付超 諶蕓 單九生 朱克云

(1 福建省氣象臺(tái)， 福州 350001;2 國(guó)家氣象中心， 北京 100081;3 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室(珠海), 廣東 珠海 519082;4 福建省災(zāi)害天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350001;5 江西省氣象臺(tái)， 南昌 330096;6 大氣科學(xué)學(xué)院 成都信息工程大學(xué)， 成都 610225)

引 言

短時(shí)強(qiáng)降水是強(qiáng)對(duì)流天氣的一類(lèi)，中央氣象臺(tái)定義小時(shí)雨量超過(guò)20 mm的降水為短時(shí)強(qiáng)降水，但在我國(guó)西北干旱地區(qū)達(dá)到10 mm就可界定[1]。短時(shí)強(qiáng)降水易導(dǎo)致城市內(nèi)澇和山洪、泥石流、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害：2017年廣州“5.7”極端降水事件，部分站點(diǎn)出現(xiàn)小時(shí)雨量達(dá)184.4 mm，3 h雨量超過(guò)380 mm，短時(shí)強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)9 h，導(dǎo)致嚴(yán)重城市內(nèi)澇[2-5]；2019年7月中旬江西強(qiáng)降水，引發(fā)小流域山洪、中小河流洪水、山體滑坡和城鄉(xiāng)積澇等次生災(zāi)害，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。相比暴雨，短時(shí)強(qiáng)降水主要由中小尺度天氣系統(tǒng)引發(fā)，具有生命史短、局地突發(fā)性強(qiáng)等特點(diǎn)，故預(yù)報(bào)難度更大[6-8]。因此，對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水天氣的研究顯得尤為重要。

觸發(fā)短時(shí)強(qiáng)降水的天氣形勢(shì)南北差異明顯，同時(shí)也受不同尺度的地形影響。造成我國(guó)華北地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)有：冷渦、高空槽、切變線(xiàn)、副熱帶高壓(以下簡(jiǎn)稱(chēng)副高)等，在雷達(dá)回波上，多為回波移動(dòng)型、聚合加強(qiáng)型、本地匯聚型[9-12]。對(duì)于江南地區(qū)而言，天氣系統(tǒng)主要以副高、低槽、冷鋒為主[13-16]。而在我國(guó)西南地區(qū)，受青藏高原影響明顯，多為高原槽、高原波動(dòng)、偏南氣流型；西北地區(qū)與西南情況類(lèi)似[17-18]；我國(guó)華南地區(qū)以切變線(xiàn)型和低槽型為主導(dǎo)[19-20]。

與短時(shí)強(qiáng)降水有關(guān)聯(lián)的敏感性物理參數(shù)也因地而異。河南沙澧河流域的敏感性參數(shù)中K指數(shù)及對(duì)流有效位能(Convective Auailable Potential Energy, CAPE)等熱力參數(shù)較為敏感[21]。南疆盆地的敏感性參數(shù)主要有地面露點(diǎn)、700 hPa或850 hPa與500 hPa的溫度差、SI、0 ℃層高度、LFC、垂直風(fēng)切變等[22]。珠三角地區(qū)整層大氣可降水量、低層最大偏南風(fēng)速、CIN、暖云厚度等對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水有較好的指示意義[23]。

江西省地勢(shì)外高內(nèi)低，四周多為低山丘陵，山間分布有許多狹窄河谷，中間則以鄱陽(yáng)湖平原為中心的盆地，海拔較低，復(fù)雜的地形為短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)帶來(lái)諸多困難。據(jù)統(tǒng)計(jì)，江西地短時(shí)強(qiáng)降水占暴雨比例約為50%，部分地區(qū)能達(dá)到60%，甚至更高[24]。

本文從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度出發(fā)，對(duì)引發(fā)短時(shí)強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)及敏感性參數(shù)進(jìn)行歸類(lèi)，以期為短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)提供參考。

1 資料與方法

本文選用的資料為江西省2010—2016年5—9月1 597個(gè)觀測(cè)站(國(guó)家站91個(gè)，區(qū)域自動(dòng)站1 506個(gè)，圖1a)逐小時(shí)降水資料；ERA Interim，Daily逐日4次 0.125°× 0.125°再分析資料以及南昌和贛州探空站每日08、20時(shí)(北京時(shí)，下同)的探空數(shù)據(jù)。

