云南省區域性短時強降水時空分布及其分類天氣系統特征

摘要 山地復雜地形地貌疊加特殊的地理位置使得短時強降水成為云南省發生頻率較高的一種強對流天氣，常引發自然災害。基于中國氣象局陸面數據同化系統（CMA Land Data Assimilation System，CLDAS）產品提供的2008—2022年0.062 5°×0.062 5°高空間分辨率的逐小時降水和ERA5逐小時再分析資料，本研究使用K均值聚類法對91次區域性短時強降水天氣過程的環流進行聚類分型，并揭示其三維天氣系統配置及熱、動力特征。結果表明：1）短時強降水以滇東南發生頻率最高，滇東南、滇西南和滇西的部分地區強度最強。日內以20—21時（世界時）強度大，14—15時頻次多。年內以7月降水強度最大，6月降水量最多。同時，年際變化明顯，其中極強值年份降水量可達80 mm以上，其多年平均降水量維持在26 mm左右。2）區域短時強降水天氣過程可分為西風小槽型、高空長槽型和副高外圍型，以高空長槽型發生頻次最多、強降水范圍最大。3）3類天氣系統配置都存在有利于短時強降水發生的動力、水汽和熱力條件：200 hPa存在強輻散區（如高空急流南側），500 hPa位于槽前或副高西側并伴有上升運動，中低層配合有低層切變線和低渦、地面輻合線等;同時，水汽多來自孟加拉灣，水汽隨偏西氣流至云南上空后輻合，K指數大于38 ℃。高空長槽型由于中低層切變線和低渦更靠近云南中部，低空鋒面及冷空氣活動更強，云南區域上空低（高）層輻合（散）最強，且由于其前傾的垂直結構引起的熱力不穩定也最強，導致區域上空整層的上升運動和水汽輻合最顯著、范圍最大，故由其引起的短時強降水范圍更大。

關鍵詞云南省;短時強降水;客觀分型;天氣學模型

短時強降水具有局地性強、突發性強、強度大、歷時短的特點（俞小鼎等，2020），也是引發自然災害的重要因素之一，它是短時和臨近天氣預報中的難點和重點。因此，研究短時強降水對了解當地的氣候特征以及防洪減災具有非常重要的意義。

短時強降水時空分布不均勻（Zhang and Zhai，2011;陳炯等，2013;唐永蘭等，2022）。中國夏季短時強降水的發生頻率由南向北遞減，暖季短時強降水最強頻率和最大強度多出現在午后（陳炯等，2013）。華南、華北和東北三個地區的短時強降水事件多發生在傍晚前后，云貴高原和四川盆地則多發生在凌晨（Zhang and Zhai，2011）。華北地區是我國極端短時強降水的高發地區，在燕山、太行山靠近華北平原一側的山腳和平原地區短時強降水發生頻率高（Zhang et al.，2013;Yuan et al.，2014;Luo et al.，2016），且具有從山區向平原傳播的特征（Li et al.，2017）。西南地區短時強降水主要集中在云南東南部、貴州東南部和四川盆地西南部（毛冬艷等，2018），其中四川盆地短時強降水西多東少（冉津江等，2023）。且在全球變暖背景下，西北地區東部、四川盆地區域短時強降水頻次和降水量有明顯的增加趨勢（白曉平等，2018;毛冬艷等，2018）。

