尽管暴雨的时空变化特征已经得到了广泛的研究，但这些研究大多只关注逐个站点的降水，而对于区域性暴雨事件（RHPE）的研究非常有限。除此之外，热带气旋（TC）常常伴随有狂风、暴雨、风暴潮等灾害性天气，甚至会出现特大暴雨和伴随爆发性洪水，其破坏性和所造成的灾害性极强。当前，热带气旋与区域性暴雨事件的联系及其时空特征尚不明晰。
近日，中国地质大学（武汉）环境学院大气科学系顾西辉教授课题组利用CN05.1的格点化日尺度数据集、IBTrACS 版本4的热带气旋最佳路径资料以及ECMWF的ERA5数据集的逐月再分析数据，探讨了1961-2018年热带气旋引起的中国区域性暴雨事件的水文气候影响。
研究表明，TC引起的区域性暴雨事件，主要发生在4-10月，其中在6-9月发生频数多，发生面积（A）、累计面积平均降水深度（P）、累积降雨总量（V）最大（见图1）。TC引起的区域性暴雨事件的发生频数、总历时的空间分布及其贡献率由东部沿海地区逐渐向内陆递减（见图2）。
图1 1961-2018年期间，在东部季风区TCs和TC引起的的RHPEs的季节性特征。在a和b中，分别显示了TC引起的RHPE和距我国海岸线500公里范围内的TC的发生频率。c-h中显示了每个和所有TC引起的RHPE的A、P和V的分布
图 2 热带气旋引起的区域性暴雨事件发生频数和历时以及贡献率的空间分布特征
以50 mm为暴雨阈值时，TC引起的区域性暴雨事件的发生频数、持续时间以及发生面积、累计面积平均降水深度、累积降雨总量的年均值和年总和均呈增加趋势，而发生频数、持续时间在我国东部大部分地区均呈增加的趋势。这说明，TC引起的区域性暴雨事件的发生次数越来越频繁、历时越来越长、强度越来越来强。
图3 热带气旋引起的区域性暴雨事件（50 mm为阈值）的发生频数、持续时间（D）、发生面积（A）、累计面积平均降水深度（P）和累积降雨总量（V）的时间变化
图4 热带气旋引起的区域性暴雨事件发生频数和持续时间的变化趋势的空间分布
1990-2018年相对于1961-1989年，TC引起的区域性暴雨事件的发生面积、累计面积平均降水深度、累积降雨总量的10年、20年、50年一遇的值均显著增加，TC引起的潜在灾害风险和程度明显上升。TC强度越强，TC引起的区域性暴雨事件的发生面积、累积降雨总量越高，累计面积平均降水深度越低；TC移动速度越慢，TC引起的区域性暴雨事件的发生面积、累积降雨总量越低，累计面积平均降水深度越高。
对于TC引起的区域性暴雨事件的机制，在TC引起的区域性暴雨事件发生面积（A）、累计面积平均降水深度（P）、累积降雨总量（V）最大的10年，西北太平洋水汽的增加及其垂直风切变减弱可促进TC生成，而西北太平洋纬向风的西风异常可促进TC往我国移动发展，在我国上空的垂直风切变减弱可延缓TC登陆后的衰减，我国华南和东南地区存在逆时针的引导气流可诱导TC往华南和东南地区移动发展，在我国南海的西南暖湿气流、西北太平洋西部的东南暖湿气流往中国华南和东南地区输送充分水汽。这些大气环流模式有利于 TC登陆后的维持以及促进TC引起的区域性暴雨事件发生范围和强度的增加。
图5 热带气旋引起的持续时间（D）、发生面积（A）、累计面积平均降水深度（P）和累积降雨总量（V） 最大的 10 年和最小的 10 年的 850 hPa 纬向风、引导气流、垂直风切变和水汽通量的合成图
在气候变暖的情况下，热带气旋往往会变得更强、衰弱速度更慢、停滞时间更长，因此，如何应对由极端的热带气旋引起的区域性暴雨事件引发的日益增加的灾难性灾害风险，是社会面临的巨大挑战。
上述成果发表在《Atmospheric Research》，研究工作得到科技部国家重点研发计划项目（2018YFA0605603）、国家自然科学基金项目（41901041、U1911205和42001042）等项目资助。大气科学系2018级本科生韦李宏为第一作者。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2021.105862
