大氣低頻振蕩對廣西持續(xù)性區(qū)域性暴雨的可能影響

覃衛(wèi)堅，李耀先，廖雪萍，陳思蓉

（1.廣西壯族自治區(qū)氣候中心，廣西 南寧 530022；2.廣西壯族自治區(qū)氣象局，廣西 南寧 530022）

關(guān)于大氣低頻振蕩對廣西降水的影響，有了一些相關(guān)的研究，如：王黎娟等［1］在研究2001年臺風(fēng)“榴蓮”降水過程中，指出低緯度夏季風(fēng)MJO處于極端活躍位相時，低緯低頻西風(fēng)偏北及低頻水汽向北輸送至廣西南部，有利于低層輻合并提供充足水汽，對“榴蓮”臺風(fēng)暴雨增幅起重要作用；陶詩言等［2］、琚建華等［3］研究指出來自赤道MJO引起南海地區(qū)西風(fēng)的加強，觸發(fā)中國南部大陸出現(xiàn)季風(fēng)涌，造成南方暴雨發(fā)生；鮑名［4］研究華南持續(xù)性暴雨過程與熱帶低頻振蕩的關(guān)系；覃衛(wèi)堅等［5］研究了MJO活動對廣西6月階段性降水的影響。因此大氣低頻振蕩既是高頻天氣變化直接背景，是天氣與氣候聯(lián)系的直接紐帶，對應(yīng)的環(huán)流低頻系統(tǒng)變化反映了未來幾周內(nèi)大尺度天氣系統(tǒng)生消、維持和衰減的循環(huán)過程，因此它也影響著廣西持續(xù)性區(qū)域性暴雨的發(fā)生發(fā)展。下面通過篩選出持續(xù)性區(qū)域性暴雨的典型年，通過分析異常年份里大氣低頻振蕩的活動特征，找到異常偏多年和偏少年的差異點，探討大氣低頻振蕩對廣西持續(xù)性區(qū)域性暴雨的可能影響。

1 資料與方法

本文采用的降水資料來自于1961～2013年廣西79個地面氣象觀測站的日降水資料。表征對流的向外長波輻射（Outgoing Long－wave Radiation，簡稱OLR）取自于NOAA的OLR日資料。

在使用79個氣象站觀測資料情況下，廣西持續(xù)性區(qū)域性暴雨定義為：當廣西連續(xù)有3d以上出現(xiàn)4個站以上暴雨的天氣過程，其中至少有1d出現(xiàn)9個站以上暴雨，稱為持續(xù)性區(qū)域性暴雨天氣過程。

研究方法采用是相關(guān)系數(shù)、30～60天的帶通濾波器等。

2 廣西持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常年份的暴雨天氣過程概況

進入80年代以后，廣西持續(xù)性區(qū)域性暴雨最多的年份為2008年，高達7次，其次是1994年，為6次；最少的年份為1989年，當年無持續(xù)性區(qū)域性暴雨發(fā)生，其次1983和2011年僅為1次。為了分析大氣低頻振蕩對持續(xù)性區(qū)域性暴雨的影響，特別選出持續(xù)性區(qū)域性暴雨過程異常偏多和偏少年份，異常多的典型年份為1994和2008年；異常少的典型年份為1983和1989年。這些典型年出現(xiàn)持續(xù)性區(qū)域性降水過程介紹如下：

1994年5月14～17日，受地面靜止鋒、切變線、低渦共同影響，桂北、桂中出現(xiàn)暴雨天氣過程，其中象州、灌陽、賀州大暴雨，賀州連續(xù)三天暴雨或大暴雨。5月23～27日，受地面靜止鋒、切變線低渦、高空槽共同影響，桂北、桂西出現(xiàn)大到暴雨天氣過程。6月12～17日，受地面靜止鋒、高空槽、低渦和切變線共同影響，出現(xiàn)全區(qū)性大暴雨天氣過程，有62個站（124站次）出現(xiàn)了暴雨或大暴雨，其中有33站（56站次）大暴雨。7月13～24日，受高空槽、切變線、低渦、熱帶低壓、熱帶輻合線和西南季風(fēng)云團等天氣系統(tǒng)的共同影響，造成廣西大范圍持續(xù)性大到暴雨天氣，有58站（120站次）出現(xiàn)暴雨、大暴雨，其中有27站（47站次）大暴雨。圖1a為5～7月日暴雨雨量分布圖，圖中可見6月中旬出現(xiàn)暴雨時間持續(xù)時間最長，雨量最大。

