江淮流域夏季低頻降水的前期預(yù)報(bào)信號(hào)

韓世茹 周須文 車少靜 王志強(qiáng)

摘要 基于ERA-Interim逐日4時(shí)次再分析資料和753站逐日降水資料，對(duì)1980—2013年江淮流域夏季降水特征進(jìn)行分析，探究江淮流域夏季低頻降水的前期預(yù)報(bào)信號(hào)，結(jié)果表明：1）江淮流域夏季降水受10～30 d低頻振蕩影響顯著，10～30 d低頻分量在江淮流域夏季降水中占較大比重。2）200 hPa上，低頻降水過(guò)程發(fā)生前9～6 d有低頻反氣旋（低頻氣旋）自青藏高原東北部向中國(guó)東部移動(dòng)。500 hPa上超前低頻降水過(guò)程9 d至低頻降水過(guò)程發(fā)生時(shí)有西太副高自東向西（自西向東）移動(dòng)至中國(guó)東部沿海地區(qū)，熱帶地區(qū)負(fù)（正）低頻OLR中心不斷向北移動(dòng)，最北端到達(dá)江淮流域并達(dá)到最強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)（抑制）江淮流域低頻降水的發(fā)生。3）青藏高原預(yù)報(bào)信號(hào)能夠有效補(bǔ)充西太副高及熱帶OLR信號(hào)的不足，將青藏高原信號(hào)、西太副高信號(hào)及熱帶OLR信號(hào)作為綜合預(yù)報(bào)因子對(duì)江淮流域降水進(jìn)行預(yù)報(bào)，對(duì)僅依賴低緯度地區(qū)信號(hào)進(jìn)行降水過(guò)程預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率有較好改進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞 江淮流域;低頻降水;青藏高原;預(yù)報(bào)因子

江淮流域夏季雨量年際變率大（賈燕和管兆勇，2010），加之季節(jié)內(nèi)降水時(shí)空分布不均勻（劉蕓蕓和丁一匯，2009;Sun et al.，2018），導(dǎo)致的異常降水會(huì)給人民的生產(chǎn)和生活帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失，洪澇災(zāi)害更是給人民的生命安全造成威脅。因此，探究江淮流域夏季異常降水的預(yù)報(bào)關(guān)鍵區(qū)和前期信號(hào)對(duì)于提高預(yù)測(cè)水平、改善預(yù)報(bào)效果、保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全有十分重要的意義。前人針對(duì)江淮流域降水的成因進(jìn)行了大量的分析，江淮流域夏季降水受不同高度上環(huán)流系統(tǒng)的影響。研究表明，西太平洋副熱帶高壓的南北擺動(dòng)與東西進(jìn)退（Pan，2004;王黎娟等，2009），南亞高壓的東進(jìn)北抬（胡景高等，2010），Walk環(huán)流位置及強(qiáng)度的不同（王黎娟等，2014）及其南側(cè)水汽輸送的變化（王志毅等，2017;王黎娟等，2018，2020）都會(huì)造成江淮流域降水的差異。除了以上熱帶與副熱帶地區(qū)的影響系統(tǒng)外，中緯度地區(qū)的環(huán)流系統(tǒng)在江淮流域降水異常中也起到關(guān)鍵作用（Yang and Li，2003;王黎娟等，2019）。劉梅等（2014）的研究表明，2011年7月中旬江淮流域一次持續(xù)性降水過(guò)程的形成是在中高緯地區(qū)穩(wěn)定的超長(zhǎng)波背景下，受烏拉爾山地區(qū)槽前強(qiáng)暖平流與鄂霍茨克海地區(qū)穩(wěn)定的阻塞高壓相配合的作用，冷空氣南下影響江淮流域，從而形成了該次強(qiáng)降水過(guò)程。楊連梅與張慶云（2007）認(rèn)為，東亞西風(fēng)急流Rossby波擾動(dòng)動(dòng)能也會(huì)影響中國(guó)東部夏季降水。Rossby波擾動(dòng)動(dòng)能的加強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致東亞西風(fēng)急流位置南移，強(qiáng)度加強(qiáng)，造成夏季梅雨鋒的加強(qiáng)，導(dǎo)致江淮流域夏季降水多，華南與華北地區(qū)降水偏少。海溫異常變化也與江淮流域降水存在密切關(guān)系（尹志聰和王亞非，2011;李業(yè)進(jìn)和王黎娟，2016;王旭棟等，2017），中東太平洋海溫的異常偏高（低）會(huì)導(dǎo)致江淮流域夏季降水偏多（少）。關(guān)于江淮流域降水的機(jī)理研究為預(yù)測(cè)工作提供了良好的理論基礎(chǔ)，未來(lái)還需要將這些研究結(jié)果與業(yè)務(wù)工作相結(jié)合，在預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)工作中展開(kāi)應(yīng)用。

