引言

每年6—7月在华南、长江中下游或者淮河流域会出现沿着流域的东西向静止锋强雨带，并引起洪涝灾害。静止锋持续的时间大约为两个星期，人们将此期间华南静止锋暴雨称作前汛期暴雨，将长江中下游的暴雨称作梅雨锋暴雨，而将淮河流域的暴雨称作江淮梅雨。有关这3个静止锋暴雨的研究文献很多，这里只列举其中的一些重要文献：陶诗言等^[1]对华南前汛期暴雨有过概括的论述，中国气象局广州热带气象研究所^[2]，对前汛期暴雨的气候概况、环流形势特征、天气系统以及预报方法作了概述。薛纪善等^[3]对1994年6月一次近100年来华南最大的致洪暴雨过程、机理和模拟作了详细研究。周秀骥等^[4]对1998年的前汛期暴雨进行了分析研究。有关长江流域梅雨锋暴雨的研究文献最多。丁一汇等^[5]对1991年长江、淮河持续性暴雨进行了系统分析，陶诗言等^[6]通过对1998夏季中国暴雨的形成机理的深入研究，概括出江淮流域致洪暴雨的天气学模型。

2007年6—7月，在华南、长江中下游以及淮河流域先后出现沿着流域的东西向静止锋暴雨，引起粤东和淮河流域洪涝灾害，这给我们一次机会，同时分析这3个地区静止锋暴雨的动力学、热力学结构，分析它们的异同点。2007年7月引起淮河洪涝的主要强降水是7月8日08时(北京时，下同)至9日08时的这场暴雨，7月8日08时至9日08时淮河全流域平均的24小时降水量达到65mm以上，本文分析引起这场强暴雨的大气环流特征以及梅雨锋深厚的锋生过程和气旋生成过程。

1 华南、长江中下游、淮河东西向静止锋的动力学、热力学结构

夏季中国和日本的梅雨锋降水，出现在西太平洋副热带高压的北侧以及西风带南缘。梅雨锋暴雨活动的季节和年际变化，同时受到热带和中高纬度高空急流中扰动的影响。西太平洋副高以及来自洋面的季风涌是对梅雨锋影响的两个主要系统。来自北方的一次次冷空气南下以及来自高空副热带急流中的一次次扰动对梅雨锋降水是来自中高纬度的影响。2007年南海夏季风在5月第5候开始，从6月初华南前汛期暴雨开始。2007年夏季华南有两次强降水时段：第一，6月初到16日的华南前汛期暴雨，其中包括两次暴雨过程。第二，8月上中旬由帕布和圣帕台风所引起的强降水时段。6月下旬到8月上旬华南处于少雨干旱时段。在华南前汛期暴雨时段，从印度次大陆和缅甸有两次高空槽移到华南静止锋上空(图略)，并引起两次降水峰值。6月7—10日，广东东部地区出现洪涝，造成171.9万人受灾，死亡18人。在暴雨持续时段，来自南海有强的季风涌(图略)；在华南前汛期暴雨期间，来自北方的冷空气到达25°N，与季风气流汇合，使得在华南维持一条东西向静止锋。6月15日以后，西太平洋副高有一次西伸北跳(图略)，华南前汛期结束。而长江流域梅雨期开始。

图 1是2007年华南前汛期暴雨期间对流层高低空环流场的配置：图 1a给出了200hPa上等风速线、风矢量以及200 hPa风矢量的辐散区。注意高空辐散中心位于高空强急流段的入口区右侧，并与静止锋位置重合。850hPa(图 1b)上沿着静止锋对应于200 hPa强辐散带是一条低空水汽通量辐合区，925hPa(图 1c)上，静止锋的位置位于来自南海的季风气流与来自中高纬度气流的汇合带，也是最强的雨带所在。500hPa(图 1d)上，长江以北东西向的等温线密集，500 hPa的气流汇合，30°N附近也有锋区存在。华南地区的强降水区的上空是整层可降水量(图 1d上阴影区)的最大值轴线所在。

