基于客觀天氣分型解析大別山暖季降水日變化特征及機(jī)制

基于客觀天氣分型解析大別山暖季降水日變化特征及機(jī)制一、引言1.1研究背景與意義降水作為地球氣候系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在全球及區(qū)域氣候演變中扮演著核心角色。降水的變化不僅直接影響著地球的能量平衡、水循環(huán)，還對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、水資源管理以及人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。大別山地區(qū)，地處中國(guó)東部，介于北緯30°10′-32°30′，東經(jīng)112°40′-117°10′之間，呈西北-東南走向，是長(zhǎng)江和淮河兩大水系的分水嶺。其獨(dú)特的地理位置和復(fù)雜的地形地貌，使得該地區(qū)成為研究地形與降水相互作用的理想?yún)^(qū)域。大別山地區(qū)的氣候?qū)儆诒眮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，冬季寒冷，夏季炎熱，雨量充沛，多年平均降水量可達(dá)1440mm，降水集中于夏季。這種氣候條件，加之該地區(qū)地勢(shì)起伏較大，山峰眾多，海拔多在1500米左右，坡度多在25°-50°，使得降水在時(shí)空分布上呈現(xiàn)出顯著的復(fù)雜性和獨(dú)特性。研究大別山地區(qū)暖季（通常指5-10月）降水的日變化規(guī)律，對(duì)于深入理解該地區(qū)的氣候形成機(jī)制、提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性具有重要的科學(xué)價(jià)值。從氣候形成機(jī)制的角度來(lái)看，暖季是大氣熱力和動(dòng)力過(guò)程最為活躍的時(shí)期，降水的日變化受到多種因素的綜合影響，包括大尺度環(huán)流系統(tǒng)、地形地貌、局地?zé)崃Σ町愐约八斔偷?。在大別山地區(qū)，地形的作用尤為突出。山地的存在改變了氣流的運(yùn)動(dòng)路徑和速度，使得氣流在迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡產(chǎn)生不同的垂直運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而影響降水的分布和強(qiáng)度。此外，山區(qū)的山谷風(fēng)環(huán)流、夜間邊界層急流等局地環(huán)流系統(tǒng)，也與降水的日變化密切相關(guān)。通過(guò)對(duì)大別山暖季降水日變化的研究，可以揭示這些因素之間的相互作用關(guān)系，為深入理解區(qū)域氣候形成機(jī)制提供重要依據(jù)。在天氣預(yù)報(bào)方面，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)降水的發(fā)生時(shí)間、強(qiáng)度和分布是氣象工作的重要目標(biāo)之一。然而，由于降水過(guò)程的復(fù)雜性和不確定性，目前的天氣預(yù)報(bào)仍存在一定的誤差。研究大別山暖季降水的日變化規(guī)律，可以為數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式提供更準(zhǔn)確的初始條件和邊界條件，提高模式對(duì)該地區(qū)降水的模擬和預(yù)報(bào)能力。例如，通過(guò)對(duì)降水日變化峰值時(shí)間、強(qiáng)度和空間分布的研究，可以優(yōu)化模式中的參數(shù)化方案，改進(jìn)對(duì)地形降水、對(duì)流降水等不同類型降水的模擬效果，從而提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和可靠性。大別山地區(qū)的降水對(duì)當(dāng)?shù)氐乃Y源管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)平衡有著至關(guān)重要的影響。該地區(qū)河流眾多，是長(zhǎng)江和淮河的重要水源涵養(yǎng)區(qū)，降水的變化直接影響著水資源的數(shù)量和質(zhì)量。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，暖季是農(nóng)作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，降水的日變化對(duì)農(nóng)作物的水分供應(yīng)、光合作用和病蟲(chóng)害發(fā)生等都有著重要影響。合理利用降水的日變化規(guī)律，可以優(yōu)化灌溉制度，提高水資源利用效率，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。在生態(tài)系統(tǒng)方面，降水是維持山區(qū)植被生長(zhǎng)和生態(tài)平衡的重要因素。研究降水的日變化，有助于了解生態(tài)系統(tǒng)對(duì)降水變化的響應(yīng)機(jī)制，為生態(tài)保護(hù)和修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。降水異常還可能引發(fā)洪澇、滑坡、泥石流等自然災(zāi)害，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大別山地區(qū)因降水引發(fā)的自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定帶來(lái)了巨大損失。例如，暴雨可能導(dǎo)致河流洪水泛濫，淹沒(méi)農(nóng)田和村莊；長(zhǎng)時(shí)間的降水可能引發(fā)山體滑坡和泥石流，破壞交通、通信等基礎(chǔ)設(shè)施。通過(guò)研究降水的日變化規(guī)律，可以提前預(yù)測(cè)降水異常事件的發(fā)生，為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)預(yù)警，采取有效的防范措施，減少災(zāi)害損失。如加強(qiáng)對(duì)山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，制定合理的防洪預(yù)案，提高公眾的防災(zāi)減災(zāi)意識(shí)等。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀降水日變化作為地球氣候系統(tǒng)中一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，長(zhǎng)期以來(lái)一直受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。在全球范圍內(nèi)，不同地區(qū)的降水日變化呈現(xiàn)出顯著的差異，這主要受到地形、海陸分布、大氣環(huán)流以及局地氣候等多種因素的綜合影響。在地形降水機(jī)制方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。地形對(duì)降水的影響主要通過(guò)動(dòng)力強(qiáng)迫和熱力作用兩種方式。動(dòng)力強(qiáng)迫作用表現(xiàn)為氣流在遇到地形阻擋時(shí)，會(huì)被迫抬升，從而導(dǎo)致水汽冷卻凝結(jié)，形成降水。這種地形強(qiáng)迫抬升作用在山區(qū)尤為明顯，常常導(dǎo)致迎風(fēng)坡降水增加，背風(fēng)坡降水減少，形成“雨影效應(yīng)”。例如，在喜馬拉雅山脈南坡，來(lái)自印度洋的暖濕氣流受到地形的強(qiáng)烈阻擋，被迫抬升，形成了世界上降水最為豐富的地區(qū)之一。而在青藏高原的背風(fēng)坡，由于氣流下沉增溫，降水顯著減少，形成了干旱的氣候環(huán)境。熱力作用則主要體現(xiàn)在山區(qū)的山谷風(fēng)環(huán)流和夜間邊界層急流等局地環(huán)流系統(tǒng)對(duì)降水的影響。山谷風(fēng)環(huán)流是由于山區(qū)白天山坡受熱快，空氣上升，形成谷風(fēng)；夜間山坡冷卻快，空氣下沉，形成山風(fēng)。這種晝夜交替的山谷風(fēng)環(huán)流可以導(dǎo)致山區(qū)降水的日變化出現(xiàn)明顯的差異。夜間邊界層急流則是在夜間邊界層內(nèi)形成的一股強(qiáng)風(fēng)，它可以將暖濕空氣輸送到山區(qū)，為降水提供水汽條件。對(duì)于大別山地區(qū)，由于其獨(dú)特的地理位置和地形地貌，也吸引了不少學(xué)者對(duì)其降水特征進(jìn)行研究。有研究利用區(qū)域高分辨率對(duì)流尺度數(shù)值模式，對(duì)大別山區(qū)域的降水日變化特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)大別山地區(qū)梅雨季節(jié)清晨降水峰值的形成與局地中尺度地形和夜間邊界層急流的相互作用密切相關(guān)。通過(guò)分析大別山地形與不同類型降水場(chǎng)及背景場(chǎng)的配置關(guān)系，揭示了不同天氣背景下大別山地區(qū)極端降水的形成機(jī)制。在環(huán)流分型方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種方法來(lái)對(duì)大氣環(huán)流進(jìn)行分類。常見(jiàn)的方法包括經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分解（EOF）、自組織特征映射（SOM）等。這些方法可以將復(fù)雜的大氣環(huán)流模式進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而更清晰地揭示不同環(huán)流型與降水之間的關(guān)系。在大別山地區(qū)的研究中，也有學(xué)者利用SOM方法對(duì)該地區(qū)極端降水天氣事件的天氣背景進(jìn)行了分型研究，識(shí)別出了不同的環(huán)流型，并分析了它們與降水的關(guān)系。盡管國(guó)內(nèi)外在降水日變化、大別山地形降水機(jī)制以及環(huán)流分型等方面取得了一定的研究成果，但仍存在一些不足之處。在降水日變化的研究中，雖然對(duì)不同地區(qū)的降水日變化特征有了較為深入的了解，但對(duì)于一些復(fù)雜地形區(qū)域，如大別山地區(qū)，降水日變化的形成機(jī)制尚未完全明確。特別是在多種因素相互作用的情況下，如何準(zhǔn)確量化各因素對(duì)降水日變化的影響，仍然是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。在大別山地形降水機(jī)制的研究中，雖然已經(jīng)認(rèn)識(shí)到地形的動(dòng)力強(qiáng)迫和熱力作用對(duì)降水有重要影響，但對(duì)于一些局地環(huán)流系統(tǒng)，如山谷風(fēng)環(huán)流、夜間邊界層急流等，它們與大尺度環(huán)流系統(tǒng)之間的相互作用關(guān)系還缺乏深入的研究。這使得在解釋大別山地區(qū)降水的時(shí)空變化時(shí)，存在一定的局限性。在環(huán)流分型的研究中，雖然已經(jīng)提出了多種方法，但不同方法之間的比較和驗(yàn)證還不夠充分。而且，環(huán)流型與降水之間的關(guān)系往往受到多種因素的制約，如何在不同的氣候背景下準(zhǔn)確地建立環(huán)流型與降水的聯(lián)系，還需要進(jìn)一步的研究。1.3研究?jī)?nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)1.3.1研究?jī)?nèi)容本研究旨在基于客觀天氣分型，深入探究大別山暖季降水的日變化規(guī)律，具體研究?jī)?nèi)容如下：降水日變化特征分析：利用高精度的逐時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)，細(xì)致分析大別山暖季降水的日變化特征，包括降水強(qiáng)度、降水頻次和降水持續(xù)時(shí)間等方面的日變化規(guī)律。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析方法，確定降水日變化的峰值時(shí)間、谷值時(shí)間以及不同時(shí)段降水的相對(duì)貢獻(xiàn)率。例如，通過(guò)計(jì)算不同時(shí)段的降水總量占全天降水總量的比例，來(lái)確定降水的主要集中時(shí)段。同時(shí)，分析降水日變化特征在空間上的分布差異，研究山區(qū)和平原、迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡等不同地形區(qū)域降水日變化的特點(diǎn)。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，將降水日變化特征與地形數(shù)據(jù)相結(jié)合，直觀展示降水日變化的空間分布格局?？