華南前汛期暴雨的時(shí)空演變與成因探究一、引言1.1研究背景與意義華南地區(qū)作為我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)域，每年4-6月的前汛期期間，暴雨頻繁發(fā)生。這些暴雨常常伴隨著雷雨大風(fēng)、冰雹、龍卷以及短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣，給該地區(qū)帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。從防災(zāi)減災(zāi)角度來(lái)看，華南前汛期暴雨是引發(fā)多種災(zāi)害的重要因素。暴雨可能導(dǎo)致江河流域性洪水，使得水位迅速上漲，淹沒(méi)周邊的城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村，沖毀房屋、道路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施，給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大威脅。同時(shí)，暴雨還極易引發(fā)城鄉(xiāng)積澇，使城市的排水系統(tǒng)不堪重負(fù)，造成交通癱瘓，影響居民的正常生活和城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，山區(qū)的暴雨還可能引發(fā)山洪、山體滑坡和泥石流等次生災(zāi)害，對(duì)山區(qū)的生態(tài)環(huán)境和居民生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重破壞。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在過(guò)去的幾十年里，華南地區(qū)因前汛期暴雨引發(fā)的災(zāi)害造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，深入研究華南前汛期暴雨的時(shí)空變化及其成因，對(duì)于提高災(zāi)害預(yù)警能力、制定有效的防災(zāi)減災(zāi)措施具有至關(guān)重要的意義。通過(guò)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)暴雨的發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度，能夠提前做好防范準(zhǔn)備，減少災(zāi)害損失。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，華南地區(qū)是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，農(nóng)作物生長(zhǎng)對(duì)水分條件有著嚴(yán)格的要求。適量的降水能夠?yàn)檗r(nóng)作物提供充足的水分，促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育；然而，前汛期暴雨的異常發(fā)生卻可能對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成負(fù)面影響。暴雨可能導(dǎo)致農(nóng)田被淹，農(nóng)作物根系長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水中，影響其呼吸和養(yǎng)分吸收，從而導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收。此外，暴雨還可能引發(fā)土壤侵蝕，使土壤肥力下降，破壞農(nóng)田的生態(tài)環(huán)境，對(duì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展造成威脅。了解華南前汛期暴雨的時(shí)空變化規(guī)律，有助于農(nóng)民合理安排農(nóng)事活動(dòng)，采取有效的農(nóng)田管理措施，減輕暴雨對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不利影響。例如，根據(jù)暴雨的發(fā)生時(shí)間和強(qiáng)度，提前做好農(nóng)田排水設(shè)施的維護(hù)和修繕，及時(shí)調(diào)整農(nóng)作物的種植品種和種植時(shí)間等。從生態(tài)保護(hù)層面而言，華南地區(qū)擁有豐富的自然資源和獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，如熱帶雨林、紅樹(shù)林、濕地等。前汛期暴雨的變化會(huì)對(duì)這些生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。暴雨可能導(dǎo)致水土流失，破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響植被的生長(zhǎng)和分布，進(jìn)而破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡。對(duì)于一些珍稀物種和生態(tài)脆弱地區(qū)，暴雨的影響可能更為嚴(yán)重，甚至可能導(dǎo)致物種滅絕和生態(tài)系統(tǒng)的退化。研究華南前汛期暴雨的成因，能夠?yàn)樯鷳B(tài)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，有助于制定針對(duì)性的生態(tài)保護(hù)政策和措施，保護(hù)華南地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。例如，通過(guò)加強(qiáng)植被保護(hù)、開(kāi)展水土保持工作等方式，減少暴雨對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞。綜上所述，華南前汛期暴雨的研究對(duì)于防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生態(tài)保護(hù)都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，深入探究其時(shí)空變化特征及成因是當(dāng)前氣象領(lǐng)域的重要研究課題。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀華南前汛期暴雨作為一個(gè)重要的氣象研究課題，在國(guó)內(nèi)外都受到了廣泛的關(guān)注。國(guó)外學(xué)者對(duì)暴雨的研究起步較早，在暴雨的形成機(jī)制、數(shù)值模擬等方面取得了一系列成果。在形成機(jī)制方面，對(duì)中尺度對(duì)流系統(tǒng)（MCS）與暴雨關(guān)系的研究較為深入，發(fā)現(xiàn)MCS的發(fā)展演變對(duì)暴雨的產(chǎn)生和維持起著關(guān)鍵作用，其內(nèi)部的對(duì)流活動(dòng)、云微物理過(guò)程等都與暴雨的形成密切相關(guān)。在數(shù)值模擬領(lǐng)域，不斷發(fā)展和完善數(shù)值模式，提高對(duì)暴雨過(guò)程的模擬能力，通過(guò)模式模擬來(lái)研究暴雨的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，分析各種物理過(guò)程對(duì)暴雨的影響。