隨著理論研究的豐富，預(yù)報(bào)水平不斷提高，臨近預(yù)報(bào)與短期天氣預(yù)報(bào)取得了很大進(jìn)步，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率顯著提高（宋善允等，2017），但是10～30 d尺度的延伸期預(yù)報(bào)仍然是工作的短板（Baldwin et al.，2003;楊秋明，2008;朱玉祥等，2013），提高延伸期預(yù)測(cè)水平是完善無(wú)縫隙預(yù)報(bào)的重要環(huán)節(jié)。很多學(xué)者采用提取10～30 d低頻波段特征的方法將理論成果轉(zhuǎn)化到預(yù)報(bào)工作中進(jìn)行延伸期預(yù)測(cè)（Seo et al.，2009;Li et al.，2016）并取得了一定成果。孫國(guó)武等（2010）引入了低頻天氣圖法，對(duì)2009年6—10月上海地區(qū)延伸期降水過(guò)程進(jìn)行預(yù)測(cè)，該方法具有15～45 d的預(yù)報(bào)時(shí)效。梁萍（2010）采用低頻信號(hào)對(duì)梅雨區(qū)降水季節(jié)內(nèi)振蕩進(jìn)行延伸期預(yù)報(bào)試驗(yàn)，該方法存在年際差異，預(yù)報(bào)效果與對(duì)應(yīng)年份低頻信號(hào)強(qiáng)度有關(guān)?；诘皖l方法進(jìn)行預(yù)報(bào)具有很強(qiáng)的可操作性和實(shí)用性，但是現(xiàn)階段針對(duì)低頻方法的研究并不完善（梁萍，2010）。前人多是針對(duì)降水實(shí)況進(jìn)行研究，而與低頻環(huán)流相關(guān)性最強(qiáng)的仍是低頻降水，因此有必要將低頻降水單獨(dú)作為研究對(duì)象，針對(duì)江淮流域夏季低頻降水過(guò)程進(jìn)行研究，探究江淮流域夏季低頻降水的關(guān)鍵區(qū)和前期信號(hào)。

1 資料與方法

本文使用的資料包括：1）歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，簡(jiǎn)稱 ECMWF）提供的逐日高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)及OLR場(chǎng)資料，水平分辨率為2.5°×2.5°，時(shí)段為1980年1月—2013年12月。2）中國(guó)氣象局提供的全國(guó)753站逐日降水資料，時(shí)段為1980年1月—2013年12月。上述資料在文本中的選用時(shí)段均為1980—2013年6—8月。

參考Ting and Wang（1997）對(duì)降水區(qū)域的劃分方法，挑選江淮流域代表站。計(jì)算全國(guó)466個(gè)觀測(cè)站1980—2013年夏季累積降水量的標(biāo)準(zhǔn)差，剔除高山站黃山站后，將江淮流域（110°～125°E，25°～35°N）累積降水變化率最大的安慶站作為基點(diǎn)，計(jì)算其與全國(guó)466站降水的單點(diǎn)相關(guān)系數(shù)，選取相關(guān)系數(shù)通過(guò)95%置信水平檢驗(yàn)的區(qū)域，所選范圍內(nèi)通過(guò)檢驗(yàn)的站點(diǎn)作為江淮流域的代表站。本文主要使用合成分析、相關(guān)分析及T檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)方法，探究江淮流域低頻降水的關(guān)鍵區(qū)和前兆信號(hào)。

2 江淮流域夏季10～30 d低頻降水的關(guān)鍵區(qū)

對(duì)1980—2013年夏季江淮流域10～30 d低頻降水方差與實(shí)際降水方差的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間序列進(jìn)行對(duì)比，二者變化趨勢(shì)相近，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.78，江淮流域10～30 d低頻降水強(qiáng)度越大時(shí)，江淮流域夏季實(shí)際降水的變化也越大，其相對(duì)中斷和集中也會(huì)更顯著。可見(jiàn)，江淮流域10～30 d低頻降水的變化強(qiáng)度在江淮流域?qū)嶋H降水的變化中占重要地位。因此本文針對(duì)江淮流域10～30 d低頻降水的關(guān)鍵區(qū)和前期信號(hào)進(jìn)行研究。

