南岭地形对湘南降水的影响分析
湖南夏季降水与前期北太平洋海温异常的关系
第43卷㊀第4期气象与环境科学Vol.43No.42020年11月Meteorological and Environmental SciencesNov.2020收稿日期:2019-07-12;修订日期:2019-12-16基金项目:湖南省自然科学基金项目(2019JJ50318㊁2017JJ3170);中国气象局武汉暴雨研究所2018基本科研业务项目(IHRKYYW201804);中国气象局省所科技创新发展专项(SSCX201914)作者简介:谢傲(1990),女,湖南益阳人,工程师,硕士,从事海气相互作用研究.E-mail:xieao0209@谢傲,罗伯良.湖南夏季降水与前期北太平洋海温异常的关系[J].气象与环境科学,2020,43(4):49-57.Xie Ao,Luo Boliang.Relations Between the Preceding SSTA in Northern Pacific Ocean and Summer Precipitation in Hunan[J].Meteorological and Envi-ronmental Sciences,2020,43(4):49-57.doi:10.16765/ki.1673-7148.2020.04.007湖南夏季降水与前期北太平洋海温异常的关系谢㊀傲1,2,罗伯良1,2(1.湖南省气象科学研究所,长沙410118;2.气象防灾减灾湖南省重点实验室,长沙410118)㊀㊀摘㊀要:利用19792018年ERA Interim 全球逐月平均海表温度再分析资料和湖南夏季(68月)月降水资料,计算了前期夏季㊁秋季和冬季北太平洋海温与次年湖南夏季降水的相关场,并分析了前期夏季北太平洋海温影响湖南夏季降水的关键海区㊂对关键海区海温异常年份次年位势高度㊁垂直速度㊁风场㊁地面气压进行合成,分析前期关键海区海温异常对次年湖南夏季大气环流和降水的影响㊂结果表明:日本岛与夏威夷群岛之间的海域(关键海区A )和从北美洲西部沿岸向西南延伸至赤道的海域(关键海区B )海温是影响次年湖南夏季降水的关键海区㊂关键海区A 夏季海温正(负)异常年次年,湖南夏季降水整体偏少(偏多);关键海区B 夏季海温正(负)异常年次年,湖南夏季降水整体偏多(偏少)㊂前期关键海区A 和关键海区B 海温影响次年湖南夏季降水的途径各异:关键海区A 海温异常通过引起贝加尔湖南侧环流异常来影响湖南夏季降水;关键海区B 海温异常可引起沃克环流异常,从而影响西太平洋副高的强度和位置,导致湖南夏季降水异常㊂关键词:北太平洋;海温异常;湖南;夏季降水中图分类号:P456.3㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1673-7148(2020)04-0049-09引㊀言湖南地处云贵高原㊁江南丘陵和南岭山脉向江汉平原过渡的地带,具有三面环山㊁南高北低的特殊地形,易诱发洪涝㊁干旱等气象灾害,降水的异常给湖南经济社会发展和人民生产生活及生态环境造成严重影响,很大程度上制约了湖南经济的发展㊂在影响降水的各种因子中,海表温度(SST)的重要性已逐渐被人们认知㊂诸多研究表明,SST 异常不仅会影响大气边界层的稳定性,还会影响对流的强度和位置㊂如Namias [1-2]通过一系列工作揭示了海洋和大气之间的相互作用及太平洋海温对环流的影响㊂Wallace 等[3]进一步指出大气环流异常和北太平洋海温异常之间有十分显著的相关关系,并通过主成分分析确认了北太平洋温带地区的遥相关型[4]㊂Ting 等[5]发现通过热带对流及其对环流的影响,北太平洋热带海温与美国降水量之间产生了相关性㊂Huang 等[6]发现,西太平洋暖池的热力状况和对流活动在很大程度上影响了东亚夏季环流的年际和季节内变化及气候异常,并提出了北半球夏季环流异常的遥相关模式,即东亚太平洋模式㊂此外,许多学者致力于寻找海温异常与中国降水之间的关系[7-12],其中关于太平洋海温异常与长江中下游地区降水的关系也有不少研究㊂吕炯[13]提出西北太平洋海温异常与长江中下游旱涝密切相关㊂唐佑民[14]发现前一年秋季到当年夏季,海温与长江中下游降水都存在较好的相关㊂林建等[15]分析了长江中下游地区旱涝年前期太平洋海温异常型,认为海温异常导致西太平洋副高和东亚大气环流异常,从而影响长江中下游地区降水㊂李春[16]的气象与环境科学第43卷研究证明,夏季长江中下游降水㊁东亚太平洋地区上空850hPa风场㊁西北太平洋海温之间存在显著的耦合模态㊂针对湖南地区,罗伯良[17-18]等分析了前期冬春季海温和湖南降水的关系,发现海温异常对湖南雨季降水的多少和结束日期都有影响㊂上述研究表明,前期不同季节和区域的海温对长江中下游降水的影响各不相同,但前期不同区域的海温对湖南夏季降水能提供多大的预测信息,这些预测信息的时空分布有何规律等都值得进一步探讨㊂本文通过分析前期北太平洋海温与湖南夏季(68月)降水量的相关系数场,选取不同的关键区,对关键区海温正负异常年份所对应的次年夏季湖南降水及大气环流进行合成分析,探讨了前期北太平洋海温异常影响湖南夏季降水的可能途径和物理概念模型,对系统地认识太平洋海温对湖南夏季降水的影响,提高湖南夏季旱涝短期气候预测的水平具有重要的现实意义㊂1㊀资料和方法本文所使用的资料有:1)湖南省气象信息中心提供的88个气象台站19792018年夏季(68月)月降水资料㊂2)空间分辨率为0.5ʎˑ0.5ʎ的ERA