短時強降水的發生發展受到多種因素的共同影響（Houze et al.，1989;Chen and Li，1995;Houze，2004;Lau et al.，2008;Iwasaki，2015;Luo and Chen，2015;Luo et al.，2016），其成因復雜。美國中東部地區約65％的短時強降水事件由中尺度對流系統（mesoscale convective system，MCS）直接造成（Schumacher and Johnson，2005）。中國臺灣地區除受臺風影響外，在西南季風影響下，地形對短時強降水的空間分布起到了至關重要的作用（Chen et al.，2007）。中尺度系統的發生發展常常伴有短時強降水，中β尺度干線、輻合線以及中β尺度Ω系統的發生發展可直接觸發短時強降水事件（丁一匯，2005;李明等，2016）。雖然中尺度系統可直接導致短時強降水的出現，但中尺度系統的演變受到天氣尺度系統和環境要素配置的制約。諸多學者研究了極端強降水發生時的天氣尺度和中尺度背景特征（Glass et al.，1995;Junker et al.，1999）。我國不少針對短時強降水天氣過程的研究也總結出了各區域短時強降水發生對應的各層次天氣系統及其配置型，如副熱帶高壓與西來槽相互作用型、西風小槽型、黃淮低渦倒槽型和東北冷渦型是造成北京地區短時強降水過程的主要天氣系統（楊波等，2016）;西北地區東部短時強降水存在4類天氣學中尺度概念模型（白曉平等，2016）。但不同區域存在差異，如：青海短時強降水可劃分為3種環流型，即西風氣流型、副熱帶高壓型和高原低渦切變型（張青梅等，2022）;滇中地區短時強降水過程對應的500 hPa影響系統不同，在700 hPa層次上都存在切變線，地面均有輻合線或者弱冷鋒影響（周泓等，2024）;甘肅河東夏季區域性短時強降水存在4種天氣尺度系統配置下的概念模型，即高原槽東移型、副高邊緣西南氣流型、兩高切變型和西北氣流型（孔祥偉等，2024）。除受到各種天氣系統的動力作用外，充沛的水汽和不穩定能量是形成極端短時強降水的必要條件（孫繼松，2017），且不同環流形勢導致的水汽條件和熱力條件不同，以致短時強降水及其發生機制存在差異（狄瀟泓等，2018），如：副高外圍的西南氣流為“0713”山西短時強降水提供了充沛的水汽，而“上干冷、下暖濕”的層結結構及“高層冷平流、低層暖平流”則提供了能量條件（馬麗等，2020）。

青藏高原是我國西南部地區最主要的大地形，對其周邊區域天氣氣候有著深遠的影響（Yeh，1950）。云南位于青藏高原東南側，屬于低緯高原地區，多山地的復雜地形地貌加上特殊的地理位置使得云南的降水具有很強的局地性，短時強降水是云南省發生頻率較高的一種強對流天氣，其預報難度大。云南短時強降水受到學者們的廣泛關注，如：李華宏等（2017）統計分析了1981—2015年云南省125個國家級測站的短時強降水，認為云南境內的短時強降水自西北向東南方向遞增，發生頻率最高的區域位于云南南部和東部邊緣地區，且在傍晚到夜里時段高發;何鈺等（2018）使用配料法建立了云南短時強降水預報的5類概念模型;朱莉等（2019）對2013年6月9—10日發生在云南的短時強降水過程進行了中尺度特征和成因分析，結果表明，短時強降水發生前K指數不斷增大，大的K指數可以作為預報短時強降水的參考指標;朱莉等（2020）的研究結果表明，在“1713”號臺風“天鴿”的西行影響下，云南短時強降水出現在700 hPa臺風前側的風速輻合區以及邊界層輻合線附近;何鈺等（2021）將云南省副高外圍的短時強降水劃分為3類，即青藏高壓和西太平洋副高輻合類、單純副高外圍類和副高西側配合西風槽類;陳小華等（2022）分析了因切變線系統影響而造成的云南短時強降水過程。此外，還有學者對滇西或滇南的短時強降水進行了深入分析（段鶴等，2011;張崇莉等，2011;朱莉等，2023）。

目前關于云南省短時強降水的分析多使用空間分布不均勻的站點資料和主觀預報員分類。本研究基于2008—2022年高時空間分辨率的逐小時格點降水資料，針對區域性短時強降水天氣過程，采用K均值聚類算法對其環流進行客觀分類，并結合天氣學環流分析及物理量診斷，綜合分析云南省區域短時強降水發生的動力和熱力等特征，可為云南地區短時強降水的預報預警提供科學參考。