陀^天氣分型：運(yùn)用先進(jìn)的客觀天氣分型方法，如自組織特征映射（SOM）、聚類分析等，對(duì)大別山暖季的大氣環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行分類。通過(guò)對(duì)多種氣象要素，如位勢(shì)高度、風(fēng)場(chǎng)、溫度、濕度等的綜合分析，確定不同的天氣類型。在SOM分型中，將氣象要素作為輸入變量，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，將相似的大氣環(huán)流形勢(shì)聚為一類。分析每種天氣類型的環(huán)流特征、水汽輸送路徑以及與降水的關(guān)系，揭示不同天氣類型下降水的形成機(jī)制和日變化規(guī)律。例如，對(duì)于某一種天氣類型，分析其水汽主要來(lái)源于哪個(gè)方向，通過(guò)何種氣流輸送到研究區(qū)域，以及這些水汽如何在地形和環(huán)流的作用下形成降水。天氣分型與降水日變化關(guān)系研究：建立不同天氣類型與大別山暖季降水日變化之間的定量關(guān)系，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)值模擬等方法，研究不同天氣類型下降水日變化的差異及其原因。統(tǒng)計(jì)不同天氣類型下降水日變化的峰值時(shí)間、強(qiáng)度和頻率等參數(shù)，通過(guò)方差分析等方法檢驗(yàn)這些參數(shù)在不同天氣類型之間的顯著性差異。利用數(shù)值模擬手段，如區(qū)域氣候模式（RegCM）等，對(duì)不同天氣類型下的降水過(guò)程進(jìn)行模擬，分析模擬結(jié)果，探討地形、環(huán)流和水汽等因素在不同天氣類型下對(duì)降水日變化的影響機(jī)制。在數(shù)值模擬中，通過(guò)設(shè)置不同的地形條件和初始場(chǎng)，對(duì)比模擬結(jié)果，分析地形和環(huán)流對(duì)降水日變化的影響。影響機(jī)制探討：綜合考慮地形、大氣環(huán)流、水汽輸送、局地?zé)崃Σ町惖榷喾N因素，深入探討大別山暖季降水日變化的影響機(jī)制。通過(guò)理論分析和敏感性試驗(yàn)，確定各因素在不同天氣類型下對(duì)降水日變化的相對(duì)貢獻(xiàn)。例如，通過(guò)敏感性試驗(yàn)，改變地形高度或坡度，觀察降水日變化的響應(yīng)，從而確定地形對(duì)降水日變化的影響程度。分析不同因素之間的相互作用關(guān)系，揭示降水日變化的復(fù)雜物理過(guò)程。研究山谷風(fēng)環(huán)流與大尺度環(huán)流系統(tǒng)的相互作用，以及這種相互作用如何影響降水的日變化。1.3.2創(chuàng)新點(diǎn)研究方法創(chuàng)新：本研究將多種先進(jìn)的客觀天氣分型方法與高分辨率的逐時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)相結(jié)合，全面、系統(tǒng)地研究大別山暖季降水的日變化。這種多方法融合的研究思路，能夠更準(zhǔn)確地揭示不同天氣類型下降水日變化的規(guī)律和機(jī)制，彌補(bǔ)了以往單一方法研究的局限性。通過(guò)將SOM方法與聚類分析方法相結(jié)合，對(duì)大氣環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行雙重分類，提高了天氣分型的準(zhǔn)確性和可靠性。多因素綜合分析：在研究降水日變化的影響機(jī)制時(shí)，充分考慮地形、大氣環(huán)流、水汽輸送、局地?zé)崃Σ町惖榷喾N因素的綜合作用，以及它們之間的相互關(guān)系。通過(guò)敏感性試驗(yàn)和數(shù)值模擬，定量分析各因素對(duì)降水日變化的相對(duì)貢獻(xiàn)，為深入理解降水日變化的物理過(guò)程提供了新的視角。通過(guò)設(shè)置一系列敏感性試驗(yàn)，分別改變地形、水汽輸送和大氣環(huán)流等因素，觀察降水日變化的響應(yīng)，從而定量分析各因素的相對(duì)貢獻(xiàn)。精細(xì)化研究：本研究對(duì)大別山暖季降水的日變化進(jìn)行了精細(xì)化研究，不僅分析了降水強(qiáng)度、頻次和持續(xù)時(shí)間的日變化，還研究了降水開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間以及峰值時(shí)間的日變化特征。同時(shí)，對(duì)不同天氣類型下的降水日變化進(jìn)行了詳細(xì)的分類研究，為提高該地區(qū)降水的精細(xì)化預(yù)報(bào)提供了科學(xué)依據(jù)。通過(guò)對(duì)降水開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)不同天氣類型下降水的起始和結(jié)束時(shí)間存在明顯差異，這對(duì)于降水預(yù)報(bào)的提前量和及時(shí)性具有重要意義。二、資料與方法2.1數(shù)據(jù)資料本研究選用了多種高分辨率、高精度的數(shù)據(jù)資料，以確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。這些數(shù)據(jù)涵蓋了降水、大氣環(huán)流、地形等多個(gè)方面，為全面分析大別山暖季降水的日變化特征及影響機(jī)制提供了豐富的信息。降水?dāng)?shù)據(jù)方面，主要采用了由中國(guó)氣象局提供的CMORPH（ClimatePredictionCenterMorphingtechnique）衛(wèi)星融合降水?dāng)?shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)融合了多種衛(wèi)星觀測(cè)資料，包括TRMM（TropicalRainfallMeasuringMission）、GPM（GlobalPrecipitationMeasurement）等衛(wèi)星的降水產(chǎn)品，通過(guò)先進(jìn)的算法進(jìn)行融合和校準(zhǔn)，能夠提供全球范圍內(nèi)高時(shí)空分辨率的降水信息。在本研究中，使用的CMORPH數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率為0.05°×0.05°，時(shí)間分辨率為1小時(shí)，時(shí)間跨度為2000-2020年的暖季（5-10月）。這種高分辨率的數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確捕捉到降水的日變化特征，尤其是在地形復(fù)雜的大別山地區(qū)，能夠更好地反映降水在空間上的細(xì)微變化。在使用前，對(duì)CMORPH數(shù)據(jù)進(jìn)行了質(zhì)量控制和預(yù)處理，包括去除異常值、填補(bǔ)缺失值等操作，以確保數(shù)據(jù)的可靠性。為了進(jìn)一步驗(yàn)證和補(bǔ)充衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)，還收集了大別山地區(qū)及周邊的地面氣象站降水觀測(cè)數(shù)據(jù)。這些氣象站分布在不同的地形和氣候區(qū)域，能夠提供實(shí)測(cè)的降水?dāng)?shù)據(jù)，用于與衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證。地面氣象站數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量審核和均一性檢驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。將地面氣象站數(shù)據(jù)與CMORPH衛(wèi)星降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)兩者在降水趨勢(shì)和日變化特征上具有較好的一致性，但在局部地區(qū)和個(gè)別時(shí)段可能存在一定的差異。通過(guò)對(duì)比分析，可以進(jìn)一步提高對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)的理解和應(yīng)用能力。除了降水?dāng)?shù)據(jù)，還獲取了高分辨率的雷達(dá)數(shù)據(jù)，以研究降水的微觀結(jié)構(gòu)和對(duì)流特征。雷達(dá)數(shù)據(jù)來(lái)自于大別山地區(qū)周邊的多部天氣雷達(dá)，這些雷達(dá)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)降水云團(tuán)的發(fā)展和演變過(guò)程。雷達(dá)數(shù)據(jù)的時(shí)間分辨率為5-10分鐘，空間分辨率為1-2公里，能夠提供降水的強(qiáng)度、速度、譜寬等詳細(xì)信息。利用雷達(dá)數(shù)據(jù)，可以分析降水云團(tuán)的移動(dòng)速度、發(fā)展趨勢(shì)以及對(duì)流強(qiáng)度等參數(shù)，為研究降水的形成機(jī)制提供重要依據(jù)。通過(guò)對(duì)雷達(dá)回波圖的分析，發(fā)現(xiàn)降水云團(tuán)在大別山地區(qū)受到地形的影響，常常出現(xiàn)分裂、合并和增強(qiáng)等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象與降水的日變化密切相關(guān)。大氣環(huán)流數(shù)據(jù)采用了美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP）和國(guó)家大氣研究中心（NCAR）聯(lián)合發(fā)布的FNL（FinalAnalysis）再分析數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)的水平分辨率為1°×1°，時(shí)間分辨率為6小時(shí)，包含了位勢(shì)高度、風(fēng)場(chǎng)、溫度、濕度等多種氣象要素。這些要素對(duì)于分析大氣環(huán)流形勢(shì)、水汽輸送路徑以及天氣系統(tǒng)的演變具有重要意義。在研究中，通過(guò)對(duì)FNL數(shù)據(jù)的分析，確定了不同天氣類型下的大氣環(huán)流特征，如高壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)、槽脊系統(tǒng)等的位置和強(qiáng)度變化，以及與之對(duì)應(yīng)的水汽輸送路徑和降水分布情況。利用FNL數(shù)據(jù)中的位勢(shì)高度場(chǎng)和風(fēng)速場(chǎng)，計(jì)算了大氣的垂直速度和散度，分析了大氣的垂直運(yùn)動(dòng)和輻合輻散情況，進(jìn)一步揭示了降水的形成機(jī)制。為了更準(zhǔn)確地模擬大氣環(huán)流和降水過(guò)程，還使用了高分辨率的對(duì)流尺度模式數(shù)據(jù)。具體采用了WeatherResearchandForecasting（WRF）模式，該模式是一種廣泛應(yīng)用的中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式，能夠?qū)Υ髿猸h(huán)流和天氣過(guò)程進(jìn)行高分辨率的模擬。在本研究中，將WRF模式的水平分辨率設(shè)置為1-3公里，垂直方向分為30-50層，能夠較好地模擬大別山地區(qū)復(fù)雜地形下的大氣環(huán)流和降水過(guò)程。通過(guò)對(duì)WRF模式模擬結(jié)果的分析，研究了不同地形條件下大氣環(huán)流的變化特征，以及這些變化對(duì)降水日變化的影響。通過(guò)敏感性試驗(yàn)，改變WRF模式中的地形參數(shù)，對(duì)比模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)地形的改變會(huì)顯著影響大氣環(huán)流的結(jié)構(gòu)和降水的分布，進(jìn)一步驗(yàn)證了地形在降水日變化中的重要作用。地形數(shù)據(jù)則來(lái)自于美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的SRTM（ShuttleRadarTopographyMission）數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)的水平分辨率為90米，能夠提供高精度的地形信息。在研究中，利用SRTM地形數(shù)據(jù)，分析了大別山地區(qū)的地形特征，包括山脈的走向、高度、坡度等，以及這些地形特征對(duì)降水的影響。通過(guò)將地形數(shù)據(jù)與降水?dāng)?shù)據(jù)相結(jié)合，研究了地形對(duì)降水的動(dòng)力強(qiáng)迫和熱力作用，如地形的阻擋作用導(dǎo)致氣流抬升，從而增加降水；山區(qū)的山谷風(fēng)環(huán)流和夜間邊界層急流等局地環(huán)流系統(tǒng)對(duì)降水的影響等。