In-terim全球逐月平均海表温度㊁海平面气压㊁垂直速度㊁风场和相对湿度再分析资料㊂为了客观分析湖南夏季降水区域站点的代表性,首先计算88个台站19792018年夏季降水标准差,降水变率最大的3个站是安化㊁临湘和慈利㊂由于湖南降水分布南北差异较大,且慈利㊁临湘分别位于湖南西北角和东北角,为提高基点站的代表性,选取湖南中部的安化为基点站,计算其与全省88站的单点相关(图1)㊂从图1可以看到,除湘东南地区的台站与安化相关性较小外,其余大部分地区台站与安化站的相关系数都在0.3以上,通过了0.05的显著性水平检验㊂为保证代表降水变化的一致性,本文选取通过0.05的显著性水平检验的72个台站的降水平均值来表征湖南夏季降水,计算其与前期北太平洋海表温度场的相关系数,选取显著相关的地区作为关键区,并对选取的关键区海温正负异常年份所对应的湖南夏季降水及大气环流进行合成分析㊂2㊀前期北太平洋夏季海温变化影响湖南夏季降水的统计分析㊀㊀图2为前期(夏㊁秋㊁冬季)北太平洋SST与湖图1㊀安化基点站与全省88站的单点降水相关南夏季降水的相关系数空间分布㊂由图2(a)可以看出,日本岛与夏威夷群岛之间的海域为显著负相关区,通过了α=0.05的显著性水平检验,说明这一海域SST与湖南夏季降水为反位相变化,即前一年夏季日本岛与夏威夷群岛之间的海域SST偏高(低)时,当年湖南夏季的降水将偏少(多)㊂日本以南海区及从北美洲西部沿岸向西南延伸至赤道的海域为正相关区,通过了α=0.05的显著性水平检验,说明这一海域SST与湖南夏季降水为同位相变化,即前一年夏季这两个区域的海温偏高(低)时,当年湖南夏季的降水将偏多(少)㊂图2(b)显示,前期秋季日本岛与夏威夷群岛之间海域的SST与湖南夏季降水变为正相关;日本以南海区及从北美洲西部沿岸向西南延伸至赤道的海区SST与湖南夏季降水仍为正相关,但与夏季的相比,正相关区范围略扩大,强度增大,亦通过了α=0.05的显著性水平检验㊂前期冬季(图2c),从北美洲西部沿岸向西南延伸至赤道海区SST与湖南夏季降水的正相关区仍然存在,但正相关区相比夏㊁秋季的大幅减小㊂该统计结论与前人的(包括湖南在内的)长江中下游地区夏季降水与前期冬季太平洋海温相关性较大[17-19]的研究结果不一致㊂这可能与我们使用1979-2018年海温和降水数据统计分析有关,说明北太平洋前期冬季海温与湖南降水的关系在年代际尺度上发生了较大变化,由于篇幅原因,不在本文具体分析㊂综上分析可知,前期夏㊁秋季从北美洲西部沿岸向西南延伸至赤道的海域海温与湖南夏季降水持续存在显著的正相关,而冬季正相关显著性面积明显05㊀第4期谢㊀傲等:湖南夏季降水与前期北太平洋海温异常的关系减小㊂前期夏㊁秋季日本岛与夏威夷群岛之间海域海温与湖南夏季降水相关从负相关变为正相关,冬季则两者相关性不明显㊂因此,本文选取海温与降水相关系数通过α=0.1的显著性水平检验的日本岛与夏威夷群岛之间的海域和从北美洲西部沿岸向西南延伸至赤道海区的海域作为研究北太平洋海温影响湖南夏季降水的关键海区,并分析前期夏季北太平洋海温对湖南夏季降水的影响㊂图2㊀19792018年湖南夏季降水与前期夏季(a)㊁秋季(b)㊁冬季(c)北太平洋海温的相关系数红色浅㊁深阴影区表示通过了α=0.1㊁α=0.05正相关显著性水平检验,蓝色浅㊁深阴影区表示通过了α=0.1㊁α=0.05负相关显著性水平检验3㊀夏季北太平洋关键区海温正㊁负异常年合成分析3.1㊀关键海区夏季海温的年际变化定义图2(a)中日本岛与夏威夷群岛之间的区域(150ʎE165ʎW㊁3045ʎN)为关键海区A,从加利福尼亚冷流区延伸至北赤道暖流区的海域(142115ʎW㊁1028ʎN)为关键海区B㊂图3为夏季关键海区A㊁B区域平均海温标准化距平值和次年湖南夏季降水标准化距平值的年际变化㊂从图3可以看出,关键海区A夏季海温和次年湖南夏季降水呈反位相变化,计算后发现它们之间的相关系数为-0.36,关键海区B夏季海温和次年湖南夏季降水呈同位相变化,相关系数为0.44㊂两个关键海区夏季海温与湘中地区大部分台站次年夏季降水的相关系数绝对值都在0.3以上(图4),通过了0.05的显著性水平检验,而与湘东南地区相关性较小,这与图1一致㊂定义关键海区海温区域平均标准化距平值大于1的年份为正异常年,小于-1的年份为负异常年,由此得到关键海区A海温有正异常年8个(1988㊁1990㊁1991㊁1999㊁2000㊁2004㊁2011㊁2012年)和负异常年6个(1983㊁1984㊁1992㊁1993㊁1995㊁1997年);关键海区B海温有正异常年5个(1992㊁1997㊁2014㊁2015㊁2016年)和负异常年5个(1999㊁2008㊁2010㊁2011㊁2012年)㊂15气象与环境科学第43卷图3㊀19792018年关键海区A ㊁B夏季海温和次年湖南夏季降水标准化距平值的年际变化图4㊀19792018年关键海区A (a )㊁关键海区B (b )夏季海温与次年湖南88个站夏季降水的相关系数分布3.2㊀夏季大气环流合成分析关键海区A 海温正异常年次年夏季,500hPa(图5a)上30ʎN 以南低纬度地区基本为位势高度负距平,从乌拉尔山以西到贝加尔湖上空的中高纬度地区,高度距平呈 正负正 分布,贝加尔湖以南地区受高度正距平控制,贝加尔湖低槽比较浅,南下的冷空气受到阻挡,地面(图6a)湖南受北风异常控制,上空垂直速度为正异常,有下沉运动(图7a),不利于降水的产生㊂负异常年次年夏季(图5b),500hPa 