引言

广西地处华南，是西南季风、南支槽和孟加拉湾异常热源影响的区域，近30年来，较大连续性暴雨发生过十多次，连续性的暴雨往往造成严重的中小河流洪涝和山洪灾害，同时引发泥石流、塌方、滑坡等地质灾害，每年因灾害直接造成经济损失上亿元。因此，研究广西持续性暴雨的前期信号有利于提前做好抗击灾害的决策服务。

关于华南暴雨与中低纬度系统的关系前人有过很多研究：华南暴雨与中低纬天气系统联系紧密，季风影响期间的连续暴雨常常受孟加拉湾异常热源的影响(陶诗言，1980)。华南地区的降水主要来自孟加拉湾和南海中、南部的暖湿西南气流(丁一汇，1993)。夏季孟加拉湾热源与西南到华南西部地区降水呈明显正相关(张艳焕等，2005；林确略等，2015)。华南暴雨发生前有经向风加强特征，同时孟加拉湾对流发展旺盛(李向红等，2006；许晓林等，2007；林爱兰等，2013；王东海等，2011)。强盛的季风气流不断地将暖湿水汽输送至江南至华南地区并在那里和来自中高纬度的干冷空气汇合，形成连续暴雨(王晓芳等，2011)。华南暴雨发生前经历多次季风涌动，大多的华南冷季强降水与热带卷云羽活动相对应，副热带高空急流使得热带卷云羽快速向东扩展(张耀华等，2012；寿亦萱等，2014)。孟加拉湾西南季风季节内振荡特征表明孟加拉湾在夏季风期间有4次季节内振荡的经向传播，进而直接影响华南暴雨(李汀等，2013)。

孟加拉湾对流对华南暴雨的影响也得到了数值试验的验证。夏季风环流形成机制的数值试验表明：在孟加拉湾大气热源的作用下，可以形成正常的低空夏季风及高空急流，而季风的变化对华南暴雨是有影响的(何家骅等，1984；刘尉等，2014)。一系列孟加拉湾热源敏感性试验结果表明阿拉伯海、孟加拉湾上空异常热源的维持是造成1994年7月我国东部降水异常的成因(徐海明等，1997)。孟加拉湾地区引入模拟的对流凝结潜热使该地区出现了强烈的上升运动, 引起了孟加拉湾季风的爆发，与华南暴雨密切相关(刘屹岷等，2003)。对低层偏南气流与暴雨过程的动力作用的相关性进行的数值模拟表明：低层的风速加强对云团将迅速发展起到关键作用(肖递祥等，2013)。

1 资料、标准及方法 1.1 资料

本文所用资料包括GMS-5(1996—2003年)和FY-C(2005—2013年)卫星资料，以及1996—2013年18 a广西雨量测站的日雨量资料等。GMS-5的时间分辨率为1 h，空间分辨率为0.1°×0.09°；FY-C的时间分辨率为1 h，空间分辨率为0.1°×0.1°，采用格点内插技术，将GMS-5的数据内插为0.1°×0.1°。

1.2 标准

规定连续2 d广西区域雨量站(共89站)某一天出现20个站(以上)日降水量达到暴雨(≥50 mm)，且前一天或后一天又出现10站(以上)日降水量达到暴雨时，记作一次大范围持续性暴雨过程。共选出28个连续性暴雨过程，其中有24例连续性西风系统暴雨过程，其中18例为切变低涡过程，3例为高原槽类，3例为华北槽类。

1.3 方法

将每次大范围持续性暴雨过程中暴雨站数达到20站以上为连续暴雨的首发日，以首发日08时为0时刻(以下均为北京时)，将所有发生在4—7月之间的连续暴雨过程进行上述3种分类后，分别将同一类型的GMS-5和FY-C资料进行合成，判断连续暴雨发生前、持续阶段和后续阶段孟加拉湾对流的演变情况，获得有价值的前期强信号特征。

2 连续性暴雨孟加拉湾对流特征

在23次资料齐全的连续暴雨过程中，有18次属于低涡切变类的，以连续暴雨发生当日08时为0时刻，分析暴雨发生前5 d、当天和发生后4 d共10 d广西上空和孟加拉湾上空的TBB变化，并绘制区域平均TBB随时间的演变图(图 1)，广西范围为20°~26°N、106°~112°E，孟加拉湾范围为12°~16°N、88°~92°E。