例如，利用高分辨率的數(shù)值模式對(duì)不同地區(qū)的暴雨過(guò)程進(jìn)行模擬，研究地形、水汽輸送等因素對(duì)暴雨落區(qū)和強(qiáng)度的影響。國(guó)內(nèi)對(duì)華南前汛期暴雨的研究也取得了豐碩的成果。在時(shí)空變化研究上，眾多學(xué)者利用多種資料進(jìn)行分析。一些研究運(yùn)用中國(guó)氣象局整編的全國(guó)734站逐日降水資料，分析發(fā)現(xiàn)華南前汛期暴雨時(shí)空分布極不均勻，年際變化明顯，存在2-4年的周期振蕩。還有研究表明，暴雨日數(shù)在不同地區(qū)存在差異，在典型澇年，大部分地區(qū)暴雨日數(shù)偏多，且暴雨日數(shù)中心主要在華南粵中地區(qū)；而在典型早年，大部分地區(qū)暴雨日數(shù)偏少。在降水日變化方面，有研究揭示華南降水日變化主要分為三個(gè)模態(tài)，第一模態(tài)降水日變化呈現(xiàn)雙峰結(jié)構(gòu)，主峰值位于下午14：00，次峰值位于上午9：00，早晨降水與海陸風(fēng)環(huán)流和邊界層急流密切相關(guān)，午后降水受到東移降水和早晨發(fā)展而來(lái)的濕對(duì)流系統(tǒng)的共同影響；第二模態(tài)和第三模態(tài)都為單峰結(jié)構(gòu)，峰值分別位于傍晚18：00和凌晨3：00。在成因研究方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者從多個(gè)角度進(jìn)行了探討。大尺度環(huán)流背景對(duì)華南前汛期暴雨有著重要影響，西太平洋副熱帶高壓、東亞大槽、極渦以及南亞高壓的強(qiáng)弱和位置與華南前汛期旱澇和暴雨密切相關(guān)。當(dāng)西太平洋副熱帶高壓位置偏西、強(qiáng)度偏強(qiáng)時(shí)，有利于水汽向華南地區(qū)輸送，為暴雨的發(fā)生提供充足的水汽條件；東亞大槽的深淺和位置變化影響冷空氣的南下路徑和強(qiáng)度，冷空氣與暖濕氣流的交匯對(duì)暴雨的觸發(fā)有著重要作用。亞洲夏季風(fēng)、南半球冷空氣活動(dòng)以及越赤道氣流在華南暴雨中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。亞洲夏季風(fēng)的爆發(fā)和推進(jìn)，帶來(lái)了充沛的水汽和不穩(wěn)定能量；南半球冷空氣越過(guò)赤道后與北半球的暖濕氣流相互作用，加強(qiáng)了對(duì)流活動(dòng)，促進(jìn)暴雨的形成；越赤道氣流則為華南地區(qū)輸送了水汽和動(dòng)量，對(duì)暴雨的發(fā)生發(fā)展產(chǎn)生影響。此外，地形、海陸差異及下墊面特性等對(duì)華南暴雨也有不可忽視的影響。地形的阻擋和抬升作用，使得氣流在地形迎風(fēng)坡上升，容易形成降水，例如廣東沿海地區(qū)的山脈對(duì)暖濕氣流的抬升，使得該地區(qū)暴雨頻發(fā)。海陸差異導(dǎo)致的海陸風(fēng)環(huán)流，在一定程度上影響了降水的分布和強(qiáng)度，沿海地區(qū)的降水日變化與海陸風(fēng)的活動(dòng)密切相關(guān)。下墊面的植被覆蓋、土壤濕度等特性，影響著地表的能量平衡和水汽交換，進(jìn)而對(duì)暴雨的形成和發(fā)展產(chǎn)生作用。盡管國(guó)內(nèi)外在華南前汛期暴雨研究方面取得了諸多成果，但仍存在一些不足和有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題。在時(shí)空變化研究中，對(duì)于一些極端暴雨事件的時(shí)空分布特征及變化規(guī)律的研究還不夠深入，尤其是在氣候變化背景下，極端暴雨事件的演變趨勢(shì)及其對(duì)區(qū)域氣候和生態(tài)環(huán)境的影響還需要更多的研究。在成因研究方面，雖然已經(jīng)認(rèn)識(shí)到多種因素對(duì)暴雨的影響，但各因素之間的相互作用機(jī)制還不夠清晰，例如大尺度環(huán)流、中尺度系統(tǒng)與地形、下墊面等因素之間的耦合關(guān)系，以及它們?nèi)绾喂餐绊懕┯甑陌l(fā)生發(fā)展，還需要進(jìn)一步深入探究。此外，目前的研究在觀測(cè)資料的時(shí)空分辨率上存在一定局限性，對(duì)于一些中小尺度天氣系統(tǒng)的觀測(cè)還不夠完善，這也限制了對(duì)暴雨形成機(jī)制的深入理解。在數(shù)值模擬方面，雖然數(shù)值模式不斷發(fā)展，但對(duì)華南前汛期暴雨的模擬能力仍有待提高，尤其是對(duì)暴雨的強(qiáng)度、落區(qū)和發(fā)生時(shí)間的準(zhǔn)確模擬，還存在較大的挑戰(zhàn)。1.3研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源本研究綜合運(yùn)用多種研究方法，以全面、深入地探究華南前汛期暴雨的時(shí)空變化及其成因。在數(shù)據(jù)分析方法上，采用了統(tǒng)計(jì)分析方法。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列的降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算華南前汛期暴雨的降水量、降水日數(shù)、暴雨強(qiáng)度等基本統(tǒng)計(jì)量，以此來(lái)描述暴雨的總體特征。同時(shí)，運(yùn)用趨勢(shì)分析方法，研究暴雨各統(tǒng)計(jì)量在時(shí)間上的變化趨勢(shì)，判斷其是否存在上升或下降的趨勢(shì)。例如，通過(guò)線性回歸分析，確定降水量隨時(shí)間的變化斜率，從而量化趨勢(shì)的強(qiáng)弱。還運(yùn)用了小波分析方法，對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，分析其周期變化特征，以揭示華南前汛期暴雨在不同時(shí)間尺度上的周期振蕩規(guī)律，找出其主要的周期成分。在空間分析方面，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，將降水?dāng)?shù)據(jù)與地理空間信息相結(jié)合。通過(guò)繪制等值線圖、專題地圖等，直觀地展示華南前汛期暴雨在空間上的分布特征，包括暴雨的高發(fā)區(qū)、低值區(qū)以及降水的梯度變化等。利用GIS的空間分析功能，還可以分析地形、海陸位置等地理因素與暴雨分布之間的關(guān)系，探究地理環(huán)境對(duì)暴雨的影響機(jī)制。案例研究也是本研究的重要方法之一。選取典型的華南前汛期暴雨個(gè)例，對(duì)其天氣形勢(shì)、水汽輸送、動(dòng)力條件、熱力條件等進(jìn)行詳細(xì)的分析。通過(guò)對(duì)個(gè)例的深入研究，揭示暴雨形成的具體過(guò)程和影響因素，總結(jié)出典型暴雨事件的特征和規(guī)律。結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果，進(jìn)一步驗(yàn)證和深化對(duì)暴雨形成機(jī)制的認(rèn)識(shí)，對(duì)比模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，評(píng)估數(shù)值模式對(duì)華南前汛期暴雨的模擬能力，分析模擬誤差的來(lái)源。本研究的數(shù)據(jù)來(lái)源主要包括氣象觀測(cè)站數(shù)據(jù)。