图上30ʎN 以南地区也基本为位势高度负距平,与正异常年一致,说明关键海区A 前期夏季海温异常对低纬度地区500hPa 环流影响不大㊂中高纬度地区从乌拉尔山以西到贝加尔湖上空,高度距平呈 负正负 分布,贝加尔湖以南转为气旋性异常,贝加尔湖低槽加深,引导冷空气南下,在地面(图6b)与偏南风异常带来的暖湿空气在湖南地区交汇,同时上空垂直速度为负异常,有异常辐合上升运动(图7b),有利于降水产生㊂关键海区B 海温正异常年次年夏季500hPa 图(图5c)上,30ʎN 以南地区基本为位势高度正距平,在台湾岛以东地区有一个反气旋中心,西太平洋副高(以下简称副高)增强,地面(图6c)上赤道中东太平洋以偏西风异常为主,沃克环流被削弱,湖南地区上空为辐合上升异常(图7c),有利于降水㊂关键海区B 海温负异常年次年夏季500hPa(图5d)上,30ʎN 以南地区基本为位势高度负距平,与正异常年完全相反,西太平洋地区为气旋性异常环流,副高减弱,地面(图6d)上赤道太平洋地区有很强的偏东风异常,沃克环流增强,湖南地区上空有辐散下沉异常(图7d),降水受到抑制㊂综合图46,得到前期关键海区A 和关键海区B 海温异常对湖南夏季降水产生影响的物理概念模型(图8):关键海区A 海温偏高(偏低),次年夏季贝加尔湖南侧地区产生反气旋性(气旋性)环流异常,湖南地区上空出现辐散下沉(辐合上升)异常,湖南夏季降水偏少(偏多);关键海区B 海温偏高25㊀第4期谢㊀傲等:湖南夏季降水与前期北太平洋海温异常的关系(偏低),赤道东西太平洋海温差减小(增加),沃克环流减弱(增强),副高强度偏强(偏弱),副高西侧来自海洋的暖湿气流增强(减弱),湖南地区上空出现辐合上升(辐散下沉)异常,湖南夏季降水偏多(偏少)㊂罗伯良等[17]也发现湖南主汛期旱涝与西太平洋副热带高压㊁中高纬度环流有关㊂图5㊀19792018年夏季关键海区A 海温正异常年(a )㊁负异常年(b )及关键海区B 海温正异常年(c )㊁负异常年(d )次年夏季500hPa 位势高度距平合成分布(黑色等值线)红色浅㊁深阴影区表示通过了α=0.1㊁α=0.05正异常显著性水平检验,蓝色浅㊁深阴影区表示通过了α=0.1㊁α=0.05负异常显著性水平检验;位势高度距平单位:gpm;下同图6㊀19792018年夏季关键海区A 海温正异常年(a )㊁负异常年(b )及关键海区B 海温正异常年(c )㊁负异常年(d )次年夏季地面距平风场(箭头)风速单位:m /s3.3㊀前期关键海区海温异常影响湖南夏季降水的可能机制通过探索前期关键海区海温和大气环流之间关系的动态演变,可以寻找关键海区和次年湖南夏季降水遥相关的物理机制㊂由前文分析可知,关键海区A 海温异常能够通过引起贝加尔湖南侧500hPa环流异常来影响湖南夏季降水㊂为分析具体过程,在图9中给出了关键海区A 夏季海温与后期秋㊁冬㊁35气象与环境科学第43卷图7㊀19792018年夏季关键海区A海温正异常年(a)㊁负异常年(b)及关键海区B海温正异常年(c)㊁负异常年(d)次年夏季垂直速度距平(黑色等值线)沿28ʎN垂直剖面垂直速度单位:Pa/s图8㊀19792018年前期夏季海温异常影响湖南次年夏季降水的物理概念模型春㊁夏季500hPa位势高度的相关系数㊂夏季关键海区A的海温与同年秋季其上空500hPa位势高度有显著的正相关关系,与同年冬季500hPa位势高度正相关区移到贝加尔湖东北方向,与次年春季500hPa位势高度正相关区进一步西移,并在次年夏季稳定在贝加尔湖南侧地区㊂这可能是因为关键海区A海温异常导致与大陆之间的海陆热力差发生异常㊂由于质量的连续性和东西气压差异常在中高纬度激发了向西传播的波列,表现为500hPa位势高度的正相关区从关键海区A上空一直向西移,45㊀第4期谢㊀傲等:湖南夏季降水与前期北太平洋海温异常的关系在次年夏季引起贝加尔湖南侧地区环流异常,影响南下的冷空气路径及湖南地区的水汽输送条件㊂关键海区B 海温异常则在次年夏季激发了沃克环流异常和副高异常,从而导致次年湖南夏季降水异常㊂为更好地分析关键海区B 海温异常对沃克环流及副高的影响机制,沿10ʎN 作垂直纬向剖面图(图10ad)㊂由图10(a)(d)可以看到,前期夏季关键海区B 海温与同年秋季其上空的垂直运动在整层大气呈显著的负相关,同年冬季至次年夏季与西太平洋地区上空的垂直运动呈正相关且相关性在次年春季最强,相关系数达到0.5㊂图10(e)(f)给出了关键海区B 夏季海温与后期500hPa 位势高度的相关系数㊂同年冬季关键海区B 上空出现一个负相关中心,其南侧的东太平洋低纬度地区为一个正相关中心,相关系数达到0.5;次年春季,正相关中心系数达到0.6且进一步向南方扩展㊂图10表明,关键海区B 海温升高引起东太平洋地区持续到同年秋季的深厚的上升运动异常,东太平洋上空500hPa 位势高度为负距平,同年冬季在西太平洋地区开始出现下沉运动异常,沃克环流减弱,次年春季下沉运动进一步增强并维持到次年夏季,副高增强,有利于湖南主汛期降水的产生[17,20],这与图5的结果是一致的㊂前人的研究也发现西北太平洋和热带太平洋各种海温异常,可能通过副高的南北振荡和东西振荡的共同作用,进而影响我国夏季降雨[9]㊂图9㊀19792018年关键海区A 夏季海温与同年秋季(a )㊁同年冬季(b )㊁次年春季(c )和次年夏季(d )500hPa 