū)主要位于粵北桂北。5月21日—6月21日，廣東中南部、廣西大部、海南島中東部累計降雨量有200～500 mm，廣東韶關、清遠、河源、汕尾和惠州，廣西桂林、柳州、河池、賀州、梧州和來賓等地的部分地區(qū)有600～1 000 mm，廣東韶關和清遠、廣西桂林和賀州超過1 000 mm;其中廣東累計降雨量大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現在連南縣大麥山鎮(zhèn)1 689.2 mm，翁源縣新江鎮(zhèn)1 652.7 mm;廣西出現在桂林臨桂區(qū)1 616.1 mm、柳州融水縣1 612.4 mm。4）強降水過程頻繁?！褒堉鬯逼陂g，華南連續(xù)出現3次強降雨過程，分別在5月22—28日、30—31日，6月4—21日（圖3）。華南國家站區(qū)域平均日降水最大出現在6月11日，達31.1 mm。持續(xù)強降水導致“龍舟水”后期，珠江流域出現流域性洪水，北江流域出現特大洪水。

3 華南“龍舟水”與大氣環(huán)流的關系

3.1 華南“龍舟水”與大氣環(huán)流的相關

由于大氣環(huán)流異常是導致降水異常的直接原因，下面對近62 a華南“龍舟水”標準化距平序列（以下簡稱“龍舟水”序列）與同期大氣環(huán)流場進行相關分析，以此來尋找影響“龍舟水”異常的關鍵環(huán)流系統。

“龍舟水”序列與對流層高層100 hPa位勢高度場的相關系數分布（圖4a）可見，在日本海以東的西北太平洋存在顯著負相關區(qū)，說明“龍舟水”期間，日本海以東的西北太平洋位勢高度降低，有利于“龍舟水”偏多。

“龍舟水”序列與對流層中層500 hPa位勢高度場的相關系數分布（圖4b）可見，在50°N以北的鄂霍次克海附近存在顯著正相關，而在40°N以南，日本海以東的西北太平洋存在顯著負相關，我國長江以南大部為顯著負相關，特別是華南北側相關最顯著。說明“龍舟水”期間，北太平洋“北高南低”的位勢異常分布，以及華南北側位勢高度的降低，有利于“龍舟水”偏多。

“龍舟水”序列與海平面氣壓場的相關系數分布（圖4c）可見，在我國中東部、北太平洋中部存在顯著負相關，在鄂霍次克海、菲律賓附近熱帶西太平洋存在顯著正相關，說明北半球中高緯“北高南低”的海平面氣壓分布，同時大陸高壓減弱，鄂霍次克阻塞高壓加強，有利于冷空氣的南下，海平面氣壓從高緯到低緯“+-+”環(huán)流形勢的穩(wěn)定維持，有利于“龍舟水”偏多。

“龍舟水”序列與對流層低層850 hPa風場的相關系數分布（圖4d）可見，在南海、熱帶西太平洋存在顯著相關反氣旋環(huán)流，其中心位于菲律賓以東的熱帶西太平洋，華南位于反氣旋西北側的西南氣流影響下，有利于南海、西太平洋的水汽向華南輸送。菲律賓以東反氣旋環(huán)流的存在，導致其西北側南海北部、華南暖濕偏南氣流加強，帶來豐富的水汽、能量，同時在華南北部存在北風相關，說明華南北部冷空氣加強，冷暖氣流在華南北部交匯也有利于“龍舟水”偏多。