2.1 江淮流域夏季10～30 d低頻降水過(guò)程的選取

參考曹鑫等（2012）選取江淮流域低頻降水過(guò)程的方法，對(duì)1980—2013年江淮流域夏季降水逐年進(jìn)行10～30 d濾波后，選取低頻降水量超過(guò)該年10～30 d低頻降水一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的日期作為低頻降水日。由于低頻振蕩的周期特性，所選低頻降水過(guò)程應(yīng)具有持續(xù)性，將低頻降水發(fā)生持續(xù)3 d及以上時(shí)間的過(guò)程記為一次低頻降水過(guò)程。在1980—2013年間共發(fā)生低頻降水過(guò)程97次。低頻降水過(guò)程發(fā)生日記為1，低頻降水過(guò)程中斷日記為0，統(tǒng)計(jì)1980—2013年夏季江淮流域低頻降水過(guò)程得到圖1。從圖1中可以看到，低頻降水過(guò)程主要發(fā)生在6月中旬至7月下旬，低頻降水過(guò)程的峰值時(shí)段出現(xiàn)在6月下旬至7月中上旬，8月江淮流域低頻降水過(guò)程出現(xiàn)次數(shù)較6、7月少，這與江淮流域梅雨期降水的時(shí)段是一致的，也進(jìn)一步證明了江淮流域10～30 d低頻降水可以反映實(shí)際降水的變化。

2.2 江淮流域夏季10～30 d低頻降水過(guò)程的預(yù)報(bào)關(guān)鍵區(qū)

以上研究印證了江淮流域夏季10～30 d低頻降水是江淮流域夏季降水中重要的組成部分，其降水分布特征與江淮流域?qū)嶋H降水之間存在密切聯(lián)系。有學(xué)者指出，青藏高原低頻振蕩會(huì)影響下游地區(qū)的降水（賀懿華等，2006;王躍男等，2009），夏季西太平洋副熱帶高壓位置的東西變動(dòng)也會(huì)給江淮流域降水帶來(lái)變化（Wang et al.，2011，2012），那么青藏高原及不同緯度地區(qū)的大氣環(huán)流與低頻降水之間的聯(lián)系是怎樣的？除青藏高原之外，江淮流域夏季低頻降水還與哪些大氣環(huán)流系統(tǒng)的變化相聯(lián)系？通過(guò)計(jì)算江淮流域夏季低頻降水過(guò)程與青藏高原緯向風(fēng)、500 hPa位勢(shì)高度及向外長(zhǎng)波輻射的超前滯后相關(guān)分布，尋找影響低頻降水過(guò)程的前期關(guān)鍵區(qū)。

2.2.1 青藏高原風(fēng)場(chǎng)關(guān)鍵區(qū)

由于江淮流域低頻降水事件持續(xù)天數(shù)存在差異，首先對(duì)江淮流域97次低頻降水過(guò)程進(jìn)行合成。合成方法如下：當(dāng)一次低頻降水過(guò)程持續(xù)n天時(shí)，取這次低頻降水過(guò)程發(fā)生的n天要素平均作為此次低頻降水過(guò)程的同期時(shí)段，計(jì)算其超前（滯后）要素場(chǎng)即將同期時(shí)段向前（向后）平移之后再進(jìn)行平均。對(duì)97次江淮流域低頻降水事件進(jìn)行合成后得到其與200 hPa低頻緯向風(fēng)的超前滯后相關(guān)系數(shù)（圖略，在本文的描述中江淮流域低頻降水過(guò)程發(fā)生的同期記為0 d，超前低頻降水過(guò)程發(fā)生9 d記為-9 d，滯后低頻降水過(guò)程9 d記為+9 d，以此類推）。在超前江淮流域低頻降水過(guò)程-9 d時(shí)，自中緯度地區(qū)至中國(guó)東南部有相關(guān)中心呈波列形式存在，此階段青藏高原東北部的低頻反氣旋相關(guān)和江淮流域的低頻氣旋相關(guān)中心強(qiáng)度最強(qiáng)。此后在江淮流域低頻降水的-9～-3 d時(shí)相關(guān)中心緩慢向東南方向移動(dòng)。在-4 d時(shí)位于波列上游的氣旋相關(guān)中心到達(dá)青藏高原東北部，該相關(guān)中心開(kāi)始不斷發(fā)展加強(qiáng)，低頻反氣旋性相關(guān)中心向東南方向移動(dòng)，影響江淮流域。江淮流域低頻降水過(guò)程開(kāi)始時(shí)（0 d），青藏高原東北部的低頻氣旋相關(guān)中心到達(dá)江淮流域北部，其南側(cè)主要表現(xiàn)為緯向風(fēng)正相關(guān)，低頻反氣旋相關(guān)中心控制整個(gè)江淮流域及其以南地區(qū)，表示該時(shí)段江淮流域北部有低頻西風(fēng)增強(qiáng)，這一特征一直維持到江淮流域低頻降水過(guò)程發(fā)生后的+3 d。隨后在+3～+9 d（圖2e—g），中緯度至江淮流域的相關(guān)中心繼續(xù)向東南移動(dòng)，位于青藏高原東北部的低頻氣旋性相關(guān)中心隨之移動(dòng)到江淮流域上空。在+6～+9 d時(shí)，環(huán)流形勢(shì)逐漸演變?yōu)榕c-9～-6 d時(shí)的狀態(tài)。