1 資料和方法

1.1 資料

資料包括：中國氣象局提供的陸面數據同化系統（CLDAS）產品中2008—2022年0.062 5°×0.062 5°空間分辨率的逐小時降水資料;歐洲中心的ERA5（1°×1°）再分析資料，包括高度場、風場、海平面氣壓場、10 m風場、假相當位溫、相對濕度、比濕、垂直速度等，層次從1 000 hPa至200 hPa，共37層（Hersbach et al.，2020）。

使用的地圖是基于中華人民共和國自然資源部地面技術審查中心的GS（2019）3082號標準地圖，底圖無修改。云南省格點數據選取的范圍如圖1所示。

1.2 方法

1.2.1 短時強降水定義

短時強降水采用中國氣象局定義的小時降水量≥20 mm的標準（俞小鼎，2013）。區域性短時強降水采用的是00—24時（世界時）為一日，在同一日內同一格點多次出現短時強降水時，頻次累加統計，而同一日內所有格點短時強降水格點數記為該日短時強降水總格點數。

1.2.2 聚類分型

本文主要采用K均值聚類和合成分析方法。

K均值聚類法是按照每個觀測值距離中心值在歐式空間距離最近的原則，將n個觀測值劃分為K個聚類，其中聚類數K值要預先確定。

簇內誤方差（within-cluster sum of square error，SSE，ESS）是衡量聚類效果的一個重要指標，其計算方法是將簇內每個點到其質心的距離平方求和。優化目標是最小化SSE，從而提高簇的緊密性，SSE越接近0，說明聚類越好。其計算公式為：ESS=∑ni=1（xi-μi）2。其中：xi為真實數據；μi為擬合數據。

平均距離是指樣本點到質心的距離。對于一個簇來說，所有樣本點到質心的距離之和越小，便認為這個簇中的樣本越相似，簇內差異越小。其計算式為：d（x，μ）=∑ni=1（xi-μi）2。其中：x表示簇中的一個樣本點；μ表示該簇中的質心；n表示每個樣本點中的特征數目；i表示組成點x的每個特征。

輪廓系數用于衡量聚類結果的緊密度和分離度。輪廓系數的取值范圍是從-1到+1，值越大表明該點與其所在聚類的匹配度越高，與其他聚類的匹配度越低，聚類的效果也就越好。輪廓系數的計算式為：s（i）=b（i）-a（i）max{a（i），b（i）}。其中：a（i）表示第i個向量到同一聚類內其他點的距離的平均值;b（i）表示第i個向量到相鄰聚類內所有點的平均距離的最小值。

本文選取云南地區91次區域性短時強降水天氣過程對應的區域（80°～120°E，20°～40°N）500 hPa位勢高度距平場進行環流客觀分型，并選取聚類數1～50進行試驗。由圖2可知，當聚類數≥3時，簇內誤方差值、平均距離值和平均輪廓系數隨著聚類數增加而減小的幅度迅速減弱。故將云南省區域性短時強降水的天氣尺度環流形勢分為3類。

本文采用的垂直風切變、K指數、位溫、水汽通量及散度等物理診斷量均為常用量，其中垂直風切變可參考壽紹文等（2003）和朱莉等（2020）等。考慮到云南省地形復雜，本文分析10 m高度到400 hPa高度的垂直風切變。

2 結果分析

2.1 氣候特征

2.1.1 區域性短時強降水天氣過程

由表1可見，2008—2022年格點數在100以內的云南短時強降水過程最多，占比為76％;格點數大于等于300的過程有96次。為避免因局地中小尺度系統造成的短時強降水天氣較多，我們挑選出受天氣尺度系統影響而形成的大范圍短時強降水天氣過程（能代表全省天氣過程）。本文將同一日達到短時強降水的格點數大于等于300的過程定義為