由图 1可见，广西上空的TBB 15时达到最低，达到247 K，可见由切变线和低涡系统影响的广西暴雨，平均的最强影响时间为15时左右，同时在暴雨当日前48 h孟加拉湾上空的TBB值(虚线)达到最低，可见连续暴雨前48 h孟加拉湾对流发展到最强，相对于广西暴雨最强时刻而言，暴雨前2~2.5 d孟加拉湾对流达到最强。孟加拉湾区域TBB平均强度可以达到248 K。此后，在广西上空区域平均TBB(实线)在连续暴雨的第2天大概15时左右也出现了次低值，在第3天的14时左右，再次出现次低值，但强度并不很强，区域平均仅为254 K。孟加拉湾区域平均TBB在首次低值出现最低后，反弹到区域平均值只有263 K，在第2天暴雨最强时刻出现前大概48 h，孟加拉湾区域平均TBB再次出现次低，达到255 K。

以每次连续暴雨首日08时为0时刻，将18次切变、低涡型的连续暴雨的前5 d到后4 d的TBB进行点对点的取平均合成，以分析暴雨前后孟加拉湾对流的演变。

从合成的TBB的平面分布(图 2)，也可以看到, 连续暴雨开始前5 d(图 2a)，广西上空没有低于255 K的TBB分布，孟加拉湾上空有很小范围的分散的低于255 K的TBB分布；连续暴雨开始前4 d(图 2b)，广西上空还是没有低于255 K的TBB分布，但在孟加拉湾上空低于255 K的TBB范围扩大；连续暴雨开始前3 d(图 2c), 广西上空依然没有低于255 K的TBB分布，但在贵州上空已经可以看到有明显的TBB分布了，孟加拉湾上空低于255 K的TBB范围与暴雨前4天相当；到连续暴雨开始前2 d(图 2d)，贵州上空没有出现低于255 K的TBB，但在孟加拉湾上空低于255 K的TBB范围和强度显著增强，中心值降到了240 K以下；到暴雨发生前1 d(图 2e), 孟加拉湾的对流不管是强度还是范围都开始减弱，结构也变松散，但在广西与贵州云南交界处，有带状对流强烈发展。连续暴雨的当日08时((图 2f)，孟加拉湾的对流减弱，但看到一条明显的强对流回波控制了广西，TBB的中心值低于240 K。

对于高原深槽导致的连续性暴雨同样具有孟加拉湾对流提前发展的特征。2008年6月9—10日广西出现了连续性暴雨过程，8日有10站暴雨，9日全区有30站暴雨，10日有20站暴雨。影响系统是在高原东部有深槽，地面影响系统为高压后部。

从图 3可以看出，在9日10时，广西上空的区域平均TBB出现低值达到238 K，事实上在9日，广西出现了大范围暴雨，而在暴雨前2.5 d，即6日22时，孟加拉湾的TBB达到最低值，接近228 K。在10日广西再次出现较大范围暴雨，在10日02时广西上空TBB很低，大约为250 K，暴雨前2 d多，即7日21时，孟加拉湾TBB再次降低，这是连续暴雨过程的特点。

从TBB的水平分布(图 4)可以看到，从连续暴雨开始前6~3 d，孟加拉湾对流在逐日发展，所以连续暴雨开始前确实有对流强烈发展。由于是连续过程，在暴雨前3、2、1 d孟加拉湾的对流都还很强。在图 4中可以看到6日08时，孟加拉湾地区的对流发展非常旺盛，云顶温度低于190 K，9日08时，暴雨发生时，广西上空的对流也强烈发展，云顶温度低于210 K，可见孟加拉湾旺盛对流作为广西连续暴雨的前期信号确实是提前了3 d出现。在9日孟加拉湾仍然有强对流存在，是后续的广西暴雨的前期信号特征。

对于华北槽导致的广西连续暴雨也有类似的特征(图略)。2009年5月19—20日暴雨过程为冷空气加华北高空槽导致，19日暴雨13站，20日暴雨26站，孟加拉湾北部对流表现不明显，但孟加拉湾南部10°S~5°N对流发展明显，在暴雨前3~4 d，孟加拉湾南部的TBB就达到最低值。

分析还发现如果菲律宾有对流发展的话，那么孟加拉湾北部的对流就表现不明显。可能原因是菲律宾对流或台风发展，形成纬向的Walker环流，使得孟加拉湾北部为下沉气流。

3 2013年典型连续暴雨个例检验 3.1 2013年5月暴雨过程

受高空低槽、南支槽东移引导850 hPa切变线和地面冷空气南下影响，2013年5月15日夜间到16日桂林出现了3 h达到近300 mm的暴雨天气，广西北部有13个站达到暴雨天气。分析暴雨前后，孟加拉湾TBB和广西北部TBB的演变，从图 5可以看到，广西北部在16日02时的TBB达到最低，240 K左右。但是，孟加拉湾的TBB在暴雨前3 d, 即13日02时达到最低为237 K左右。

