鄭 婧,陳 娟,徐星生,許 彬

(江西省氣象臺，江西 南昌 330096)

引 言

暴雨誘發(fā)的次生災害如山洪、泥石流、城市內(nèi)澇等常常給人民生命財產(chǎn)安全帶來嚴重損失，因此對暴雨發(fā)生發(fā)展機制的研究工作一直以來備受氣象學者的關注。尤其對6 h雨量超過50 mm的對流性暴雨，其落區(qū)和強度一直是預報工作的難點。暴雨是多尺度系統(tǒng)共同作用的結(jié)果，其中低空急流對暴雨有較好地促進作用[1-5]，體現(xiàn)在為強降水輸送水汽，與高空急流配合提供暴雨所必需的動力、熱力不穩(wěn)定條件[6-9]。約70%以上暴雨同低空急流有關[10]，西南氣流增強和干冷空氣活動對暴雨有加強作用，暴雨常發(fā)生在水汽鋒的南部和東部、靠近水汽總量大值區(qū)一側(cè)[11-12]。低空急流可通過風場的非地轉(zhuǎn)作用產(chǎn)生中尺度波動[13]，使分散的中尺度不穩(wěn)定區(qū)組織并發(fā)展起來，其環(huán)境場和觸發(fā)條件也隨之改變，中尺度低渦、近地層風場輻合、中尺度西南急流脈動等都是觸發(fā)暴雨的重要原因[14-15]。低空急流具有日變化特征，使得暴雨區(qū)的水汽、熱力和動力條件的輸送也具有日變化[16-17]。針對低空急流的觀測分析，早期主要依賴于常規(guī)探空資料，但時空分辨率較低。為獲得暴雨發(fā)生時更加精細的流場結(jié)構(gòu)信息，新型探測資料逐步得到應用，如利用風廓線雷達資料可以對低空急流的發(fā)生、發(fā)展、維持和消亡進行更加細致地研究，為強降水短臨預報提供較好地輔助參考[18-22]。此外，高山站風速顯著增大同下游地區(qū)強降水的發(fā)生以及強度變化有一定對應關系[23-25]，可利用中低層急流變化作為強降水或暴雨預報的參考依據(jù)。

發(fā)生于2013年6月26—29日的江西連續(xù)暴雨過程在29日接近尾聲，預報員判斷隨著副高北抬和低層切變系統(tǒng)的逐漸移出，暴雨趨于結(jié)束。然而由于低空急流加強和維持，降水在6月29日不但沒有減弱反而明顯加強，浙贛鐵路東段出現(xiàn)了區(qū)域性大暴雨天氣，造成較大預報誤差。雖然已有部分研究成果揭示了6月26—29日江西持續(xù)暴雨期間的動力、熱力和水汽特征[17,26]，提高了預報員對此次持續(xù)性暴雨的認識，但對于預報誤差最大的6月29日，無論是在成因機制還是預報難點方面均未開展具有針對性的分析。本文利用地面、高空常規(guī)觀測資料、風廓線雷達資料和WRF模式資料，對此次低空急流加強下的暴雨天氣過程成因進行分析，以期為暴雨預報提供參考依據(jù)。

1 WRF模式配置方案

為揭示此次暴雨過程的發(fā)生發(fā)展機制，使用WRF模式對其進行數(shù)值模擬，以再現(xiàn)強降水期間的中尺度特征。首先利用WRF模式對南昌、九江、宜春3部多普勒雷達資料進行同化，通過多步迭代訂正，使用復雜云分析技術(shù)，對云內(nèi)的溫度和水汽場進行調(diào)整(如基于絕熱上升的熱力調(diào)整)得到云水物質(zhì)參數(shù)的混合率和分布，從而減少模式spin-up時間。使用的物理過程參數(shù)方案包括：WSM 3-class simple 微物理過程，RRTM長波輻射方案，Dudhia短波輻射方案，Noah陸面過程方案和Kain-Fritsch 積云方案。最終生成產(chǎn)品時間步長為1 h，水平分辨率為7 km，垂直平均分辨率為500 m，近地面最小垂直格距是100 m，垂直方向41 層。

