Analysis of the Environmental Parameters of Warm-sector Heavy Rainfall in Different Types in Guangdong Province During Rainy Season in Recent 10 Years
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摘要: 利用广东省国家基本气象站、区域自动站雨量数据和ERA5再分析资料，将2013—2022年近10年73次典型的广东暖区暴雨个例按环流特征分为四种类型：切变线型、低涡型、南风型和回流型，统计分析时空分布特征以及表征大气静力不稳定、水汽、能量和动力条件的物理量特征。（1）广东暖区暴雨中南风型发生频率最高，回流型最低。67%的暖区暴雨发生在5—6月，降水峰值时间95%出现在凌晨和白天，其中南风型特征最明显，72%出现在早晨05—08时和午后12—17时。（2）不同类型暖区暴雨空间分布差异较大，回流型暖区暴雨降水中心为珠江口西侧，不同于其他三种类型均有2个主要落区。（3）不同类型暖区暴雨发生的关键环境参数表明，各种类型的暖区暴雨发生均不需要强的条件不稳定，500 hPa和850 hPa温差阈值仅在22 ℃左右；均需要充沛的水汽条件，其中回流型大气可降水量阈值最低，但仍达52 mm；能量条件和动力条件不同类型阈值差异较大，回流型暖区暴雨所需的能量条件、低层风速更弱，但0~6km深层垂直风切变更强。Abstract: Based on the rainfall data of Guangdong National basic meteorological Stations, regional automatic stations and NCEP FNL reanalysis data, 73 typical warm-sector heavy rainfall cases in Guangdong during 2013-2022 were divided into four types according to circulation characteristics. They are shear line, low vortex, southerly wind, and backflow types. The characteristics of spatiotemporal distribution and physical quantities representing atmospheric static instability, energy, water vapor and dynamic conditions were analyzed statistically. The main results are as follows: (1) The southerly wind type has the highest frequency, and the backflow type has the lowest frequency. 67% of the warm-sector heavy rainfalls occur during May-June, with 95% of the peak precipitation time occurring in the early morning and daytime. The southerly wind type shows the most distinct variation, with 72% of cases occurring from 05: 00 to 08: 00 in the morning and 12: 00 to 17: 00 in the afternoon. (2) The spatial distribution of warm-sector heavy rainfall shows significant differences among different types. The center of the backflow type warm-sector heavy rainfall is located on the western side of the Pearl River Estuary, which differs from the other three types with two main precipitation zones. (3) The key environmental parameters different types of warm-sector heavy rainfall indicate that none of the types require strong conditional instability, and the temperature difference threshold between 500 hPa and 850 hPa is only about 22 ℃. All of them need abundant water vapor, with the precipitable water threshold for the backflow type being the lowest (50 mm). Significant differences exist in energy and dynamic condition thresholds among 4 types. The backflow type requires weaker energy conditions and lower-tropospheric wind speeds, but stronger vertical wind shear from surface to 6 km.
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图 2 2013—2022年4—9月广东省切变线型(a, e, i, m)、南风型(b, f, j, n)、低涡型(c, g, h, o)、回流型(d, h, l, p)暖区暴雨合成环流形势
(a, b, c, d)500 hPa风场（风杆，单位：m·s-1），位势高度场（暗红色实线，单位：dagpm）；(e, f, g, h)850 hPa风场（风杆，单位：m·s-1），位势高度场（暗红色实线，单位：dagpm），正涡度区（填色，单位：10-5 s-1）；(i, j, k, l)925 hPa和（m, n, o, p）975 hPa风场（黑色箭头，单位：m·s-1），散度场（填色，单位：10-6 s-1），位势高度场（暗红色实线，单位：dagpm）。
图 6 不同类型暖区暴雨和气候态500 hPa和850 hPa温差箱线图
上框线：75百分位数；下框线：25百分位数；箱内线：中位数；实心三角形：均值；上边缘线：极大值，≤（75百分位数+1.5×四分位距）；下边缘线：极小值，≥（25百分位数-1.5×四分位距），下同。n为样本数。
表 1 广东暖区暴雨环境参量预报阈值表
环境参量 全部暖区暴雨 切变线型 南风型 低涡型 回流型 ΔT350-500 ℃ 21.8 22.2 21.8 21.8 21.8 Td ℃ 23.6 24.2 23.5 24.8 19.5 q850 (g·kg-1) 13.4 13.9 13.8 13.6 12.6 q700 (g·kg-1) 8.8 9 8.9 9.3 7.8 PW/mm 56 59 57 62 52 CAPE/(J·kg-1) 498 823 475 579 62 CIN/(J·kg-1) -83 -92 -47 -144 -82 K/℃ 35 35 35 35 33 SHR6km / (m·s-1) 7.6 9 7.9 4.1 9.6 wind850hPa/(m·s-1) 7.7 7.3 9.2 6.7 3.9 wind925hPa/(m·s-1) 5.7 5.3 7 6.8 4.2 v975hPa/(m·s-1) 1.6 1.9 2.2 0.9 0.5 
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