3.2 2022年“龍舟水”期間大氣環(huán)流異常特征

分析了2022年華南“龍舟水”期間，對流層高、中、低層大氣環(huán)流的異常特征以及對流層整層的水汽異常分布。100 hPa位勢高度場及異常分布（圖5a）可見，北半球副熱帶的亞歐大陸為正異常，中心位于青藏高原，說明南亞高壓較常年同期偏強，而在日本海及以東的西北太平洋存在位勢高度負異常，中心位于西北太平洋上。500 hPa位勢高度場及異常（圖5b）可見，歐亞中高緯度為兩槽一脊的形勢，經向環(huán)流明顯。鄂霍次克海存在正距平中心，日本海及以東的西北太平洋為位勢高度負距平，中心在西北太平洋。東亞中高緯維持“北高南低”穩(wěn)定的環(huán)流形勢。我國長江以南大部為負距平。說明東亞大槽在日本海附近明顯加深。西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱副高）總體較常年同期面積偏大，強度偏強，西伸脊點偏西，但副高脊線階段變化明顯。東亞大槽明顯加強表現為東北冷渦加強并向南發(fā)展，不僅引導冷空氣南下影響華南，導致“龍舟水”期間華南平均氣溫較常年同期偏低，而且也使副高在5月下旬到6月上旬位置偏南，來自副高西側熱帶西太平洋和南海的水汽輸送到華南地區(qū)，冷暖空氣在華南交匯，造成華南在5月下旬、6月上旬出現大范圍的區(qū)域性暴雨天氣過程（韓旭卿和張濤，2022）。這與苗春生等（2006）指出華南前汛期東北冷渦強，華南降水多的結論相同。6月中旬副高西伸北抬（圖略），副高北側西南季風引導偏南低空暖濕急流的一直維持，與短波槽疊加（孟慶濤和于超，2022），導致華南在6月中旬出現連續(xù)性區(qū)域性特大暴雨天氣，降水顯著偏多?？梢婁h面降水和季風降水的顯著偏多導致2022年華南“龍舟水”異常偏多。

從海平面氣壓場及其異常（圖5c）可見，在鄂霍次克海附近存在海平面氣壓正異常中心，中低緯度（25°～45°N）的歐亞大陸和北太平洋為負異常，說明鄂霍次克海阻塞高壓加強、夏威夷群島以東的北太平洋高壓明顯減弱，北半球海平面氣壓從高緯到中緯呈“北高南低”的異常分布，有利于北方冷空氣的南下，2022年華南“龍舟水”偏多。

從低層850 hPa 異常風場上（圖5d）可見，在南海、西太平洋存在異常反氣旋環(huán)流，中心位于菲律賓以東，反氣旋環(huán)流西北側的偏南氣流把熱帶西太平洋、南海的暖濕氣流向華南輸送。在70°～90°E的熱帶印度洋地區(qū)存在異常的氣旋環(huán)流，有利于位于孟加拉灣90°E附近的南支槽增強，華南存在異常偏南氣流，同時其北部存在異常北風，桂北、粵北和珠三角北部地區(qū)位于異常冷暖氣流的交匯處，有利于該地區(qū)降水的異常偏多。

從“龍舟水”期間整層水汽通量和水汽通量散度異常分布（圖5e）可見，長江以南地區(qū)處于水汽輻合區(qū)，大值區(qū)位于華南北部和華東沿海。南海、西太平洋存在異常反氣旋環(huán)流，其西北側的異常偏南、西南氣流可以把南海、西太平洋、孟加拉灣的暖濕氣流向華南輸送，桂北、粵北以及珠三角北部地區(qū)位于異常水汽輻合高值區(qū)，有利于極端降水的發(fā)生。2022年“龍舟水”期間，華南、華東以及黃海、東海、日本海的水汽輻合明顯加強，有利于降水明顯增多。2022年5、6月，華南、華東降水顯著偏多與水汽輸送密切相關（韓旭卿和張濤，2022;孟慶濤和于超，2022）。

2022年南海夏季風于5月第3候爆發(fā)（具體是5月12日），較常年（5月第4候）偏早1候。南海夏季風的爆發(fā)和建立偏早，意味著越赤道氣流以及從孟加拉灣、南海、西太平洋的水汽通道打開，季風環(huán)流引導西南水汽向華南輸送加強，由于2022年“龍舟水”期間季風指數都較氣候平均值偏弱，向北推進慢，導致雨帶長時間的滯留華南，帶來持續(xù)的強降水。