2 暴雨實況

2013年6月26—29日江西中北部出現(xiàn)連續(xù)暴雨過程，其中28日暴雨、大暴雨范圍最廣，強度最強，贛北南部和贛中北部有24個國家氣象站出現(xiàn)暴雨，13站出現(xiàn)大暴雨；29日暴雨、大暴雨范圍雖明顯縮小，但大暴雨站數(shù)仍然較多，僅次于28日。圖1為2013年6月29日03:00—08:00(北京時，下同)、09:00—14:00和15:00—20:00累計雨量空間分布。可以看出，強降水從29日凌晨開始發(fā)展，持續(xù)8～12 h，暴雨出現(xiàn)在南昌、鷹潭兩市以及上饒市南部、宜春市東部。降水表現(xiàn)為明顯對流特征，短時雨強大，29日03:00—08:00，浙贛鐵路沿線地區(qū)6 h累計雨量普遍為30～50 mm，局部達60～80 mm；08:00后，降水強度加大，強降水中心有所東移，09:00—14:00在贛北南部鄱陽湖以東地區(qū)6 h累計雨量達50～100 mm，最大雨量達179 mm；14:00后強降雨區(qū)繼續(xù)東移至上饒南部，15:00—20:00 6 h累計雨量稍有減弱，為40～60 mm，局部地區(qū)為80～100 mm。對于29日的暴雨落區(qū)和強度，ECMWF模式將主雨帶預報偏北了100 km，且強度明顯偏弱，28日20:00至29日20:00雨量預報僅為20～40 mm。預報員同樣考慮隨著副高和切變系統(tǒng)的北抬，預報降水將明顯減弱，忽略了低空急流作用，造成較大的預報誤差。為著重分析29日降水加強的成因，使用WRF模式模擬了此次強降水過程。

圖2為2013年6月29日03:00—20:00觀測及WRF模式模擬的累計雨量空間分布?？梢钥闯觯瑹o論是降水落區(qū)還是降水強度模擬與實況都較為一致，WRF模式成功模擬了贛東北大暴雨天氣。因此，可結(jié)合該模式模擬結(jié)果對此次強降水成因展開分析。

圖1 2013年6月29日03:00—08:00(a)、09:00—14:00(b)和15:00—20:00(c)累計雨量空間分布(單位：mm)Fig.1 The spatial distribuitons of accumulated rainfall from 03:00 BST to 08:00 BST (a), from 09:00 BST to 14:00 BST (b) and from 15:00 BST to 20:00 BST (c) on 29 June 2013 (Unit: mm)

圖2 2013年6月29日03:00—20:00觀測(a)及WRF模式模擬(b)的累計雨量空間分布(單位：mm)Fig.2 The spatial distributions of accumulated rainfall observed (a) and simulated by WRF model (b) from 03:00 BST to 20:00 BST on 29 June 2013 (Unit: mm)

3 環(huán)流形勢及影響系統(tǒng)

2013年6月26—29日500 hPa平均位勢高度場，歐亞中高緯度環(huán)流呈兩脊一槽型，烏拉爾山和鄂霍茨克海分別有阻塞高壓存在，貝加爾湖到巴爾喀什湖為低槽區(qū)并有切斷低壓維持，槽中有小槽分裂并經(jīng)河套東移下滑。26—28日中低緯地區(qū)副高穩(wěn)定維持，120°E脊線位置在21°N附近，120°E附近588 dagpm線北界位于華南沿海一線，中低層切變線在江西中北部形成且穩(wěn)定維持，造成江西連續(xù)性暴雨。29日副高略有加強，120°E附近588 dagpm線北界北抬至25°N—26°N，江西北部位于副高邊緣。28日20:00至29日20:00先后有2個短波槽東移過境江西，短波槽東移攜帶弱冷空氣與副高西北側(cè)的西南暖濕氣流交匯，利于中低層切變線在江西北部維持，這也是強降水在江西維持時間較長的原因之一。