區域性短時強降水天氣過程。去除臺風西行引起的5次短時強降水天氣過程后，最后共篩選出91次云南省區域性短時強降水天氣過程。

2.1.2 空間分布

由云南省區域性短時強降水的空間分布（圖3）可見，區域性短時強降水發生頻率的最高值位于云南省文山壯族苗族自治州。云南省東南部地區每年發生20次以上，紅河南部邊境地區也較容易發生短時強降水，每年在10次以上（圖3a）。短時強降水極大值（圖3b）和平均降水量（圖3c）的最大值分布在滇東南、滇西南和滇西的部分地區，該地區最大小時雨量超過70 mm，平均短時強降水量超過30 mm。此結果類似于李華宏（2017）的分析結果，但在滇東南存在差異，這可能與本文主要分析區域性短時強降水有關。

2.1.3 時間分布

從日變化（圖4a）來看，云南短時強降水頻次從07時開始逐漸增多，14—15時達到頂峰，之后開始逐漸減少;降水量一般在傍晚到次日凌晨較多。這與李華宏（2017）、許美玲等（2011）的結論較一致。短時強降水極大值出現在20—21時（圖4b），降水量超過90 mm，其次是11時、14時、18時和24時，降水量也超過80 mm。由降水量平均值變化（圖4c）可知，平均降水量日變化不大，主要維持在25 mm左右，相對來說05時的降水量最小，剛剛達到20 mm的短時強降水閾值。從短時強降水的日內變化（圖略）來看，強降水主要發生在傍晚到次日凌晨，很少發生在00—05時。

與其他降水指標類似，云南省區域性短時強降水存在明顯的年變化，受云南干濕季的影響較明顯。由圖4d—4f可知，云南省短時強降水主要發生在每年的4—10月。6月短時強降水發生頻率最高（圖4d），其次是8月，4、5和7月發生的頻次也較高，10月發生的頻率最低。由極大值逐月變化（圖4e）可知，云南省短時強降水極大值出現在7月，達到了100 mm，其次是10月，達80 mm以上，其他月份超過50 mm。云南省短時強降水平均降水量逐月變化不大，維持在25 mm左右（圖4f）。云南區域性短時強降水的逐月變化（圖略）顯示，6月出現短時強降水最多，7月出現短時強降水最大。

云南省區域性短時強降水存在較明顯的年際變化，2020年發生頻次最多，達到了8 367次（圖4g），其次是2016年（8 319次），發生頻次最少的是2009年（1 409次）。總的來說，2015年之后短時強降水發生頻次略多于之前。由圖4h、4i可知，2008、2013和2015年云南省區域性短時強降水的極大值超過了80 mm，其他年份約為40 mm，平均降水量逐年變化不大，維持在26 mm左右。

2.2 區域短時強降水過程類型

本文通過K均值聚類分析，把91次云南省區域短時強降水天氣過程分為3類，其中第一類有30次，第二類有32次，第三類有29次，不同類型頻次數基本相當。由3類環流型對應的短時強降水合成（圖5）可見：第一類短時強降水發生頻次較少，零散地分布在云南除中西部以外的區域（圖5a、5d、5g）;第二類短時強降水遍布云南全省，且頻次最多、強度最大（圖5b、5e、5h）;第三類短時強降水分布類似于第一類，但其在東部、東北部和南部有較高頻次和較強降水（圖5c、5f、5i）。

2.3 環流特征

第一類對應的500 hPa位勢高度場上，云南處于高原南部南支槽前，其西北對應負位勢高度，表明西風帶短波槽活動較常年更頻繁，短波槽東移，云南位于短波槽前，大部為上升運動，故稱為西風小槽型（圖6a）。第二類對應的500 hPa層次上，在高原西北側的蒙新高地附近為高壓脊，伴有正高度距平，其東側負高度距平一直向南伸展，對應東部槽向南穿過云南，全省大部處于槽前，且整個云南省都處于垂直上升運動區，故稱為高空長槽型（圖6b）。第三類對應的500 hPa層次上，高原北側有高度正距平中心，相對常年有更強的高壓脊;南部為副熱帶高壓，伴隨正高度距平，表明西太平洋副高偏強偏西，整個云南處于西太平洋副高西北，為上升運動，故稱為副高外圍型（圖6c）。