图 2给出了沿115°E穿过华南静止锋的垂直剖面，表示华南静止锋的动力学、热力学结构。在θ_se垂直剖面上，梅雨锋所在的25°N处，低空热力对比很小，为高θ_se舌区(图 2a)，随高度向北倾斜。在30°N θ_se有一个强烈的锋区。从925hPa和500hPa环流场上的温度分布看(图 1)，长江到珠江之间东西向的等温线比较密集。表示另有一条锋区存在。在静止锋的南面，θ_se随高度减小，属不稳定层结的气团。在比湿(q)剖面图上(图 2b)，静止锋上空是个伸展到400hPa的湿舌。在30 °N锋区前后的比湿对比非常显著。在水汽通量辐合场上，静止锋上空水汽辐合区伸展到700 hPa，而30°N的锋区上空有一条倾斜的伸展到400hPa的水汽通量辐合带。在垂直速度场(图 2d)上，静止锋前部和锋区上强上升运动区伸展到300hPa，在30°N附近锋区上空也是一条上升运动带。在静止锋和30°N锋区上空是一条深厚的气旋性涡度带(图 2e)，散度剖面(图 2f)与水汽通量散度(图 2c)相似。

2007年夏季长江流域降水过程多，梅雨期为6月21日至7月6日，典型的梅雨锋时段为6月21—28日，此时段出现持续性降水，并有一条静止锋出现在长江中下游(图略)，梅雨期以后出现多次过程性的强降水。6月13—16日随着一次来自高原的高空槽东移(图略)，长江流域出现一场短时间的强降水。在典型梅雨期(6月21—28日)从高原有气旋性扰动移到梅雨锋上空。梅雨期结束后到7月底，很少有来自高原的气旋性扰动影响长江中下游，相反在长江上游持续一条气旋性涡度带(图略)。6月底到7月初西太平洋副高有一次西伸北跳(图略)，这时梅雨锋从长江移到淮河流域，长江中下游的梅雨期结束。在长江流域梅雨期，季风涌从华南伸到长江流域。8月中下旬台风圣帕移入大陆时，也曾引起长江中下游出现一次强降水。

图 3给出了2007年6月21—28日长江中下游梅雨期高低空环流场。在200hPa(图 3a)上，沿35°N、115°E以东是急流轴段的入口区，在其东南的梅雨锋上空，850hPa(图 3b)是一条水汽通量辐合区，而在925hPa(图 3c)来自南海的季风涌很显著。沿着静止锋有一条宽广的雨带，500hPa(图 3d)上，梅雨锋位于西太平洋副热带高压北侧，西风带南缘，此地区也是整层可降水量最大轴线所在。

图 4给出了穿越梅雨锋的115°E垂直剖面图。在位温场(图 4a)上，梅雨锋以南θ_se随高度减小，表示大气层结是不稳定的，梅雨锋区的结构很典型，锋区附近等θ_se线密集，在锋区南面有一个高θ_se舌倾斜地伸到对流层中部，这也是比湿的舌区(图 4b)，而在锋区北侧比湿急骤减小。在水汽通量辐合图(图 4c)上，锋前和倾斜的锋区中，从低空到600hPa是辐合区。在垂直速度的剖面(图 4d)上，沿着锋面以及锋后是深厚的上升运动区，也是一条气旋性涡度舌(图 4e)，穿过梅雨锋的风场辐散剖面(图 4f)与图 4c相似。

2007年7月淮河流域出现仅次于1954年的大洪水。淮河流域的持续强降水主要出现在6月29日至7月10日。在7月中旬以前，有两次强气旋性扰动沿高原北侧移到淮河流域上空，对应两次淮河持续静止锋强降水。静止锋位于33°N，由于降水来势凶猛，淮河王家坝水文站7月3日出现第一次洪峰，7月6—8日出现更强的暴雨，使得王家坝水位达到保证水位(29.3m)。7月中旬以后，西太平洋副高有一次西伸北跳，淮河流域持续性降水结束。

图 5是淮河静止锋持续期间高低空环流场。静止锋位于33°N，环流场特征跟华南以及长江静止锋持续时期的环流场相同；在淮河静止锋持续期间，静止锋以南的长江北岸，处于高温、高湿的不稳定层结的气团中，出现了多次深对流天气。6月27日至7月4日湖北省北部出现强暴雨，孝感地区出现洪灾。7月3日江苏高邮和安徽天长出现强龙卷风，7月7—9日南京出现特大暴雨。

在淮河静止锋持续期间的静止锋动力学和热力学结构见图 6，它与长江梅雨锋的结构很相似。仅仅在水汽通量辐合场上有差异，锋区水汽通量辐合区(图 6c)只出现在850 hPa以下，但在风场的辐合图(图 6f)上，锋区上空有一条向北倾斜的气流辐合带。这可能由于淮河位于较高纬度，水汽不像华南和长江那么丰沛的缘故。