位势高度的相关系数红色浅㊁深阴影区表示通过了α=0.1㊁α=0.05正相关显著性水平检验,蓝色浅㊁深阴影区表示通过了α=0.1㊁α=0.05负相关显著性水平检验;下同4㊀结㊀论利用19792018年ERA Interim 全球逐月平均再分析资料和湖南夏季(68月)月降水资料,通过计算海表温度和湖南夏季降水的相关关系,寻找前期北太平洋海温影响湖南夏季降水的关键海区,并对关键海区海温异常年份次年夏季大气环流进行合成分析,得到了以下结论:(1)日本岛与夏威夷群岛之间的海域(关键海区A)和从北美洲西部沿岸向西南延伸至赤道的海域(关键海区B)是北太平洋海温影响湖南夏季降水异常的关键海区㊂(2)关键海区A 夏季海温正(负)异常年次年夏季,500hPa 高度场上贝加尔湖南侧为位势高度正(负)距平,贝加尔湖低槽减弱(加深);低层850hPa上西太平洋地区为气旋(反气旋)异常,湖南地区垂直速度异常为正(负)值,受下沉(上升)运动控制,湖南夏季降水整体偏少(偏多)㊂(3)关键海区B 夏季海温正(负)异常年次年夏季,500hPa 和850hPa 高度上西太平洋地区都有反气旋(气旋)环流异常,对流层低层赤道中东太平洋地区有偏东(西)风异常,湖南地区垂直速度异常为负(正)值,受上升(下沉)运动控制,沿10ʎN 的垂直剖面,沃克环流减弱(增强),副高强度偏强(偏弱),湖南夏季降水整体偏多(少)㊂(4)前期关键海区A 和关键海区B 海温异常影响次年湖南夏季降水的途径各异㊂关键海区A 的海温异常激发了中高纬度向西的波列,引起次年夏55气象与环境科学第43卷图10㊀19792018年关键海区B夏季海温与同年秋季(a)㊁同年冬季(b)㊁次年春季(c)和次年夏季(d)垂直速度相关系数沿10ʎN剖面及关键海区B夏季海温与同年秋季(e)㊁同年冬季(f)㊁次年春季(g)和次年夏季500hPa位势高度的相关系数季贝加尔湖南侧地区环流发生异常,通过影响贝加尔湖低槽来影响湖南夏季降水㊂而前期关键海区B 海温异常能够引起沃克环流异常,东西太平洋的海温差变化导致其上空的大气环流发生相应调整,从而影响副高的强度和位置,进而导致湖南夏季降水异常㊂湖南夏季降水成因复杂,本文仅侧重于前期北太平洋海温异常对次年湖南夏季降水的影响,给出了有短期气候预测意义的概念模型,并从前期关键海域海温与影响湖南夏季降水异常的大气环流系统变化等方面,探讨了海温对湖南夏季降水的影响㊂但其海气相互作用动力机理有待进一步深入研究㊂参考文献[1]Namias J.Recent seasonal interactions between north Pacific watersand the overlying atmospheric circulation[J].Journal of Geophysical Research,1959,64(6):631-646.[2]Namias rge-scale air-sea interaction over the North pacific from summer(1962)through the subsequent winter[J].Journal of Geo-physical Research,1963,68(22):6171-6186.[3]Wallace J M,Jiang Q R.On the observed structure of the interannual variability of the atmosphere/ocean climate system.Atmospheric and Oceanic Variability[J].Royal Meteorological Society,1987:17-43.[4]Wallace J M,Smith C,Jiang Q.Spatial patterns of 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一次南岭山脉前汛期强对流天气过程诊断分析
一次南岭山脉前汛期强对流天气过程诊断分析付炜;叶成志;王东海;唐明晖;陈红专【摘要】利用常规观测资料、FY-2G/2E卫星黑体亮温(TBB)资料、多普勒天气雷达资料与ERA-Interim再分析资料,对2016年4月17—18日南岭山脉一次强对流天气过程进行了诊断分析.结果表明:(1)该过程前期,受地面倒槽与辐合线影响出现暖区降水,后期随着地面冷空气侵入配合低空切变线与高空槽东移南压迅速转变为锋面降水,强降水落区与南岭山脉走向一致,大暴雨由多个中尺度对流系统(MCS)移入和有利地形作用造成;大冰雹、雷暴大风主要出现在暖区降水时段,暖区短时强降水以高质心降水为主,锋面越山之后强天气主要为低质心短时强降水,雷暴大风和冰雹较少出现.(2)雷达回波图上中层径向辐合的出现,对雷暴大风具有预警参考意义;中气旋、高垂直累积液态水含量(VIL)、回波悬垂、有界弱回波等回波特征对提前预警大冰雹有一定的指示作用.(3)不同类型强天气发生的大气层结条件存在差异,上层干区深厚、低层湿度条件较好有利于产生大冰雹,大的0—6 km垂直风切变有利于冰雹增长;大的下沉对流有效位能(DCAPE)是预报雷暴大风的一个参考指标;整层温度露点差和DCAPE小是判断只出现短时强降水的参考依据.(4)南岭及其附近地区\"喇叭口\"地形和迎风坡地形有利于低层气流辐合触发对流,造成暴雨多发和降水时间延长,南岭背风坡的锋生作用使南岭山脉南麓出现雷暴大风、冰雹等天气的可能性增大.【期刊名称】《暴雨灾害》【年(卷),期】2018(037)006【总页数】11页(P511-521)【关键词】强对流天气;中尺度对流系统;地形影响;南岭山脉;诊断分析【作者】付炜;叶成志;王东海;唐明晖;陈红专【作者单位】湖南省永州市气象台,永州425000;气象防灾减灾湖南省重点实验室,长沙410007;湖南省气象台,长沙410007;气象防灾减灾湖南省重点实验室,长沙410007;中山大学大气科学学院,珠海519082;湖南省气象台,长沙410007;气象防灾减灾湖南省重点实验室,长沙410007;湖南省怀化市气象台,怀化418000【正文语种】中文【中图分类】P458.1+1引言南岭山脉横跨湘赣粤桂四省(区)，是华中与华南的地理分界线，对华南前汛期暴雨等强对流天气具有较大影响。