收集了華南地區(qū)多個(gè)氣象觀測(cè)站在較長(zhǎng)時(shí)間序列（如近幾十年）的逐日降水?dāng)?shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制和審核，具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性，能夠真實(shí)地反映華南地區(qū)的降水情況。還獲取了NCEP/NCAR再分析資料，該資料提供了全球范圍的大氣環(huán)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、濕度場(chǎng)等多種氣象要素的再分析數(shù)據(jù)，空間分辨率和時(shí)間分辨率較高，可用于分析大尺度環(huán)流背景對(duì)華南前汛期暴雨的影響。此外，還參考了衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，如降水雷達(dá)數(shù)據(jù)、水汽圖像等，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)能夠提供更廣闊范圍的觀測(cè)信息，彌補(bǔ)地面觀測(cè)站的不足，用于監(jiān)測(cè)暴雨云團(tuán)的發(fā)展演變、水汽的空間分布等，為研究提供更全面的數(shù)據(jù)支持。二、華南前汛期暴雨的時(shí)空變化特征2.1時(shí)間變化特征2.1.1年際變化華南前汛期暴雨的發(fā)生次數(shù)和強(qiáng)度在年際尺度上呈現(xiàn)出明顯的波動(dòng)。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)時(shí)間序列的降水?dāng)?shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)其年際變化具有一定的復(fù)雜性。在過(guò)去的幾十年中，暴雨發(fā)生次數(shù)的年際差異較大。例如，某些年份暴雨頻繁發(fā)生，而在另一些年份則相對(duì)較少。從強(qiáng)度方面來(lái)看，暴雨強(qiáng)度的年際變化也較為顯著，不同年份的暴雨過(guò)程中，降水強(qiáng)度最大值和平均值都有較大波動(dòng)。利用統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)華南前汛期暴雨降水量進(jìn)行趨勢(shì)分析，結(jié)果顯示在部分時(shí)段呈現(xiàn)出微弱的上升或下降趨勢(shì)，但整體趨勢(shì)并不十分明顯。這表明華南前汛期暴雨的年際變化受到多種因素的綜合影響，這些因素的相互作用導(dǎo)致了暴雨年際變化的復(fù)雜性。相關(guān)研究指出，大氣環(huán)流的異常變化是影響華南前汛期暴雨年際變化的重要因素之一。西太平洋副熱帶高壓、東亞大槽、極渦以及南亞高壓等大尺度環(huán)流系統(tǒng)的強(qiáng)弱和位置變化，都會(huì)對(duì)華南地區(qū)的水汽輸送、動(dòng)力條件和熱力狀況產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致暴雨發(fā)生次數(shù)和強(qiáng)度的年際波動(dòng)。當(dāng)西太平洋副熱帶高壓位置偏西、強(qiáng)度偏強(qiáng)時(shí)，有利于水汽向華南地區(qū)輸送，增加暴雨發(fā)生的可能性；而東亞大槽的異常加深或位置偏移，會(huì)改變冷空氣的南下路徑和強(qiáng)度，進(jìn)而影響冷暖空氣在華南地區(qū)的交匯，對(duì)暴雨的形成產(chǎn)生作用。此外，海溫異常也與華南前汛期暴雨的年際變化密切相關(guān)。前期冬季熱帶西太平洋海溫的異常增暖或變冷，會(huì)通過(guò)大氣環(huán)流的遙相關(guān)作用，影響華南地區(qū)的天氣系統(tǒng)和降水分布，對(duì)前汛期暴雨的發(fā)生次數(shù)和強(qiáng)度產(chǎn)生指示意義。當(dāng)熱帶西太平洋海溫偏高時(shí)，可能導(dǎo)致大氣環(huán)流異常，使得華南地區(qū)的水汽條件和上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，從而增加暴雨發(fā)生的概率和強(qiáng)度。2.1.2季節(jié)內(nèi)變化在華南前汛期內(nèi)，不同月份暴雨的發(fā)生頻率和強(qiáng)度存在明顯的變化，呈現(xiàn)出一定的分布規(guī)律。通常情況下，4月開(kāi)始，隨著太陽(yáng)輻射增強(qiáng)，來(lái)自熱帶海洋的暖濕氣流逐漸加強(qiáng)并向北推進(jìn)，華南地區(qū)進(jìn)入前汛期，暴雨開(kāi)始逐漸增多。4月的暴雨發(fā)生頻率相對(duì)較低，強(qiáng)度也相對(duì)較弱，這主要是因?yàn)榇藭r(shí)南海季風(fēng)尚未爆發(fā)，水汽條件總體不是很充沛，強(qiáng)降水雖然會(huì)發(fā)生，但范圍一般不大，持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)。進(jìn)入5月，暖濕氣流進(jìn)一步增強(qiáng)，南海季風(fēng)也開(kāi)始爆發(fā)，為華南地區(qū)帶來(lái)了更為充沛的水汽。同時(shí)，冷空氣對(duì)華南地區(qū)仍有一定影響，冷暖空氣交匯頻繁，使得5月暴雨的發(fā)生頻率明顯增加，強(qiáng)度也有所增強(qiáng)。在5月中旬至6月上旬，是華南前汛期暴雨較為集中的時(shí)段，常常出現(xiàn)連續(xù)幾天的暴雨、大暴雨甚至特大暴雨天氣。這一時(shí)期，大氣環(huán)流形勢(shì)有利于水汽的輻合和上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，為暴雨的形成提供了有利的條件。例如，在一些年份，5月下旬受季風(fēng)降水和鋒面降水的共同影響，華南地區(qū)往往會(huì)出現(xiàn)大而集中的降水，形成區(qū)域性暴雨過(guò)程。6月是華南前汛期暴雨最為集中和強(qiáng)烈的月份。此時(shí)南海夏季風(fēng)強(qiáng)盛，水汽源源不斷地輸送到華南地區(qū)，同時(shí)，大氣環(huán)流形勢(shì)也更為穩(wěn)定，有利于暴雨的持續(xù)發(fā)生。6月上旬至中旬，暴雨的發(fā)生頻率和強(qiáng)度都達(dá)到前汛期的峰值，部分地區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)極端暴雨事件。隨著時(shí)間推移，6月下旬以后，西太平洋副熱帶高壓逐漸向北移動(dòng)，雨帶也隨之北抬，華南地區(qū)暴雨的發(fā)生頻率和強(qiáng)度開(kāi)始逐漸減少。通過(guò)對(duì)各月份暴雨降水量、降水日數(shù)等統(tǒng)計(jì)量的分析，可以更清晰地看出華南前汛期暴雨在季節(jié)內(nèi)的變化特征。從降水量來(lái)看，6月的暴雨降水量通常占前汛期總暴雨降水量的較大比例，而4月的暴雨降水量相對(duì)較少。從降水日數(shù)方面，5月和6月的暴雨日數(shù)明顯多于4月。這些變化特征表明，華南前汛期暴雨在季節(jié)內(nèi)的發(fā)展具有階段性，不同階段的大氣環(huán)流、水汽條件和天氣系統(tǒng)等因素的差異，導(dǎo)致了暴雨發(fā)生頻率和強(qiáng)度的變化。