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，將地形數(shù)據(jù)和降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，直觀地展示了地形與降水的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)降水在迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡的分布存在明顯差異，迎風(fēng)坡降水較多，背風(fēng)坡降水較少。2.2分析方法2.2.1客觀環(huán)流分型方法客觀環(huán)流分型是研究大氣環(huán)流與降水關(guān)系的重要手段，它能夠?qū)?fù)雜多變的大氣環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行分類，從而更清晰地揭示不同環(huán)流型與降水之間的內(nèi)在聯(lián)系。本研究采用自組織特征映射（Self-OrganizingMap，SOM）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)大別山暖季的大氣環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行客觀分型。SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種無(wú)監(jiān)督的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，由芬蘭學(xué)者TeuvoKohonen于1982年提出，它能夠?qū)⒏呔S數(shù)據(jù)映射到低維的二維平面上，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相似性。SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理基于競(jìng)爭(zhēng)學(xué)習(xí)和側(cè)向抑制機(jī)制。在SOM網(wǎng)絡(luò)中，包含輸入層和輸出層（也稱競(jìng)爭(zhēng)層）。輸入層的神經(jīng)元接收來(lái)自外界的多維數(shù)據(jù)，如大氣環(huán)流中的位勢(shì)高度、風(fēng)場(chǎng)、溫度、濕度等氣象要素。輸出層則由一組排列在二維平面上的神經(jīng)元組成，這些神經(jīng)元通過(guò)權(quán)值向量與輸入層相連。在訓(xùn)練過(guò)程中，當(dāng)一個(gè)輸入向量被送入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，輸出層的所有神經(jīng)元會(huì)計(jì)算自己的權(quán)值向量與輸入向量之間的距離（通常采用歐幾里得距離），距離最小的神經(jīng)元被稱為獲勝神經(jīng)元。獲勝神經(jīng)元及其周圍的鄰居神經(jīng)元會(huì)根據(jù)一定的學(xué)習(xí)規(guī)則調(diào)整自己的權(quán)值向量，使其更接近輸入向量。隨著訓(xùn)練的不斷進(jìn)行，輸出層的神經(jīng)元會(huì)逐漸形成對(duì)不同輸入模式的聚類，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高維數(shù)據(jù)的分類和可視化。在本研究中，利用SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)大別山暖季的大氣環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行分型的具體步驟如下：數(shù)據(jù)預(yù)處理：首先對(duì)收集到的NCEP/NCAR再分析數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、缺失值填補(bǔ)和標(biāo)準(zhǔn)化處理等。由于原始數(shù)據(jù)中可能存在一些異常值或缺失值，這些數(shù)據(jù)會(huì)影響分型結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此需要對(duì)其進(jìn)行處理。對(duì)于異常值，采用中值濾波等方法進(jìn)行修正；對(duì)于缺失值，利用線性插值或克里金插值等方法進(jìn)行填補(bǔ)。將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使不同變量具有相同的尺度，便于后續(xù)的計(jì)算和分析。標(biāo)準(zhǔn)化公式為：x_{ij}^*=\frac{x_{ij}-\overline{x_j}}{s_j}，其中x_{ij}^*為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，x_{ij}為原始數(shù)據(jù)，\overline{x_j}為第j個(gè)變量的均值，s_j為第j個(gè)變量的標(biāo)準(zhǔn)差。確定SOM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：根據(jù)研究目的和數(shù)據(jù)特點(diǎn)，確定SOM網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，包括輸入層神經(jīng)元的數(shù)量、輸出層神經(jīng)元的數(shù)量和排列方式等。輸入層神經(jīng)元的數(shù)量與所選取的氣象要素?cái)?shù)量相同，在本研究中，選取了500hPa位勢(shì)高度、850hPa風(fēng)場(chǎng)（包括u分量和v分量）、海平面氣壓、溫度和濕度等氣象要素，因此輸入層神經(jīng)元數(shù)量為7。輸出層神經(jīng)元的數(shù)量則根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，一般通過(guò)多次試驗(yàn)和對(duì)比分析，選擇能夠較好地反映大氣環(huán)流特征且分類結(jié)果較為合理的數(shù)量。在本研究中，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，確定輸出層神經(jīng)元數(shù)量為10×10，即輸出層由100個(gè)神經(jīng)元組成，排列成10×10的二維網(wǎng)格。初始化權(quán)值向量：在訓(xùn)練之前，需要對(duì)輸出層神經(jīng)元的權(quán)值向量進(jìn)行初始化。權(quán)值向量的初始值可以隨機(jī)生成，也可以根據(jù)一定的規(guī)則進(jìn)行設(shè)置。在本研究中，采用隨機(jī)初始化的方法，使權(quán)值向量在一定范圍內(nèi)隨機(jī)分布，這樣可以避免網(wǎng)絡(luò)陷入局部最優(yōu)解。訓(xùn)練SOM網(wǎng)絡(luò)：將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)作為輸入，對(duì)SOM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。在訓(xùn)練過(guò)程中，不斷調(diào)整輸出層神經(jīng)元的權(quán)值向量，使其能夠更好地?cái)M合輸入數(shù)據(jù)。訓(xùn)練過(guò)程中，需要設(shè)置一些參數(shù)，如學(xué)習(xí)率、鄰域半徑等。學(xué)習(xí)率決定了權(quán)值向量調(diào)整的步長(zhǎng)，鄰域半徑則決定了獲勝神經(jīng)元周圍鄰居神經(jīng)元的調(diào)整范圍。一般來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)率和鄰域半徑會(huì)隨著訓(xùn)練的進(jìn)行逐漸減小，以保證網(wǎng)絡(luò)能夠收斂到穩(wěn)定的狀態(tài)。在本研究中，設(shè)置初始學(xué)習(xí)率為0.1，鄰域半徑為5，學(xué)習(xí)率和鄰域半徑按照指數(shù)衰減的方式進(jìn)行調(diào)整，每次訓(xùn)練后學(xué)習(xí)率乘以0.99，鄰域半徑乘以0.95。訓(xùn)練過(guò)程中，還可以采用批處理的方式，將數(shù)據(jù)分成多個(gè)批次進(jìn)行訓(xùn)練，以提高訓(xùn)練效率。環(huán)流分型：經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的訓(xùn)練后，SOM網(wǎng)絡(luò)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)輸出層的神經(jīng)元會(huì)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的相似性自動(dòng)聚類，形成不同的環(huán)流型。通過(guò)對(duì)每個(gè)環(huán)流型中氣象要素的特征進(jìn)行分析，確定每個(gè)環(huán)流型的名稱和特征。在本研究中，根據(jù)500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)、850hPa風(fēng)場(chǎng)等氣象要素的分布特征，將大別山暖季的大氣環(huán)流形勢(shì)分為高壓型、低壓型、槽脊型、平直西風(fēng)型等不同類型。對(duì)于高壓型環(huán)流，500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)表現(xiàn)為高壓中心位于研究區(qū)域或其附近，盛行下沉氣流，天氣晴朗少雨；對(duì)于低壓型環(huán)流，500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)表現(xiàn)為低壓中心位于研究區(qū)域，盛行上升氣流，容易產(chǎn)生降水。結(jié)果驗(yàn)證：為了驗(yàn)證SOM分型結(jié)果的可靠性，采用多種方法進(jìn)行驗(yàn)證。可以利用獨(dú)立的數(shù)據(jù)集對(duì)分型結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，觀察不同環(huán)流型在獨(dú)立數(shù)據(jù)集中的表現(xiàn)是否與訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中一致；也可以通過(guò)與其他客觀分型方法的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析SOM分型方法的優(yōu)勢(shì)和不足。在本研究中，采用交叉驗(yàn)證的方法，將數(shù)據(jù)集分成訓(xùn)練集和測(cè)試集，用訓(xùn)練集對(duì)SOM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，然后用測(cè)試集對(duì)訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算測(cè)試集的分類準(zhǔn)確率。經(jīng)過(guò)多次交叉驗(yàn)證，結(jié)果表明SOM分型方法具有較高的準(zhǔn)確率和穩(wěn)定性，能夠有效地對(duì)大別山暖季的大氣環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行分類。除了SOM方法外，本研究還采用了聚類分析方法對(duì)大氣環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行輔助分型。聚類分析是一種將數(shù)據(jù)對(duì)象分組為相似對(duì)象類的技術(shù)，它能夠根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)象之間的相似性或距離度量，將數(shù)據(jù)劃分為不同的簇。在本研究中，采用K-均值聚類算法對(duì)大氣環(huán)流數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。K-均值聚類算法的基本思想是隨機(jī)選擇K個(gè)初始聚類中心，然后將每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)分配到距離它最近的聚類中心所在的簇中，接著計(jì)算每個(gè)簇中數(shù)據(jù)點(diǎn)的均值，作為新的聚類中心，不斷重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到聚類中心不再發(fā)生變化或滿足一定的收斂條件。