圖1 江西地區(qū)(a)地形高度(填色，單位：m)及1 597 個(gè)臺(tái)站分布；(b)行政區(qū)域(藍(lán)色陰影是鄱陽(yáng)湖)Fig.1 (a) Height of terrain in Jiangxi Province (colors， unit: m) and distribution of 1 597 stations;(b) administrative area(blue shadow is Poyang Lake)

對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程先進(jìn)行篩選，需滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件：(1)至少有20個(gè)觀測(cè)站出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，且較為集中；(2)短時(shí)強(qiáng)降水的持續(xù)時(shí)間超過(guò)2 h。滿(mǎn)足這兩個(gè)條件記為一次短時(shí)強(qiáng)降水天氣過(guò)程(個(gè)例)。再利用ERA interim，Daily逐日4次再分析資料對(duì)該個(gè)例進(jìn)行環(huán)流形勢(shì)分析并歸類(lèi)。再根據(jù)各類(lèi)天氣形勢(shì)，利用探空數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析環(huán)境參數(shù)與短時(shí)強(qiáng)降水的關(guān)系，如K指數(shù)、S指數(shù)、地面露點(diǎn)溫度、T700-T500、T850-T500、CAPE、對(duì)流抑制能量(Convective Inhibition Energy, CIN)、自由對(duì)流高度(Level of Free Convection, LFC)、850 hPa假相當(dāng)位溫、暖云層厚度、可降水量(Precipitable Water, PW)。

2 重大短時(shí)強(qiáng)降水天氣形勢(shì)分析及分型

根據(jù)上文所定的短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)，將江西暖季短時(shí)強(qiáng)降水分為冷鋒型、西南急流型、副高邊緣型、暖切型以及臺(tái)風(fēng)型，劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：

(1)冷鋒型：地面以北有冷鋒活動(dòng)，短時(shí)強(qiáng)降水常位于鋒面附近。

(2)西南急流型：西太平洋副高偏南，脊線(xiàn)位于20°N以南，低層850 hPa西南急流(風(fēng)速≥12 m·s-1)移至江西上空但無(wú)切變線(xiàn)，且地面無(wú)明顯冷空氣活動(dòng)，短時(shí)強(qiáng)降水常位于沿低空急流軸附近。

(3)副高邊緣型：江西地區(qū)被西太平洋副高控制，低層暖濕顯著，短時(shí)強(qiáng)降水常位于副高內(nèi)部的暖區(qū)。

(4)暖切型：低層850 hPa有暖式切變線(xiàn)，短時(shí)強(qiáng)降水常位于暖式切變線(xiàn)以南100～300 km的暖濕氣流內(nèi)(一般風(fēng)速≤12 m·s-1)。暖式切變包括低渦暖切以及西南風(fēng)與東南風(fēng)、南風(fēng)與東風(fēng)、東南風(fēng)與東北風(fēng)的中尺度暖切變。

(5)臺(tái)風(fēng)型：臺(tái)風(fēng)或者熱帶氣旋登陸華南，進(jìn)入江西境內(nèi)。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)所得(表1)，2010—2016年江西暖季重大短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程有84次，累計(jì)449時(shí)次。整體而言，西南急流型占比最大，達(dá)40%(34/84)；其次是冷鋒型，占29%(24/84)；副高邊緣型、暖切型及臺(tái)風(fēng)型各占11%、12%和8%，三類(lèi)占比相差不大；平均維持時(shí)間分別是4.9 h、5.6 h、4.4 h、5.5 h和6.7 h。從各型月分布來(lái)看，冷鋒型、西南急流型和暖切型基本出現(xiàn)在5—6月，副高邊緣型主要出現(xiàn)在7月，臺(tái)風(fēng)型在7—9月，多集中在8月。各月占比情況逐月遞減，5、6月占了整個(gè)暖季的73%，各占37%、36%；接著是7月，占20%；8、9月分別占6%、1%。

表1 2010—2016年江西暖季五類(lèi)重大短時(shí)強(qiáng)降水累計(jì)過(guò)程及總時(shí)次數(shù)Table 1 Accumulative processes and total times of five types of major flash heavy rain from 2010 to 2016 in Jiangxi warm season