从TBB的水平分布(图略)也可以看出，广西北部暴雨前3 d，孟加拉湾对流是强烈发展的。

3.2 2013年6月连续暴雨过程

受高空槽和低涡、切变线及地面弱冷空气共同影响，2013年6月7—9日为广西连续性暴雨过程，其中9日广西有16站暴雨，10日广西有14站暴雨。9日主要影响广西北部的桂林，全市有10个站出现超过100 mm降水，雨量中心分布在铁路沿线，灵川、桂林、临桂、永福雨量超过100 mm；资源和兴安为58~83mm，9日暴雨过程是桂林2013年最大的一次暴雨过程。10日主要影响广西中南部。

从图 6广西上空TBB与孟加拉湾上空TBB随时间演变可以看到，广西上空的TBB值在大概9日23时到10日00时达到最低，为213 K，说明这时对流发展最强烈，正是暴雨发生时刻，而大概在6日01时，孟加拉湾对流发展到最强烈，为210 K，可以得出结论孟加拉湾对流在广西暴雨前近3 d，发展到最强。

从2013年6月6日14时与9日14时卫星云图(图略)可以看到，在6月6日14时，孟加拉湾上空为强烈对流发展，而在9日14时孟加拉湾上空的对流已经非常弱了，但广西上空的对流，却发展起来了。可见孟加拉湾上空的对流要比广西上空的对流发展提前2~3 d。

4 广西暴雨对流与孟加拉湾对流的相关性

分析暴雨前后孟加拉湾TBB与广西上空的TBB的相关性(图 7)，分析表明广西上空TBB在孟加拉湾TBB发展后第50小时相关性最高，系数达到0.667，表明了广西强对流发展与孟加拉湾强对流发展有很好的相关性。

5 TBB合成置信度检验

对TBB的合成的置信度进行了检验，结果表明在广西出现20站以上全区性暴雨期间，广西区域维持显著的TBB低值，95%置信区间平稳维持在244 K±15%以内；而在非连续暴雨期，维持在265 K以上且可信区间振幅太大。这种情况与孟加拉湾区域TBB演变情况几乎完全一致，事实是广西出现了大范围的强对流降雨，那么可以认为(在广西暴雨前2~3 d)孟加拉湾出现了较大范围的强对流。

出现这么大的偏差，对广西区域来说，是因为使用了整个广西区域的平均TBB来描述20~30站的区域暴雨所导致；同理，孟加拉湾也是如此。

6 从孟加拉湾向广西的强对流东传特征

为了进一步研究孟加拉湾对流的传播特征，参看合成低涡切变类连续暴雨首日08时的TBB分布图(图 2f)，可见，有一西南—东北向的TBB低值区覆盖孟加拉湾到广西。为此，沿广西连续暴雨首日的TBB低值区分布图的方向，即从13°N、88°E到23°N、110°E方向作暴雨发生前后10 d的TBB的时间变化剖面(图 8)。

图 8为暴雨前后10 d沿13°N、88°E~22°N、110°E方向的TBB时间剖面图，由图可见，暴雨开始前2 d，在孟加拉湾的位置，即13°N、88°E；TBB显示为低值区，低值达到238 K；到暴雨前1.5 d，TBB低值区移动到了17°N、96°E；到暴雨前1 d，TBB低值区移动到了19.5°N、104°E；到连续暴雨当日08时，TBB低值区移到了22°N、109°E；暴雨当日14时，TBB低值区移到了23°N、110°E附近，强度加强，低于238 K，可见沿13°N、88°E~22°N、110°E方向存在TBB低值东传的事实，也就意味着从孟加拉湾到广西上空存在强对流东传的通道。

7 结论

利用1984—2013年近30年的卫星GMS资料、FY资料、EC细网格资料，利用合成分析和个例分析的方法，探讨了孟加拉湾异常热源在广西西风系统型连续性暴雨前期维持特征及维持机制，得出孟加拉湾热源在广西连续暴雨前2~3 d异常增强的特征和次强特征。

(1) 广西西风带系统持续性大范围暴雨发生前，孟加拉湾对流经历了多次活跃过程。孟加拉湾对流的活跃可能是广西西风带系统连续大范围暴雨的一个重要前期信号，这对预报广西持续性暴雨有一定的指示意义。

(2) 孟加拉湾上空的对流要比广西上空的对流发展提前2~3 d，当对流减弱时，广西上空的对流发展，期间可能存在波动东传的可能。

(3) 分析暴雨前后孟加拉湾TBB与广西上空的TBB的相关性，分析表明广西上空对流在孟加拉湾对流发展后第50小时相关性最高，系数达到0.667，表明了两者的相关性。

(4) 对沿孟加拉湾到广西上空的合成的低涡切变类暴雨前后10 d的TBB随时间的剖面图表明，从孟加拉湾到广西上空存在强对流东传的通道。