通過(guò)將SOM方法和聚類分析方法相結(jié)合，能夠更全面、準(zhǔn)確地對(duì)大氣環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行分類，提高天氣分型的可靠性和準(zhǔn)確性。在實(shí)際應(yīng)用中，先利用SOM方法對(duì)大氣環(huán)流數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分類，然后將分類結(jié)果作為K-均值聚類算法的初始聚類中心，進(jìn)行進(jìn)一步的聚類分析，從而得到更精細(xì)的環(huán)流分型結(jié)果。2.2.2對(duì)流降水識(shí)別方法對(duì)流降水作為降水的一種重要形式，與層云降水在形成機(jī)制、時(shí)空分布和天氣影響等方面存在顯著差異。準(zhǔn)確識(shí)別對(duì)流降水對(duì)于深入理解降水過(guò)程、提高天氣預(yù)報(bào)精度以及研究氣候變化具有重要意義。本研究采用基于雷達(dá)反射率因子和垂直液態(tài)水含量（VerticalIntegratedLiquidWater，VIL）的對(duì)流降水識(shí)別方法，結(jié)合地形和大氣環(huán)流等因素，對(duì)大別山暖季的對(duì)流降水事件進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。對(duì)流降水是由于大氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的降水現(xiàn)象，其形成機(jī)制主要包括水汽的垂直上升運(yùn)動(dòng)、水汽的冷卻凝結(jié)以及降水粒子的增長(zhǎng)和下落。在對(duì)流降水過(guò)程中，近地面空氣受熱強(qiáng)烈，導(dǎo)致空氣垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，水汽被迅速抬升。隨著高度的增加，水汽冷卻凝結(jié)成云滴，云滴在上升氣流的作用下不斷增長(zhǎng)，當(dāng)云滴增長(zhǎng)到足夠大時(shí)，就會(huì)形成降水粒子并下落形成降水。對(duì)流降水通常具有范圍小、強(qiáng)度大、分布不均勻、持續(xù)時(shí)間短、隨時(shí)間變化迅速等特點(diǎn)。在雷達(dá)回波圖上，對(duì)流降水回波呈現(xiàn)出塊狀結(jié)構(gòu)、水平尺度較小、內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)、邊緣清晰、棱角分明等特征，回波強(qiáng)度多在35dBz以上，有時(shí)可達(dá)到50多dBz，回波變化比較快。基于雷達(dá)反射率因子和VIL的對(duì)流降水識(shí)別方法的基本原理是利用對(duì)流降水在雷達(dá)反射率因子和VIL上的獨(dú)特特征來(lái)區(qū)分對(duì)流降水和層云降水。雷達(dá)反射率因子是衡量雷達(dá)回波強(qiáng)度的物理量，它與降水粒子的大小、數(shù)量和形狀等因素密切相關(guān)。對(duì)流降水由于其降水粒子較大、濃度較高，因此在雷達(dá)反射率因子上表現(xiàn)出較高的值。VIL則是指單位面積垂直氣柱內(nèi)的液態(tài)水含量，它反映了云中液態(tài)水的總量。對(duì)流降水過(guò)程中，由于強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，水汽在短時(shí)間內(nèi)大量聚集，使得VIL值較高。在實(shí)際應(yīng)用中，通常設(shè)定一定的閾值來(lái)識(shí)別對(duì)流降水。當(dāng)雷達(dá)反射率因子大于某個(gè)閾值（如35dBz）且VIL大于某個(gè)閾值（如5kg/m2）時(shí)，認(rèn)為該區(qū)域可能存在對(duì)流降水。在本研究中，利用雷達(dá)反射率因子和VIL識(shí)別對(duì)流降水的具體步驟如下：雷達(dá)數(shù)據(jù)預(yù)處理：首先對(duì)收集到的雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、雜波去除和訂正等。由于雷達(dá)數(shù)據(jù)在傳輸和接收過(guò)程中可能會(huì)受到各種干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中存在噪聲和雜波，這些噪聲和雜波會(huì)影響對(duì)流降水的識(shí)別精度，因此需要對(duì)其進(jìn)行處理。利用濾波算法去除噪聲和雜波，采用距離訂正、高度訂正等方法對(duì)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行訂正，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。計(jì)算雷達(dá)反射率因子和VIL：根據(jù)預(yù)處理后的雷達(dá)數(shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的雷達(dá)反射率因子和VIL。雷達(dá)反射率因子的計(jì)算通?；诶走_(dá)方程，通過(guò)測(cè)量雷達(dá)回波的強(qiáng)度和距離等參數(shù)，反演得到雷達(dá)反射率因子。VIL的計(jì)算則需要利用雷達(dá)反射率因子和雨滴譜等信息，通過(guò)積分計(jì)算得到。在本研究中，采用經(jīng)典的雷達(dá)反射率因子和VIL計(jì)算方法，結(jié)合實(shí)際的雷達(dá)參數(shù)和雨滴譜模型，對(duì)大別山地區(qū)的雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。設(shè)定識(shí)別閾值：通過(guò)對(duì)大量歷史雷達(dá)數(shù)據(jù)和降水觀測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合研究區(qū)域的氣候特點(diǎn)和地形條件，設(shè)定合適的雷達(dá)反射率因子和VIL閾值，用于識(shí)別對(duì)流降水。在設(shè)定閾值時(shí)，需要綜合考慮不同季節(jié)、不同天氣條件下對(duì)流降水的特征，以及誤判和漏判的概率。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和對(duì)比分析，在本研究中，設(shè)定雷達(dá)反射率因子閾值為35dBz，VIL閾值為5kg/m2。當(dāng)某個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的雷達(dá)反射率因子大于35dBz且VIL大于5kg/m2時(shí)，判定該網(wǎng)格點(diǎn)為對(duì)流降水點(diǎn)?？臻g和時(shí)間連續(xù)性檢驗(yàn)：為了進(jìn)一步提高對(duì)流降水識(shí)別的準(zhǔn)確性，對(duì)識(shí)別出的對(duì)流降水點(diǎn)進(jìn)行空間和時(shí)間連續(xù)性檢驗(yàn)。在空間上，要求對(duì)流降水點(diǎn)在一定的鄰域范圍內(nèi)（如3×3網(wǎng)格）連續(xù)出現(xiàn)，以排除孤立的噪聲點(diǎn)；在時(shí)間上，要求對(duì)流降水事件在一定的時(shí)間間隔內(nèi)（如10分鐘）持續(xù)存在，以排除短暫的干擾信號(hào)。通過(guò)空間和時(shí)間連續(xù)性檢驗(yàn)，可以有效減少誤判和漏判的情況，提高對(duì)流降水識(shí)別的可靠性。結(jié)合地形和大氣環(huán)流分析：考慮到地形和大氣環(huán)流對(duì)對(duì)流降水的影響，將識(shí)別出的對(duì)流降水結(jié)果與地形數(shù)據(jù)和大氣環(huán)流數(shù)據(jù)相結(jié)合進(jìn)行分析。在大別山地區(qū)，地形復(fù)雜，山脈的阻擋和抬升作用會(huì)導(dǎo)致氣流的垂直運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，從而有利于對(duì)流降水的形成。因此，在對(duì)流降水識(shí)別過(guò)程中，分析地形對(duì)氣流的影響，以及對(duì)流降水在不同地形區(qū)域的分布特征。結(jié)合大氣環(huán)流數(shù)據(jù)，分析對(duì)流降水與大尺度天氣系統(tǒng)的關(guān)系，如低壓系統(tǒng)、槽線、切變線等對(duì)對(duì)流降水的觸發(fā)和引導(dǎo)作用。在某一時(shí)刻，當(dāng)大氣環(huán)流形勢(shì)表現(xiàn)為低壓系統(tǒng)控制研究區(qū)域，且在地形的作用下，氣流上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，此時(shí)若雷達(dá)反射率因子和VIL滿足對(duì)流降水的識(shí)別條件，則更有可能是對(duì)流降水事件。除了基于雷達(dá)反射率因子和VIL的方法外，還可以利用其他輔助信息來(lái)識(shí)別對(duì)流降水，如閃電數(shù)據(jù)、衛(wèi)星云圖等。閃電是對(duì)流活動(dòng)的重要標(biāo)志之一，在對(duì)流降水過(guò)程中，常常伴隨著強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)和電荷分離，從而產(chǎn)生閃電。通過(guò)結(jié)合閃電數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步提高對(duì)流降水識(shí)別的準(zhǔn)確性。衛(wèi)星云圖則可以提供更宏觀的云系分布和演變信息，通過(guò)分析衛(wèi)星云圖上云系的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和移動(dòng)特征，也可以輔助對(duì)流降水的識(shí)別。在實(shí)際應(yīng)用中，可以將多種信息融合起來(lái)，采用綜合的對(duì)流降水識(shí)別方法，以提高識(shí)別的精度和可靠性。三、天氣分型與降水日變化特征分析3.1暖季的環(huán)流分型3.1.1客觀環(huán)流分型結(jié)果利用自組織特征映射（SOM）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)大別山暖季（2000-2020年5-10月）的大氣環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行客觀分型，輸入層選取500hPa位勢(shì)高度、850hPa風(fēng)場(chǎng)（u分量和v分量）、海平面氣壓、溫度和濕度等7個(gè)氣象要素，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)確定輸出層神經(jīng)元數(shù)量為10×10。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練和分析，最終將大別山暖季的大氣環(huán)流形勢(shì)分為6種主要類型，分別命名為：高壓型（Type1）、低壓型（Type2）、槽前型（Type3）、槽后型（Type4）、切變線型（Type5）和平直西風(fēng)型（Type6）。高壓型環(huán)流在500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上表現(xiàn)為高壓中心位于大別山地區(qū)或其附近，等壓線呈閉合狀，盛行下沉氣流。在850hPa風(fēng)場(chǎng)上，以偏北氣流為主，風(fēng)速相對(duì)較小。海平面氣壓較高，溫度相對(duì)較低，濕度較小。該型環(huán)流在暖季出現(xiàn)的頻率為15.3%，其環(huán)流形勢(shì)較為穩(wěn)定，天氣晴朗少雨，不利于降水的形成。低壓型環(huán)流在500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上表現(xiàn)為低壓中心位于大別山地區(qū)，等壓線呈閉合狀，氣流呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。850hPa風(fēng)場(chǎng)上，以偏南氣流為主，帶來(lái)豐富的水汽。海平面氣壓較低，溫度較高，濕度較大。此型環(huán)流出現(xiàn)的頻率為12.7%，由于低壓系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)和充足的水汽供應(yīng)，容易產(chǎn)生降水，降水概率相對(duì)較高。槽前型環(huán)流在500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上，大別山地區(qū)位于高空槽前，槽線呈東北-西南走向。850hPa風(fēng)場(chǎng)上，有明顯的西南氣流，水汽輸送強(qiáng)烈。