為了印證上述分析，明確青藏高原關(guān)鍵區(qū)在江淮流域低頻降水過(guò)程中的作用，圖2給出了超前滯后江淮流域低頻降水過(guò)程的200 hPa低頻風(fēng)場(chǎng)和低頻散度場(chǎng)。低頻風(fēng)場(chǎng)的演變與之前的低頻風(fēng)場(chǎng)相關(guān)系數(shù)的演變類似，在-9～-6 d時(shí)（圖2a、b），江淮流域受到青藏高原東北部移來(lái)的低頻反氣旋影響，在-9 d時(shí)高原東北部地區(qū)低頻反氣旋強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)，低頻反氣旋西部的低頻輻散在-6 d時(shí)（圖2b）影響范圍逐漸增大，低頻輻散中心隨低頻反氣旋中心向東南方向移動(dòng)。在-3 d時(shí)（圖2c），青藏高原東北部有低頻氣旋移來(lái)并在高原東北部發(fā)展加強(qiáng)，其南側(cè)有較強(qiáng)低頻西風(fēng)，配合有低頻輻散運(yùn)動(dòng)。此后至江淮流域低頻降水的同期（0 d，圖2d），低頻反氣旋位于江淮流域南部，青藏高原東北部低頻氣旋緩慢向東移動(dòng)，低頻氣旋南側(cè)的低頻西風(fēng)帶位于江淮流域上空，低頻輻散中心也到達(dá)江淮流域。高層的輻散運(yùn)動(dòng)有利于江淮流域低頻降水的發(fā)生，這樣的環(huán)流形勢(shì)維持到江淮流域低頻降水發(fā)生后3 d（+3 d，圖2e）。隨后青藏高原東部低頻氣旋向東南方向移動(dòng)，低頻輻散中心也隨之移動(dòng)。在+6 d時(shí)（圖2f）低頻氣旋中心東移南下，低頻輻散中心移出江淮流域，江淮流域上空轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l輻合運(yùn)動(dòng)，這樣的環(huán)流形勢(shì)不利于江淮流域低頻降水的形成，對(duì)應(yīng)江淮流域低頻降水過(guò)程基本結(jié)束（圖2g），隨后其環(huán)流形勢(shì)逐漸向-9～-6 d時(shí)的形態(tài)演變。

2.2.2 中緯度高度場(chǎng)關(guān)鍵區(qū)