华南、长江以及淮河的静止锋都是位于西太平洋副高脊的北侧、西风带的南缘地区。从华南、长江以及淮河静止锋时期的环流场和热力学场的对比分析，可以得出这样的看法：不论是华南前汛期的静止锋，或者长江流域的梅雨锋，以及淮河流域的静止锋都具有相同的动力学、热力学特征，我们可以统称为梅雨锋。

2 2007 年梅雨锋淮河致洪暴雨的天气尺度机理

2007年6月29日淮河流域入梅后，梅雨锋上出现持续性强降水(图 7a)。7月1 —2日的强降水造成淮河干流王家坝水文站出现第一次洪峰，4—7日淮河仍持续较强降水。8日08时至9日08时淮河又出现强降水，流域平均日降水量达到60mm以上，同时在长江流域的下游也出现强暴雨(图 7a、b)。7月9日午后，淮河流域的暴雨结束。由于这场强暴雨使淮河水位猛增，王家坝7月9日出现第二次洪峰，10日王家坝的水位已超出保证水位，水利部门决定开闸泄洪，先后启用10个蓄洪区分洪。受洪水影响，豫、皖、苏三省共有2922.2万人受灾，死亡35人，失踪9人^[7]，其中安徽省受灾最为严重。这是淮河仅次于1954年的大洪水。图 7b是2007年7月8日08时至9日08时淮河流域24小时降水量图，从淮河上游到下游以及梅雨锋以南的暖区内，出现大片暴雨区，尤其在低气压中心附近以及冷锋上降水最强。

*图 7引自张立生(博士生，指导老师：赵思雄与孙建华)

致洪暴雨的出现与梅雨锋有强烈的锋生过程以及梅雨锋上有初生气旋生成有联系。图 8是7月9日08时强暴雨出现时的对流层高、低空的环流场。在975和850hPa(图 8a、b)上，梅雨锋上，119°E附近出现闭合低气压中心，500hPa(图 8c)上，沿115°E有高空槽发展，淮河上空东西向等温线密集，200hPa(图 8d)上, 115°E的高空槽前后各有一个急流段。此时静止锋低空辐合区与高空辐散区相对应，而在静止锋南面(图 8c)有一条东西走向的湿舌区。这种高低空环流场是典型梅雨锋强降水出现时的环流形势。

天气分析的经验告诉我们，在西风带的中高纬度地区，有时当高空有一个高压脊强烈发展后，其下游的小低压槽会转向东南方向移动，并强烈发展。这种现象称作“高脊发展后，下游小槽强烈斜压性发展的现象(过程)。这种现象在美洲西北部海岸比较多见^[8]。在东亚地区这种现象有时也会见到。2007年7月8—10日东亚上空出现了这样的过程。图 9是7月7—10日08时350K等熵位涡图。7月7日08时(图 9a)350K等熵位涡图上河套上空有一个浅的高位涡舌区，7月上旬随着巴尔喀什湖上空阻塞高压的建立，8日08时(图 9b)，90° E附近有一个低位涡脊形成并强烈发展，河套上空的浅高位涡舌向东南方向移动并强烈发展。9日08时(图 9c)，随着低位涡脊强烈发展，河套以东的高位涡舌向东南方向强烈伸展，其南端移到梅雨锋上空。来自高纬度平流层的高位涡空气平流到梅雨锋上空，诱发梅雨锋上的气旋生成过程和深厚的锋生过程。这种高空系统对低空系统的影响，天气学上称为“气旋生成的高空对低空的影响”。10日08时(图 9d)高位涡舌在120°E附近强烈发展，此时，低压已移到朝鲜半岛。

在315K等熵位涡图(图 10)上，梅雨锋位于30~32°N，在315K等熵面相当于700hPa的高度，在图上梅雨锋对应一条东西向的高位涡带，注意在7月9日08时梅雨锋上的气旋生成过程很清楚，梅雨锋的高位涡带出现冷锋和暖锋的形状，而且，在120°E附近风场的闭合环流很清楚，说明梅雨锋上的闭合低气压环流伸展到700 hPa。7月10日08时低气压已移到朝鲜半岛，并有强烈发展。

图 11表示7月8日08时到7月9日20时梅雨锋上出现气旋生成过程时500hPa的形势演变。8日08时(图 11a)90°E上空有一个高空高压脊在强烈发展，河套以西上空有一个弱低压槽，这个小低压槽是从西面移过来的，强度在减弱。8日08时以后这个低压槽转向东南方向移动并发展，在槽线上和槽前正涡度平流和冷平流明显。8日20时(图 11b)高空槽继续发展，槽前的冷平流更加明显，9日08时(图 11c)随着高空槽的继续加深，槽前35°N及以北地区东南向的等温线密集，表示500hPa上有强烈的水平锋生过程，此时正是静止锋气旋初生的时刻，在500hPa上从等温线分布可分析出500hPa上梅雨锋冷、暖锋的位置。9日20时(图 11d)梅雨锋的低气压已移到东海上，从500hPa等温线的分布看，低压中心与冷、暖锋结构很清楚。