2.1.3典型年份分析選取1977年、2008年、2022年等典型年份對(duì)華南前汛期暴雨的時(shí)間變化特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，有助于更直觀地了解不同年份暴雨的特殊性和共性。1977年華南前汛期暴雨呈現(xiàn)出獨(dú)特的時(shí)間變化特征。在這一年，前期華南地區(qū)曾出現(xiàn)持續(xù)性旱情，特別是廣東省中北部缺水情況十分嚴(yán)重。然而，從4-5月間開(kāi)始，溫、濕空氣從南海和東海沖入，導(dǎo)致廣東濕度大幅提升，海洋上下層溫差大幅縮小，又向著減小的熱力勢(shì)、加強(qiáng)的副熱帶高壓中心和廣東南支鋒偏東的風(fēng)場(chǎng)方向發(fā)展。在5月下旬，暴雨集中爆發(fā)，如廣東陸豐5天連降暴雨1169毫米，為年平均降水總量的62％。這種前期干旱、后期暴雨集中的情況，與大氣環(huán)流的異常調(diào)整以及水汽輸送的突然變化密切相關(guān)。前期的干旱可能導(dǎo)致大氣中積累了較多的不穩(wěn)定能量，而后期暖濕氣流的突然增強(qiáng)和有利的環(huán)流形勢(shì)，觸發(fā)了強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)，從而引發(fā)了高強(qiáng)度的暴雨。2008年“龍舟水”期間（5月21日-6月20日），華南降水量最多，達(dá)506.6毫米，較常年同期偏多68.6%，廣東有18個(gè)縣（市）降水量破歷史同期最多紀(jì)錄。這一年暴雨的時(shí)間變化特點(diǎn)是在“龍舟水”時(shí)段降水異常集中且強(qiáng)度大。從大氣環(huán)流角度來(lái)看，南海夏季風(fēng)的爆發(fā)和推進(jìn)較為異常，帶來(lái)了比常年更為充沛的水汽。同時(shí)，冷空氣活動(dòng)也較為頻繁，冷暖空氣在華南地區(qū)強(qiáng)烈交匯，形成了有利于暴雨產(chǎn)生的環(huán)流形勢(shì)。持續(xù)的水汽輸送和強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，使得暴雨過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大，造成了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，如西江、北江水位超警戒，部分地區(qū)山洪暴發(fā)、山體滑坡、房屋倒塌、農(nóng)田受浸、交通中斷、城市內(nèi)澇嚴(yán)重。2022年“龍舟水”期間（5月21日-6月21日），華南（華南、廣西、海南）平均降雨量達(dá)472.5毫米，僅次于2008年，為1951年以來(lái)第2多，其中廣西為歷史同期最多，廣東為歷史同期第三多，韶關(guān)、清遠(yuǎn)破當(dāng)?shù)貧v史紀(jì)錄。該年份暴雨在時(shí)間上同樣集中于“龍舟水”時(shí)段，強(qiáng)度異常偏強(qiáng)。大氣環(huán)流和海溫的異常是導(dǎo)致2022年華南極端“龍舟水”的主要原因。西太平洋副熱帶高壓的位置和強(qiáng)度異常，影響了水汽的輸送路徑和范圍，使得華南地區(qū)水汽異常充沛。海溫的異常變化也通過(guò)影響大氣環(huán)流，進(jìn)一步加劇了暴雨的強(qiáng)度和范圍。與2008年相比，雖然同樣是“龍舟水”期間暴雨偏強(qiáng)，但大氣環(huán)流和海溫異常的具體表現(xiàn)形式有所不同，這也導(dǎo)致了暴雨在時(shí)間變化上的一些細(xì)微差異。通過(guò)對(duì)這些典型年份的分析可以看出，華南前汛期暴雨在不同年份的時(shí)間變化特點(diǎn)受到多種因素的綜合影響，包括大氣環(huán)流、海溫異常、季風(fēng)活動(dòng)以及冷暖空氣交匯等。不同年份各因素的組合和變化不同，導(dǎo)致了暴雨在發(fā)生時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度等方面呈現(xiàn)出多樣性。2.2空間變化特征2.2.1區(qū)域分布差異華南地區(qū)前汛期暴雨在空間上呈現(xiàn)出顯著的區(qū)域分布差異。沿海地區(qū)與內(nèi)陸地區(qū)相比，暴雨發(fā)生的頻率和強(qiáng)度存在明顯不同。沿海地區(qū)，如廣東東部沿海、廣西南部沿海等地，由于靠近海洋，水汽來(lái)源充足，暖濕氣流受海洋調(diào)節(jié)作用影響明顯。這些地區(qū)在西南季風(fēng)和東南季風(fēng)的共同作用下，水汽輸送通道暢通，為暴雨的形成提供了豐富的水汽條件。同時(shí)，沿海地區(qū)的熱力差異和地形的動(dòng)力作用，使得大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)較為強(qiáng)烈，有利于暴雨的產(chǎn)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣東東部沿海地區(qū)在華南前汛期暴雨日數(shù)較多，部分站點(diǎn)的年平均暴雨日數(shù)可達(dá)5-7天，且降水強(qiáng)度較大，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)日降水量超過(guò)200毫米的特大暴雨。內(nèi)陸地區(qū)，特別是遠(yuǎn)離海洋的一些區(qū)域，水汽輸送相對(duì)較弱，大氣的濕度條件不如沿海地區(qū)。例如，廣西北部、廣東北部等內(nèi)陸地區(qū)，雖然也會(huì)受到季風(fēng)影響，但水汽在輸送過(guò)程中受到地形等因素的阻擋和消耗，到達(dá)這些地區(qū)時(shí)水汽含量有所減少。在這些地區(qū)，暴雨發(fā)生的頻率相對(duì)較低，年平均暴雨日數(shù)一般在3-5天。降水強(qiáng)度也相對(duì)較小，大暴雨和特大暴雨的出現(xiàn)概率低于沿海地區(qū)。不過(guò)，當(dāng)有較強(qiáng)的天氣系統(tǒng)影響時(shí)，如冷空氣與暖濕氣流在這些地區(qū)強(qiáng)烈交匯，也可能引發(fā)較強(qiáng)的暴雨過(guò)程。不同地形區(qū)域的暴雨分布也存在差異。平原地區(qū)，地形較為平坦，氣流運(yùn)行相對(duì)順暢，暴雨的分布相對(duì)較為均勻。但在平原與山脈交界地帶，由于地形的過(guò)渡作用，氣流容易產(chǎn)生輻合上升運(yùn)動(dòng)，增加了暴雨發(fā)生的可能性。而在山地地區(qū)，地形復(fù)雜，地勢(shì)起伏大，對(duì)氣流的阻擋和抬升作用明顯。山脈的迎風(fēng)坡往往是暴雨的高發(fā)區(qū)，當(dāng)暖濕氣流遇到山脈阻擋時(shí)，被迫沿山坡上升，水汽冷卻凝結(jié)，形成降水。例如，位于廣東北部的南嶺山脈，其迎風(fēng)坡地區(qū)在華南前汛期常常出現(xiàn)暴雨天氣，降水量明顯高于背風(fēng)坡地區(qū)。2.2.2地形影響地形因素在華南前汛期暴雨的空間分布中起著至關(guān)重要的作用。山脈對(duì)暴雨的影響尤為顯著。以廣東境內(nèi)的山脈為例，廣東北部的南嶺山脈呈東西走向，其對(duì)來(lái)自南方的暖濕氣流具有明顯的阻擋和抬升作用。當(dāng)暖濕的西南氣流或東南氣流遇到南嶺山脈時(shí)，被迫沿山坡向上爬升，空氣在上升過(guò)程中冷卻凝結(jié)，水汽不斷聚集，形成降水。這種地形抬升作用使得南嶺山脈的迎風(fēng)坡成為暴雨的多發(fā)區(qū)域。研究表明，在南嶺山脈的迎風(fēng)坡，降水強(qiáng)度和降水量明顯高于背風(fēng)坡，暴雨日數(shù)也相對(duì)較多。