本次暴雨天氣發(fā)生于南海夏季風增強的天氣背景下，西南季風于6月中旬開始增強， 6月下旬急流中心向北推進，尤其是26—29日西南風北界到達27°N附近[圖3(a)]。急流具有日變化特征，28日20:00至29日02:00為連續(xù)暴雨的短暫間歇期，此時850 hPa 12 m·s-1以上急流主要位于江西南部到華南。29日凌晨開始副高脊線北抬至23°N， 08:00 850 hPa 14～16 m·s-1西南急流軸位于廣西桂林、湖南郴州、贛州到福建邵武一線[圖3(b)]，此時南昌探空站為8 m·s-1西北風。西北風的作用一方面抑制急流快速北抬，使雨帶穩(wěn)定于鄱陽湖東部，另一方面由于南昌的西北風與福建邵武、浙江衢州西南風正交，在鄱陽湖以東至江西東北部形成了明顯的輻合區(qū)。29日14:00南昌轉(zhuǎn)為12 m·s-1西南風，江西北部為西南風與偏南風的暖式切變輻合，贛東北仍處于急流出口區(qū)的風速輻合區(qū)；20:00切變線北抬到長江流域，江西北部上空西南氣流明顯減弱。

4 暴雨成因

4.1 水汽條件

強降水期間對流層低層主要有兩條水汽通道輸送水汽：一條是西南氣流將水汽從孟加拉灣經(jīng)廣西、廣東向江西輸送；另一條從南海經(jīng)廣東向江西及以北輸送。圖4為2013年6月29日05:00、07:00、09:00和12:00 850 hPa水汽通量、負的水汽通量散度及850 hPa流場空間分布。可以看出，05:00—09:00沿西南急流帶850 hPa水汽通量普遍達25～30 g·hPa-1·cm-1·s-1，水汽充沛，超過歷史同期平均閾值(經(jīng)多年統(tǒng)計為20～24 g·hPa-1·cm-1·s-1)。與此同時隨著急流增強，有多個35g·hPa-1·cm-1·s-1以上的水汽通量中心向強降水區(qū)上空移動。其中， 05:00，江西東部為偏西風與西南氣流的輻合，急流中心達16～18 m·s-1，在水汽輸送帶上存在多個-5×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1以上的水汽輻合中心；07:00贛東北有中尺度低渦發(fā)展，低渦南側(cè)急流加強為20～24 m·s-1，水汽通量中心北推至急流軸頂端，達35～40 g·hPa-1·cm-1·s-1，贛東北水汽通量散度中心值為-15×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1，此時對應該區(qū)域最強降水階段；09:00開始，在江西東部25～30 g·hPa-1·cm-1·s-1的水汽輸送高值區(qū)上有18～20 m·s-1急流發(fā)展，同時鄱陽湖附近偏北風加大，與西南急流交匯于贛東北，對應該地區(qū)水汽通量散度值為-15×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1。12:00—13:00，水汽輸送中心和輻合中心再次北推并東移至上饒南部附近，強降水及暴雨正是出現(xiàn)在水汽輸送大值軸的頂端、中尺度輻合最強的區(qū)域。

圖4 2013年6月29日05:00(a)、07:00(b) 、09:00(c)和12:00(d)850 hPa水汽通量(陰影，單位：g·hPa-1·cm-1·s-1)、負的水汽通量散度(紅色等值線，單位：10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1)和850 hPa流場(風矢，單位：m·s-1)空間分布Fig.4 The spatial distribution of 850 hPa water vapour flux(shaded，Unit: g·hPa-1·cm-1·s-1)and negative water vapour flux divergence (red isoline, Unit: 10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1) and 850 hPa flow field (vector, Unit: m·s-1) at 05:00 BST (a), 07:00 BST (b), 09:00 BST (c) and 12:00 BST (d) on 29 June 2013