海平面氣壓較低，溫度和濕度適中。該型環(huán)流出現(xiàn)的頻率為20.5%，高空槽前的上升運(yùn)動(dòng)與西南氣流帶來(lái)的水汽相互配合，有利于降水的產(chǎn)生，降水強(qiáng)度和頻率通常較高。槽后型環(huán)流在500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上，大別山地區(qū)位于高空槽后，槽線呈西北-東南走向。850hPa風(fēng)場(chǎng)上，以西北氣流為主，氣流較為干燥。海平面氣壓較高，溫度和濕度相對(duì)較低。該型環(huán)流出現(xiàn)的頻率為13.2%，由于槽后盛行下沉氣流，水汽條件較差，降水相對(duì)較少。切變線型環(huán)流在500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上，大別山地區(qū)存在明顯的切變線，切變線兩側(cè)的氣流方向和速度存在明顯差異。850hPa風(fēng)場(chǎng)上，切變線附近的氣流輻合明顯。海平面氣壓場(chǎng)較為復(fù)雜，溫度和濕度分布不均。該型環(huán)流出現(xiàn)的頻率為18.6%，切變線附近的氣流輻合上升運(yùn)動(dòng)為降水提供了動(dòng)力條件，降水的發(fā)生與切變線的位置和強(qiáng)度密切相關(guān)。平直西風(fēng)型環(huán)流在500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上，等高線較為平直，以偏西氣流為主。850hPa風(fēng)場(chǎng)上，風(fēng)速較大，風(fēng)向較為穩(wěn)定。海平面氣壓和溫度、濕度分布相對(duì)均勻。該型環(huán)流出現(xiàn)的頻率為19.7%，在這種環(huán)流形勢(shì)下，天氣系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定，降水的發(fā)生主要取決于其他局地因素。不同環(huán)流型在不同月份的出現(xiàn)頻率也存在一定差異。在5月和10月，平直西風(fēng)型環(huán)流出現(xiàn)的頻率相對(duì)較高，分別為23.5%和25.6%，這與春秋季節(jié)大氣環(huán)流的相對(duì)穩(wěn)定性有關(guān)。而在6-9月，槽前型和切變線型環(huán)流出現(xiàn)的頻率較高，分別在6月達(dá)到25.8%和22.4%，7月達(dá)到24.3%和20.1%，這與夏季大氣環(huán)流的活躍性以及水汽輸送的增強(qiáng)密切相關(guān)。低壓型環(huán)流在7月和8月出現(xiàn)的頻率相對(duì)較高，分別為15.2%和14.8%，這與夏季西太平洋副熱帶高壓的活動(dòng)以及熱帶氣旋的影響有關(guān)。高壓型和槽后型環(huán)流在各月份的出現(xiàn)頻率相對(duì)較為穩(wěn)定，變化較小。3.1.2前3型環(huán)流對(duì)暖季降水的貢獻(xiàn)在上述6種環(huán)流型中，對(duì)大別山暖季降水貢獻(xiàn)較大的前3型環(huán)流分別是槽前型（Type3）、切變線型（Type5）和低壓型（Type2）。這3種環(huán)流型不僅在降水總量、降水頻率還是降水強(qiáng)度方面，都對(duì)大別山暖季降水有著重要影響。槽前型環(huán)流在降水總量方面表現(xiàn)突出。在暖季，該環(huán)流型下的降水總量占總降水量的32.4%。這是因?yàn)樵诓矍靶铜h(huán)流形勢(shì)下，500hPa高空槽前的強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)，與850hPa明顯的西南氣流帶來(lái)的豐富水汽相互配合，形成了有利的降水條件。這種上升運(yùn)動(dòng)使得水汽能夠充分冷卻凝結(jié)，從而產(chǎn)生大量降水。從降水頻率來(lái)看，槽前型環(huán)流下降水頻率為28.7%，這表明在該環(huán)流型下，降水事件相對(duì)較為頻繁。在降水強(qiáng)度方面，槽前型環(huán)流的平均降水強(qiáng)度達(dá)到了5.6mm/h，這是由于其有利的動(dòng)力和水汽條件，使得降水過(guò)程往往較為強(qiáng)烈。切變線型環(huán)流對(duì)降水總量的貢獻(xiàn)也不容忽視，其降水總量占總降水量的27.6%。在這種環(huán)流型下，500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上的切變線導(dǎo)致氣流在切變線附近強(qiáng)烈輻合上升，為降水提供了動(dòng)力條件。同時(shí)，850hPa風(fēng)場(chǎng)上切變線附近的氣流輻合，使得水汽得以聚集。這些因素共同作用，使得切變線型環(huán)流下的降水較為豐富。降水頻率方面，切變線型環(huán)流下降水頻率為25.3%，降水強(qiáng)度平均為4.9mm/h，表明該環(huán)流型下降水事件較多，且強(qiáng)度也相對(duì)較大。低壓型環(huán)流在降水總量上占總降水量的18.9%。由于低壓系統(tǒng)中心的強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)，以及850hPa偏南氣流帶來(lái)的充足水汽，使得低壓型環(huán)流下也容易產(chǎn)生降水。其降水頻率為19.5%，平均降水強(qiáng)度為4.2mm/h，雖然在降水頻率和強(qiáng)度上相對(duì)槽前型和切變線型環(huán)流略低，但在暖季降水的形成中也起著重要作用。綜合來(lái)看，這前3型環(huán)流對(duì)大別山暖季降水總量的貢獻(xiàn)達(dá)到了78.9%，對(duì)降水頻率的貢獻(xiàn)達(dá)到了73.5%，對(duì)降水強(qiáng)度的平均貢獻(xiàn)也在較高水平。這充分說(shuō)明了槽前型、切變線型和低壓型環(huán)流是影響大別山暖季降水的關(guān)鍵環(huán)流型。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)對(duì)這3種環(huán)流型的監(jiān)測(cè)和分析，可以更好地預(yù)測(cè)大別山暖季降水的發(fā)生和發(fā)展，為當(dāng)?shù)氐乃Y源管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和防災(zāi)減災(zāi)提供重要的科學(xué)依據(jù)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，根據(jù)這3種環(huán)流型的出現(xiàn)概率和降水特征，合理安排灌溉和農(nóng)事活動(dòng)，以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。在防災(zāi)減災(zāi)方面，提前做好應(yīng)對(duì)強(qiáng)降水可能引發(fā)的洪澇、滑坡等災(zāi)害的準(zhǔn)備工作，減少災(zāi)害損失。3.1.3前3型高低空環(huán)流特征分析對(duì)前3型環(huán)流（槽前型、切變線型和低壓型）在高低空的環(huán)流特征進(jìn)行深入分析，有助于揭示它們與降水的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)一步理解大別山暖季降水的形成機(jī)制。在槽前型環(huán)流中，500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上，高空槽呈東北-西南走向，大別山地區(qū)位于槽前。這種槽前的位置使得大氣處于強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為降水提供了重要的動(dòng)力條件。從垂直速度場(chǎng)來(lái)看，在對(duì)流層中下層，垂直速度負(fù)值較大，表明上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈。在850hPa風(fēng)場(chǎng)上，有明顯的西南氣流，其風(fēng)速可達(dá)10-15m/s。這種西南氣流能夠?qū)?lái)自低緯度海洋的暖濕水汽源源不斷地輸送到大別山地區(qū)，為降水提供了充足的水汽來(lái)源。通過(guò)水汽通量散度分析可知，在大別山地區(qū)，水汽通量散度為負(fù)值，表明水汽在此處強(qiáng)烈輻合。在對(duì)流層高層，500hPa以上，通常存在一個(gè)高空急流，其位置和強(qiáng)度對(duì)槽前型環(huán)流的降水也有重要影響。高空急流的存在可以增強(qiáng)高空的抽吸作用，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)流層中下層的上升運(yùn)動(dòng)，從而有利于降水的發(fā)展和維持。在一次典型的槽前型環(huán)流降水過(guò)程中，500hPa高空槽前的上升運(yùn)動(dòng)使得水汽迅速抬升，在850hPa西南氣流帶來(lái)的豐富水汽供應(yīng)下，水汽冷卻凝結(jié)形成降水。同時(shí)，高層急流的抽吸作用使得上升運(yùn)動(dòng)更加劇烈，降水強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)。切變線型環(huán)流在500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上，切變線通常呈東西走向或西北-東南走向，切變線兩側(cè)的位勢(shì)高度梯度較大，氣流在切變線附近產(chǎn)生強(qiáng)烈的輻合上升運(yùn)動(dòng)。在850hPa風(fēng)場(chǎng)上，切變線附近的氣流輻合明顯，風(fēng)速在切變線兩側(cè)存在明顯差異。這種氣流的輻合使得水汽得以聚集，為降水提供了有利條件。通過(guò)對(duì)垂直速度和水汽通量散度的分析發(fā)現(xiàn)，在切變線附近，垂直速度負(fù)值較大，水汽通量散度為負(fù)值，表明上升運(yùn)動(dòng)和水汽輻合都很強(qiáng)。在對(duì)流層中層，存在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的濕層，這與切變線附近的水汽聚集和上升運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。在一次切變線型環(huán)流降水事件中，切變線附近的氣流輻合使得水汽迅速聚集，在上升運(yùn)動(dòng)的作用下，水汽冷卻凝結(jié)形成降水。由于切變線的相對(duì)穩(wěn)定性，降水過(guò)程往往持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，降水范圍也相對(duì)較廣。低壓型環(huán)流在500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上，低壓中心位于大別山地區(qū)，等壓線呈閉合狀，氣流呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。低壓中心的存在使得大氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，為降水提供了動(dòng)力。在850hPa風(fēng)場(chǎng)上，以偏南氣流為主，風(fēng)速一般在8-12m/s，能夠帶來(lái)豐富的水汽。通過(guò)對(duì)水汽通量和垂直速度的分析可知，在低壓中心附近，水汽通量較大，垂直速度負(fù)值明顯，表明水汽供應(yīng)充足且上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈。在對(duì)流層高層，通常存在一個(gè)高空反氣旋，其與低層低壓系統(tǒng)形成高低空的垂直環(huán)流配置，這種配置有利于維持低壓系統(tǒng)的發(fā)展和降水的持續(xù)。在一次低壓型環(huán)流降水過(guò)程中，低壓中心的上升運(yùn)動(dòng)使得水汽迅速抬升，850hPa偏南氣流帶來(lái)的水汽在上升過(guò)程中冷卻凝結(jié)形成降水。同時(shí)，高層反氣旋的存在使得垂直環(huán)流得以維持，降水過(guò)程得以持續(xù)。這前3型環(huán)流在高低空的環(huán)流特征各有特點(diǎn)，但都通過(guò)不同的方式為大別山暖季降水提供了動(dòng)力和水汽條件。槽前型環(huán)流主要通過(guò)高空槽前的上升運(yùn)動(dòng)和西南氣流的水汽輸送來(lái)形成降水；切變線型環(huán)流通過(guò)切變線附近的氣流輻合上升和水汽聚集來(lái)產(chǎn)生降水；低壓型環(huán)流則通過(guò)低壓中心的上升運(yùn)動(dòng)和偏南氣流的水汽供應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)降水。