Tao Chen（中国气象局国家气象中心）与 Da-Lin Zhang（美国马里兰大学大气与海洋科学系）于 2021 年在 Atmosphere 期刊发表了题为《A 7-year climatology of warm-sector heavy rainfall over South China during the pre-summer months》的研究论文。该研究利用 2008—2014 年 4—6 月共 58 个暖区暴雨（warm-sector heavy rainfall，WSHR）事件，系统分析了华南前汛期暖区暴雨的降水时空分布、大尺度环流背景、风暴前环境参数以及中尺度对流系统（mesoscale convective systems，MCSs）的组织形态，并建立了相应的概念模型。

一、研究背景与目的

华南地区年降水量的 40% 以上发生在前汛期（4—6 月）。与锋后稳定性降水不同，许多强降水发生在锋面远前方的暖区中，即西南暖湿气流控制、温度梯度较弱的区域，因而被称为暖区暴雨。由于此类暴雨对经济和社会活动影响巨大，过去几十年已有大量观测与数值模拟研究关注其触发与组织机制。然而，业务数值天气预报模式对华南暖区暴雨的发生时间、位置和雨量的预报能力仍然十分有限，经常出现漏报或空报。已有研究表明，准静止锋、切变线、低空涡旋和西南低空急流等系统虽然是暖区暴雨的重要背景条件，但并不是决定精确落区与发生时间的充分条件。因此，有必要从“配料法”角度系统分析暖区暴雨的环境条件，并通过气候统计建立不同环流背景下暖区暴雨中尺度对流系统的概念模型，以改进预报思路。该研究的核心目的包括：记录并分类 2008—2014 年华南前汛期 WSHR 事件；识别与不同类型 WSHR 事件相关的大尺度环境条件；分析产生 WSHR 的典型 MCSs 的结构、组织与演变特征。

二、数据与方法

研究使用的数据包括中国气象局国家气象中心归档的 2418 个地面观测站和探空网资料，以及 NCEP GFS 0.5°×0.5° 再分析资料。研究区域为 20—27°N、105—120°E，涵盖广西、广东及福建部分地区。WSHR 事件的定义为：24 小时（北京时间 08 时—次日 08 时）累积降水量至少有 3 个相邻（间距小于 200 km）或 5 个分散（间距至少 300 km）国家级气象站达到或超过 50 mm。该定义有效排除了局地随机深对流造成的降水事件。2008—2014 年前汛期共出现 37.7 个 HR 日/年，其中 58 个为 WSHR 日，平均每年 8.3 个，占总 HR 日的 22.0%。
在环流分类上，研究以地面锋面和低空涡旋作为两个关键天气系统标识，将 58 个 WSHR 事件分为三类：锋前型（pre-surface-frontal，PSF）21 例，占 36.2%；暖湿气流型（warm-moist airflow，WMF）24 例，占 41.4%，频率最高；低空涡旋型（low-level vortex，LLV）13 例，占 22.4%。此外，对雷达回波形态进行分类，共识别出 145 个 MCSs，分为线状（linear-shaped）71 个，占 48.9%；前导对流线加尾随层状降水的 TL/AS 型（training line/adjoining stratiform）46 个，占 31.7%；逗点状（comma-shaped）28 个，占 19.3%。研究通过合成分析、探空参数统计和雷达形态分析详细揭示了各类事件的环境特征与对流组织方式。

三、主要结果

1. 降水空间分布与事件分类特征
所有 58 个 WSHR 事件的日平均降水合成显示，华南存在五个降水中心，其中四个超过 100 mm/day，分别位于广西桂林、广东阳江、广东汕尾和珠江口附近。最强单日降水达到 445.7 mm，发生在 2008 年 6 月 13 日福建云霄，属于 LLV 型。前 10 位降水极值中心与气候平均降水极大值区基本一致。各类型事件发生频次与季节演变密切相关：4 月以锋面过境为主，5—6 月西南季风气流影响增强，LLV 型事件在 6 月成为主要强降水制造者。