選取江西宜春站(114.36°E、27.79°N)風廓線雷達進一步對急流變化與下游區(qū)域降水(宜春及南昌區(qū)域站降水)的關系展開分析。圖5為2013年6月29日09:00—17:00宜春風廓線雷達水平風場時間-高度剖面及及下游區(qū)域平均雨量及不同雨強站數(shù)變化?？梢钥闯?， 09:00—17:00 1.5～2.5 km為強盛的西南氣流，其中09:00—13:00，1.5～2.0 km維持16 m·s-1西南風，南昌位于西南急流下風方向，中低層急流的存在使下游區(qū)域強降水維持。13:20左右，2～3 km出現(xiàn)大于20 m·s-1西南急流，對應降水增大，其中南昌站降水量陡升(15:00出現(xiàn)20.5 mm·h-1較強降水)。因此，在一致的西南急流產(chǎn)生的暴雨過程中，中低層急流加強對強降水產(chǎn)生起促進作用，當1.5～3 km出現(xiàn)大于16 m·s-1急流中心，下游地區(qū)1～3 h后將可能出現(xiàn)較強降水。14:00后，1.5～2 km西南風逐漸減弱至10 m·s-1以下，對應16:00以后降水減弱漸止。

圖5 2013年6月29日09:00—17:00宜春風廓線雷達水平風場的時間-高度剖面(單位：m·s-1)(a)及下游區(qū)域平均雨量及不同雨強R站數(shù)變化(b)Fig.5 The time-height cross section of horizontal wind (Unit: m·s-1) from Yichun wind profile radar (a) and the variations of average rainfall of downstream zone and numbers of stations with different intensity of rainfall (b) from 09:00 to 17:00 BST on 29 June 2013

綜上所述，1.5～3 km 16 m·s-1以上急流脈動對暖區(qū)暴雨維持有利，可提前1～3 h指示西南風下風方向地區(qū)強降水,急流減弱消失也可提前1～3 h指示降水結(jié)束。

4.2 不穩(wěn)定條件

28日20:00至29日20:00 850 hPa暖濕氣流隨著副高北抬逐漸向北推進，對應南昌和浙江衢州探空站850 hPa溫度分別升高2 ℃和3 ℃，露點溫度分別升高4 ℃和2 ℃，為高溫高濕區(qū)。500 hPa溫度場，江西東部至中國東部沿海為-6～-4 ℃冷舌[圖3(b)]，且隨著短波槽偏北東移，29日08:00—20:00 500 hPa溫度進一步下降了3～6 ℃。低層增濕、增暖和對流層中層冷平流的侵入，使江西上空不穩(wěn)定層結(jié)維持，有利于該區(qū)域?qū)α餍越邓l(fā)展。選取離暴雨中心最近的探空站邵武站，對其熱力指數(shù)(表1)分析發(fā)現(xiàn)，29日08:00和14:00 SI、K、LI均在該季節(jié)對流天氣發(fā)生的閾值范圍內(nèi)，其中14:00 LI指數(shù)達-7 ℃，CAPE值達2227 J·kg-1，K指數(shù)為43 ℃,SI指數(shù)為-4.1 ℃。

表1 2013年6月29日08:00和14:00邵武探空站熱力指數(shù)及在江西對流天氣發(fā)生時其平均閾值范圍Tab.1 The thermal indexes at 08:00 BST and 14:00 BST on 29 June 2013 at Shaowu sounding station and their average threshold range during rainstorms in Jiangxi Province