在一些強(qiáng)降水過(guò)程中，迎風(fēng)坡的降水量可達(dá)到背風(fēng)坡的2-3倍。山脈還會(huì)影響氣流的運(yùn)行路徑和速度，從而改變降水的分布格局。當(dāng)氣流繞過(guò)山脈時(shí)，會(huì)在山脈兩側(cè)形成不同的氣流場(chǎng)。在山脈的一側(cè)，氣流可能會(huì)形成輻合區(qū)，有利于水汽的聚集和上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)暴雨的形成；而在另一側(cè)，氣流則可能形成輻散區(qū)，不利于降水的產(chǎn)生。這種由于山脈地形導(dǎo)致的氣流差異，使得暴雨在山脈兩側(cè)的分布呈現(xiàn)出明顯的不對(duì)稱性。河流對(duì)暴雨的影響也不容忽視。河流附近的下墊面條件與其他區(qū)域不同，水體的存在使得河流周邊地區(qū)的水汽蒸發(fā)量較大，空氣濕度較高。在華南前汛期，河流可以作為水汽的重要源地，為暴雨的形成提供額外的水汽。同時(shí)，河流還可以影響大氣的熱力狀況，由于水體的比熱容較大，河流附近的氣溫變化相對(duì)較為緩慢，這可能導(dǎo)致局地的熱力差異，進(jìn)而引發(fā)大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，增加暴雨發(fā)生的概率。在珠江流域，河流縱橫交錯(cuò)，其周邊地區(qū)在華南前汛期暴雨過(guò)程中，降水量往往較大，且降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。此外，地形的粗糙度也會(huì)對(duì)暴雨產(chǎn)生影響。地形粗糙度較大的地區(qū)，如山區(qū)，空氣在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到更多的摩擦力和阻力，使得氣流的垂直運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)。這種增強(qiáng)的垂直運(yùn)動(dòng)有利于水汽的上升和凝結(jié)，為暴雨的形成創(chuàng)造了有利條件。而在地形較為平坦、粗糙度較小的地區(qū)，氣流的垂直運(yùn)動(dòng)相對(duì)較弱，暴雨發(fā)生的可能性相對(duì)較低。2.2.3空間變化案例以廣東中北部和廣西東部地區(qū)為例，這兩個(gè)區(qū)域在華南前汛期暴雨的空間變化方面具有典型性。廣東中北部地區(qū)地形以山地和丘陵為主，地勢(shì)起伏較大。在華南前汛期，該地區(qū)受暖濕氣流和冷空氣的共同影響，且地形對(duì)降水的影響顯著。在一些年份，當(dāng)西南暖濕氣流強(qiáng)盛時(shí)，攜帶大量水汽的氣流遇到廣東中北部的山脈阻擋，被迫抬升，形成強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。例如，2018年華南前汛期，5月下旬至6月上旬，西南暖濕氣流異常強(qiáng)盛，與南下的冷空氣在廣東中北部地區(qū)交匯。暖濕氣流在山脈的抬升作用下，形成了持續(xù)性的暴雨天氣。韶關(guān)、清遠(yuǎn)等地出現(xiàn)了多次大暴雨和特大暴雨過(guò)程，部分站點(diǎn)的日降水量超過(guò)250毫米，導(dǎo)致當(dāng)?shù)匕l(fā)生了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。此次暴雨過(guò)程中，山區(qū)的降水量明顯大于平原地區(qū)，山脈迎風(fēng)坡的降水強(qiáng)度和降水量遠(yuǎn)高于背風(fēng)坡。這充分體現(xiàn)了地形對(duì)暴雨空間分布的影響，以及在特定天氣條件下，地形與大氣環(huán)流相互作用導(dǎo)致的暴雨空間變化。廣西東部地區(qū)處于低山丘陵地帶，地形相對(duì)較為復(fù)雜。在華南前汛期，該地區(qū)既受到來(lái)自南海的暖濕氣流影響，又受到地形的影響。2020年華南前汛期，6月中旬，受季風(fēng)槽和低空急流的共同影響，大量暖濕水汽被輸送到廣西東部地區(qū)。由于該地區(qū)的低山丘陵地形，暖濕氣流在運(yùn)行過(guò)程中受到地形的阻擋和抬升，形成了多個(gè)暴雨中心。梧州、賀州等地出現(xiàn)了強(qiáng)降水天氣，部分地區(qū)的累計(jì)降水量在短時(shí)間內(nèi)超過(guò)400毫米。在此次暴雨過(guò)程中，不同地形區(qū)域的降水分布差異明顯，山區(qū)的降水強(qiáng)度和降水量大于平原地區(qū)。而且，河流附近的地區(qū)降水也相對(duì)較多，這與河流對(duì)水汽的補(bǔ)充和對(duì)大氣熱力狀況的影響密切相關(guān)。通過(guò)對(duì)這些典型區(qū)域暴雨空間變化的分析，可以更深入地理解地形、大氣環(huán)流等因素對(duì)華南前汛期暴雨空間分布的綜合影響。三、華南前汛期暴雨的成因分析3.1大氣環(huán)流因素3.1.1副熱帶高壓副熱帶高壓作為影響我國(guó)天氣氣候的重要大型天氣系統(tǒng)，對(duì)華南前汛期暴雨有著至關(guān)重要的影響。在華南前汛期，副熱帶高壓的位置和強(qiáng)度變化與暴雨的發(fā)生密切相關(guān)。當(dāng)副熱帶高壓位置偏南時(shí)，其西北側(cè)的西南氣流能夠?qū)?lái)自南海和西太平洋的暖濕水汽源源不斷地輸送到華南地區(qū)。充足的水汽供應(yīng)為暴雨的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，大量的水汽在華南地區(qū)聚集，一旦遇到合適的上升運(yùn)動(dòng)條件，就容易形成降水。在某些年份，副熱帶高壓長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在偏南位置，使得暖濕水汽持續(xù)輸送，導(dǎo)致華南地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)性暴雨天氣。1994年華南前汛期，副熱帶高壓位置異常偏南，華南地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間受其西北側(cè)暖濕氣流影響，水汽條件極為充沛，出現(xiàn)了多次強(qiáng)降水過(guò)程，引發(fā)了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。副熱帶高壓強(qiáng)度的變化也會(huì)對(duì)暴雨產(chǎn)生影響。當(dāng)副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)時(shí)，其控制范圍擴(kuò)大，對(duì)周邊天氣系統(tǒng)的影響增強(qiáng)。一方面，它可以阻擋北方冷空氣的南下，使得冷暖空氣在華南地區(qū)交匯的機(jī)會(huì)增多，有利于暴雨的觸發(fā)。另一方面，強(qiáng)副熱帶高壓還可以增強(qiáng)其西北側(cè)的西南氣流，加大水汽輸送的強(qiáng)度和范圍，進(jìn)一步增加暴雨發(fā)生的可能性。2018年華南前汛期，副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)，其西北側(cè)的西南氣流強(qiáng)盛，將大量水汽輸送到華南地區(qū)，同時(shí)北方冷空氣也頻繁南下，冷暖空氣在華南地區(qū)強(qiáng)烈交匯，導(dǎo)致該地區(qū)暴雨頻發(fā)，降水強(qiáng)度大。