3 五類(lèi)重大短時(shí)強(qiáng)降水天氣形勢(shì)及降水分布

圖2為各個(gè)類(lèi)別的天氣過(guò)程綜合平均所得的五類(lèi)重大短時(shí)強(qiáng)降水天氣形勢(shì)分布。冷鋒型(圖2a)表明850 hPa風(fēng)場(chǎng)上北方有明顯強(qiáng)冷空氣入侵至江西北部，南部有西南暖濕氣流向江西地區(qū)輸送，兩股冷暖氣團(tuán)在江西北部交匯，形成鋒面。短時(shí)強(qiáng)降水落區(qū)基本在鋒面或鋒前暖區(qū)附近(圖3a)，大值中心位于鄱陽(yáng)湖西南側(cè)，單站累計(jì)最大次數(shù)有10次，累計(jì)短時(shí)強(qiáng)降水約為310 mm，平均約為31 mm·h-1。同時(shí)撫州市崇仁縣也是冷鋒型短時(shí)強(qiáng)降水集中區(qū)(圖3a中黑色圈)。冷鋒型短時(shí)強(qiáng)降水主要集中在鄱陽(yáng)湖南側(cè)100 km范圍內(nèi)，基本位于鋒前暖區(qū)內(nèi)。

圖2 平均500 hPa位勢(shì)高度(紅色等值線(xiàn))及850 hPa風(fēng)場(chǎng)：(a)冷鋒型；(b)西南急流型；(c)副高邊緣型；(d)暖切型；(e)臺(tái)風(fēng)型(b中藍(lán)色等值線(xiàn)為低空急流(風(fēng)速≥12 m·s-1))Fig.2 Average of 500 hPa potential height (red contour) and 850 hPa wind field: (a) cold front type; (b) southwest jet type;(c) the subtropical high type; (d) warm shear type; (e) typhoon type( the blue line in fig.b is low-level jet stream (wind speed ≥12 m·s-1))

從圖2b可知，500 hPa上副高588線(xiàn)位置較冷鋒型西伸，副高脊線(xiàn)基本無(wú)變化，高空受高空槽影響，槽后無(wú)冷空氣影響江南地區(qū)。850 hPa風(fēng)場(chǎng)上在我國(guó)南部有一低空急流，急流區(qū)覆蓋兩廣、湖南及江西大部分地區(qū)。低空急流是為中緯度地區(qū)暴雨和強(qiáng)對(duì)流提供水汽和動(dòng)量的重要機(jī)制，低空急流與暴雨的正相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.8，暴雨一般位于低空急流出口處左前方[25]。從圖3b短時(shí)強(qiáng)降水總降水量及累計(jì)站次分布來(lái)看，短時(shí)強(qiáng)降水依舊落在鄱陽(yáng)湖平原處，雨帶走向同急流方向一致，為西南—東北走向，短時(shí)強(qiáng)降水正好落在低空急流出口處左前方。單站累計(jì)最大次數(shù)位于樂(lè)安河谷處，有28次，累計(jì)短時(shí)強(qiáng)降水約735 mm(圖3b中黑色三角)，平均約為27 mm·h-1，從圖1b的地形分布來(lái)看，樂(lè)安河谷處有中小尺度丘陵，地形的抬升作用對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水的觸發(fā)有利。

從副高邊緣型(圖2c)的綜合平均看，由于發(fā)生時(shí)間多集中在7月，500 hPa上副高脊線(xiàn)位置較冷鋒型和西南急流型偏北大約5°N，副高控制江西南部，高空東亞大槽明顯，槽后無(wú)冷空氣南下江南地區(qū)，850 hPa風(fēng)場(chǎng)上的副高邊緣處是西南暖濕氣流。短時(shí)強(qiáng)降水主要集中在武夷山西側(cè)，單站累計(jì)最大次數(shù)為7時(shí)次，累計(jì)短時(shí)強(qiáng)降水約為320 mm(圖3c)，平均約為45 mm·h-1。