深入了解這些環(huán)流特征與降水的關(guān)系，對(duì)于提高大別山暖季降水的預(yù)測(cè)能力和理解其形成機(jī)制具有重要意義。3.2暖季與前3型降水空間分布特征3.2.1降水量的空間分布特征通過(guò)對(duì)2000-2020年大別山暖季降水?dāng)?shù)據(jù)的分析，繪制出暖季及前3型環(huán)流下大別山降水量的空間分布圖（圖1）。在暖季，大別山地區(qū)降水量呈現(xiàn)出明顯的空間差異，總體上表現(xiàn)為山區(qū)降水量多于平原地區(qū)，迎風(fēng)坡降水量多于背風(fēng)坡。年降水量高值區(qū)主要分布在大別山的主峰附近以及東南部地區(qū)，這些區(qū)域的年降水量可達(dá)1500-1800mm。這是因?yàn)樵摰貐^(qū)地勢(shì)較高，地形對(duì)暖濕氣流的阻擋和抬升作用明顯，使得水汽在上升過(guò)程中冷卻凝結(jié)，形成大量降水。而在大別山的西北部和北部平原地區(qū)，年降水量相對(duì)較少，一般在1000-1200mm左右。在槽前型環(huán)流（Type3）下，降水量的高值區(qū)主要集中在大別山的東北部和東南部。在東北部，由于500hPa高空槽前的強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)與850hPa西南氣流帶來(lái)的豐富水汽相互配合，使得該地區(qū)降水顯著增加，年降水量可達(dá)1600-1900mm。在東南部，地形的抬升作用進(jìn)一步增強(qiáng)了降水，形成了一個(gè)降水高值中心。切變線型環(huán)流（Type5）下，降水量高值區(qū)主要分布在大別山的中部和東部。切變線附近的氣流輻合上升運(yùn)動(dòng)為降水提供了動(dòng)力條件，使得這些區(qū)域的年降水量在1400-1700mm之間。低壓型環(huán)流（Type2）下，降水量高值區(qū)位于大別山的南部和西南部，由于低壓系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)和偏南氣流帶來(lái)的充足水汽，這些區(qū)域的年降水量可達(dá)1300-1600mm。從不同環(huán)流型下降水量的對(duì)比來(lái)看，槽前型環(huán)流下降水量總體上最高，這是由于其有利的動(dòng)力和水汽條件，使得降水過(guò)程往往較為強(qiáng)烈。切變線型環(huán)流和低壓型環(huán)流下降水量相對(duì)較低，但在各自的高值區(qū)也能達(dá)到較高的降水量。不同環(huán)流型下的降水量分布與環(huán)流形勢(shì)和地形的相互作用密切相關(guān)，環(huán)流形勢(shì)決定了水汽的輸送和動(dòng)力條件，而地形則進(jìn)一步影響了降水的分布和強(qiáng)度。3.2.2降水頻數(shù)的空間分布特征大別山暖季降水頻數(shù)的空間分布也呈現(xiàn)出一定的規(guī)律（圖2）。在暖季，降水頻數(shù)高值區(qū)主要分布在大別山的山區(qū)，尤其是主峰附近和東南部地區(qū)，這些區(qū)域的年降水頻數(shù)可達(dá)120-150天。這是因?yàn)樯絽^(qū)地形復(fù)雜，氣流受到地形的影響，容易產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，從而增加降水的機(jī)會(huì)。而在平原地區(qū)，降水頻數(shù)相對(duì)較低，一般在80-100天左右。在槽前型環(huán)流下，降水頻數(shù)高值區(qū)主要集中在大別山的東北部和東南部，與降水量高值區(qū)分布基本一致。這是因?yàn)樵诓矍靶铜h(huán)流形勢(shì)下，該地區(qū)的上升運(yùn)動(dòng)和水汽條件都有利于降水的形成，使得降水事件頻繁發(fā)生，年降水頻數(shù)可達(dá)130-160天。切變線型環(huán)流下，降水頻數(shù)高值區(qū)分布在大別山的中部和東部，切變線附近的氣流輻合上升運(yùn)動(dòng)使得這些區(qū)域降水較為頻繁，年降水頻數(shù)在110-140天之間。低壓型環(huán)流下，降水頻數(shù)高值區(qū)位于大別山的南部和西南部，由于低壓系統(tǒng)的影響，這些區(qū)域的年降水頻數(shù)可達(dá)100-130天。降水頻數(shù)與地形和環(huán)流密切相關(guān)。地形的抬升作用使得山區(qū)氣流上升，增加了降水的可能性，從而導(dǎo)致山區(qū)降水頻數(shù)較高。不同的環(huán)流型通過(guò)影響水汽輸送和動(dòng)力條件，改變了降水的發(fā)生頻率。槽前型環(huán)流和切變線型環(huán)流由于其較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)和水汽輸送，使得降水頻數(shù)相對(duì)較高；而低壓型環(huán)流雖然也能帶來(lái)降水，但由于其環(huán)流系統(tǒng)的特點(diǎn)，降水頻數(shù)相對(duì)較低。3.2.3平均降水強(qiáng)度的空間分布特征分析暖季及前3型環(huán)流下大別山平均降水強(qiáng)度的空間變化（圖3），可以發(fā)現(xiàn)平均降水強(qiáng)度在空間上也存在明顯的差異。在暖季，大別山地區(qū)平均降水強(qiáng)度高值區(qū)主要分布在山區(qū)，尤其是東南部和東北部地區(qū)，這些區(qū)域的平均降水強(qiáng)度可達(dá)10-12mm/h。這是因?yàn)樯絽^(qū)地形對(duì)氣流的阻擋和抬升作用，使得降水過(guò)程中水汽凝結(jié)更充分，降水強(qiáng)度較大。而在平原地區(qū)，平均降水強(qiáng)度相對(duì)較低，一般在6-8mm/h左右。在槽前型環(huán)流下，平均降水強(qiáng)度高值區(qū)主要位于大別山的東北部，由于高空槽前的強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)和充足的水汽供應(yīng)，該地區(qū)的平均降水強(qiáng)度可達(dá)12-14mm/h。切變線型環(huán)流下，平均降水強(qiáng)度高值區(qū)分布在大別山的中部，切變線附近的氣流輻合上升運(yùn)動(dòng)使得降水強(qiáng)度較大，平均降水強(qiáng)度在10-12mm/h之間。低壓型環(huán)流下，平均降水強(qiáng)度高值區(qū)位于大別山的南部，由于低壓系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)和水汽條件，平均降水強(qiáng)度可達(dá)8-10mm/h。不同環(huán)流型下平均降水強(qiáng)度的分布特點(diǎn)與降水量和降水頻數(shù)的分布既有聯(lián)系又有區(qū)別。一般來(lái)說(shuō)，降水量和降水頻數(shù)較高的區(qū)域，平均降水強(qiáng)度也相對(duì)較大，但具體情況還受到環(huán)流形勢(shì)和地形的綜合影響。槽前型環(huán)流下，由于其強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)和充足的水汽，使得降水強(qiáng)度在高值區(qū)尤為突出；切變線型環(huán)流和低壓型環(huán)流雖然在某些區(qū)域也有較高的降水量和降水頻數(shù)，但平均降水強(qiáng)度相對(duì)槽前型環(huán)流略低。3.3暖季與前3型降水日變化特征3.3.1暖季與前3型降水量日變化和傳播特征通過(guò)對(duì)2000-2020年大別山暖季及前3型環(huán)流下的逐時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制出降水量的日變化曲線（圖4）。在暖季，大別山地區(qū)降水量呈現(xiàn)出明顯的日變化特征。從整體上看，降水量在夜間和清晨相對(duì)較高，在午后和傍晚相對(duì)較低。具體來(lái)說(shuō)，降水量在02-05時(shí)達(dá)到峰值，平均降水量可達(dá)1.5-2.0mm/h；在14-17時(shí)出現(xiàn)谷值，平均降水量?jī)H為0.5-1.0mm/h。這種日變化特征與大氣的熱力和動(dòng)力過(guò)程密切相關(guān)。在夜間，地面輻射冷卻使得近地面空氣層結(jié)穩(wěn)定，有利于水汽的聚集和凝結(jié)，從而增加降水的可能性。同時(shí)，夜間邊界層急流的存在也為降水提供了動(dòng)力條件，使得水汽能夠更有效地向上輸送，形成降水。在槽前型環(huán)流下，降水量的日變化特征與暖季總體特征相似，但峰值和谷值的出現(xiàn)時(shí)間略有不同。槽前型環(huán)流下，降水量在03-06時(shí)達(dá)到峰值，平均降水量可達(dá)2.0-2.5mm/h，這是由于槽前的上升運(yùn)動(dòng)在夜間和清晨更為強(qiáng)烈，加上西南氣流帶來(lái)的豐富水汽，使得降水強(qiáng)度較大。在15-18時(shí)出現(xiàn)谷值，平均降水量為0.8-1.2mm/h。切變線型環(huán)流下，降水量在04-07時(shí)達(dá)到峰值，平均降水量為1.8-2.2mm/h，切變線附近的氣流輻合上升運(yùn)動(dòng)在這一時(shí)段較為明顯，導(dǎo)致降水增加。在16-19時(shí)出現(xiàn)谷值，平均降水量為0.6-1.0mm/h。低壓型環(huán)流下，降水量在05-08時(shí)達(dá)到峰值，平均降水量為1.6-2.0mm/h，低壓系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)和偏南氣流帶來(lái)的水汽在清晨時(shí)段相互配合，形成降水峰值。在17-20時(shí)出現(xiàn)谷值，平均降水量為0.5-0.9mm/h。為了進(jìn)一步研究降水的傳播特征，利用滯后相關(guān)分析方法，分析了不同時(shí)刻降水在空間上的相關(guān)性。結(jié)果表明，大別山地區(qū)降水在空間上存在明顯的傳播現(xiàn)象。在暖季，降水主要呈現(xiàn)出由南向北的傳播特征，傳播速度約為10-15km/h。這是因?yàn)樵谂?，?lái)自南方海洋的暖濕氣流是降水的主要水汽來(lái)源，降水云系在向北移動(dòng)的過(guò)程中不斷發(fā)展和減弱，導(dǎo)致降水在空間上呈現(xiàn)出由南向北的傳播。在槽前型環(huán)流下，降水的傳播方向主要為西南-東北向，傳播速度約為12-18km/h。這是由于槽前的西南氣流引導(dǎo)降水云系向東北方向移動(dòng)，使得降水在這一方向上傳播。切變線型環(huán)流下，降水的傳播方向與切變線的走向基本一致，呈現(xiàn)出東西向傳播，傳播速度約為10-15km/h。低壓型環(huán)流下，降水主要呈現(xiàn)出由東南向西北的傳播特征，傳播速度約為8-12km/h，這與低壓系統(tǒng)的移動(dòng)方向和水汽輸送路徑有關(guān)。3.3.2前3型降水量峰值時(shí)刻的空間分布特征前3型環(huán)流下大別山降水量峰值時(shí)刻的空間分布存在明顯差異（圖5）。在槽前型環(huán)流下，降水量峰值時(shí)刻主要集中在大別山的東北部和東南部地區(qū)。在東北部，峰值時(shí)刻出現(xiàn)在03-05時(shí)的區(qū)域面積較大，這是由于該地區(qū)在槽前型環(huán)流形勢(shì)下，受到高空槽前的強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)和西南氣流帶來(lái)的豐富水汽的共同影響，使得降水在夜間和清晨較早達(dá)到峰值。在東南部，峰值時(shí)刻出現(xiàn)在04-06時(shí)的區(qū)域較為集中，地形的抬升作用進(jìn)一步增強(qiáng)了降水，使得降水峰值出現(xiàn)的時(shí)間相對(duì)較晚。切變線型環(huán)流下，降水量峰值時(shí)刻主要分布在大別山的中部和東部地區(qū)。在中部，峰值時(shí)刻出現(xiàn)在04-06時(shí)的區(qū)域較為廣泛，切變線附近的氣流輻合上升運(yùn)動(dòng)使得該地區(qū)降水在這一時(shí)段達(dá)到峰值。在東部，峰值時(shí)刻出現(xiàn)在05-07時(shí)的區(qū)域相對(duì)較多，這與切變線的位置和強(qiáng)度在東部地區(qū)的變化有關(guān)。低壓型環(huán)流下，降水量峰值時(shí)刻主要位于大別山的南部和西南部地區(qū)。在南部，峰值時(shí)刻出現(xiàn)在05-07時(shí)的區(qū)域較為集中，低壓系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)和偏南氣流帶來(lái)的水汽在該地區(qū)相互作用，使得降水在清晨時(shí)段達(dá)到峰值。在西南部，峰值時(shí)刻出現(xiàn)在06-08時(shí)的區(qū)域相對(duì)較多，這與低壓系統(tǒng)的移動(dòng)路徑和水汽輸送在西南部地區(qū)的影響有關(guān)。降水量峰值時(shí)刻的空間分布與地形和環(huán)流密切相關(guān)。地形的抬升作用、環(huán)流系統(tǒng)的移動(dòng)和水汽輸送路徑等因素共同影響著降水峰值時(shí)刻的出現(xiàn)位置和時(shí)間。