此外，副熱帶高壓的短期進(jìn)退和擺動(dòng)也會(huì)對(duì)暴雨的落區(qū)和強(qiáng)度產(chǎn)生影響。副熱帶高壓的突然北抬或南退，會(huì)改變水汽輸送路徑和冷暖空氣交匯的位置，從而導(dǎo)致暴雨的落區(qū)發(fā)生變化。當(dāng)副熱帶高壓出現(xiàn)短期擺動(dòng)時(shí)，其邊緣的氣流場(chǎng)和水汽條件也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，影響暴雨的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間。3.1.2季風(fēng)環(huán)流季風(fēng)環(huán)流在華南前汛期暴雨的形成過(guò)程中扮演著關(guān)鍵角色，特別是南海季風(fēng)的爆發(fā)和活動(dòng)對(duì)暴雨有著重要影響。南海季風(fēng)通常在5月中旬左右爆發(fā)，其爆發(fā)后，來(lái)自熱帶海洋的暖濕氣流迅速向北推進(jìn)，為華南地區(qū)帶來(lái)了更為充沛的水汽。南海季風(fēng)爆發(fā)后，西南季風(fēng)氣流攜帶大量水汽，與北方冷空氣在華南地區(qū)交匯，形成了有利于暴雨產(chǎn)生的環(huán)流形勢(shì)。這種冷暖空氣的交匯，使得大氣中的不穩(wěn)定能量得以釋放，引發(fā)強(qiáng)烈的對(duì)流活動(dòng)，從而導(dǎo)致暴雨的形成。在“龍舟水”期間，即5月下旬到6月中上旬，南海季風(fēng)強(qiáng)盛，是華南前汛期暴雨最為集中的時(shí)期。此時(shí)，季風(fēng)降水和鋒面降水相互作用，常常出現(xiàn)連續(xù)幾天的暴雨、大暴雨甚至特大暴雨天氣。2020年“龍舟水”期間，南海季風(fēng)爆發(fā)后強(qiáng)度偏強(qiáng)，為華南地區(qū)帶來(lái)了異常充沛的水汽，冷暖空氣在華南地區(qū)強(qiáng)烈交匯，引發(fā)了多輪強(qiáng)降水過(guò)程，廣東、廣西等地出現(xiàn)了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。南海季風(fēng)的強(qiáng)弱與華南前汛期降水的多少密切相關(guān)。當(dāng)南海季風(fēng)偏強(qiáng)時(shí)，其帶來(lái)的水汽量更大，降水強(qiáng)度和范圍也相應(yīng)增大。強(qiáng)南海季風(fēng)還會(huì)加強(qiáng)大氣的垂直上升運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步促進(jìn)暴雨的發(fā)展。相反，當(dāng)南海季風(fēng)偏弱時(shí)，水汽輸送不足，華南前汛期降水可能會(huì)偏少，暴雨發(fā)生的頻率和強(qiáng)度也會(huì)降低。研究表明，南海季風(fēng)的強(qiáng)度變化與熱帶海溫異常、大氣環(huán)流的調(diào)整等因素有關(guān)。例如，當(dāng)熱帶西太平洋海溫偏高時(shí)，有利于南海季風(fēng)的加強(qiáng)，從而增加華南前汛期暴雨的發(fā)生概率和強(qiáng)度。3.1.3冷空氣活動(dòng)適量的冷空氣活動(dòng)是觸發(fā)華南前汛期暴雨的重要因素之一，其與暖濕氣流的交匯對(duì)暴雨的形成起著關(guān)鍵作用。在華南前汛期，當(dāng)冷空氣南下與來(lái)自南海的暖濕氣流相遇時(shí)，冷暖空氣的交匯會(huì)導(dǎo)致大氣的強(qiáng)烈對(duì)流和上升運(yùn)動(dòng)。冷空氣的侵入使得暖濕空氣被迫抬升，水汽在上升過(guò)程中冷卻凝結(jié)，形成降水。如果冷空氣強(qiáng)度適中，與暖濕氣流的勢(shì)力相當(dāng)，它們?cè)谌A南地區(qū)上空相互對(duì)峙，形成穩(wěn)定的鋒面系統(tǒng)，就容易引發(fā)持續(xù)性暴雨。若冷空氣太強(qiáng)，會(huì)將暖濕空氣迅速推出南海北部，使其無(wú)法在陸地上形成降水；而若冷空氣太弱，則不能越過(guò)南嶺與暖濕空氣有效對(duì)峙，難以產(chǎn)生空氣抬升和降水。1977年華南前汛期，前期華南地區(qū)干旱，后期冷空氣與暖濕氣流在合適的條件下交匯，冷空氣強(qiáng)度適宜，使得暖濕空氣在廣東地區(qū)強(qiáng)烈抬升，5月下旬出現(xiàn)了集中的暴雨天氣，如廣東陸豐5天連降暴雨1169毫米。冷空氣的強(qiáng)度和路徑也會(huì)影響暴雨的分布和強(qiáng)度。較強(qiáng)的冷空氣南下時(shí)，其與暖濕氣流的交匯更為劇烈，可能導(dǎo)致暴雨強(qiáng)度增大。冷空氣的路徑不同，會(huì)使得冷暖空氣交匯的區(qū)域發(fā)生變化，從而影響暴雨的落區(qū)。當(dāng)冷空氣從西路南下時(shí)，與暖濕氣流在廣西等地交匯，可能導(dǎo)致廣西地區(qū)出現(xiàn)暴雨；而當(dāng)冷空氣從東路南下時(shí)，與暖濕氣流在廣東東部等地交匯，暴雨可能主要出現(xiàn)在廣東東部地區(qū)。3.2水汽條件3.2.1水汽來(lái)源華南前汛期暴雨的水汽來(lái)源主要包括南海和孟加拉灣。南海作為熱帶海洋，是華南地區(qū)重要的水汽源地。在華南前汛期，南海的暖濕水汽在季風(fēng)環(huán)流和大氣環(huán)流的作用下，被輸送到華南地區(qū)。南海季風(fēng)爆發(fā)后，西南季風(fēng)氣流攜帶大量來(lái)自南海的水汽，成為華南前汛期暴雨水汽的主要輸送通道。在5月中旬至6月，南海季風(fēng)強(qiáng)盛，源源不斷的水汽從南海向北輸送，為華南地區(qū)的暴雨形成提供了充足的水汽條件。2021年華南前汛期，5月下旬南海季風(fēng)帶來(lái)的水汽使得華南地區(qū)降水明顯增多，多地出現(xiàn)暴雨天氣。孟加拉灣也是華南前汛期暴雨的重要水汽來(lái)源之一。孟加拉灣地處低緯度地區(qū)，水汽含量豐富。在某些天氣形勢(shì)下，來(lái)自孟加拉灣的水汽能夠通過(guò)西風(fēng)帶的波動(dòng)和南支槽等系統(tǒng)，被輸送到華南地區(qū)。當(dāng)南支槽活躍時(shí)，其前側(cè)的西南氣流可以將孟加拉灣的水汽輸送到華南，與來(lái)自南海的水汽相互配合，共同為暴雨的形成提供充足的水汽。在一些強(qiáng)降水過(guò)程中，孟加拉灣水汽的輸送對(duì)華南前汛期暴雨的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有著重要影響。在2019年華南前汛期的一次持續(xù)性暴雨過(guò)程中，孟加拉灣水汽通過(guò)南支槽前的西南氣流源源不斷地輸送到華南地區(qū)，與南海水汽相互疊加，使得降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大，造成了嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。此外，西太平洋的水汽也會(huì)對(duì)華南前汛期暴雨產(chǎn)生一定影響。雖然西太平洋距離華南地區(qū)相對(duì)較遠(yuǎn)，但在特定的大氣環(huán)流形勢(shì)下，西太平洋的水汽可以通過(guò)副熱帶高壓邊緣的氣流輸送到華南。當(dāng)副熱帶高壓位置和強(qiáng)度適宜時(shí)，其西側(cè)的偏南氣流能夠?qū)⑽魈窖蟮乃蛉A南地區(qū)輸送，增加水汽供應(yīng)。不過(guò)，與南海和孟加拉灣相比，西太平洋水汽對(duì)華南前汛期暴雨的貢獻(xiàn)相對(duì)較小。