圖3 各站累計(jì)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水總時(shí)次(站點(diǎn)分布，單位：次)及總雨量分布(填色，單位：mm)(灰色陰影是鄱陽(yáng)湖)：(a)冷鋒型；(b)西南急流型；(c)副高邊緣型；(d)暖切型；(e)臺(tái)風(fēng)型Fig.3 Total times(station distribution map， unit: time) and total rainfall(colors， unit: mm) distribution of flash heavy rain at each station(gray shadow is Poyang Lake)： (a) cold front type; (b) southwest jet type; (c) the subtropical high type; (d) warm shear type; (e) typhoon type

暖切型短時(shí)強(qiáng)降水多發(fā)于5、6月，由圖2d可以看出，850 hPa風(fēng)場(chǎng)上江西北部有明顯的西南風(fēng)同東南風(fēng)的中尺度暖式切變，一般降水發(fā)生在切變線(xiàn)以南100～300 km的暖區(qū)范圍內(nèi)。圖3d顯示，短時(shí)強(qiáng)降水依舊落在鄱陽(yáng)湖平原處，主要集中在鄱陽(yáng)湖西南側(cè)，基本在切變線(xiàn)南側(cè)的暖濕氣流內(nèi)。單站累計(jì)最大次數(shù)為10時(shí)次，累計(jì)短時(shí)強(qiáng)降水約為300 mm(圖3d)，平均為30 mm·h-1。

對(duì)于臺(tái)風(fēng)型而言(圖2e)，850 hPa風(fēng)場(chǎng)上臺(tái)風(fēng)控制著江西地區(qū)，結(jié)合累計(jì)短時(shí)強(qiáng)降水的分布呈螺旋狀(圖3e)。短時(shí)強(qiáng)降水主要分布在江西東北部及中部，單站累計(jì)最大短時(shí)強(qiáng)降水位于昌江河谷處，約為580 mm，累計(jì)16時(shí)次(圖3e中紅色五角星)，平均約為36 mm·h-1。昌江河谷附近也有中小尺度丘陵，對(duì)風(fēng)場(chǎng)及水汽的輻合抬升極為有利，可能是造成該處為臺(tái)風(fēng)型短時(shí)強(qiáng)降水的高頻區(qū)原因之一。

4 敏感物理量分析

4.1 能量與不穩(wěn)定參數(shù)

CAPE常被用于強(qiáng)對(duì)流天氣的分析和預(yù)報(bào)，是判斷濕對(duì)流深厚的重要參數(shù)。由圖4a可知，冷鋒型、副高邊緣型及臺(tái)風(fēng)型箱線(xiàn)圖箱體較寬，CAPE值比較分散，其值主要在500～2 000 J·kg-1之間，平均值在1 200 J·kg-1左右，有將近50%的短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程的CAPE值超過(guò)1 000 J·kg-1，最大CAPE能達(dá)到2 500 J·kg-1。而西南急流型和暖切型的CAPE相對(duì)集中，主要在1 200 J·kg-1以下，大約有50%的短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程的CAPE值小于1 000 J·kg-1，從暖切型的CAPE極大值與極小值來(lái)看，此類(lèi)天氣系統(tǒng)產(chǎn)生的對(duì)流強(qiáng)度要弱于其他四類(lèi)，均值也明顯較其他低，CAPE值較溫和。其他三類(lèi)CAPE的平均值稍大，適當(dāng)大小的CAPE比較有利于短時(shí)強(qiáng)降水的形成。

CIN是LFC下層結(jié)曲線(xiàn)與狀態(tài)曲線(xiàn)所圍成的面積。對(duì)流的產(chǎn)生，對(duì)CIN的值有一定要求：過(guò)大，對(duì)對(duì)流抑制就越大，不利于對(duì)流的生成；過(guò)小，不穩(wěn)定能量很難在低層堆積，也不利于對(duì)流的生成。由圖4b發(fā)現(xiàn)，各型CIN差別不大，大部分箱體主要在20～60 J·kg-1之間，除臺(tái)風(fēng)型之外，其他四類(lèi)的CIN均值在40 J·kg-1之間，可能是臺(tái)風(fēng)天氣動(dòng)力抬升較強(qiáng)，LFC較小，導(dǎo)致層結(jié)曲線(xiàn)與狀態(tài)曲線(xiàn)所圍成的面積就小緣故。副高邊緣型與暖切型最小值和下四分位值重合且為0，表明有25%的天氣過(guò)程的CIN為0 J·kg-1。

