华南前汛期锋面降水特征及其对印度洋海温异常的响应

曾玮洁; 王黎娟; 鲍瑞娟

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2025.049

华南前汛期锋面降水特征及其对印度洋海温异常的响应

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.049

曾玮洁^{1, 2},
王黎娟^{1, 2, ,},
鲍瑞娟²

1.
南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心，江苏南京 210044
2.
福建省灾害天气重点实验室/中国气象局海峡灾害天气重点开放实验室，福建福州 350007

基金项目:

福建省灾害天气重点实验室/中国气象局海峡灾害天气重点开放实验室开放课题 2023KFKT01

国家自然科学基金项目 41975085

详细信息

通讯作者:
王黎娟，女，湖北省人，教授，主要从事季风与海气相互作用研究。E-mail: wljfw@163.com

中图分类号: P434.4
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出版历程
- 收稿日期: 2024-01-19
- 修回日期: 2025-03-19
- 网络出版日期: 2025-09-04
- 刊出日期: 2025-08-20

The Characteristics of Frontal Precipitation in South China During the Pre-Rainy Season and Its Response to Indian Ocean Sea Surface Temperature Anomalies

ZENG Weijie^{1, 2},
WANG Lijuan^{1, 2
, ,},
BAO Ruijuan²

1.
Key Laboratory of Meteorological Disaster (KLME), Ministry of Education & Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters (CIC-FEMD), Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044, China
2.
Fujian Key Laboratory of Severe Weather, China Meteorological Administration Key Laboratory of Straits Severe Weather, Fuzhou 350007, China

摘要

摘要: 使用1991—2020年逐日降水观测资料、ERA5再分析资料、NOAA逐月海表面温度资料，采用经验正交函数(EOF)分析和水汽收支方程诊断等方法，研究了华南前汛期锋面降水特征及其对印度洋海温的响应。结果表明，华南前汛期锋面降水主模态为全区一致型。锋面降水涝年，西太平洋副热带高压位置偏西，低层存在异常气旋，受正涡度中心控制，气流辐合，上升运动加强，水汽通量异常辐合，有利于降水发生。锋面降水旱年与之相反。华南前汛期锋面降水异常主要受动力学导致的水汽平流变化项和风场辐合辐散的动力学贡献项影响，其中以风场辐合辐散的动力学贡献项为主。对流层低层经向水汽收入在华南前汛期锋面降水中起重要作用。印度洋关键区(80~108 °E，12 °S~14 °N)海温正异常，通过凝结潜热加热大气，形成东传的大气Kelvin波，导致南海-西太平洋对流层低层产生异常反气旋，向华南地区的低层经向水汽输送增多，降水增多。
- 华南前汛期 /
- 锋面降水 /
- 水汽诊断 /
- 大气环流 /
- 印度洋海温
Abstract: Using daily precipitation data, ERA5 reanalysis data and NOAA monthly sea surface temperature (SST) data from 1991 to 2020, we employed Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis and water vapor budget diagnostics to investigate the characteristics of frontal precipitation in South China during the pre-rainy season (FRSCPS) and its response to Indian Ocean SST anomalies. The results indicate that the leading spatial mode of FRSCPS is characterized by a regionally coherent pattern across South China. During flood years, the Western Pacific Subtropical High shifts westward, accompanied by an anomalous cyclone in the lower troposphere. This configuration induces air mass convergence, enhances upward motion, and promotes anomalous moisture flux convergence, which increases precipitation. The circulation during drought years exhibits opposite patterns. The abnormal FRSCPS is primarily influenced by two dynamic factors: changes in moisture advection and the dynamic contribution from wind field convergence and divergence, with the latter playing a dominant role. Meridional moisture transport in the lower troposphere is crucial for FRSCPS. Positive SST anomalies in the Indian Ocean key regions (80-108 °E, 12 °S-14 °N) excite eastward propagation Kelvin waves by triggering atmosphere heating via latent heat release from condensation, leading to an anomalous anticyclonic in the lower troposphere over the South China Sea-Western Pacific region, thereby enhancing the meridional moisture transport to South China and increasing precipitation.
- South China pre-rainy season /
- frontal precipitation /
- water vapor budget /
- atmospheric circulation /
- Indian Ocean sea surface temperature

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图 1 1991—2020年106~120 °E平均100 hPa(a)和850 hPa(b)纬向风的时间-纬度剖面图(单位：m·s^-1)

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图 2 华南前汛期锋面降水量EOF分解第一模态的空间分布(a)及相应的标准化时间系数(b)

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图 3 锋面降水涝(a)、旱(b)年850 hPa涡度(阴影，单位：10^-6 s^-1)、风场(矢量，单位：m·s^-1)异常

等值线为500 hPa的588 dagpm线，虚线为气候态500 hPa的588 dagpm线。

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图 4 锋面降水涝(a)、旱(b)年整层(地面至200 hPa)水汽通量(矢量，单位：kg·m^-1·s^-1)及其散度异常(阴影，单位：10^-5 kg·m^-2·s^-1)

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图 5 锋面降水涝年(a)、旱年(b)降水异常(PRE)、蒸发异常(E)、热力学导致的水汽平流变化(Term1)、动力学导致的水汽平流变化(Term2)、风场辐合辐散的热力学贡献(Term3)、风场辐合辐散的动力学贡献(Term4)(单位：mm·d^-1)

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图 6 锋面降水旱涝年各层边界纬向(a)、经向(b)水汽收支

单位：10⁶ kg·s^-1，正值表示水汽输入，负值表示水汽输出。

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图 7 印度洋3月海温与PC1指数的相关系数

打点区域为通过0.05显著性检验。

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图 8 印度洋关键区海温回归的降水异常(a，单位：mm·d^-1)，整层水汽通量(矢量，单位：kg·m^-1·s^-1)及其散度(阴影，单位：10^-5 kg·m^-2·s^-1)异常(b)，850 hPa流函数(阴影，单位：m²·s^-1)异常、风场(矢量，单位：m·s^-1)异常(c)

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表 1 华南前汛期1991—2020年锋面降水日期(月.日)

年开始—结束	年开始—结束	年开始—结束	年开始—结束	年开始—结束	年开始—结束
1991 05.01—06.10	1992 03.23—06.12	1993 04.16—06.09	1994 04.21—05.10	1995 04.18—05.17	1996 03.28—05.29
1997 03.29—06.06	1998 04.09—05.31	1999 04.17—05.26	2000 04.01—05.25	2001 04.02—05.21	2002 03.22—05.20
2003 04.12—05.06	2004 04.04—05.23	2005 04.22—06.02	2006 04.06—05.22	2007 04.13—05.24	2008 04.18—05.03
2009 03.05—05.08	2010 04.05—06.08	2011 05.01—05.22	2012 04.05—05.14	2013 03.27—05.23	2014 03.29—05.11
2015 05.03—05.20	2016 03.19—05.23	2017 04.20—06.01	2018 04.21—06.13	2019 04.20—05.26	2020 03.28—06.04

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表 2 海温与降水的相关系数及排除其他海域条件下的偏相关系数

系数	IO	EP	WP
相关系数	0.47**	0.43*	-0.35*
偏相关系数	0.34*	0.17	-0.2
注：*表示通过0.01显著性检验，表示通过0.05显著性检验。

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