3.2.2水汽輸送與輻合水汽輸送強(qiáng)度和輻合情況對(duì)華南前汛期暴雨的形成起著關(guān)鍵作用。當(dāng)水汽輸送強(qiáng)度較大時(shí)，更多的水汽被輸送到華南地區(qū)，為暴雨的形成提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。較強(qiáng)的水汽輸送通常與強(qiáng)盛的季風(fēng)氣流或大氣環(huán)流異常有關(guān)。在南海季風(fēng)強(qiáng)盛的年份，西南季風(fēng)氣流強(qiáng)勁，能夠?qū)⒋罅克麖哪虾］斔偷饺A南，使得水汽輸送強(qiáng)度增大。2020年華南前汛期，南海季風(fēng)爆發(fā)后強(qiáng)度偏強(qiáng)，西南季風(fēng)氣流攜帶的水汽量明顯增加，導(dǎo)致華南地區(qū)水汽輸送強(qiáng)度增大，為暴雨的頻繁發(fā)生創(chuàng)造了有利條件。水汽輻合是暴雨形成的重要條件之一。在華南地區(qū)，當(dāng)水汽發(fā)生強(qiáng)烈輻合時(shí)，水汽在局部區(qū)域聚集，空氣上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，有利于暴雨的產(chǎn)生。水汽輻合主要發(fā)生在大氣的中低層，通常與低壓系統(tǒng)、切變線、輻合帶等天氣系統(tǒng)密切相關(guān)。在鋒面附近，冷暖空氣交匯，形成強(qiáng)烈的水汽輻合區(qū)，容易引發(fā)暴雨。當(dāng)有低渦、切變線等中尺度系統(tǒng)影響時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致水汽的輻合加強(qiáng)，增加暴雨發(fā)生的可能性。2018年華南前汛期，一次低渦切變線過(guò)程影響華南地區(qū)，在低渦和切變線附近形成了明顯的水汽輻合區(qū)，大量水汽聚集，觸發(fā)了強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致廣東、廣西等地出現(xiàn)了強(qiáng)降水天氣，部分地區(qū)出現(xiàn)了大暴雨和特大暴雨。水汽輸送強(qiáng)度和輻合情況與降水強(qiáng)度之間存在密切的關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，水汽輸送強(qiáng)度越大，水汽輻合越強(qiáng)烈，降水強(qiáng)度也就越大。在一些極端暴雨事件中，往往伴隨著異常強(qiáng)盛的水汽輸送和強(qiáng)烈的水汽輻合。2022年華南“龍舟水”期間，西太平洋副熱帶高壓位置和強(qiáng)度異常，導(dǎo)致南海和孟加拉灣的水汽輸送異常強(qiáng)盛，同時(shí)在華南地區(qū)形成了強(qiáng)烈的水汽輻合，使得降水強(qiáng)度異常偏強(qiáng)，出現(xiàn)了多個(gè)站點(diǎn)日降水量超過(guò)250毫米的極端暴雨事件。3.3地形因素3.3.1地形抬升作用華南地區(qū)地形復(fù)雜，山脈眾多，這些山脈對(duì)暖濕氣流的抬升作用顯著，是促進(jìn)暴雨形成的重要因素之一。以廣東北部的南嶺山脈為例，其呈東西走向，在華南前汛期，當(dāng)來(lái)自南海的暖濕氣流向北推進(jìn)時(shí)，遇到南嶺山脈的阻擋，暖濕氣流被迫沿山坡向上爬升。在爬升過(guò)程中，空氣高度升高，氣壓降低，空氣逐漸稀薄，氣溫隨之下降，水汽冷卻凝結(jié)，形成云滴，當(dāng)云滴相互碰撞合并，形成足夠大的雨滴時(shí)，便產(chǎn)生降水。這種地形抬升作用使得南嶺山脈的迎風(fēng)坡成為暴雨的多發(fā)區(qū)域。研究表明，在南嶺山脈的迎風(fēng)坡，降水強(qiáng)度和降水量明顯高于背風(fēng)坡，暴雨日數(shù)也相對(duì)較多。在一些強(qiáng)降水過(guò)程中，迎風(fēng)坡的降水量可達(dá)到背風(fēng)坡的2-3倍。這是因?yàn)橛L(fēng)坡的暖濕氣流持續(xù)被抬升，水汽不斷補(bǔ)充，有利于降水的持續(xù)和增強(qiáng)。而背風(fēng)坡由于氣流下沉，空氣絕熱增溫，水汽難以凝結(jié)，降水相對(duì)較少。地形抬升作用還會(huì)影響降水的垂直分布。隨著高度的增加，水汽的凝結(jié)和降水的發(fā)生也會(huì)有所變化。在一定高度范圍內(nèi)，降水強(qiáng)度會(huì)隨著高度的增加而增大，這是因?yàn)楦叨仍礁?，空氣冷卻越快，水汽凝結(jié)的效率越高。但當(dāng)超過(guò)一定高度后，由于水汽含量的減少，降水強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱。例如，在一些山區(qū)，降水強(qiáng)度在山腰附近達(dá)到最大值，然后隨著高度的繼續(xù)升高而逐漸減小。此外，地形抬升作用與大氣環(huán)流的相互配合也對(duì)暴雨的形成至關(guān)重要。當(dāng)大氣環(huán)流形勢(shì)有利于暖濕氣流的輸送和聚集時(shí)，地形抬升作用能夠進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)，促進(jìn)暴雨的產(chǎn)生。在南海季風(fēng)強(qiáng)盛時(shí)期，西南季風(fēng)氣流攜帶大量水汽向北輸送，遇到山脈的抬升作用，容易形成強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致暴雨的發(fā)生。3.3.2地形與氣流的相互作用地形對(duì)氣流的阻擋、繞流等作用，對(duì)華南前汛期暴雨的分布產(chǎn)生了重要影響。山脈對(duì)氣流具有明顯的阻擋作用。當(dāng)氣流遇到山脈阻擋時(shí)，會(huì)在山脈迎風(fēng)面形成堆積，導(dǎo)致氣流速度減慢，空氣密度增大，氣壓升高。在這種情況下，暖濕氣流的上升運(yùn)動(dòng)受到抑制，降水主要集中在山脈迎風(fēng)坡。當(dāng)冷空氣南下遇到山脈阻擋時(shí)，冷空氣會(huì)在山脈北坡堆積，暖濕氣流則被迫在南坡上升，形成降水。若山脈阻擋作用持續(xù)存在，冷暖空氣在山脈兩側(cè)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)峙，會(huì)導(dǎo)致降水持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，增加暴雨發(fā)生的可能性。氣流繞過(guò)山脈時(shí)會(huì)形成繞流現(xiàn)象。在山脈的兩側(cè)，氣流會(huì)發(fā)生分流，繞過(guò)山脈后再重新匯合。這種繞流現(xiàn)象會(huì)改變氣流的運(yùn)動(dòng)方向和速度，進(jìn)而影響降水的分布。在繞流過(guò)程中，氣流會(huì)在山脈兩側(cè)形成不同的氣流場(chǎng)。在山脈的一側(cè)，氣流可能會(huì)形成輻合區(qū)，有利于水汽的聚集和上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)，進(jìn)而促進(jìn)暴雨的形成；而在另一側(cè)，氣流則可能形成輻散區(qū)，不利于降水的產(chǎn)生。例如，當(dāng)氣流繞過(guò)廣東境內(nèi)的山脈時(shí)，在山脈的東側(cè)可能形成輻合區(qū)，使得該區(qū)域降水增多，而在山脈西側(cè)可能形成輻散區(qū)，降水相對(duì)較少。山谷和河谷地形也會(huì)對(duì)氣流產(chǎn)生影響。