湖南省典型降雨天气系统配置及其演变(叶成志)
100 %
从12月-次年2月，只有极 少年份有暴雨发生，概率
80
为0.54%-2.28%，到3月暴
雨开始增多，进入4月绝大
60
多数年份都会出现暴雨，
40
概率比3月增多，到6月达
20
最大值，多数年的6月份是
暴雨或大暴雨多发时段，
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月 也是洪涝灾害易发时期，7
副高东撤型:本型与副高南退型的500hPa中高纬度环 流形势基本相同，不同点是东槽位置较偏东，副高主 体亦偏东，588线西伸脊点在115°E以东，并且在24 小时内有东撤趋势。西风槽进入关键区内，且在24小 时内有向东或东南方向移动的趋势。本型占西风带暴 雨的21％。
副高偏南型:欧亚中高纬度的经向环流较上两型更加 明显，此时副高位置明显偏南，588线北界位置在20 一25°N之间，湖南处在副高北侧外围偏西南气流控 制，当有较明显的西风槽移入关键区后，往往会引湖 南产生暴雨。本型占西风带暴雨的19％。
副高是向我国大陆输送水汽的重要系统。我国降水的水汽来源， 虽然主要依靠西南气流从印度洋输送来，而太平洋副高的位置、强度 和活动，不仅对西南气流的水汽输送有关，而且还影响着它南侧的东 南季风从太平洋向大陆输送来的水汽。同时，西太平洋副高的北侧是 沿副高北上的暖湿空气与中纬度南下的冷空气相交绥的地带，往往形 成大范围的阴雨天气，是我国大陆地区的重要降水带。
西南低涡定义：凡产生在700 hPa或850 hPa高度上，2535°N，97-110°E范围内的小涡旋，称为西南低涡。具体 规定是：在700 、850 hP a图上规定范围内有一条闭合等高 线或有明显的气旋性环流的低压，并能维持12小时或以上的， 不论其为冷性或暖性，均列为西南低涡。
湖南城步近61年降水变化特征分析
湖南城步近61年降水变化特征分析
湖南城步位于中国中部，属于湖南省。
近61年来，湖南城步地区的降水变化表现出一些特征。
下面对湖南城步近61年的降水变化特征进行详细分析。
湖南城步地区的年降水量总体呈现出逐年增加的趋势。
从1960年到2020年，湖南城步地区的年降水量逐渐增加，尤其是在1980年代以后，增加幅度更为明显。
这表明湖南城步地区的降水量在近几十年间呈现出明显的增加趋势。
湖南城步地区的降水分布也存在一定的季节性变化。
年降水量的变化主要集中在夏季和秋季，这两个季节的降水量较为集中。
夏季是湖南城步地区的主雨季，降水量较大，而秋季是湖南城步地区的次雨季，降水量相对较少。
春季和冬季的降水量较为平稳，变化较小。
湖南城步地区的年内降水分布也存在一定的差异。
长期平均来看，湖南城步地区的降水呈现出“多湿少旱”的特点。
即湖南城步地区的降水主要集中在夏季和秋季，而冬季和春季的降水较少。
这种年内降水分布特征对于湖南城步地区的农业生产和水资源管理具有一定的影响。
湖南城步地区的降水变化也存在一定的年际波动。
近61年来，湖南城步地区的降水变化呈现出一定的波动性，不同年份的降水量存在一定的差异。
有些年份的降水量较多，有些年份的降水量较少。
这种年际波动性可能与气候系统的多种因素相互作用有关，需要进一步研究和分析。
南岭山地不同海拔烟区土壤气候差异研究
２ 结 果 与 分 析
岭 山地 不 同海 拔 高度 区域 的气 候 、 壤进 行 了 系 统观 测 研 土
究 ． 用 １９ － ２ ０ 又 ９ ６ ０ ５年 的 １ 时 间 ， ３年 研 究结 论 进行 Ｏ年 对 了 持 续 的观 测 验 证及 实践 积 累 ， 题 组对 县 内南 岭 山 地 不 课 同海拔 区 域烟 叶 生产 条件 及其 配套 栽 培技 术 的研 究 已经趋 于 成熟 ， 将研 究成 果 总结如 下 。 现
白水村 （ Ｋ） Ｃ 月平 均气 温分别 低 ３ 、 ．、．、． ． ４５ ３１３７℃。 ０
表 １ 南岭 山地 烤烟大 田生长期 月平 均气 温统计
供 试 材料 为烤烟 ， 种 为 Ｋ３ ６ 由 中南试 验 站提 供 ； 品 ２， 烟 草 专 用 基 肥和 追 肥 由湖 南金 叶 肥料 公 司提 供 ； 象观 测 设 气 备百 叶 窗 等 由 宜章 县 气 象局 提 供 。 试验 观 测 地 点按 不 同海 拔 高度 选 择 宜 章 县新 华 乡东 山村 东 木塘 、 华 乡吾作 塘 村 新 洪家洞、 赤石 乡力坪村 米 筛坪 、 赤石 乡白水村 。
技 术均 一致 。
５ ０ｍ 的洪 家 洞和 ７ ０ｍ处 的 车 木塘 ３年平 均 分 别 为 ５月 ６ ４