可以看出，05:00降水中心附近△θse為-8～-6 K，且在之后的6～8 h，△θse均維持負值。在暴雨最強階段，能量鋒區(qū)強度加強，鋒區(qū)上有多個中尺度△θse正中心生成移向上饒南部，與中尺度對流系統(tǒng)對應。08:00，宜春南部和上饒南部分別有2條△θse正值帶，中心值達6～8 K，對應于初生對流回波發(fā)展位置。11:00兩條△θse正值區(qū)域匯合于上饒南部，增至8～10 K。13:00 △θse正中心沿著西南或偏西引導氣流向東北方向移動。中尺度系統(tǒng)正是在這種高能高濕和高不穩(wěn)定的環(huán)境場中發(fā)展維持，對應贛東北地區(qū)強降水的發(fā)生。15:00之后，△θse正值區(qū)減弱移出江西，降水隨之減弱停止。

4.3 動力條件

4.3.1 地面輻合系統(tǒng)動力作用

地面倒槽中生成的輻合線和中尺度低壓是本次暴雨的重要影響系統(tǒng)之一。2013年6月29日07:00[圖7(a)]，暴雨初期地面輻合線在江西中北部呈北抬趨勢，輻合線南側(cè)偏南風風速最大為6～8 m·s-1，對應小時雨量為10～20 mm。09:00[圖7(b)]和11:00[圖7(c)]，隨西南暖濕氣流加強，輻合線南側(cè)偏南風增大到8～10 m·s-1，輻合線北側(cè)東南風最大風速也達6～8 m·s-1，小時雨量加大到20～40 mm。降水的潛熱釋放對中尺度擾動發(fā)展也起到促進作用。由于降水主要出現(xiàn)在27°N以北，因此27°N—29°N降水區(qū)氣溫普遍為20～24 ℃，而27°N以南地區(qū)29日白天氣溫不斷升高，11:00升至28～32 ℃[圖7(d)]，暴雨區(qū)附近溫度梯度達4～6 ℃·(100 km)-1。這主要是由對流系統(tǒng)的冷出流以及降水潛熱釋放造成，當雷暴形成后，其下沉氣流在下降的過程中蒸發(fā)冷卻，下降到地面形成冷池并向四面擴散，造成該區(qū)域溫度迅速下降，與周邊暖濕環(huán)境形成強烈對比，出現(xiàn)溫度斜壓鋒區(qū)，而對流性強降水釋放的凝結(jié)潛熱反饋又促使邊界層氣旋的加強，促進了輻合上升運動，使得中尺度對流系統(tǒng)進一步加強，形成正反饋機制。29日上午江西北部氣旋性輻合不斷加強，鄱陽湖以東至贛東北地區(qū)有多個中尺度低壓生成并東移，對應對流降水的發(fā)展和持續(xù)。在此之后，暖空氣繼續(xù)北抬，江西上空轉(zhuǎn)為一致的西南氣流，邊界層中尺度氣旋系統(tǒng)最終衰亡，對應降水也減弱停止。

圖6 2013年6月29日05:00(a)、 08:00(b)、 11:00(c)和15:00(d)500 hPa與850 hPa假相當位溫差空間分布(單位：K)Fig.6 The spatial distribution of difference of potential pseudo-equivalent temperature between 500 hPa and 850 hPa at 05:00 BST (a),08:00 BST (b), 11:00 BST (c) and 15:00 BST (d) on 29 June 2013 (Unit: K)