200 hPa環流場上，第一類西風小槽型對應云南省處于高空急流右側、南亞高壓北邊緣，滇東南處于高層輻散區（圖7a）;第二類高空長槽型對應的高空急流不明顯，但區域大部為輻散，處于高空南亞高壓控制區（圖7b）;第三類副高外圍型對應的高空急流最強，南亞高壓北界位置最北，云南處于強的高空急流右側南亞高壓內，滇東南為輻散（圖7c）。在3類中，高空長槽型輻散區范圍最大、強度最強。

由700 hPa流場可見，西風小槽型在云南中部和北部有切變線（圖8a）;高空長槽型也有明顯的切變線，一條位于滇東南，在滇北的北部還有低渦切變，云南大部地區都為輻合（圖8b）;副高外圍型在云南中南部有一切變線，在云南北部有一低渦切變，低渦切變線附近有輻合，只是該型的低渦切變位置相對高空長槽型略偏北（圖8c）。以上3類都有低空切變線，但它們的低渦切變線位置存在差異，且在云南省上空以高空長槽型的輻合最顯著、范圍最大。

觸發強對流天氣發生很重要的一個因子就是地面輻合線，而且它對強對流天氣的維持起重要作用。由10 m流場（圖9）可知，3類環流型在近地面都有輻合線和低渦，且都呈西北-東南向，但高空長槽型對應的地面輻合線位置稍偏南偏西（圖9b），且深入云南，對云南的影響更大。

海平面氣壓場（圖10）顯示，3類短時強降水對應的地面為熱低壓，云南省大部分地區處于向西南方向開口的低壓倒槽內。伴隨西南熱低壓的發展，氣壓場形成了向西南開口的低槽，易出現倒槽鋒生。從2 m溫度場（圖10）可知，在倒槽的西北邊有冷空氣南下，東南邊為暖空氣，冷暖空氣在倒槽西北邊交匯，觸發鋒生。該結論與許美玲等（2011）的研究結論較一致：地面鋒面的存在可為強降水的發生提供良好的熱力、動力抬升條件。

2.4 物理量診斷

由圖11可知，云南省3類區域性短時強降水的水汽主要來自孟加拉灣地區，云南省大部分地區水汽通量輻合，且以高空長槽型對應的水汽通量輻合最顯著、范圍最大。

沿104°E對云南省發生短時強降水區作假相當位溫、相對濕度和垂直速度的垂直剖面（圖12），以分析發生短時強降水的動力、熱力和水汽條件。從垂直速度場看，3類環流型均對應整層為上升運動，尤以高空長槽型的垂直上升運動最強。在700 hPa附近，假相當位溫存在一個332 K的低值區，從地面到700 hPa，隨高度增加假相當位溫減小，說明低層大氣層結不穩定;此外，3類環流型都對應有等位溫線的傾斜，表明有鋒面及相關的冷空氣活動，尤以高空長槽型最強。從濕度場看，600 hPa以下較濕，近地面相對濕度超過90％，說明低層水汽很好，其中高空長槽型濕層最深厚（圖12b），對應濕度條件最好，垂直上升運動也最強。

由K指數和垂直風切變（圖13）可見，云南省全區超過30 ℃，中南部大部分地區K指數超過38 ℃，且高空長槽型（圖13b）和副高外圍型（圖13c）對應的區域中心K指數超過40 ℃。在400 hPa以下，3類環流型都對應較強的垂直風切變，垂直風切變大于1×10-3 s-1。這進一步說明云南短時強降水發生時的動力和熱力條件很好。

2.5 可能機理

綜上所述，3類環流型都可為區域短時強降水提供有利的熱力、動力和水汽條件。

西風小槽型（圖14a）對應高層200 hPa在高空急流以南、南亞高壓北部內側，中層500 hPa多短波槽東移，區域上空處于槽前，為上升運動，低層有切變線和輻合，地面為低壓倒槽，配合有鋒面冷空氣活動，各層系統隨高度向西傾斜，屬于后傾結構;水汽主要來自孟加拉灣，全區整層水汽通量輻合，低空相對濕度超過90％，存在熱力不穩定，K指數大于38 ℃且有強的垂直風切變。