從上分析可見，華南“龍舟水”期間大氣環(huán)流場的合成分析得到了和前面相關分析一致的結論。另外，2022年“龍舟水”期間，位于東亞沿岸的東亞大槽在對流層高、中、低層的日本海及附近都有明顯的表現，存在位勢高度負異常以及風速的切變，說明東亞大槽加強，在低層850 hPa上與東北冷渦、氣旋環(huán)流配合，是個深厚穩(wěn)定的天氣系統，即東亞大槽加強，東北冷渦加強南移，影響華南的冷空氣偏強，是導致華南“龍舟水”偏多的重要原因之一，這與華南發(fā)生秋冬春干旱時東亞大槽減弱，冷空氣弱的環(huán)流特征相反（伍紅雨等，2022）。

4 華南“龍舟水”與海溫的關系

4.1 2022年華南“龍舟水”期間海溫的異常

華南前汛期強降水與熱帶太平洋海溫關系密切（吳志偉等，2006;Gu et al.，2018;林愛蘭等，2022）。從2022年3—5月海溫異常分布（圖6b）可見，在北印度洋存在海溫正異常，特別是阿拉伯海、孟加拉灣存在0.5～1.0 ℃的海溫正異常中心;在南海北部和我國東部近海，存在-0.25～0的海溫負異常;赤道西太平洋（120°～160°E），以及海洋性大陸和北太平洋大部為海溫正異常，在鄂霍次克海以及東北太平洋夏威夷群島東北部存在海溫正異常中心;160°E以東的赤道中東太平洋存在-1.0～-0.5 ℃的海溫負異常。赤道太平洋海溫從西向東存在“-+-”異常分布，即拉尼娜事件的海溫異常分布。國家氣候中心監(jiān)測，2021年9月開始的拉尼娜事件，在2023年1月結束，Nio3.4 區(qū)的海溫異常在2022年3—5月達到峰值，為-1.1 ℃。從以上分析可見，2022年華南極端“龍舟水”發(fā)生在拉尼娜的背景下，以下分析熱帶太平洋到北半球副熱帶地區(qū)大氣環(huán)流對這次拉尼娜事件的響應特征。

4.2 2022年華南“龍舟水”期間Walker環(huán)流和垂直運動上升

2022年華南“龍舟水”期間，沿赤道5°S～5°N區(qū)域的經度-高度距平環(huán)流剖面（圖7a）可反映Walker環(huán)流情況。可見較強上升運動出現在赤道西太平洋（100°～135°E），上升運動的高度達到200 hPa以上，而下沉運動主要出現在赤道中東太平洋，特別在日界線附近（140°E～170°W），可見大氣環(huán)流對拉尼娜事件有明顯響應，赤道太平洋Walker環(huán)流加強。圖7b為2022年“龍舟水”期間，沿110°～120°E 區(qū)域的緯度-高度距平環(huán)流剖面，可見華南地區(qū)（20°～29°N）上升運動非常明顯，上升高度可達150 hPa以上，而下沉運動主要出現在7°～20°N、30°～35°N，在低緯度存在華南上升、其周邊地區(qū)下沉的異常垂直環(huán)流，為2022年華南極端“龍舟水”提供了穩(wěn)定的上升運動背景。這種垂直運動也可在5—6月向外長波輻射（OLR）距平場（圖8）得到體現。圖8可見，在赤道中東太平洋（140°E～90°W）對流活動受到抑制，而在赤道西太平洋（90°～140°E）對流活動加強。同時在我國長江以南、南海大部、海洋性大陸以及印度洋北部大部地區(qū)的對流較常年同期加強，華南特別是廣東北部、廣西北部處于負異常大值區(qū)，對流明顯加強;而在菲律賓以東的熱帶西太平洋（130°～150°E，10°～22°N）上空對流活動較常年同期減弱，相應非絕熱加熱減弱，通過激發(fā)大氣中的Rossby波使得菲律賓以東出現異常反氣旋環(huán)流（圖5d），南海到華南為異常的偏南氣流影響，有利于南海和西太平洋暖濕水汽向華南輸送，導致極端“龍舟水”的發(fā)生。

這與陳麗娟等（2019）指出菲律賓附近異常反氣旋的存在有利于華南前汛期降水偏多的結果一致。計算1961—2022年華南“龍舟水”序列與前汛期（4—6月）降水序列的相關系數為0.62，通過0.001信度的顯著性檢驗，說明龍舟水偏多（少）與前汛期降水偏多（少）的一致變化，降水異常的成因也相似。滿足異常的垂直上升氣流和異常的水汽是發(fā)生極端降水要滿足的兩個基本條件（錢維宏等，2020），而2022年“龍舟水”這兩個條件都滿足。