2008年5月3～5日，受冷空氣和孟加拉灣風(fēng)暴東側(cè)西南暖濕氣流共同影響，廣西出現(xiàn)了一次較明顯的降雨天氣過程，其中暴雨11站。5月9日，受冷空氣與西南暖濕氣流共同影響，桂東北部分地區(qū)出現(xiàn)暴雨到大暴雨，其中大暴雨4站、暴雨13站。5月17～19日，受暖濕氣流和冷空氣共同影響，出現(xiàn)了大暴雨6站、暴雨24站次。5月27～31日，受冷空氣與西南暖濕氣流共同影響，出現(xiàn)大暴雨7站、暴雨39站次。6月5～7日，受弱冷空氣和強盛的西南暖濕氣流共同影響，出現(xiàn)大暴雨6站次、暴雨10站次。6月8～18日，受冷空氣和西南暖濕氣流的共同影響，出現(xiàn)2008年最強的大暴雨、特大暴雨過程，其中特大暴雨5站、大暴雨37站次、暴雨139站次。6月24～29日，受高空槽、切變線、低渦和臺風(fēng)影響，出現(xiàn)大暴雨6站、暴雨30站次。7月6～9日，受高空槽和西南暖濕氣流共同影響，出現(xiàn)特大暴雨1站、大暴雨7站、暴雨30站次。7月11～12日，受季風(fēng)槽和熱帶云團影響，出現(xiàn)大暴雨4站、暴雨30站次。7月23～24日，受高空低槽東移影響，桂西和桂北的部分地區(qū)出現(xiàn)大到暴雨，局部大暴雨，其中大暴雨2站、暴雨8站。圖1b為5～7月日暴雨雨量分布圖，圖中可見6月上中旬出現(xiàn)暴雨時間持續(xù)時間最長，雨量最大。

圖1 廣西持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常年份5～7月暴雨量級以上降水量時間分布圖（a：1994；b：2008；c：1983；d：1989；單位：mm）

1983年僅發(fā)生一次持續(xù)性區(qū)域暴雨過程，6月18～23日，受靜止鋒和切變線影響，桂東北到桂西北一帶出現(xiàn)了大雨和暴雨，局部大暴雨。1983年6月下旬～8月中旬，廣西大部地區(qū)降水量偏少2～5成，桂林、南寧、玉林、百色、梧州等市17個縣（市、區(qū)）及寧明、鐘山、貴港市各區(qū)、合浦、上思、欽州市各區(qū)等縣（區(qū)）發(fā)生不同程度夏旱（或春夏旱、夏秋旱）。圖1c為5～7月日暴雨雨量分布圖，圖中可見6月中旬末到下旬初出現(xiàn)一次持續(xù)性區(qū)域性暴雨，其他時間出現(xiàn)暴雨雨量很少。

1989年沒有發(fā)生持續(xù)性區(qū)域性暴雨過程，而且廣西有44個縣市發(fā)生旱災(zāi)，其中春旱15個縣市（次）、夏旱 30個縣市（次）、秋旱 34個縣市（次）。 全區(qū)旱災(zāi)面積114．07萬公頃、成災(zāi)面積72．74萬公頃，損失糧食1．93億公斤。圖1d為5～7月日暴雨雨量分布圖，圖中可見出現(xiàn)暴雨持續(xù)時間短，暴雨總雨量小。

圖2 廣西持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常年份500hPa氣溫濾波后時間－緯度剖面圖（a：1994，b：2008，c：1983，d：1989）

