杨湘婧，周宜卿，冷 谦，宋 楠，何静怡，饶 波

1.郴州市气象局，湖南郴州 423000；
2.资兴市气象局，湖南资兴 423400

进入后汛期，副热带高压脊线逐渐北抬至30°N以北，在其南侧偏东气流中，常有扰动呈波状形式自东向西移动，影响我国华南地区，这就是东风波。东风波的结构较为复杂，梁必骐等[1]认为，影响华南的东风波可分为3种类型，即深厚东风波、中低层东风波和高层东风波，其中出现最多的是中低层东风波，且东风波天气主要为对流性降水，偶尔伴有雷暴大风。刘丽君等[2]指出，中低层东风波的强降水区位于槽区附近及槽后的E-SE气流中。林确略等[3]指出，中高层东风波热力结构一般具有冷心结构、中低层东风波槽后东南暖湿气流的辐合上升常会引出区域性（大雨）暴雨。朱星球等[4]研究1999—2011年7—9月影响江西的14次东风波过程得出，影响江西的东风波过程以高层东风波为主，占50%以上。深厚东风波和高层东风波的槽前、中低层东风波的槽后中层冷扰动区对应低层暖湿区是有利雷暴和强对流发展的区域。高层东风波出现8级以上雷雨大风的概率较大；
中层东风波强对流以短时强降水为主。在单纯东风波影响下，降水强度一般不强，但当东风波与西南季风或低涡等天气系统等相互作用时，可造成较大范围强降水而形成暴雨灾害[5]。

郴州处于华南地区北侧，经常受到东风波的影响，产生不同程度的降水，其引发的降雨及对流天气既可出现在槽后，也可出现在槽前，由于对这方面的研究较少，落区预报难度较大。通过统计分析郴州市2016—2020年7—9月东风波的暴雨分布特征及系统结构，对东风波按3种类型进行归类，建立各类东风波暴雨天气概念模型，总结出郴州市东风波暴雨的预报着眼点，从而提高东风波的暴雨预报准确率。

研究所用资料为2016年7—9月常规观测资料、NCEP 1°×1°间隔6 h再分析资料等。利用常规观测资料和NCEP再分析资料来界定东风波过程[4]：（1）我国南部地区500 hPa上有东南风与东北风的气旋性切变；
（2）切变线（槽线）随时间西移且有负变高配合；
（3）在风切变线附近，没有已编号的热带气旋活动。这里对已编号的热带气旋及其深入大陆后减弱成的低压环流系统不作为东风波研究对象。参考梁必骐的方法，3种东风波具体界定如下：深厚东风波指从850 hPa至对流层顶的东风波，中低层东风波指400～500 hPa以下的东风波，高层东风波指500 hPa至对流层顶的东风波。

为了研究方便，将全市11个县（市）区区域内出现（20:00～20:00）日降水量为暴雨或以上的达到1～3县次、4～7县次和8县次及以上的，分别规定为局部性、区域性和大范围暴雨过程。强对流天气包括：1 h降雨量在20 mm以上的短时强降水、极大风速在13.9 m/s（7级）的雷暴大风、冰雹等。对2016—2020年7—9月郴州地区产生暴雨的14个东风波过程进行统计分析，得到东风波结构信息表（表1）和东风波产生暴雨和强对流天气情况表（表略）。

从表1可见，在14次东风波个例中，过程发生的时间几乎分布在7月中旬—9月中旬，并以8月出现最多，为8次，约占总数的57%；
其次为7月，出现5次，9月仅有1次。从年际变化来看，2016年出现了5次，2017年没有出现，2018年出现了4次，2019年出现了2次，2020年出现了3次。东风波生命史1～5 d，一般影响郴州的持续时间为1～2 d。

表1 2016—2020年7—月影响郴州产生暴雨的东风波个例结构信息

深厚东风波有8例，约占总数的57%，槽 线 位 置 在108°E～116°E，主要集中在113°E～116°E，波轴随高度有西倾也有东倾，东风风速随高度增加，暴雨发生在槽前中；
变化不明显或变化无规则，暴雨发生在槽后中。以上结果表明，深厚东风波槽线距离郴州在1～2个经距本次即有可能产生暴雨过程（郴州地区的地理范围经度在112.2°E～114.4°E），且槽前槽后均有可能出现暴雨；
高层东风波有5例，约占总数的36%，槽线位置范围相对比较广，在106°E～120°E，波轴随高度均为东倾，80%的高层东风波东风风速随高度为增加，暴雨区发生在槽前，有1例东风风速随高度减小，降水出现在槽后；
中低层东风波仅有1例，约占总数的7%，槽线位于106°E，波轴随高度东倾，东风风速随高度变化不明显，降水发生在槽后。由此可见，影响郴州的东风波过程以深厚东风波过程为主，中低层东风波过程相对少见。东风随高度的变化对暴雨落区影响大[6]。当东风随高度增加时，暴雨发生在东风波槽前东北气流中，当东风随高度变化不明显时，暴雨发生在东风波槽后东南气流中。