500 hPa上西太平洋副熱帶高壓東西位置的變化會(huì)造成降水區(qū)域和強(qiáng)度的差異（Ren et al.，2013;Ye and Wu，2015）。江淮流域夏季低頻降水過(guò)程與500 hPa位勢(shì)高度超前滯后相關(guān)系數(shù)顯示（圖略），在-9 d時(shí)，除西北太平洋部分地區(qū)和黃河河套地區(qū)有正相關(guān)中心外，整個(gè)區(qū)域表現(xiàn)為顯著的負(fù)相關(guān)，總體呈現(xiàn)南正北負(fù)的分布形式。此后至-6 d，負(fù)相關(guān)區(qū)域變小，西北太平洋地區(qū)和河套地區(qū)的正相關(guān)中心均增大，在-4 d時(shí)西太平洋地區(qū)完全轉(zhuǎn)為正相關(guān)中心。一直持續(xù)到低頻降水過(guò)程發(fā)生同期（0 d），西北太平洋一帶與江淮流域低頻降水過(guò)程均表現(xiàn)為顯著的正相關(guān)。隨后在0～+3 d，正相關(guān)區(qū)域強(qiáng)度減弱。在+3～+9 d時(shí)負(fù)相關(guān)中心在南側(cè)不斷加強(qiáng)，北側(cè)則有正相關(guān)中心不斷發(fā)展。其中低頻降水過(guò)程前后變化最顯著的區(qū)域位于西北太平洋上空，在低頻降水過(guò)程開(kāi)始前，西北太平洋地區(qū)上空有位勢(shì)高度的增加，而低頻降水過(guò)程發(fā)生后在西北太平洋地區(qū)有位勢(shì)高度的降低。上述提到的西北太平洋地區(qū)的顯著變化相關(guān)區(qū)域與西太平洋副熱帶高壓處于同一緯度，會(huì)造成西太平洋副熱帶高壓位置的變動(dòng)。為此，給出了低頻降水過(guò)程發(fā)生前后西太平洋副熱帶高壓的位置演變（圖3）。在江淮流域低頻降水過(guò)程發(fā)生前-9～0 d（圖3a），西太平洋副熱帶高壓有顯著的西移，西脊點(diǎn)的位置由135°E附近向西移動(dòng)到125°E地區(qū)，

伴隨有西太平洋副熱帶高壓北移，西太副高的北進(jìn)西伸在-6～-3 d時(shí)段內(nèi)變化最為顯著。在江淮流域低頻降水過(guò)程發(fā)生后0～+9 d（圖3b）西太平洋副熱帶高壓東退減弱，西脊點(diǎn)的位置由125°E退回至130°E。

2.2.3 低緯度對(duì)流關(guān)鍵區(qū)

研究表明，熱帶低緯度地區(qū)對(duì)流異常對(duì)江淮流域降水有顯著影響（楊秋明，2009;龐玥等，2013），低緯度地區(qū)對(duì)流活動(dòng)向北移動(dòng)到達(dá)江淮流域時(shí)，有利于降水流域出現(xiàn)降水。計(jì)算江淮流域低頻降水過(guò)程與低頻OLR超前滯后相關(guān)系數(shù)分布，在江淮流域低頻降水過(guò)程發(fā)生前9 d（-9 d），自南向北有“+、-、+”相關(guān)中心分布，當(dāng)前期我國(guó)南海至菲律賓地區(qū)低頻對(duì)流活動(dòng)較強(qiáng)，而江淮流域低頻對(duì)流活動(dòng)較弱時(shí)，更有利于后期江淮流域低頻降水過(guò)程的發(fā)生，且在-9 d南海至菲律賓地區(qū)的負(fù)相關(guān)最強(qiáng)，指示性最強(qiáng)。隨著菲律賓至南海地區(qū)的低頻對(duì)流中心開(kāi)始減弱并北移（-6 d），低頻OLR負(fù)相關(guān)中心向北移動(dòng)，在-5 d時(shí)，江淮流域的低頻OLR正相關(guān)轉(zhuǎn)為負(fù)相關(guān)。在-3～0 d，菲律賓至南海地區(qū)有較強(qiáng)低頻OLR正相關(guān)中心，南北兩側(cè)的低頻OLR負(fù)相關(guān)中心在江淮流域匯集，江淮流域低頻對(duì)流活動(dòng)旺盛，達(dá)到最強(qiáng)階段，此時(shí)對(duì)應(yīng)江淮流域低頻降水過(guò)程的同期時(shí)段。在+3 d時(shí)，江淮流域低頻對(duì)流活動(dòng)減弱，菲律賓至南海地區(qū)的低頻OLR正相關(guān)中心開(kāi)始減弱，向北移動(dòng)。在+6～+9 d，相關(guān)中心的分布形勢(shì)逐漸演變?yōu)?9～-6 d時(shí)的狀態(tài)。