2. 三类 WSHR 的环流与环境特征
PSF 型：500 hPa 合成场上，华南上空为准纬向气流，850 hPa 存在一条弧形切变线，对应地面冷锋。华南处于锋前暖区，850 hPa 相当位温（θe）大于 344 K，西南风速 8—10 m/s。沿 112°E 的经向剖面显示，锋前 21—24°N 区域存在显著对流不稳定，深对流常沿冷出流边界触发并向东传播，形成距海岸线约 80 km、宽约 120 km 的强降水带。
WMF 型：500 hPa 出现明显短波槽，华南受槽前西南气流控制，准地转抬升有利于水汽饱和和对流发展。850 hPa 无明显切变线，θe 大于 340 K 的高能区主要集中在 110°E 以西和 22°N 以南。强降水中心多位于沿海阳江、汕尾和防城附近，与海陆差异和地形抬升密切相关。
LLV 型：850 hPa 合成场上在 24°N 附近存在椭圆形低涡，θe 大于 348 K。低涡通常在云贵高原背风坡形成，东移经过广西时在其东南象限产生强降水。由于低涡惯性稳定，相关 MCSs 生命史更长，移动缓慢，往往造成区域性强降水和山洪。

3. 环境热力参数特征
阳江站探空合成显示，三类事件共同特征是：自由对流高度（level of free convection，LFC）位于最低 50 hPa，抬升指数（lifted index，LI）小于 -4°C，对流有效位能（convective available potential energy，CAPE）为 1753—2646 J/kg；700 hPa 以下相对湿度大于 85%，0°C 层位于 550 hPa，有利于暖云微物理过程并提高降水效率；850 hPa 以下存在 8—10 m/s 的暖湿气流，中低层垂直风切变较弱。整层可降水量（precipitable water，PWAT）合成值普遍高于 50 mm，沿海地区超过 60 mm。CAPE 的 25—75 百分位主要在 1000—2000 J/kg 之间，LLV 型中位数最高。上述条件可作为华南 WSHR 发生的必要环境阈值。

4. 中尺度对流系统形态特征
线状 MCSs 是华南 WSHR 最主要制造者，占总数的 48.9%，平均生命史 3.2 小时，最大长度尺度 175 km。其降水主要通过对流单体沿同一路径依次生成和移动产生，即“列车效应”。沿海的防城、阳江、汕尾等地因地形抬升和海风辐合，线状 MCSs 发生频次更高。
TL/AS 型 MCSs 平均生命史 5.2 小时，最大长度尺度 315 km，常表现为前导对流线配合尾随层状云区。其低层暖平流和中层垂直切变比线状 MCSs 更明显，有利于对流系统的组织化和维持。
逗点状 MCSs 平均生命史 3.7 小时，最大长度尺度 225 km，通常出现在 LLV 型事件中，表现为低涡前部多条对流雨带与尾随层状云区。尽管小时雨强相对较弱，但低涡移动缓慢、生命史长，多个雨带持续作用可导致较大累积雨量。

四、概念模型与预报意义

研究针对三类环流型分别建立了概念模型。PSF 型中，暖区 MCS 在地形抬升和锋前低层辐合作用下发展，传播速度快于锋面雨带；WMF 型中，暖湿西南气流在海陆差异和地形影响下触发深对流，并通过列车效应产生局地强降水；LLV 型中，低涡东南象限在惯性稳定背景下持续组织对流雨带，形成长时间强降水。这些概念模型可为业务预报员识别潜在强降水落区提供直观参考。
作者强调，华南 WSHR 事件需要满足 PWAT > 50 mm 和 850 hPa θe ≥ 340 K 等必要环境条件。850 hPa 低空急流、暖平流以及层结不稳定是共同特征。研究表明，三类大尺度环流背景与三类 MCS 形态之间存在较好的对应关系，但各类环境条件下对流的具体触发和组织过程仍需高分辨率数值模拟进一步验证。该研究为华南前汛期暖区暴雨的气候特征、环流配置、环境参数和中尺度对流系统结构提供了系统性认识，其分类结果和概念模型对改进业务预报具有重要的参考价值。