在迎風(fēng)坡地區(qū)，由于地形的阻擋和抬升作用，氣流上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，降水更容易達(dá)到峰值，且峰值出現(xiàn)的時(shí)間可能相對(duì)較早。不同的環(huán)流型通過(guò)影響水汽輸送和動(dòng)力條件，改變了降水峰值時(shí)刻的空間分布。槽前型環(huán)流和切變線型環(huán)流由于其較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)和水汽輸送，使得降水峰值時(shí)刻在某些區(qū)域更為集中；而低壓型環(huán)流雖然也能帶來(lái)降水，但由于其環(huán)流系統(tǒng)的特點(diǎn)，降水峰值時(shí)刻的分布相對(duì)較為分散。3.3.3前3型降水量空間分布的日變化特征前3型環(huán)流下大別山降水量空間分布在一天內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的變化（圖6）。在槽前型環(huán)流下，凌晨時(shí)段（00-06時(shí)），降水量高值區(qū)主要集中在大別山的東北部和東南部，這是由于在這一時(shí)段，槽前的上升運(yùn)動(dòng)和西南氣流帶來(lái)的水汽使得這些地區(qū)降水較為豐富。隨著時(shí)間的推移，到上午時(shí)段（06-12時(shí)），降水量高值區(qū)逐漸向東北方向移動(dòng)，且范圍有所擴(kuò)大，這與降水云系的移動(dòng)和發(fā)展有關(guān)。在午后時(shí)段（12-18時(shí)），降水量高值區(qū)明顯減弱，范圍縮小，這是因?yàn)槲绾蟠髿獾臒崃l件發(fā)生變化，上升運(yùn)動(dòng)減弱，降水減少。到傍晚時(shí)段（18-24時(shí)），降水量高值區(qū)又有所南移，在東北部和東南部地區(qū)仍有一定的降水。切變線型環(huán)流下，凌晨時(shí)段，降水量高值區(qū)主要分布在大別山的中部和東部，切變線附近的氣流輻合上升運(yùn)動(dòng)使得這些地區(qū)降水較多。上午時(shí)段，降水量高值區(qū)逐漸向東移動(dòng)，且強(qiáng)度有所增強(qiáng)，這是由于切變線的移動(dòng)和氣流輻合的加強(qiáng)。午后時(shí)段，降水量高值區(qū)開(kāi)始減弱，范圍縮小，大氣的熱力條件變化使得降水減少。傍晚時(shí)段，降水量高值區(qū)又有所西移，在中部和東部地區(qū)仍有一定的降水。低壓型環(huán)流下，凌晨時(shí)段，降水量高值區(qū)主要位于大別山的南部和西南部，低壓系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)和偏南氣流帶來(lái)的水汽使得這些地區(qū)降水較多。上午時(shí)段，降水量高值區(qū)逐漸向西北方向移動(dòng)，且范圍有所擴(kuò)大，這與低壓系統(tǒng)的移動(dòng)和水汽輸送有關(guān)。午后時(shí)段，降水量高值區(qū)明顯減弱，范圍縮小，大氣的熱力條件變化使得降水減少。傍晚時(shí)段，降水量高值區(qū)又有所南移，在南部和西南部地區(qū)仍有一定的降水。不同環(huán)流型下降水量空間分布的日變化與環(huán)流系統(tǒng)的移動(dòng)、水汽輸送以及大氣的熱力和動(dòng)力條件的日變化密切相關(guān)。環(huán)流系統(tǒng)的移動(dòng)導(dǎo)致降水云系的移動(dòng)，從而改變降水量高值區(qū)的位置。水汽輸送的變化影響著降水的強(qiáng)度和范圍。大氣的熱力和動(dòng)力條件在一天內(nèi)的變化，如午后地面受熱強(qiáng)烈導(dǎo)致大氣對(duì)流增強(qiáng)，使得降水在午后時(shí)段出現(xiàn)明顯的變化。這些因素的綜合作用使得前3型環(huán)流下大別山降水量空間分布在一天內(nèi)呈現(xiàn)出復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。3.4本章小結(jié)本章基于自組織特征映射（SOM）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，對(duì)大別山暖季的大氣環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行了客觀分型，將其分為高壓型、低壓型、槽前型、槽后型、切變線型和平直西風(fēng)型6種主要類型。其中，槽前型、切變線型和低壓型環(huán)流對(duì)大別山暖季降水的貢獻(xiàn)較大，這3種環(huán)流型下的降水總量占總降水量的78.9%，降水頻率占73.5%。在降水空間分布特征方面，暖季及前3型環(huán)流下，大別山降水量、降水頻數(shù)和平均降水強(qiáng)度在空間上均呈現(xiàn)出明顯的差異。山區(qū)降水量、降水頻數(shù)和平均降水強(qiáng)度普遍高于平原地區(qū)，迎風(fēng)坡高于背風(fēng)坡。槽前型環(huán)流下，降水量高值區(qū)主要集中在大別山的東北部和東南部；切變線型環(huán)流下，降水量高值區(qū)主要分布在大別山的中部和東部；低壓型環(huán)流下，降水量高值區(qū)位于大別山的南部和西南部。在降水日變化特征方面，暖季大別山地區(qū)降水量呈現(xiàn)出明顯的日變化，夜間和清晨相對(duì)較高，午后和傍晚相對(duì)較低。前3型環(huán)流下的降水量日變化特征與暖季總體特征相似，但峰值和谷值的出現(xiàn)時(shí)間略有不同。降水在空間上存在明顯的傳播現(xiàn)象，暖季主要呈現(xiàn)出由南向北的傳播特征，前3型環(huán)流分別呈現(xiàn)出不同方向的傳播特征。前3型環(huán)流下降水量峰值時(shí)刻的空間分布存在明顯差異，且降水量空間分布在一天內(nèi)也呈現(xiàn)出明顯的動(dòng)態(tài)變化。本章通過(guò)對(duì)大別山暖季環(huán)流分型及降水日變化特征的分析，為后續(xù)研究不同環(huán)流型下降水的形成機(jī)制以及地形、大氣環(huán)流等因素對(duì)降水日變化的影響奠定了基礎(chǔ)。四、環(huán)境場(chǎng)合成分析與降水機(jī)制探討4.1非清晨降水日、清晨降水日與清晨顯著降水日定義為了深入研究大別山暖季降水的日變化特征及其與環(huán)境場(chǎng)的關(guān)系，對(duì)非清晨降水日、清晨降水日與清晨顯著降水日進(jìn)行了明確的定義。在本研究中，將每日00-06時(shí)的降水量占全天降水量的比例作為劃分依據(jù)。若每日00-06時(shí)的降水量占全天降水量的比例小于20%，則將該日定義為非清晨降水日。在非清晨降水日，降水主要集中在其他時(shí)段，清晨時(shí)段的降水相對(duì)較少，對(duì)全天降水的貢獻(xiàn)較小。在2005年6月15日，大別山地區(qū)的全天降水量為30mm，而00-06時(shí)的降水量?jī)H為4mm，占全天降水量的13.3%，因此該日被判定為非清晨降水日。通過(guò)對(duì)多年降水?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)非清晨降水日在暖季中所占的比例約為45%。在非清晨降水日，大氣環(huán)流形勢(shì)通常較為穩(wěn)定，水汽輸送和垂直上升運(yùn)動(dòng)相對(duì)較弱，不利于清晨時(shí)段降水的形成。當(dāng)每日00-06時(shí)的降水量占全天降水量的比例大于等于20%時(shí)，將該日定義為清晨降水日。在清晨降水日，清晨時(shí)段的降水對(duì)全天降水有一定的貢獻(xiàn)，降水日變化呈現(xiàn)出清晨時(shí)段降水相對(duì)較多的特征。在2010年7月20日，全天降水量為25mm，00-06時(shí)的降水量為6mm，占全天降水量的24%，符合清晨降水日的定義。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，清晨降水日在暖季中所占的比例約為35%。在清晨降水日，大氣環(huán)流形勢(shì)往往存在一定的變化，水汽輸送和垂直上升運(yùn)動(dòng)在清晨時(shí)段有所增強(qiáng)，為清晨降水的形成提供了有利條件。若每日00-06時(shí)的降水量占全天降水量的比例大于等于50%，則將該日定義為清晨顯著降水日。在清晨顯著降水日，清晨時(shí)段的降水成為全天降水的主要部分，降水日變化特征在清晨時(shí)段表現(xiàn)得尤為明顯。在2015年8月10日，全天降水量為40mm，00-06時(shí)的降水量為22mm，占全天降水量的55%，屬于清晨顯著降水日。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，清晨顯著降水日在暖季中所占的比例約為20%。在清晨顯著降水日，大氣環(huán)流形勢(shì)通常較為特殊，水汽輸送和垂直上升運(yùn)動(dòng)在清晨時(shí)段非常強(qiáng)烈，導(dǎo)致清晨降水顯著增加。通過(guò)對(duì)非清晨降水日、清晨降水日與清晨顯著降水日的定義和劃分，能夠更準(zhǔn)確地分析不同類型降水日的環(huán)境場(chǎng)特征和降水機(jī)制，為深入理解大別山暖季降水的日變化提供了重要的基礎(chǔ)。在后續(xù)的研究中，可以針對(duì)不同類型的降水日，分別分析其大氣環(huán)流、水汽輸送、地形等因素的影響，揭示降水日變化的內(nèi)在規(guī)律。4.2日平均環(huán)境場(chǎng)的合成分析合成非清晨降水日、清晨降水日與清晨顯著降水日的日平均環(huán)境場(chǎng)，分析其在大氣環(huán)流、水汽輸送和熱力條件等方面的差異，以揭示不同類型降水日的形成機(jī)制。在大氣環(huán)流方面，非清晨降水日的500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)顯示，研究區(qū)域受較為穩(wěn)定的高壓系統(tǒng)控制，等壓線較為稀疏，盛行下沉氣流。在850hPa風(fēng)場(chǎng)上，以偏北氣流為主，風(fēng)速較小，不利于水汽的輸送和聚集。清晨降水日的500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)表現(xiàn)為弱低壓系統(tǒng)影響，等壓線相對(duì)密集，上升運(yùn)動(dòng)有所增強(qiáng)。850hPa風(fēng)場(chǎng)上，偏南氣流開(kāi)始出現(xiàn)，帶來(lái)一定的水汽。清晨顯著降水日的500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)中，低壓系統(tǒng)更為明顯，中心氣壓較低，上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈。850hPa風(fēng)場(chǎng)上，偏南氣流強(qiáng)盛，風(fēng)速較大，能夠?qū)⒋罅康呐瘽袼斔偷窖芯繀^(qū)域。從水汽輸送來(lái)看，非清晨降水日的水汽通量較小，水汽主要來(lái)自于本地蒸發(fā)和少量的周邊地區(qū)輸送。水汽通量散度為正值，表明水汽有向外擴(kuò)散的趨勢(shì)，不利于降水的形成。清晨降水日的水汽通量有所增加，水汽主要來(lái)自于低緯度地區(qū)，通過(guò)偏南氣流輸送到大別山地區(qū)。水汽通量散度在研究區(qū)域部分地區(qū)為負(fù)值，表明水汽有一定的輻合，為降水提供了一定的水汽條件。清晨顯著降水日的水汽通量顯著增大，水汽來(lái)源廣泛，包括低緯度海洋和周邊地區(qū)。水汽通量散度在研究區(qū)域大部分地區(qū)為負(fù)值，且負(fù)值較大，表明水汽強(qiáng)烈輻合，為降水提供了充足的水汽。在熱力條件方面，非清晨降水日的地面氣溫相對(duì)較低，大氣穩(wěn)定度較高，不利于對(duì)流的發(fā)展。垂直方向上，大氣溫度遞減率較小，對(duì)流抑制能量較大。清晨降水日的地面氣溫有所升高，大氣穩(wěn)定度降低，對(duì)流開(kāi)始發(fā)展。垂直方向上，大氣溫度遞減率增大，對(duì)流抑制能量減小。清晨顯著降水日的地面氣溫較高，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)流發(fā)展強(qiáng)烈。垂直方向上，大氣溫度遞減率較大，對(duì)流抑制能量很小，有利于水汽的快速上升和凝結(jié)。通過(guò)對(duì)非清晨降水日、清晨降水日與清晨顯著降水日的日平均環(huán)境場(chǎng)的合成分析，可以看出大氣環(huán)流、水汽輸送和熱力條件的差異對(duì)降水日變化有著重要影響。大氣環(huán)流的變化決定了水汽的輸送路徑和動(dòng)力條件，水汽輸送的強(qiáng)弱和來(lái)源影響著降水的水汽供應(yīng)，而熱力條件則影響著對(duì)流的發(fā)展和水汽的凝結(jié)。在清晨顯著降水日，有利的大氣環(huán)流、充足的水汽輸送和不穩(wěn)定的熱力條件相互配合，導(dǎo)致清晨時(shí)段降水顯著增加。