圖4給出了在江淮流域低頻降水過(guò)程發(fā)生前后的850 hPa低頻風(fēng)場(chǎng)及低頻OLR場(chǎng)，其演變形式與相關(guān)系數(shù)分布演變相似。在-9～-6 d（圖4a、b）南海至菲律賓地區(qū)有低頻OLR負(fù)中心減弱北移，江淮流域低頻OLR正中心減弱東移入海，在-7 d時(shí)南海至菲律賓地區(qū)低頻OLR由低頻負(fù)中心轉(zhuǎn)為低頻正中心，此后南海至菲律賓地區(qū)低頻OLR正中心不斷加強(qiáng)，低頻OLR負(fù)中心北移加強(qiáng)。-3～0 d（圖4c、d）低頻OLR負(fù)中心到達(dá)江淮流域并維持加強(qiáng)，同期第0 d江淮流域低頻OLR負(fù)中心和南海至菲律賓地區(qū)低頻OLR正中心均達(dá)到最強(qiáng)，江淮流域低頻降水達(dá)到最強(qiáng)。+3 d時(shí)（圖4e）低頻OLR負(fù)中心開(kāi)始減弱，向東移動(dòng)。在+5 d（圖略）菲律賓至南海地區(qū)的低頻OLR正中心北移到達(dá)江淮流域。+6～+9 d時(shí)（圖4f、g）其環(huán)流形勢(shì)向-9～-6 d時(shí)狀態(tài)轉(zhuǎn)化。

3 關(guān)鍵區(qū)低頻信號(hào)對(duì)江淮流域低頻降水過(guò)程的預(yù)報(bào)效果

前面的分析指出，200 hPa青藏高原東北地區(qū)的低頻反氣旋的發(fā)展及東移南下、500 hPa西太平洋副熱帶高壓的位置變動(dòng)以及低緯度地區(qū)的菲律賓至南海低頻對(duì)流活動(dòng)減弱北移與江淮流域低頻降水過(guò)程之間存在較好聯(lián)系和指示作用，可作為預(yù)報(bào)江淮流域低頻降水過(guò)程的參考。有學(xué)者指出（曹鑫等，2013），江淮流域持續(xù)性降水期間南亞高壓與西太副高的“相向而，行向背而去”特征表現(xiàn)尤為明顯，這一特征在低頻降水過(guò)程中同樣適用。在低頻降水過(guò)程發(fā)生前，高層青藏高原東北部低頻反氣旋東南向移動(dòng)有利于南亞高壓隨之東伸加強(qiáng)，南亞高壓的輻散抽吸作用有利于對(duì)流層中層西太副高的西伸和加強(qiáng)，加之南海至菲律賓地區(qū)對(duì)流活動(dòng)的北移，低頻氣旋性環(huán)流移動(dòng)至江淮流域，低層有低頻輻合運(yùn)動(dòng)，自低層至高層有活躍的上升運(yùn)動(dòng)，江淮流域南側(cè)低層有低頻反氣旋環(huán)流發(fā)展加強(qiáng)，大量水汽經(jīng)低頻反氣旋環(huán)流的西南側(cè)向北輸送至江淮流域三者共同作用下促進(jìn)低頻降水過(guò)程的發(fā)生和維持。

以上是基于江淮流域低頻降水發(fā)生及維持原因的探討，為了進(jìn)一步驗(yàn)證所選取關(guān)鍵區(qū)和前期信號(hào)在江淮流域低頻降水過(guò)程中的預(yù)報(bào)作用，選取200 hPa上青藏高原東北部（95°～115°E，27.5°～45°N）為高原關(guān)鍵區(qū)，500 hPa上（125°～150°E，22.5°～27.5°N）為中緯度500 hPa關(guān)鍵區(qū)，850 hPa上（105°～130°E，10°～20°N）為低緯度關(guān)鍵區(qū)，當(dāng)-8～-6 d高原關(guān)鍵區(qū)出現(xiàn)低頻反氣旋時(shí)記為高原關(guān)鍵區(qū)出現(xiàn)預(yù)報(bào)信號(hào)，當(dāng)-6 ～-4 d 500 hPa關(guān)鍵區(qū)出現(xiàn)低頻正異常時(shí)記為500 hPa關(guān)鍵區(qū)出現(xiàn)預(yù)報(bào)信號(hào)，當(dāng)-9～-6 d低緯度關(guān)鍵區(qū)出現(xiàn)低頻OLR負(fù)中心時(shí)記為低緯度地區(qū)出現(xiàn)預(yù)報(bào)信號(hào)，對(duì)江淮流域低頻降水過(guò)程發(fā)生前的環(huán)流形勢(shì)逐日進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到表1。