山谷和河谷具有獨(dú)特的地形特征，其走向和地形起伏會(huì)引導(dǎo)氣流的運(yùn)動(dòng)。在山谷中，氣流會(huì)沿著山谷的走向流動(dòng)，形成山谷風(fēng)。白天，山坡受熱升溫快，空氣上升，山谷中的冷空氣則沿山坡向上補(bǔ)充，形成谷風(fēng)；夜晚，山坡降溫快，空氣下沉，山谷中的暖空氣則被抬升，形成山風(fēng)。這種山谷風(fēng)的存在會(huì)影響水汽的輸送和聚集，增加降水的發(fā)生。在河谷地區(qū)，氣流會(huì)受到河谷地形的約束，流速加快，水汽在河谷中聚集，當(dāng)遇到合適的上升運(yùn)動(dòng)條件時(shí)，容易形成降水。珠江流域的河谷地區(qū)，在華南前汛期，由于氣流的這種作用，常常出現(xiàn)降水集中的現(xiàn)象。3.4人類活動(dòng)影響3.4.1城市化進(jìn)程城市化進(jìn)程的加速對(duì)華南前汛期暴雨產(chǎn)生了多方面的影響，其中熱島效應(yīng)和下墊面改變尤為顯著。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市熱島效應(yīng)日益明顯。城市中大量的建筑物、道路等由混凝土、瀝青等材料構(gòu)成，這些材料的比熱容較小，在白天吸收太陽(yáng)輻射后升溫較快，而在夜晚散熱也較快。相比之下，城市周邊的郊區(qū)或農(nóng)村地區(qū)植被較多，土壤含水量相對(duì)較高，比熱容較大，溫度變化較為緩慢。這種城市與郊區(qū)之間的溫度差異，形成了城市熱島效應(yīng)。在華南前汛期，城市熱島效應(yīng)會(huì)使得城市上空的空氣受熱上升，形成上升氣流。上升氣流將水汽不斷向上輸送，當(dāng)水汽達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，就容易凝結(jié)成云致雨。研究表明，在一些城市，由于熱島效應(yīng)的影響，暴雨的發(fā)生頻率和強(qiáng)度有所增加。廣州在城市化快速發(fā)展的過(guò)程中，城市熱島效應(yīng)增強(qiáng)，導(dǎo)致城市中心區(qū)域在華南前汛期暴雨日數(shù)增多，降水強(qiáng)度也有所加大。城市化還導(dǎo)致了下墊面的改變。原本的自然下墊面，如綠地、農(nóng)田等，被大量的人工建筑和硬化地面所取代。這種下墊面的改變對(duì)暴雨產(chǎn)生了多方面的影響。硬化地面的滲透率極低，使得雨水難以滲透到地下，大部分雨水只能通過(guò)地表徑流迅速匯集。在暴雨發(fā)生時(shí)，地表徑流的增加會(huì)導(dǎo)致城市排水系統(tǒng)壓力增大，容易引發(fā)城市內(nèi)澇。而綠地和農(nóng)田等自然下墊面具有較強(qiáng)的蓄水和滲水能力，能夠在一定程度上緩解地表徑流的增加。城市下墊面的粗糙度也發(fā)生了變化。人工建筑和硬化地面使得城市下墊面粗糙度增加，氣流在城市中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力增大，導(dǎo)致氣流的垂直運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)。這種增強(qiáng)的垂直運(yùn)動(dòng)有利于水汽的上升和凝結(jié)，增加了暴雨發(fā)生的可能性。3.4.2水利工程建設(shè)水利工程建設(shè)，如水庫(kù)、河流治理等，對(duì)華南地區(qū)的區(qū)域水文和暴雨有著重要影響。水庫(kù)作為重要的水利工程設(shè)施，對(duì)區(qū)域水文狀況有著顯著的調(diào)節(jié)作用。在華南前汛期，水庫(kù)可以在降水較多時(shí)儲(chǔ)存多余的水量，調(diào)節(jié)河流的徑流量，防止洪水的發(fā)生。當(dāng)降水減少時(shí)，水庫(kù)又可以釋放儲(chǔ)存的水量，維持河流的基本流量，保障水資源的合理利用。然而，水庫(kù)的存在也可能對(duì)暴雨產(chǎn)生一定的影響。水庫(kù)的水面面積較大，水體的蒸發(fā)作用較強(qiáng)，會(huì)增加庫(kù)區(qū)及周邊地區(qū)的水汽含量。在一定的天氣條件下，這些增加的水汽可能會(huì)參與到降水過(guò)程中，對(duì)暴雨的形成和發(fā)展產(chǎn)生影響。如果水庫(kù)的水位調(diào)節(jié)不當(dāng)，在暴雨來(lái)臨前沒(méi)有預(yù)留足夠的庫(kù)容，可能會(huì)導(dǎo)致水庫(kù)在暴雨期間泄洪壓力增大，增加下游地區(qū)的洪水風(fēng)險(xiǎn)。河流治理工程也會(huì)對(duì)區(qū)域水文和暴雨產(chǎn)生影響。河流治理通常包括河道拓寬、疏浚、堤防加固等措施。河道拓寬和疏?？梢栽黾雍恿鞯倪^(guò)水能力，使得洪水能夠更順暢地排泄，減少洪水在河道內(nèi)的停留時(shí)間，從而降低洪水對(duì)周邊地區(qū)的威脅。堤防加固則可以提高河道的防洪能力，防止洪水漫溢。但是，河流治理工程也可能改變河流周邊的生態(tài)環(huán)境和水汽條件。河道的整治可能會(huì)破壞河流周邊的濕地生態(tài)系統(tǒng)，影響濕地對(duì)水汽的調(diào)節(jié)和凈化功能。如果河流治理工程導(dǎo)致河流流速發(fā)生較大變化，也可能會(huì)影響水汽的輸送和聚集，進(jìn)而對(duì)暴雨的形成和分布產(chǎn)生一定的影響。3.4.3土地利用變化土地開(kāi)墾、建房等土地利用變化對(duì)華南前汛期暴雨洪澇災(zāi)害具有加劇作用。隨著人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，華南地區(qū)的土地開(kāi)墾活動(dòng)不斷增加，大量的森林、草地等自然植被被破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)田或建設(shè)用地。這種土地利用的變化對(duì)暴雨洪澇災(zāi)害產(chǎn)生了多方面的影響。森林和草地等自然植被具有良好的水土保持功能，它們的根系能夠固定土壤，減少土壤侵蝕。植被還能夠截留降水，增加下滲，減緩地表徑流的形成。當(dāng)自然植被被破壞后，土壤的抗侵蝕能力下降，在暴雨的沖刷下，容易發(fā)生水土流失。地表徑流的形成速度加快，流量增大，增加了暴雨洪澇災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。在一些山區(qū)，由于過(guò)度的土地開(kāi)墾，導(dǎo)致山體植被破壞嚴(yán)重，在華南前汛期暴雨期間，極易引發(fā)山洪、山體滑坡等災(zāi)害。大規(guī)模的建房活動(dòng)也改變了土地的利用方式和下墊面條件。房屋的建設(shè)使得土地被硬化，降水難以滲透，地表徑流迅速增加。大量房屋集中建設(shè)在低洼地區(qū)或河流附近，增加了這些地區(qū)在暴雨洪澇災(zāi)害中的受災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。在一些城市的郊區(qū)，由于缺乏合理的規(guī)劃，建房活動(dòng)無(wú)序進(jìn)行，導(dǎo)致排水系統(tǒng)不完善，在遇到暴雨時(shí)，容易出現(xiàn)內(nèi)澇現(xiàn)象。土地利用變化還可能影響區(qū)域的水汽循環(huán)和能量平衡。自然植被的減少會(huì)導(dǎo)致區(qū)域的蒸散量下降，水汽循環(huán)減弱，進(jìn)而影響降水的形成和分布。這些因素相互作用，共同加劇了華南前汛期暴雨洪澇災(zāi)害的危害程度。四、結(jié)論與展望4.1研究結(jié)論總結(jié)本研究深入分