4.3清晨顯著降水日環(huán)流場(chǎng)的日變化分析進(jìn)一步對(duì)清晨顯著降水日的環(huán)流場(chǎng)進(jìn)行日變化分析，以深入了解降水在清晨時(shí)段顯著增加的原因。選取多個(gè)典型的清晨顯著降水日，對(duì)其00-06時(shí)、06-12時(shí)、12-18時(shí)和18-24時(shí)四個(gè)時(shí)段的環(huán)流場(chǎng)進(jìn)行合成分析。在00-06時(shí)，500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上，低壓系統(tǒng)位于大別山地區(qū)，中心氣壓較低，等壓線密集，表明低壓系統(tǒng)強(qiáng)度較強(qiáng)。850hPa風(fēng)場(chǎng)上，偏南氣流強(qiáng)盛，風(fēng)速可達(dá)12-15m/s，將大量的暖濕水汽輸送到研究區(qū)域。垂直速度場(chǎng)上，在大別山地區(qū)存在明顯的上升運(yùn)動(dòng)，垂直速度負(fù)值較大，表明上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，有利于水汽的抬升和凝結(jié)。水汽通量散度場(chǎng)上，研究區(qū)域大部分地區(qū)為負(fù)值，且負(fù)值較大，表明水汽強(qiáng)烈輻合，為降水提供了充足的水汽條件。在一次典型的清晨顯著降水日中，00-06時(shí)，500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上的低壓系統(tǒng)使得大氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，850hPa偏南氣流帶來(lái)的暖濕水汽在上升過(guò)程中迅速冷卻凝結(jié)，形成大量降水。到06-12時(shí)，500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上，低壓系統(tǒng)逐漸東移，但仍對(duì)大別山地區(qū)有一定影響，中心氣壓略有升高，等壓線相對(duì)稀疏。850hPa風(fēng)場(chǎng)上，偏南氣流有所減弱，風(fēng)速降至8-10m/s，但仍能維持一定的水汽輸送。垂直速度場(chǎng)上，上升運(yùn)動(dòng)有所減弱，但在大別山地區(qū)仍存在一定強(qiáng)度的上升運(yùn)動(dòng)。水汽通量散度場(chǎng)上，研究區(qū)域的水汽輻合強(qiáng)度有所減弱，但仍為負(fù)值，表明水汽仍有一定的輻合。此時(shí)，降水強(qiáng)度開(kāi)始減弱，但由于前期積累的水汽和仍存在的上升運(yùn)動(dòng)，降水仍在持續(xù)。在12-18時(shí)，500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上，低壓系統(tǒng)進(jìn)一步東移，對(duì)大別山地區(qū)的影響明顯減弱，等壓線更為稀疏。850hPa風(fēng)場(chǎng)上，偏南氣流明顯減弱，風(fēng)速降至5-8m/s，水汽輸送能力大幅下降。垂直速度場(chǎng)上，上升運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步減弱，垂直速度負(fù)值減小。水汽通量散度場(chǎng)上，研究區(qū)域的水汽輻合基本消失，部分地區(qū)出現(xiàn)水汽輻散，表明水汽開(kāi)始向外擴(kuò)散。此時(shí)，降水強(qiáng)度明顯減弱，降水范圍縮小，部分地區(qū)降水停止。18-24時(shí)，500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上，低壓系統(tǒng)已遠(yuǎn)離大別山地區(qū)，研究區(qū)域受較為穩(wěn)定的高壓系統(tǒng)控制，等壓線稀疏，盛行下沉氣流。850hPa風(fēng)場(chǎng)上，以偏北氣流為主，風(fēng)速較小，不利于水汽的輸送和聚集。垂直速度場(chǎng)上，下沉運(yùn)動(dòng)明顯，垂直速度為正值。水汽通量散度場(chǎng)上，研究區(qū)域?yàn)樗椛?，表明水汽持續(xù)向外擴(kuò)散。此時(shí)，降水基本停止，天氣逐漸轉(zhuǎn)晴。通過(guò)對(duì)清晨顯著降水日環(huán)流場(chǎng)的日變化分析可以看出，在清晨時(shí)段，低壓系統(tǒng)的存在、強(qiáng)盛的偏南氣流和強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)以及水汽的強(qiáng)烈輻合，共同導(dǎo)致了降水的顯著增加。隨著時(shí)間的推移，低壓系統(tǒng)的移動(dòng)、氣流和水汽條件的變化，使得降水強(qiáng)度和范圍逐漸減小，最終停止。這些結(jié)果表明，環(huán)流場(chǎng)的日變化對(duì)大別山暖季清晨顯著降水日的降水過(guò)程有著重要的影響，是導(dǎo)致降水日變化的重要因素之一。4.4本章小結(jié)本章通過(guò)對(duì)大別山暖季降水的深入研究，明確了非清晨降水日、清晨降水日與清晨顯著降水日的定義。在此基礎(chǔ)上，合成分析了不同類型降水日的日平均環(huán)境場(chǎng)，結(jié)果顯示非清晨降水日受高壓系統(tǒng)控制，水汽輸送弱，大氣穩(wěn)定；清晨降水日受弱低壓影響，水汽輸送和上升運(yùn)動(dòng)有所增強(qiáng)；清晨顯著降水日低壓系統(tǒng)明顯，水汽輸送強(qiáng)盛，大氣不穩(wěn)定。進(jìn)一步對(duì)清晨顯著降水日環(huán)流場(chǎng)進(jìn)行日變化分析，發(fā)現(xiàn)清晨時(shí)段低壓系統(tǒng)、強(qiáng)盛偏南氣流、強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)和水汽強(qiáng)烈輻合共同導(dǎo)致降水顯著增加，隨后隨著時(shí)間推移，低壓系統(tǒng)移動(dòng)，氣流和水汽條件變化，降水強(qiáng)度和范圍逐漸減小直至停止。綜合來(lái)看，大氣環(huán)流、水汽輸送和熱力條件的差異對(duì)大別山暖季降水日變化有著重要影響。大氣環(huán)流決定水汽輸送路徑和動(dòng)力條件，水汽輸送影響降水的水汽供應(yīng)，熱力條件影響對(duì)流發(fā)展和水汽凝結(jié)。在清晨顯著降水日，這些因素相互配合，使得清晨降水顯著增加。本章研究為深入理解大別山暖季降水機(jī)制提供了重要依據(jù)，也為后續(xù)的數(shù)值模擬分析奠定了基礎(chǔ)。五、大別山清晨降水的數(shù)值模擬分析5.1個(gè)例的降水模擬評(píng)估為深入探究大別山清晨降水的形成機(jī)制，選取2015年7月10日這一典型的清晨顯著降水日作為研究個(gè)例。該日00-06時(shí)大別山地區(qū)降水量占全天降水量的60%，具有明顯的清晨降水特征。利用WeatherResearchandForecasting（WRF）模式對(duì)此次降水過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，模式水平分辨率設(shè)置為3km，垂直方向分為40層，以準(zhǔn)確刻畫大別山地區(qū)復(fù)雜的地形和大氣動(dòng)力、熱力過(guò)程。模擬時(shí)段從7月9日12時(shí)開(kāi)始，至7月10日18時(shí)結(jié)束，共計(jì)30小時(shí)。將模擬結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)估模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在降水總量方面，觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示7月10日大別山地區(qū)的降水總量為80-120mm，高值區(qū)主要集中在大別山的東北部和東南部。WRF模式模擬的降水總量在70-110mm之間，降水高值區(qū)的位置與觀測(cè)基本一致，但在降水強(qiáng)度上略低于觀測(cè)值。在降水日變化方面，觀測(cè)數(shù)據(jù)表明降水量在03-06時(shí)達(dá)到峰值，平均降水量為1.8-2.2mm/h。模式模擬的降水量峰值出現(xiàn)在04-07時(shí)，平均降水量為1.5-1.9mm/h，峰值出現(xiàn)時(shí)間較觀測(cè)略晚，強(qiáng)度也稍弱。為了進(jìn)一步評(píng)估模擬結(jié)果，計(jì)算了模擬降水與觀測(cè)降水的相關(guān)系數(shù)和均方根誤差。相關(guān)系數(shù)反映了模擬值與觀測(cè)值之間的線性相關(guān)程度，均方根誤差則衡量了模擬值與觀測(cè)值之間的平均誤差。經(jīng)過(guò)計(jì)算，此次模擬的相關(guān)系數(shù)為0.82，表明模擬降水與觀測(cè)降水之間具有較強(qiáng)的線性相關(guān)性；均方根誤差為15.6mm，說(shuō)明模擬結(jié)果在一定程度上能夠反映觀測(cè)降水的變化趨勢(shì)，但仍存在一定的誤差。分析模擬結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)存在差異的原因，主要包括以下幾個(gè)方面。模式中的物理過(guò)程參數(shù)化方案存在一定的不確定性，如云微物理過(guò)程、邊界層過(guò)程等參數(shù)化方案的選擇會(huì)影響模式對(duì)降水的模擬效果。地形的復(fù)雜性使得模式在處理地形與大氣相互作用時(shí)存在一定的困難，雖然WRF模式采用了較高的分辨率來(lái)刻畫地形，但仍可能無(wú)法完全準(zhǔn)確地反映地形對(duì)氣流的影響。初始條件和邊界條件的不確定性也會(huì)對(duì)模擬結(jié)果產(chǎn)生影響，再分析數(shù)據(jù)本身存在一定的誤差，這些誤差會(huì)在模擬過(guò)程中逐漸積累，導(dǎo)致模擬結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)存在差異。雖然WRF模式在模擬大別山清晨降水時(shí)存在一定的誤差，但總體上能夠較好地再現(xiàn)降水的時(shí)空分布特征和日變化趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的分析，可以為進(jìn)一步研究大別山清晨降水的形成機(jī)制提供重要的參考依據(jù)。5.2環(huán)境場(chǎng)分析與地形降水機(jī)制探討結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果，對(duì)2015年7月10日清晨降水個(gè)例的環(huán)境場(chǎng)特征進(jìn)行深入分析，以探討地形對(duì)降水的影響機(jī)制。在大氣環(huán)流方面，模擬結(jié)果顯示，在降水發(fā)生前，500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上，低壓系統(tǒng)逐漸向大別山地區(qū)移動(dòng)，在00-06時(shí)，低壓中心位于大別山地區(qū)，中心氣壓較低，等壓線密集，表明低壓系統(tǒng)強(qiáng)度較強(qiáng)。這種低壓系統(tǒng)的存在使得大氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，為降水提供了重要的動(dòng)力條件。在850hPa風(fēng)場(chǎng)上，偏南氣流強(qiáng)盛，風(fēng)速可達(dá)12-15m/s，將大量的暖濕水汽從低緯度地區(qū)輸送到大別山地區(qū)。這種強(qiáng)盛的偏南氣流不僅帶來(lái)了充足的水汽，還與地形相互作用，進(jìn)一步影響了降水的分布和強(qiáng)度。從水汽輸送來(lái)看，模擬結(jié)果表明，在降水過(guò)程中，水汽主要來(lái)自于南海和西太平洋地區(qū)。通過(guò)偏南氣流的輸送，水汽在大別山地區(qū)強(qiáng)烈輻合。在00-06時(shí)，水汽通量散度在大別山地區(qū)大部分區(qū)域?yàn)樨?fù)值，且負(fù)值較大，表明水汽輻合強(qiáng)烈。這種強(qiáng)烈的水汽輻合為降水提供了充足的水汽來(lái)源，使得降水能夠在清晨時(shí)段持續(xù)增強(qiáng)。地形對(duì)降水的影響機(jī)制主要體現(xiàn)在動(dòng)力強(qiáng)迫和熱力作用兩個(gè)方面。在動(dòng)力強(qiáng)迫方面，大別山的地形對(duì)偏南氣流產(chǎn)生了阻擋和抬升作用。當(dāng)偏南氣流遇到大別山時(shí)，氣流被迫抬升，在迎風(fēng)坡形成強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。這種上升運(yùn)動(dòng)使得水汽迅速冷卻凝