１ ７日 、 ５月 ２ １日 ， 自水 村 （ Ｋ） 别 迟 １ ～ ４ｄ 高 海拔 山 较 Ｃ 分 ０ １ ， 地 虽然 前期 气温 较低 ， 却有 利提 高烟 苗 素质 ， 且 中后 期升 并
注： 海拔 每 升高 １０ｍ， 度递 降 ０６ ０８℃ 。 ０ 温 ． ． ～
由表 ２可 知 ， 曰平 均 气 温 稳 定通 过ｍ， ． ｍ￣ ． 栽植 密度 １ ５万 株／ｍ 统 一施 肥 ． ６ ｈ ； 量 ， 氮肥 １５ｋ ／ｍ 氮 、 、 比例 为 １１ 其 栽培 与管理 施 ３ ｇ ｈ ， 磷 钾 ：： ２；
湖南降水及铁路水害区域分布特征分析
湖南降水及铁路水害区域分布特征分析摘要：文章主要以湖南铁路水害为研究对象，以湖南2000-2019年94个国家气象站资料及2015-2019年铁路水害历史资料为基础数据，通过对湖南降雨时空分布特征以及铁路水害区域分布特征的分析，找出铁路水害发生时间及落区与降雨时空特征的关系。
研究结果表明，湖南铁路水害发生时间及落区与降雨时空特征耦合度较高，时间规律季节性明显，高度重叠期处于6-7月，空间规律整体呈西多东少，北多南少的态势。
本文为开展湖南铁路水害气象风险评估打下基础，对开展铁路水害预报及灾害防御有一定参考作用。
关键词：铁路水害，降水，区域风险引言湖南地处我国长江以南的东南腹地，位于云贵高原的东延部分，梯级较低，属于暴雨洪涝高发地带。
在湖南由于自然灾害导致的经济损失大多都是属于气象灾害[1]。
受地理地质气候等因素影响，是全国地质高发区之一，泥石流、滑坡、坍塌等是湖南省的主要灾害类型。
湖南省的灾害特点明显，区域性、季节性及突发性尤为显著。
其中湖南省益阳属于地质灾害点高发区域，截止至2020年，隐患点约444处，重大型约35处。
铁路水害具有普发性，湖南省约有90%以上的铁路水害均是发生在汛期中[2]。
铁路水害预测预报受地质等影响，对不同地段铁路水害致灾阈值界定模糊，铁路水害防灾减灾能力亟待提高。
1湖南降水时空分布特征1.1年际分布特征湖南地处我国长江以南的东南腹地，属于梯级降低的云贵高原的东延部分，其气候属于大陆性亚热带季风湿润气候，是各方冷暖干湿空气的交汇过渡带，四季分明，降水集中。
尤其是湖南益阳是集安化、桃江等山区暴雨中心点，降水年年偏丰，尤其在汛期多雨成灾[3]。
资料来源于湖南省气候中心提供的97个国家基准气象站从2000-2019年的逐日降水资料，将长度不够的站点剔除，收集 94个站点的气象数据。
降水要素倾斜率采用线性回归模型分析降水变化趋势，即：[4]（1-1）为降雨要素，为线性趋势。
将b=*10作为降水要素倾斜率（mm/10a）。
南岭对气候的影响
南岭对气候的影响
1、形成非凡的高山高原气候区。
如青藏高原、天山山脉由于海拔高，形成了非凡的高山高原气候区。
2、导致非地带性气候区形成的原因之—。
如位于赤道地区的东非高原本应该形成热带雨林气候，但是由于海拔较高，气温较低，气流对流运动减弱，从而形成了热带草原气候。
3、雨影效应。
例如南美洲巴塔哥尼亚高原洪涝环境的构成，西风气流受了西部壮硕的安第斯山脉的抵挡。
4、影响大气环流。
如北美南北向的落基山脉阻挡了西风深入，而东西向的阿尔比斯山脉利于西风深入：北美中央大平原贯穿南北利于冷空气南下和暖空气北上，而中国东西向的阴山、秦岭、南岭等对冬季风的'阻挡显然。
5、在洪涝地区山地极易构成“雨极”。
例如我国祁连山、天山降水多于周围地区，就是西北地区的“雨极”。
6、地势对于气候中“气温”要素的影响，海拔对于气温的影响是最为普遍的，比如西亚地区的伊朗，从纬度来看地处北纬30°附近，属于亚热带地区，但是由于伊朗高原海拔较高，气温较低，所以气候类型偏向于“温带大陆性气候”。
湖南省南部水库强降水面雨量特征分析
（ ３ ０ － ４ ９ ． ９ ） ｍ ｍ， （ ５ ０ － ６ ９ ． ９ ） ｍ ｍ， ≥７ ０ ｍｍ ４个 等级 。 采用算 术平均法计 算面雨 量 ， 即将该 流域 各站测 得 的同期雨量 相加后 ， 除 以总站数 ， 即为流 域面雨 量：
Ｐ＝ ｐｉ ／ ｒ ｔ
绕， 中部丘岗起伏 ， 北 部低 缓 ， 呈 西 高 东低 ， 南 高 北
是 ６月份 为 ４ ５次 ， ９月份 最少 ， 为 ５次 。主要集 中在
术平 均 法 ，分 别 计算 出各 流域 的面雨 量 。计 算 面雨 ３ ～ ８ 月 ，占７ ８ ． ４ ％， ９月 至 次年 ２月 库 区流域 出 现 ２ ０
量 的时 段为 即 日面雨 量 。资 料分 析显 示 ，当 日面雨 ｍ ｍ 以上强 降水 的频 次相对 较少 。 Fra bibliotek为 １ １ 次。
（ ４ ）（ ５ ０ ￣ ６ ９ ． ９ ） ｍ ｍ 的强 降水 出现 了 ２ ４次 ， ５月
份 出现 了 ８次 ， ６月 有 ７次 ， １ １月 出 现 了 ３次 ， ７ 、 ８ 月各 ２次 ， ３ 、 ４月各 １ 次。
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《 湖南水利水电） ２ ０ １ ７年第 ４ 期
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响 蛐 髓 聃 ● 萎
黄志萍
（ 湖 南省 气象 服务 中心 【 摘 长 沙市 ４ １ ０ １ １ ８ ）
要】 文章利用湖南南部水库流域 内２ ０ ０ １ － ２ ０ １ ０ 年 气象站点逐 日雨量实况资料 ， 对双牌水库流域 、
２ 强降水面雨量频次 分布 特征