5 結論與討論

本文分析了2022年華南極端“龍舟水”的特征，采用相關和合成分析的方法對其同期大氣環(huán)流和前期海溫的異常進行分析，探討2022年華南極端“龍舟水”的成因，分析結果如下：

1）2022年“龍舟水”期間，華南平均降雨量472.5 mm，為有氣象記錄以來歷史同期第2多。其中廣西、廣東分別為歷史同期最多、第3多。華南出現持續(xù)時間長的大范圍暴雨引發(fā)珠江流域出現流域性洪水，北江流域出現特大洪水，造成嚴重的人員傷亡和財產損失。

2）2022年“龍舟水”期間，東亞大槽明顯加強，東北冷渦偏強，導致影響華南的冷空氣偏強，同時南支槽偏強，在菲律賓以東存在異常反氣旋環(huán)流，副高偏強，其西北側的偏南季風氣流把熱帶西太平洋、南海的暖濕氣流向華南輸送，且西南季風暖濕氣流長時間在華南的維持，鄂霍次克海阻塞高壓的加強，地面北半球海平面氣壓從高到中緯呈“北高南低”的異常分布，華南上升運動非常顯著且存在明顯水汽輻合，導致2022年華南“龍舟水”極端偏強。

3）2022年赤道中東太平洋發(fā)生拉尼娜事件，大氣對其有明顯響應，Walker環(huán)流增強?！褒堉鬯逼陂g，在菲律賓以東對流活動受到抑制，通過激發(fā)大氣中的Rossby波使得菲律賓以東出現異常的反氣旋環(huán)流，南海到華南為異常的偏南氣流影響，有利于南海和西太平洋暖濕水汽向華南輸送，同時在華南存在顯著的上升運動，有利于華南“龍舟水”顯著偏多。

2008、2022、2006年分別是有氣象記錄以來華南“龍舟水”最多的前三位，其成因存在異同。在海溫方面，相同點是這3 a“龍舟水”的前期冬春赤道中東太平洋海溫為負距平，其中在2008、2022年還處在拉尼娜的背景下。在其影響下，這3 a“龍舟水”期間，影響華南的冷空氣都偏強，赤道太平洋Walker環(huán)流加強。大氣環(huán)流方面，“龍舟水”期間，對流層高層南亞高壓偏強，中層日本海以東的西北太平洋位勢高度降低，北太平洋“北高南低”的位勢異常分布，低層菲律賓以東存在異常反氣旋環(huán)流，華南受強的西南氣流影響，在華南存在水汽的輻合，且這3 a南海夏季風爆發(fā)都較常年偏早，這些共同的特點都有利于華南極端“龍舟水”的發(fā)生。

但由于前期3—5月海溫異常的分布存在差異。2006年，赤道太平洋海溫負距平有兩個中心，分別位于日界線附近和赤道東太平洋，而印度洋北部和南海海溫接近常年同期，北太平洋大部為海溫負距平。2008年，赤道太平洋海溫負距平中心位于日界線附近，而印度洋北部、南海、都是海溫負異常，北太平洋大部為海溫正距平。2022年，赤道太平洋海溫負距平中心位于赤道東太平洋，南海北部為海溫負距平，而印度洋北部、北太平洋大部為海溫正距平?！褒堉鬯逼陂g，大氣環(huán)流在這3 a也存在差異。如副高、東亞大槽的強度和位置都存在差異。2006年副高接近常年，略有偏強，2008年副高明顯偏弱、偏東，2022年副高明顯偏強，偏西;東亞大槽在2006年，以40°N為界，北段減弱，南段加強;2008年東亞大槽偏弱，而2022年東亞大槽明顯偏強。環(huán)流差異導致水汽輻合的位置不同，相應“龍舟水”降水的大值區(qū)也存在差異，2006年在華南東部，2008年在廣東，2022年在華南北部。影響華南極端“龍舟水”的因子很復雜，是多因子共同作用的結果。

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