4.3.2 中高層露點鋒動力作用

除中低層切變、西風帶低槽外，中高層露點鋒也是此次暴雨過程重要的動力系統(tǒng)，暴雨主要發(fā)生在急流加強下梅雨鋒前的暖區(qū)中。28日20:00后干區(qū)逐漸南壓，29日08:00 500 hPa鋒區(qū)南壓至29°N附近，露點鋒梯度為10～15 ℃·(100 km)-1。鋒面北側(cè)以偏北氣流為主，深厚的干空氣在對流層中高層堆積，使氣壓升高，氣壓梯度加大，高空北風分量加強[圖8(a)]。而在露點鋒南側(cè)，850 hPa有西南氣流發(fā)展，隨著副高北抬，暖濕氣流不斷加強， 08:00暴雨發(fā)生時，雨區(qū)上空有大于18 ℃露點濕舌維持并向東北方向伸展，濕舌內(nèi)有16～18 m·s-1顯著西南急流，對應有多個對流單體形成并向濕舌頂部傳播，說明濕舌內(nèi)存在高熱高濕的不穩(wěn)定能量帶[圖8(b)]。10:00—11:00在暴雨發(fā)展期間最大CAPE增大到2000～2500 J·kg-1[圖8(c)]，強降水出現(xiàn)在能量鋒區(qū)的北側(cè)，即低空急流加強是此次暴雨不穩(wěn)定能量維持和建立的主要機制，在高能區(qū)北側(cè)的露點鋒區(qū)附近，偏北氣流將干空氣夾卷入其南側(cè)強盛的濕空氣中，使輻合加強，在贛東北上空致上升運動發(fā)展，對應該地區(qū)出現(xiàn)較大范圍暴雨。同步加強的干濕空氣交匯于贛東北上空，產(chǎn)生了露點鋒鋒生。29日08:00—13:00，在急流加強下雨區(qū)上空鋒生函數(shù)也迅速增長，與暴雨時段對應，尤其是29日09:00—11:00，鋒生函數(shù)增大至700×10-10K·m-1·s-1[圖8(d)]，其間為降水最強時段，最大雨強達60～80 mm·h-1。

圖7 2013年6月29日07:00(a)、09:00(b)和11:00 (c)10 m風(風矢)及其風速(陰影)(單位：m·s-1)及11:00 2 m氣溫(陰影，單位：℃)和02:00—11:00累計雨量(等值線，單位：mm) (d)空間分布Fig.7 The spatial distribution of 10 m wind(vector) and its speed(shaded)(Unit: m·s-1)at 07:00 BST (a),09:00 BST (b) and 11:00 BST (c) and 2 m temperature (shaded, Unit: ℃) at 11:00 BST and accumulated rainfall (isoline, Unit: mm) from 02:00 BST to 11:00 BST (isoline, Unit: mm) (d) on 29 June 2013

29日05:00,θse高能舌的南北兩側(cè)兩支鋒區(qū)(29°N以北和27°N以南兩條θse鋒區(qū))隨著露點鋒的南侵和南方暖濕氣流的加強逐漸向江西北部逼近，同時θse高能舌愈加向上伸展[圖9(a)]。10:00暴雨區(qū)上空θse高能舌垂直向上抬升至400 hPa附近，并具有位勢不穩(wěn)定層結(jié)。從鋒區(qū)結(jié)構(gòu)看，北側(cè)鋒區(qū)隨著高度向南傾斜，南支鋒區(qū)隨著高度向北傾斜，南北兩支鋒區(qū)與高能舌在暴雨區(qū)上空交匯，使該地區(qū)θse水平梯度和垂直梯度都加大，對應對流不穩(wěn)定度加大、垂直渦度也相應加強[圖9(b)]。

本次暴雨過程主要原因之一是濕度水平和垂直梯度的加大導致露點鋒鋒生，29日05:00，700 hPa鋒生函數(shù)正值區(qū)位于348 K的強θse高能舌中，鋒生帶內(nèi)在吉安北部和上饒南部有多個3×10-8～5×10-8K·m-1·s-1的中尺度鋒生中心陸續(xù)生成，并沿著水汽輸送大值中心的北側(cè)向東北方向移動[圖9(c)]。10:00，高能舌內(nèi)的中尺度鋒生中心較前幾個時次明顯增多，其中以南昌至上饒南部最為密集，最大中心超過40×10-8K·m-1·s-1，鋒生中心與大暴雨區(qū)基本疊置[圖9(d)]。通過對比發(fā)現(xiàn)，新的暴雨云團主要位于強鋒生中心前進方向的東側(cè)、鋒生梯度最大處，這為強降水及暴雨的落區(qū)預報預警提供較好參考。