從表1中可以看出，利用單個(gè)關(guān)鍵區(qū)信號(hào)對(duì)低頻降水過(guò)程進(jìn)行預(yù)報(bào)時(shí)，三者相差不大，均為60%左右，其中低緯度的對(duì)流關(guān)鍵區(qū)預(yù)報(bào)作用最好，高原關(guān)鍵區(qū)預(yù)報(bào)作用相對(duì)差一些。表2給出了采用兩個(gè)預(yù)報(bào)信號(hào)時(shí)對(duì)江淮流域低頻降水的預(yù)報(bào)結(jié)果。對(duì)比表1與表2，當(dāng)使用兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行預(yù)報(bào)時(shí)，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較使用單個(gè)因子預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率低，這可能是由于單個(gè)關(guān)鍵區(qū)信號(hào)出現(xiàn)的概率大，會(huì)提高預(yù)報(bào)過(guò)程次數(shù)從而提高了預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，但是在這種條件下也會(huì)增加低頻降水過(guò)程的空?qǐng)?bào)。當(dāng)使用兩個(gè)預(yù)報(bào)信號(hào)時(shí)，預(yù)報(bào)的總過(guò)程次數(shù)降低，這改善了過(guò)程的空?qǐng)?bào)，但是同時(shí)也影響了預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率，無(wú)論選取哪兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)信號(hào)作為預(yù)報(bào)因子，對(duì)江淮流域低頻降水過(guò)程的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率只能達(dá)到40%。當(dāng)選取500 hPa關(guān)鍵區(qū)和低緯度關(guān)鍵區(qū)作為預(yù)報(bào)因子時(shí)其準(zhǔn)確率甚至低于40%，而將這兩個(gè)信號(hào)任意一個(gè)與高原信號(hào)組合作為預(yù)報(bào)因子時(shí)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提高，這也說(shuō)明500 hPa關(guān)鍵區(qū)和低緯度關(guān)鍵區(qū)雖然對(duì)低頻降水過(guò)程的單個(gè)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率高一些，但是這二者之間存在共同點(diǎn)，高原信號(hào)作為單個(gè)預(yù)報(bào)因子進(jìn)行預(yù)報(bào)雖然相對(duì)效果不如另外兩個(gè)好，但是高原信號(hào)與另外兩個(gè)信號(hào)發(fā)生的重復(fù)率低，對(duì)于另外兩個(gè)信號(hào)難以預(yù)報(bào)的過(guò)程預(yù)報(bào)效果較好。也就是說(shuō)，高原信號(hào)對(duì)另外兩個(gè)信號(hào)有一定的補(bǔ)充作用。

為了充分利用上述預(yù)報(bào)因子的優(yōu)勢(shì)，有必要結(jié)合兩個(gè)以上關(guān)鍵區(qū)信號(hào)作為低頻降水過(guò)程預(yù)報(bào)的參考要素，建立綜合預(yù)報(bào)因子。結(jié)合三個(gè)關(guān)鍵區(qū)在低頻降水過(guò)程發(fā)生前的信號(hào)，當(dāng)有2個(gè)及以上信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，則認(rèn)為此次預(yù)報(bào)過(guò)程準(zhǔn)確，而只有1個(gè)信號(hào)出現(xiàn)時(shí)認(rèn)為不準(zhǔn)確，0個(gè)信號(hào)出現(xiàn)記為漏報(bào)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)（表3），采用3個(gè)關(guān)鍵區(qū)信號(hào)建立的綜合預(yù)報(bào)因子對(duì)江淮流域低頻降水過(guò)程的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率與采用一個(gè)信號(hào)時(shí)的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率相當(dāng)，甚至還要更高，接近70%，而對(duì)低頻降水過(guò)程的漏報(bào)率也較低。可見(jiàn)，加入青藏高原低頻信號(hào)可以改進(jìn)對(duì)江淮流域低頻降水過(guò)程的預(yù)報(bào)效果，而綜合三個(gè)要素的綜合預(yù)報(bào)因子的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率也得到提高，可以為江淮流域低頻降水的延伸期預(yù)報(bào)提供參考。