高空長槽型（圖14b）對應200 hPa在南亞高壓北部內側的強輻散區，500 hPa從華北到西南有長槽穿過云南，全省處于槽前較強的垂直上升運動區，低層切變線位置靠近云南中部，輻合更強，地面處于低壓倒槽內，配合有鋒面冷空氣活動，各層系統隨高度向東傾斜，屬于前傾結構;加上有來自孟加拉灣的水汽輸送，并在全省整層水汽通量輻合，濕層深厚，有強的熱力不穩定，K指數超過40 ℃且有強的垂直風切變。

副高外圍型（圖14c）對應200 hPa在高空急流以南、南亞高壓北部內側的輻散區，500 hPa處于副高西北外圍的垂直上升運動區，低層有低渦切變線和輻合線，地面處于低壓倒槽內，配合有鋒面冷空氣活動，各層系統位置對應一致，呈現相當正壓結構;來自孟加拉灣的水汽輸送使全省整層水汽通量輻合，低空相對濕度超過90％，且存在熱力不穩定，K指數大于40 ℃。

西風小槽型，天氣系統隨高度后傾，短時強降水主要發生在槽前;高空長槽型，天氣系統隨高度前傾，短時強降水發生在槽后;副高外圍型，天氣系統位置高低層較為一致，強降水就發生在地面輻合線附近。其中，由于高空長槽型的中低層切變線和低渦更靠近云南中部、低空鋒面及冷空氣活動更強，云南區域上空低層輻合（高層輻散）最強，且由于其前傾的垂直結構引起的熱力不穩定也最強，導致區域上空整層的上升運動和水汽輻合最明顯、范圍最大，所以由其引起的短時強降水范圍更大。

3 結論和討論

本研究共篩選出91次區域性短時強降水天氣過程，在分析其氣候特征的基礎上，使用K均值聚類分析法把天氣過程分為3類，并通過合成分析揭示了3類區域性短時強降水發生的環流形勢及天氣尺度空間配置概念模型，得到如下主要結論：

1）不考慮臺風西行影響，2008—2022年云南省區域性短時強降水天氣過程一共有91次。區域性短時強降水發生頻率最高的區域位于滇東南地區，降水極大值和平均降水量最大值位于滇東南、滇西南和滇西的部分地區。20—21時降水強度較大，14—15時短時強降水出現頻次最多。7月降水強度最大，6月降水頻次最多。云南省區域性短時強降水存在較明顯的年際變化特征，2008、2013和2015年云南省區域性短時強降水的極大值超過了80 mm，其他年份約為40 mm，平均降水量的逐年變化不大，維持在26 mm左右。此外，短時強降水發生頻次在2015年之后略多于之前，其可能也存在年代際變化，但由于分析年限較短，所以有待以后深入研究。

2）根據K均值聚類分析，91次云南省區域短時強降水天氣過程可分為3類;其中，第一類西風小槽型共30次，第二類高空長槽型共32次，第三類副高外圍型共29次。第一類短時強降水發生頻次較少，零散地分布在云南除中西部以外的區域;第二類短時強降水遍布云南全省，且頻次最多、強度最強;第三類短時強降水分布類似于第一類，但其在東部、東北部和南部表現出較高頻次和較強降水。

3）3類天氣系統配置都對應有利于短時強降水發生的動力、水汽和熱力條件。200 hPa位于高空急流南側（南亞高壓內），500 hPa位于槽前或副高西側并伴有上升運動，中低層配合有低層切變線和低渦、地面輻合線等，來自孟加拉灣的水汽在區域上空輻合，K指數大于38 ℃。西風小槽型，由于天氣系統隨高度后傾，短時強降水主要發生在槽前;高空長槽型，天氣系統隨高度前傾，短時強降水發生在槽后;副高外圍型，天氣系統位置高低層較為一致，強降水就發生在地面輻合線附近。其中，由于高空長槽型的中低層切變線和低渦更靠近云南中部、低空鋒面及冷空氣活動更強，云南區域上空低層輻合（高層輻散）最強，且由于其前傾的垂直結構引起的熱力不穩定也最強，導致區域上空整層的上升運動和水汽輻合最明顯、范圍最大，所以由其引起的短時強降水范圍更大。