２ ． １ 双 牌水 库流 域 双牌 水 库 流 域位 于 湘 江 一 级支 流潇 水 中游 ， 湖
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Geographical Science Research 地理科学研究, 2018, 7(3), 258-263Published Online August 2018 in Hans. /journal/gserhttps:///10.12677/gser.2018.73030Analysis of the Influence of NanlingTopography on Precipitationin South HunanJingyu Xu, Mingcai Lan, Changqing ZhouHunan Meteorological Observatory, Changsha HunanReceived: Jul. 29th, 2018; accepted: Aug. 21st, 2018; published: Aug. 28th, 2018AbstractIn this paper, the average monthly precipitation data of 25 national meteorological stations in southern Hunan from 2010 to 2016 and the digital elevation model (DEM) data with a resolution of 25 m were adopted, and the multi-regression method was applied to non-linear modeling of geographical factors (surface undulation and topographic elevation) and precipitation data, and the fitting relationship was obtained to discuss the impact of Nanling topography on precipitation in southern Hunan under the Nanling mountain topography. The research shows that the monthly mean precipitation in Nanling area is concentrated in 120 - 140 mm, with a significant right skew distribution. At the same time, precipitation in this region, on the one hand, takes a turning point around 20 m as the variation of undulation, and generally presents a concave trend that first de-creases and then increases. The topographic undulation increases by 50 m and the precipitation change increases by 10 mm. On the other hand, with the increase of topographic height around 200 m as the turning point, there is an overall “convex” shape trend of strengthening first and then weakening later. With the elevation higher than 200 m, the influence of topography on precipita-tion is hindered to some extent.KeywordsNanling Topography, Precipitation, Multivariate Regression, ArcGIS南岭地形对湘南降水的影响分析徐靖宇，兰明才，周长青湖南省气象台，湖南长沙收稿日期：2018年7月29日；录用日期：2018年8月21日；发布日期：2018年8月28日徐靖宇等摘要本文采用湘南地区25个国家气象站2010~2016年近7年的平均月降水资料，以及25 m分辨率的数字高程模型(DEM)资料，运用多元回归方法对地理因子(地表起伏度和地形高程)和降水数据进行非线性建模，得出其拟合关系，讨论南岭山脉地形下，南岭地形对湘南降水的影响。
研究表明：南岭地区的月平均降水集中在120~140 mm，分布呈现明显的右偏态分布。
同时，这一区域的降水一方面随着起伏度的变化以20 m附近为转折点，整体上呈现一个先减弱后增加的“凹”形趋势，地形起伏度增加50 m，降水量变化增加10 mm。
另一方面，随着地形高度的增加以200 m附近为转折点，整体上呈现一个先增强后减弱的“凸”形趋势，海拔高度超过200 m，地形对降水的影响起到一定的阻碍作用。
关键词南岭地区，降水，多元回归，ArcGISCopyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言强降水是湖南省的主要灾害性天气之一，并且降水分布具有明显的地域性特色。