4 結(jié)論

1）江淮流域夏季降水與10～30 d低頻降水之間存在密切聯(lián)系，10～30 d低頻降水在實(shí)際降水中占較大比重。

2）在對(duì)流層高層200 hPa上，10～30 d天低頻信號(hào)主要來(lái)源于歐亞大陸北部，自西西伯利亞至中國(guó)東南部有一條西北東南走向的波列，緩慢向東南方向移動(dòng)。對(duì)低頻降水過(guò)程的高層大氣低頻環(huán)流場(chǎng)進(jìn)行超前滯后合成分析表明，在超前低頻降水9～6 d時(shí)低頻波列的東南段低頻反氣旋-低頻氣旋對(duì)位于青藏高原東北部至中國(guó)東部沿海，低頻反氣旋東南部和低頻氣旋西北部為低頻輻合運(yùn)動(dòng);隨后低頻波列向東南方向移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)層中低頻反氣旋逐漸加強(qiáng)而低頻氣旋逐漸減弱，有低頻氣旋移至青藏高原東北部顯著發(fā)展加強(qiáng)，并繼續(xù)東移，最終到達(dá)江淮流域西北部，低頻氣旋和低頻反氣旋之間配合有低頻輻散運(yùn)動(dòng)，有利于江淮流域低頻降水過(guò)程的發(fā)生。在500 hPa上，超前低頻降水9 d至低頻降水過(guò)程發(fā)生時(shí)西太平洋副熱帶高壓有明顯的西伸過(guò)程，自135°E以東持續(xù)西移至125°E附近。

3）對(duì)流層低層超前低頻降水事件9～6 d，在南海及西北太平洋地區(qū)有低頻OLR的逐漸減弱，隨后低頻OLR中心不斷向北移動(dòng)，在超前低頻降水事件4 d時(shí)，低頻OLR中心到達(dá)江淮流域并開(kāi)始逐漸增強(qiáng)，江淮流域?qū)α靼l(fā)展旺盛，并在低頻降水事件發(fā)生時(shí)達(dá)到最強(qiáng)，隨后江淮流域與南海及西北太平洋地區(qū)的低頻OLR負(fù)、正中心分別開(kāi)始減弱，在滯后低頻降水事件5 d時(shí)江淮流域低頻OLR中心減弱東移，南海及西北太平洋地區(qū)低頻OLR正中心北移，在滯后低頻降水事件6 d時(shí)低頻OLR正中心到達(dá)江淮流域，低頻降水過(guò)程結(jié)束。

4）基于青藏高原關(guān)鍵區(qū)，500 hPa關(guān)鍵區(qū)及低緯度關(guān)鍵區(qū)低頻降水事件發(fā)生前的重要信號(hào)，將其作為預(yù)報(bào)低頻降水事件的綜合預(yù)報(bào)因子，對(duì)挑選出的低頻降水過(guò)程進(jìn)行試報(bào)試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)到68.8%（任意兩個(gè)信號(hào)組合作為預(yù)報(bào)因子時(shí)其預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率在40%左右），極大地提高了低頻降水事件的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

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In this study，based on ERA-Interim reanalysis data taken four times a day and daily precipitation data from 753 stations throughout China，the characteristics of summer precipitation in the Yangtze-Huaihe River Basin from 1980 to 2013 are analyzed.The forecast signal of summer low-frequency precipitation in the Yangtze-Huaihe River Basin is explored.The results show the following：1） The 10—30 days low frequency precipitation，which occupies a large proportion in the summer precipitation，can influence the summer precipitation over the Yangtze-Huaihe River Basin.2） At 200 hPa，there is a low-frequency anticyclone moving from the northeast of the Tibetan Plateau to eastern China 9—6 days before the low-frequency precipitation process occurs.At 500 hPa，the Western Pacific Subtropical High moves from east to west，reaching the eastern coastal areas of China 9 days before the occurrence of the low-frequency precipitation events.The center of negative low frequency OLR in the tropics moves northward and reaches the strongest point when its northern most tip reaches the Yangtze-Huaihe River Basin.The above circulation distribution will promote the occurrence of the low-frequency precipitation in the Yangtze-Huaihe River Basin，or vice versa.3） The Tibetan Plateau prediction signal can effectively supplement the deficiency of the West Pacific Subtropical High and the Tropical OLR Signal.The accuracy of precipitation process prediction relying only on the low latitude signals can be improved by using the Tibetan Plateau Signal，the Western Pacific Subtropical High Signal and the Tropical OLR Signal as the comprehensive predictors.

Yangtze-Huaihe River Basin;low-frequency oscillation precipitation;the Tibetan Plateau;predictor

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20180227001

（責(zé)任編輯：劉菲）