本文運用空間分布均勻的再分析格點資料，對云南省內的區域性強降水天氣過程進行了統計分析，但由于云南境內的短時強降水頻次空間分布極不均勻，所以其分析結果與以往基于站點資料分析的結果存在差異。由于格點資料的空間分辨率比站點資料高，以往站點資料的空間分辨率又較低，且各地站點觀測資料的長度參差不齊，所以在以后的研究中，需要對小范圍站點資料和高分辨率陸面再分析資料作對比分析，并考慮鄉鎮自動站逐時觀測資料，以進一步分析短時強降水事件的統計可靠性。此外，本文對區域性短時強降水天氣過程的環流背景及多層天氣系統配置進行了研究，但對于不同環流背景下短時強降水發生的特點及局地條件還需深入探究。

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·ARTICLE·

Spatial and temporal distribution of regional short-term heavy precipitation events in Yunnan Province and classification of weather system characteristics

GUO Zhirong TAN Guirong DUAN Wei YANG Suyu3，JIANG Qinghua4

State Key Laboratory of Climate System Prediction and Risk Management/Key Laboratory of Meteorological Disaster，Ministry of Education／Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China;

2Yunnan Institute of Meteorological Sciences，Kunming 650034，China;

3Yunnan Meteorological Observatory，Kunming 650034，China;

4National Marine Environment Prediction Center，Beijing 100081，China

Abstract The complex topography and unique geographical location of Yunnan Province contribute to the frequent occurrence of short-term heavy precipitation，a severe convective weather phenomenon often associated with natural disasters.Using hourly precipitation data at a high spatial resolution of 0.062 5°×0.062 5° from the China Meteorological Administration Land Data Assimilation System （CLDAS） and ERA5 hourly reanalysis data from 2008 to 2022，this study analyzes 91 regional short-term heavy precipitation events and classifies them using K-means clustering.The three-dimensional weather system configuration and its thermal and dynamic characteristics are also examined.The results reveal the following：1） Short-term heavy precipitation is most frequent in southeastern Yunnan，with the highest intensity observed in southeastern，southwestern，and western region of the province.Peak intensity occurs between 2000 UTC and 2100 UTC，while peak frequency is observed from 1400 UTC to 1500 UTC.Inter-annual variability is significant，with extreme years experiencing precipitation exceeding 80 mm，compared to an average of 26 mm.2） The precipitation events can be categorized into three types：the westerly-small trough type，the upper-level long trough type，and the peripheral type of the subtropical high.The upper-level long trough type exhibits the highest intensity and frequency，occurring across the entire province.3） Favorable conditions for precipitation include dynamic，thermal，and moisture-related factors.At 200 hPa，strong divergence is observed in regions such as the southern side of the upper-level jet stream，located in front of a trough or on the western side of the subtropical high，coupled with upward motion at 500 hPa.This is combined with low-level shear lines，low vortices，and surface convergence zones in the middle and lower troposphere.Moisture convergence primarily originates from the Bay of Bengal，interacting with westerly airflow over Yunnan Province.The K-index exceeds 38 ℃ in these events.Among the three types，the upper-level long trough type features the strongest low-level fronts，cold air activity，and mid-and low-level shear lines and vortices centered over Yunnan.Its forward-tilting vertical structure creates strong thermal instability，resulting in enhanced upward motion，significant water vapor convergence across atmospheric layers，and the heaviest precipitation.

Keywords Yunnan Province;short-term heavy precipitation;objective classification;synoptic model

DOI：10.13878／j.cnki.dqkxxb.20240719001

（責任編輯：倪東鴻）