圖8 2013年6月29日08:00 500 hPa (a) 及850 hPa (b) 露點溫度(等值線，單位：℃)和風速(風矢，單位：m·s-1)，11:00 最大CAPE(等值線，單位：J·kg-1)和最大反射率(陰影，單位：dBZ) (c) 空間分布以及過點(117°E、28.5°N)的鋒生函數(shù)(單位：10-10 K·m-1·s-1)時間-高度剖面(d)Fig.8 The spatial distribution of 500 hPa (a) and 850 hPa (b) dew point temperature (isoline, Unit: ℃) and wind speed (vector, Unit: m·s-1) at 08:00 BST and MCAPE (isoline, Unit: J·kg-1) and maximum reflectivity (shaded, Unit: dBZ) at 11:00 BST (c) and the time-height cross section of frontogenesis function (Unit： 10-10 K·m-1·s-1) along the point of (117°E,28.5°N) (d ) on 29 June 2013

4.3.3 渦度平流動力作用

暴雨發(fā)生前6 h，在暴雨區(qū)西南部即吉安北部有渦度平流帶，渦度平流帶中嵌有多個正渦度平流中心，對應為初始對流系統(tǒng)(圖略)。圖10 為2013年6月29日09:00 500 hPa渦度平流空間分布及沿117°E渦度的緯度-高度剖面?？梢钥闯觯S著高空低槽的東移和西南氣流的發(fā)展，正渦度平流帶向東北方向緩慢移動，強度不斷加強，并在其前沿分裂出多個1×10-6s-1以上的正渦度平流中心，最終匯聚于暴雨區(qū)上空，其中心與大暴雨區(qū)對應。暴雨區(qū)上空500 hPa正渦度平流的發(fā)展使得對流層中層氣旋性渦度增加，導致正渦度柱發(fā)展，雨區(qū)上空800～500 hPa有正渦度柱維持，650 hPa渦度中心值超過120×10-5s-1，且隨著暴雨的發(fā)展，正渦度中心不斷下降，在29日10:00，850 hPa渦度中心加強至160×10-5s-1。與此同時，緊鄰正渦度柱的北側(cè)存在明顯的負渦度中心，對應下沉運動，與正渦度中心共同構(gòu)成次級環(huán)流,有利于暴雨的維持和發(fā)展。

圖9 2013年6月29日05:00 (a、c)、10:00 (b、d)沿117°E的假相當位溫(等值線，單位：K)與垂直速度(陰影，單位：Pa·s-1)緯度-高度剖面(a、b)和700 hPa假相當位溫(等值線，單位：K)與鋒生函數(shù)正值區(qū)(陰影, 單位：10-8 K·m-1·s-1)空間分布(c、d)Fig.9 The latitude-height cross section of pseudo-equivalent potential temperature (isoline, Unit: K)and ascending motion (shaded, Unit: Pa·s-1)along 117°E (a, b) and spatial distribution of 700 hPa pseudo-equivalent potential temperature(isoline,Unit:K)and the region with positive values of the frontogenesis function (shaded, Unit: 10-8 K·m-1·s-1) (c, d) at 05:00 BST (a, c) and 10:00 BST (b, d) on 29 June 2013

圖10 2013年6月29日09:00 500 hPa渦度平流空間分布(a，單位：10-6 s-1)及沿117°E的渦度緯度-高度剖面(b，單位：10-5s-1)Fig.10 The spatial distribution of 500 hPa vorticity advection at 09:00 BST (a, Unit： 10-6 s-1) and latitude-height cross-section of vorticity along 117°E (b, Unit： 10-5 s-1) on 29 June 2013