3 高空大氣溫度低頻振蕩活動的影響

使用500hPa氣溫資料經(jīng)過30～60天濾波后，在100°E～120°E區(qū)域求平均，統(tǒng)計得到經(jīng)過低頻濾波后氣溫隨著緯度和時間的變化圖，圖2a為1994年氣溫低頻濾波時間－緯度剖面圖，從圖中可以看出在高緯度存在明顯的氣溫低頻振蕩，并5～6月期間有向南移動到55°N左右，7月向南移動到38°N左右；而在低緯度地區(qū)低頻振蕩不明顯。圖2b為2008年氣溫低頻濾波時間－緯度剖面圖，從圖中可以看出6月下半月以后在高緯度存在明顯的氣溫低頻振蕩，但低頻南北向移動不明顯；在低緯度地區(qū)低頻振蕩不明顯。圖2c為1983年氣溫低頻濾波時間－緯度剖面圖，從圖中可以看出在20°N以北地區(qū)均存在很強的氣溫低頻振蕩，低頻振蕩隨時間有明顯的向南移動，并到達廣西。圖2d為1989年氣溫低頻濾波時間－緯度剖面圖，從圖中可以看出在27°N以北地區(qū)均存在很強的氣溫低頻振蕩，低頻振蕩隨時間有明顯的跳躍式向南移動，并到達廣西北部邊緣。以上分析可見，廣西持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常多的年份，溫度低頻振蕩強度弱，位置偏北；而持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常少的年份溫度低頻振蕩強度強，明顯向南移動，其南部邊沿位置偏南。

4 廣西持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常年份大氣低頻振蕩緯向活動特征

射出長波輻射是指地球大氣系統(tǒng)在大氣層頂向外空輻射出去的所有波長的熱輻射能量密度，值的大小主要由發(fā)射下墊面的溫度所決定，它的值越小表示云頂高度越高。為了分析廣西及周邊地區(qū)對流發(fā)生發(fā)展情況及其對廣西持續(xù)性區(qū)域性暴雨的影響，使用 OLR 資料經(jīng)過 30～60 天濾波后，在 5°S～5°N、5°N～15°N、15°N～25°N、25°N～35°N 區(qū)域求平均，得到低頻振蕩隨經(jīng)度和時間的變化圖。選取這些區(qū)域來平均是有一定的代表意義的：5°S～5°N區(qū)域位于赤道，低頻濾波OLR可表示為熱帶低頻振蕩；5°N～15°N區(qū)域的東西方向有南海、菲律賓等地區(qū)，該地區(qū)為熱帶氣旋重要源地；15°N～25°N區(qū)域有廣西大部地區(qū)、北部灣、孟加拉灣等；25°N～35°N 區(qū)域為廣西北部鄰近省份、長江流域等地。圖3為1994年OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖3a可看出1994年赤道MJO活動主要在印度洋和西太平洋 （55°E～180°E），并隨時間向東傳播。 圖 3b 為 5°N～15°N 平均的OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖中可看出對流低頻活動主要位于印度洋，而在影響廣西熱帶氣旋的源地南海和菲律賓以東洋面，對流低頻系統(tǒng)并不活躍，除了5月下旬到6月上旬初在菲律賓及其以東洋面有個正位相外，其余均為負值或正常值，說明該區(qū)域?qū)α骰钴S。圖3c為15°N～25°N平均的OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖中可看出大氣低頻振蕩在廣西的東西方向區(qū)域 （55°E～140°E）比較活躍，在西側(cè)有大氣低頻系統(tǒng)從孟加拉灣向東移動到達廣西，而在東側(cè)有低頻振蕩從西太平洋向西移動到達廣西。圖3d為25°N～35°N平均的OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖中可看出廣西北部大氣低頻振蕩不活躍。

圖 3 1994 年 OLR 濾波后時間－經(jīng)度剖面圖（a：5°S～5°N，b：5°N～15°N，c：15°N～25°N，d：25°N～35 °N）

圖4為2008年OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖4a可看出赤道MJO活動主要在印度洋和西太平洋（65°E～175°E），并隨時間向東傳播。 圖 4b 為 5°N～15°N平均的OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖中可看出對流低頻振蕩在印度洋、南海、菲律賓以東洋面（60°E～140°E）活動，強度很強，并隨時間有明顯的向東傳播。圖4c為15°N～25°N平均的OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖中可看出大氣低頻振蕩在廣西的西側(cè)區(qū)域—阿拉伯海到印度半島一帶（60°E～90°E）比較活躍。 圖 4d 為 25°N～35°N 平均的OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖中可看出廣西北部大氣低頻振蕩不活躍。