这次梅雨锋的锋生过程，不限于500hPa，图 12是2007年7月9日08时东亚地区975、850、700、600、500、300hPa水平锋生函数的分布图。可以看出，300hPa以下的对流层大气中，梅雨锋的位置上都出现强锋生过程，在700~600hPa锋生过程最强。

图 13是7月9日08时过梅雨锋沿115°E的各种物理量的高度(气压)-经度剖面。由图 13见，典型的梅雨锋的结构以及各层的锋生过程表现非常清楚，在近地面锋区位于32~33 °N，沿着锋区密集的等位温线随高度向冷空气一侧倾斜(图 13a)，表明沿着锋区从地面到300hPa是倾斜的、深厚的锋生区。贴近锋区南侧是一条倾斜的随高度不变的均匀位温区，这是由于强降水产生时的深对流使上下层位温趋于均匀。在30°N以南的副高控制区, 位温随高度减小。在梅雨锋上空, 从近地面到300hPa(图 13e、f)出现气旋性涡度以及水平辐合区，表示深厚的锋生过程使得锋区表现为一条深厚的、倾斜的正涡度和风场的辐合区。在垂直速度的剖面图(图 13d)上，在锋区30°N以北一直到锋区是深厚的强上升运动带，而在锋区后面的对流层中层出现最强的下沉运动区。锋前的潮湿不稳定空气沿着锋面强烈上升到对流层上层，而在锋后的冷空气中有下沉运动，是“直接的环流圈”。在锋区到30°N的地区，整层空气非常潮湿，静力稳定度甚小，而且是天气尺度的上升运动区。这个区域最有利强深对流中尺度系统发生发展，本文没有对中尺度系统的活动作分析。

1991年7月3—4日淮河流域出现致洪暴雨，7月3日在梅雨锋上也有一个低气压发生，并迅速向东移到东海上^{[5, 9]}，但梅雨锋上的锋生过程和气旋生成过程不如本例强烈。在1991年淮河出现强暴雨时，梅雨锋南面的暖区中(太湖地区)同时也出现强暴雨。

孙建华等^[10]曾分析2003年6月27日至7月11日淮河强暴雨时850hPa水平锋生函数与流域平均日降水量的关系，得出强降水出现时，850hPa水平锋生函数也强。在本文图 7a中实线是2007年淮河致洪暴雨期间每天600 hPa的水平锋生函数的数值，当7月9日08时流域平均日降水量最大时，600 hPa锋生函数的数值也是最大。

从淮河7月8—9日强降水天气尺度系统分析得知：

(1) 在淮河流域的中上游，干流和支流的坡度很陡，一次强降水以后，上游和支流的来水迅速使淮河的水位升高。如果在连续几天强降水后，紧接着出现一次很强的降水，容易出现致洪暴雨。

(2) 2007年7月8—10日，东亚上空出现了“高脊发展后，下游小槽强烈斜压性发展的现象(过程)”，使得在7月9日有深厚的高空槽移到梅雨锋上空，诱发梅雨锋上气旋生成过程和深厚的锋生过程。

(3) 梅雨锋上空各层强烈的、深厚的锋生过程和梅雨锋上气旋波生成过程对这次致洪暴雨起着天气尺度强迫作用，亦即使得各层锋区的水汽垂直通量(qw，其中q为比湿，w是垂直速度)加强。

(4) 在梅雨锋以南，西太平洋副高以北的地区，是天气尺度的上升运动区，也是静力不稳定、水汽充沛的地区。在这个地区最有利于中尺度对流系统的发生发展。

3 主要结论

通过上述分析，得到这样的主要结论：

(1) 华南前汛期降水、长江梅雨期降水以及淮河强降水出现时东西向的静止锋在动力学和热力学的结构相同，可通称为“梅雨锋”。

(2) 2007年淮河静止锋暴雨的出现，是由于中国东部上空有深厚高空槽发展，诱导梅雨锋上气旋生成过程和深厚的锋生过程。气旋生成过程和锋生过程使梅雨锋上出现强烈的上升运动，形成了致洪暴雨。