圖11為2013年6月29日08:00和10:00沿117°E的位渦緯度-高度剖面?？梢钥闯?，29日08:00暴雨區(qū)上空500～400 hPa為位渦的高值區(qū)，最大為4×10-6m2·s-1·K·kg-1。自500 hPa向下位渦迅速減小，類似一楔形向低層擴展，在近地面附近位渦減小為-1×10-6m2·s-1·K·kg-1～0。隨著暴雨的加強，高位渦中心逐漸向低層發(fā)展，對應低層位渦強度加大、中高層位渦減小。29日10:00 28°N位渦中心下降至800 hPa附近，對應該區(qū)域位渦由暴雨開始前的0增大至3.5 ×10-6m2·s-1·K·kg-1，暴雨產(chǎn)生于位渦的高梯度區(qū)邊緣，即靠近高值位渦的下方。位渦的向下發(fā)展導致低層氣旋性渦度發(fā)展，鋒生加強，促進上升運動加強。

圖11 2013年6月29日08:00(a)和10:00(b)沿117°E的位渦緯度-高度剖面(單位：10-6 m2·s-1·K·kg-1)Fig.11 The latitude-height cross-section of potential vorticity along 117°E at 08:00 BST(a)and 10:00 BST(b)on 29 June 2013 (Unit： 10-6 m2·s-1·K·kg-1)

5 結(jié) 論

(1)本次暴雨發(fā)生在副高北抬、低空急流加強的過程中，是副高、西風帶短波槽、中尺度輻合系統(tǒng)、低層切變、季風等多系統(tǒng)作用的結(jié)果，尤其是29日凌晨低空急流加強時段，江西上空8 m·s-1西北風與16 m·s-1西南氣流正交，抑制了急流的快速北抬，使雨帶穩(wěn)定于鄱陽湖東部，并在鄱陽湖以東至江西東北部形成了明顯的輻合區(qū)，造成強烈的上升運動。

(2)低層增濕、增暖和對流層中層冷平流的侵入增強了對流性暴雨發(fā)生的潛勢，使此類暴雨具有極好的熱力不穩(wěn)定條件和濕度條件。

(3)鋒生是此次暴雨過程原因之一，在江西東北部暴雨區(qū)上空有中尺度θse能量鋒區(qū)和露點鋒區(qū)存在，強降水出現(xiàn)在能量鋒區(qū)的北側(cè)、露點鋒南側(cè)。隨著露點鋒的南侵和南方暖濕氣流的加強，θse水平梯度和垂直梯度加大，有利于垂直渦度加強、鋒生加劇，新的暴雨云團位于強鋒生中心前進方向的東側(cè)、鋒生梯度最大處。

(4)低空急流的加強一方面帶來了充沛水汽，本次暴雨過程具有異常的水汽條件，在急流軸上存在35 g·hPa-1·cm-1·s-1以上的強中尺度水汽通量中心，超過歷史同期暴雨閾值標準范圍，暴雨主要出現(xiàn)在水汽輸送大值軸或濕舌的頂端、水汽輻合最強地區(qū)；另一方面，低空急流加強和維持是不穩(wěn)定能量的建立和維持者，中尺度輻合系統(tǒng)沿著急流發(fā)展形成中尺度能量、溫度鋒區(qū)，而對流性降水釋放的凝結(jié)潛熱反饋又促使中尺度對流系統(tǒng)進一步加強，形成正反饋機制。在預報業(yè)務中，可借助風廓線雷達風場變化對強降水開始及結(jié)束進行短臨預報輔助訂正，1.5～3 km 16 m·s-1以上低空急流出現(xiàn)可提前1～3 h指示西南風下風方向地區(qū)強降水。

(5)500 hPa正渦度平流的發(fā)展使得對流層中層氣旋性渦度增加，導致正渦度柱發(fā)展，并與渦度柱北側(cè)下沉運動構(gòu)成次級環(huán)流。同時高位渦中心向下發(fā)展，有利于低層氣旋性渦度加強、鋒生加劇，促進上升運動，有利于暴雨維持。