圖 4 2008 年 OLR 濾波后時間－經(jīng)度剖面圖（a：5°S～5°N，b：5°N～15°N，c：15°N～25°N，d：25°N～35 °N）

圖5為1983年OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖5a可看出赤道MJO活動主要在印度洋和西太平洋 （50°E～170°E）， 在印度洋 MJO 向東傳播不明顯，在西太平洋MJO向東傳播。圖5b為5°N～15°N平均的OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖中可看出對流低頻活動在印度洋、南亞群島 （55°E～110°E），隨時間由東向西傳播，在南海和菲律賓以東洋面低頻振蕩不明顯。 圖 5c為 15°N～25°N平均的OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖中可看出大氣低頻振蕩在廣西西側(cè)區(qū)域—阿拉伯海到印度半島一帶（60°E～120°E）比較明顯，但強度很弱。 圖 5d 為25°N～35°N平均的OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖中可看出廣西北部大氣低頻振蕩不活躍。

圖 5 1983 年 OLR 濾波后時間－經(jīng)度剖面圖（a：5°S～5°N，b：5°N～15°N，c：15°N～25°N，d：25°N～35°N）

圖6為1989年OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖6a可看出赤道MJO活動主要在印度洋和西太平洋（55°E～175°E），在印度洋隨時間有明顯的向東傳播，在西太平洋移動不明顯。圖6b為5°N～15°N平均的OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖中可看出對流低頻活動在印度洋（60°E～90°E），5 月下半月到7月上旬隨時間有向東傳播，但強度不強。圖6c為15°N～25°N平均的 OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖中可看出大氣低頻振蕩在廣西的西側(cè)區(qū)域—阿拉伯海到印度半島一帶（60°E～90°E）比較活躍，但東西向移動不明顯。圖6d為25°N～35°N平均的OLR濾波后時間－經(jīng)度剖面圖，從圖中可看出在西太平洋、墨西哥上空低頻振蕩比較活躍，廣西北部鄰近省份上空大氣低頻振蕩不活躍。

通過分析持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常年份廣西南北區(qū)域大氣低頻東西方向活動情況，可見持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常偏多的年份赤道地區(qū)MJO在印度洋和西太平洋均有明顯的向東傳播，而異常偏少的年份在兩洋之間MJO向東移動不連續(xù)，如1989年印度洋向東移動明顯，在西太平洋移動不明顯，而1983年與其相反。在5°N～15°N區(qū)域，持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常偏多年大氣低頻振蕩在印度洋比較活躍，并有明顯向東移動，而異常偏少年大氣低頻振蕩稍為弱一些，向東移動不明顯。 15°N～25°N 區(qū)域，持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常偏多年大氣低頻振蕩在廣西東西側(cè)比較活躍，而且有明顯向廣西移動的趨勢，而異常偏少年廣西東西側(cè)也有大氣低頻振蕩活動，但東西方向移動不明顯。

5 結(jié)論和討論

（1）廣西持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常多的年份，中高緯度地區(qū)高空大氣溫度低頻振蕩強度弱，位置偏北；而持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常少的年份高空大氣溫度低頻振蕩強度強，明顯向南移動，其南部邊沿位置偏南。

（2）持續(xù)性區(qū)域性暴雨異常偏多的年份，廣西及其以南低緯度地區(qū)大氣低頻振蕩有明顯的向東傳播，而異常偏少的年份大氣低頻振蕩向東移動相對不明顯或不連續(xù)。

圖 6 1989 年 OLR 濾波后時間－經(jīng)度剖面圖（a：5°S～5°N，b：5°N～15°N，c：15°N～25°N，d：25°N～35°N）

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