在进行中短期预报时，预报员通常使用模式预报的大气环流背景场及降水产品，往往忽略了当地的地域性地形因素，以至于经常无法对高山地区或平原地区的降水差异预报准确。
降水要素除了受大气环流气象因子影响以外，高程、坡度、坡向等地形因子通过影响太阳辐射的分布、区域热力状况，也会影响降水的分布和强度[1] [2] [3] [4]。
一些理论主要集中在地形降水的机理研究，孙继松[5]认为过山气流受地形影响，在迎风坡上表现为水平辐合，对降水的产生具有明显增幅作用，Colle等[6]认为如果低层气流稳定，会产生地形最气流的阻挡，使得迎风坡的降水产生增幅现象，对于不稳定气流，上升气流能够直接触发对流系统或者稳定的带状降水。
研究南岭地形影响下降水的特征，不仅对湘南强降水天气的预测和预警方法的改进具有重要气象理论价值，而且有利于增强地形降水的预测和预警能力，增强气象保障和社会服务能力。
本文运用多元回归方法对地理因子(地表起伏度和地形高程)和降水数据进行非线性建模，得出其拟合关系，讨论南岭山脉地形下，湘南降水与地形之间的关系，有利于增强预报员对南岭地区降水的订正水平，为气象服务工作提供科学有效的支撑。
2. 资料来源和方法降水数据选取湖南省内25个国家气象站近7年(2010~2016)汛期4~9月的降水，地理分布范围是111˚E~114˚E，25˚N~26.8˚N (图1)。
选取的站点并非全部地处南岭山脉区域，还包括了一部分位于南岭北侧较低地势区域站点，以便进行地形因子的变化与降水关系的对比分析。
地形因子选取包括地形高程、地形起伏度、坡度、坡向等数据，数据通过ArcGIS对1:50,000湖南省数字高程模型(DEM)资料进行提取[6]。
传统的估算方法主要利用数据内插建立降水等值线的空间部分，由于这种方法对观测数据的资料要求较高，且当观测资料较为稀疏的情况下难以保证数据的准确性，而利用回归分析方法建立气象要素与徐靖宇 等Figure 1. Distribution of meteorological stations in Nanling area (red dot) 图1. 南岭地区气象站点分布(红点)地形要素之间的统计关系，在定量反映地形要素与降水的分布上有一定优势[7] [8] [9] [10]。
本文基于多元非线性逐步回归分析法，建立多个地形因子和降水之间的非线性数学模型数量关系式，得出要素间的数量依存关系，从而进一步揭示出各因子间内在的规律。
3. 南岭地区降水特征利用南岭地区国家气象站2010~2016年汛期4~9月的月平均降水分布(图2)可见，南岭地区的月平均降水集中在120~140 mm ，呈现明显的右偏态分布。
根据月降水与地形的箱线图(图3)分析，降水随海拔高度呈现波浪式渐增，且180~200 mm 降水主要集中在海拔250~500 m 高度之间，可见，降水并非单纯因海拔高度增加而增加，而随着地形高度的增加呈现非线性趋势[11]，因此在下面的分析中使用非线性拟合方法讨论地形与降水关系。
利用数字高程模型(DEM )数据筛选出对降水有直接影响的地形因子，进行相关性分析，其中海拔高度、地形起伏度与国家站降水相关性最好(表略)。
通过对降水数据与地表起伏度和地形高程进行非线性逐步回归分析，以分析南岭地区地形参数对降水变化的影响程度(表1)，其中x 1表示地形高度，x 2表示地形起伏度，y 表示站点月平均降水，引入的变量有6个，分别是1x ，2x ，21x ，22x ，31x ，32x 。
经过逐步回归之后，剔除了2x 变量，只保留了剩余5个变量，拟合方程如下：22363112120.010.70.20.0020.0061e y x x x x x −=+−−+− 其中，所有参数均通过了显著性检验，并且方程整体也通过了F 检验，拟合方程的回归效果较好。
徐靖宇等Figure 2. Distribution of monthly average precipitation in Nanling图2. 南岭地区月平均降水量分布图Figure 3. Monthly average precipitation and terrain heightdistribution in Nanling area图3. 南岭地区月平均降水量与地形高度分布图Table 1. The relationship between topographic factors and precipitation表1. 地形因子与降水量拟合关系参数地形高度x1地表起伏平方22x地形高度平方21x地表起伏立方32x地形高度立方31x 回归系数0.7−0.2−0.0020.0061e−6T检验值 2.7−3 −2.5 3.3 2.4通过检验是是是是是徐靖宇等Figure 4. Surface undulation and precipitation in the Nanling area(red) and fitting equation (blue), the shadow is 95% confidenceinterval图4. 地表起伏度与南岭地区降水量实况(红色)及拟合方程(蓝色)，阴影为95%置信区间4. 地表起伏对降水的影响对降水及方程的拟合值经过平滑处理之后，降水随地表起伏度的变化如图4，实况降水与拟合结果分布区间较为吻合，且拟合曲线根据地形高度呈现，先减小后增加的趋势。