从东风波造成郴州的暴雨及强天气来看，在14个个例中，以对流性降水为主，仅有1例未出现小时雨量≥20 mm的短时强降水，大范围和区域性暴雨过程的最大小时雨强均在50 mm以上，最大可达91.7 mm，局部性暴雨小时雨强在16～80 mm；
且常伴有雷暴大风天气，仅有2例没有出现7级以上的极大风，而中低层东风波造成的极大风速最大，达到了23.1 m/s（9级）。14个个例中没有出现冰雹天气，这可能与盛夏季节零度层高度偏高有关，强对流时段大多数集中在午后到傍晚和后半夜。

从各类东风波来看，深厚东风波可造成大范围、区域性、局地性暴雨过程，但大范围暴雨过程均由深厚东风波系统造成；
高层东风波均造成局部性暴雨过程；
而中低层高风波造成区域性暴雨过程。由此可见，东风波引起的降水差异较大，这与降水系统辐合强弱、水汽条件和与其他系统的配置情况密切相关[7-8]。该结论与其他学者的研究意见一致，若无其他系统共同作用，东风波一般不会引起大范围强降雨，而以局部性暴雨为主。

3.1 深厚东风波

将8次影响郴州的深厚东风波过进行了合成分析，得出了深厚东风波概念模型（图略）。对流层高层200 hPa南亚高压脊线位于31°N附近控制我国大部，环流呈东西向带状分布，向东延伸至日本，郴州位于南亚高压南侧东北气流之中。中层500 hPa副高脊线位于32°N，主体位于太平洋洋面上呈带状分布，向西可延伸到青藏高原，在华南沿海有热带扰动存在，郴州处于副高南侧和热带扰动北侧的偏东风气流中，有利于水汽的输送。低层850 hPa形势与500 hPa差不多，郴州位于副高南侧和华南沿海热带扰动北侧的偏东气流中，同时有东南气流和西南气流2条水汽通道输送水汽。从沿着25.8°N作纬向高度垂直剖面（图1a）可以看出，深厚东风波倒槽在对流层低层到上层均有反映，波槽在垂直方向上有西倾结构，500 hPa以下及300 hPa以上相对湿度均超过60%，郴州位于波槽槽后至槽区附近的偏东气流中，东风风速随高度略有增加，暴雨在槽前槽区槽后都有可能发生。

3.2 中低层东风波

郴州只有1个中低层东风波，即2018年8月8—9日，得到以下中低层东风波概念模型（图略）。对流层上层200 hPa南亚高压为西部型，中心位于青藏高原，在湖南西北部有一低涡中心，郴州处于高空低涡槽前西南气流中。中层500 hPa副高脊线位于35°N，主体在黄海和大陆交界，副高整体强度比深厚东风波的副高要强且位置偏北，热带扰动主要位于太平洋洋面上，位置偏南，郴州位于副高西南侧的东南气流中，水汽输送较深厚东风波弱。低层850 hPa副高主体位于黄淮一带，且控制我国东部大部，郴州处于副高南部东北气流中，洋面上的热带扰动吸走大量水汽，导致水汽输送弱。从沿着25.8°N做纬向高度垂直剖面（图1b）可以看出，中低层东风波的波动出现在1 000～400 hPa，郴州处于槽后东南气流影响，东风随高度变化不明显，中高层为冷槽带领冷空气东移，700 hPa以下及300 hPa附近为湿度大值区，中层为干层，上干下湿的层结有利于产生对流不稳定，同时高层冷空气的入侵非常有利于雷暴大风等强对流天气的发生。

3.3 高层东风波

将5次影响郴州的深厚东风波过进行了合成分析，得出了高层东风波概念模型（图略）。对流层高层200 hPa南亚高压脊线位于28°N附近控制我国大部，呈带状分布延伸至日本，比深厚东风波位置偏南，郴州位于南亚高压南侧东北气流之中。中层500 hPa副高脊线位于26°N，主体位于太平洋洋面上呈带状分布，向西延伸到江西，在华南沿海和太平洋洋面上没有热带扰动存在，郴州处于副高和大陆高压之间的东风波东南气流影响中，有一定的水汽输送。850 hPa副高位于洋面上脊线呈东北—西南向，季风槽位于中南半岛沿岸，郴州处于季风槽槽前西南气流中，有利于低层水汽的输送，中低纬呈西低东高的形势。从沿着25.8°N做纬向高度垂直剖面（图1c）可以看出，高层东风波的波动出现在400～100 hPa，400 hPa以下及200 hPa附近为湿度大值区，干层较薄，郴州位于其槽前东北气流影响之中，且东风随高度增强，暴雨发生在槽前。

图1 影响郴州的深厚（a）、中低层（b）、高层（c）东风波沿25.8°N风场和湿度纬向—高度垂直剖面图

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