K指數(shù)與S指數(shù)是表征大氣層結(jié)穩(wěn)定情況的指數(shù)，K指數(shù)越大，層結(jié)越不穩(wěn)定，低層越暖濕，有利于對(duì)流產(chǎn)生，北美地區(qū)認(rèn)為KI>20 ℃時(shí)就會(huì)有雷暴的可能，KI>30 ℃就會(huì)有分散雷暴，KI>35 ℃會(huì)出現(xiàn)成片雷暴。對(duì)于S指數(shù)，當(dāng)SI<0 ℃時(shí)，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，且值越小越不穩(wěn)定；反之氣層穩(wěn)定。一般而言，SI>3 ℃時(shí)，基本不會(huì)發(fā)生雷暴或降水，0 ℃

圖4 短時(shí)強(qiáng)降水敏感性參數(shù)箱線(xiàn)(箱線(xiàn)中線(xiàn)段最高點(diǎn)是統(tǒng)計(jì)的最大值，最低點(diǎn)是統(tǒng)計(jì)的最小值，箱型上部框線(xiàn)是上四分位數(shù)，下部框線(xiàn)是下四分位數(shù)，箱內(nèi)線(xiàn)是中位數(shù)，黑點(diǎn)為平均數(shù)，其值在黑點(diǎn)上方)：(a)CAPE；(b)CIN；(c)K指數(shù)；(d) S指數(shù)；(e)T700-T500； (f)T850-T500； (g)850 hPa θse； (h)LFC； (i)暖云層厚度； (j)地面Td； (k)PWFig.4 Box diagram of sensitivity parameters of flash heavy rain (the highest point of the line segment in the box diagram is the maximum valueof statistics，the lowest point is the minimum value of statistics， the upper frame line of the box type is the upper quartile. the lower frame line is the lower quartile，the inner line of the box is the median， the small black spot is the average，and the value is above the black spot)：(a)CAPE；(b)CIN；(c)KI；(d) SI；(e)T700-T500; (f)T850-T500； (g)850 hPa θse； (h)LFC；(i)height of warm cloud； (j)surface Td； (k)PW

4.2 熱力參數(shù)

在業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中常用T850-T500、T700-T500來(lái)表示大氣中低層靜力穩(wěn)定度。如圖4e各型T700-T500的中位值在14～15 ℃，箱體也較窄，基本有75%的過(guò)程在13 ℃之上，大部分箱體在13～16 ℃，平均為14.3 ℃。西南急流型的閾值低至10 ℃，冷鋒型T700-T500最小值為12 ℃，最大為17 ℃。西南急流型、副高邊緣型和暖切型T700-T500整體要大于其他兩類(lèi)，靜力不穩(wěn)定程度較大。T850-T500的平均氣溫在23 ℃以上(圖4f)，冷鋒型T850—T500閾值為21 ℃，23～24 ℃有12例，占50%。西南急流型的閾值是各型中最低的(20 ℃)，但最大值可達(dá)27 ℃，這和中高層干冷空氣入侵有關(guān)。副高邊緣型箱體比較集中，T850-T500平均值相對(duì)較大。臺(tái)風(fēng)型箱體數(shù)值分布較散，有75%的過(guò)程T850-T500大于等于22 ℃。

θse是把溫度、氣壓、濕度包括在一起的一個(gè)綜合物理量，θse的高值區(qū)是高溫高濕區(qū)域。圖4g表明，各區(qū)850 hPaθse均大于340 K，平均在350 K附近，主要集中在345～355 K，副高邊緣型和臺(tái)風(fēng)型的θse閾值偏高，接近347 K。冷鋒型與西南急流型所需θse較低，冷鋒型有72%的過(guò)程達(dá)到350 K，西南急流型超過(guò)350 K的過(guò)程不到40%，副高邊緣型、暖切型和臺(tái)風(fēng)型分別有75%、63%和85%的過(guò)程超過(guò)350 K。

LFC下大氣層結(jié)層穩(wěn)定，氣塊只能靠外力強(qiáng)迫抬升，當(dāng)達(dá)到這一高度后，氣塊的溫度高于環(huán)境溫度，能從環(huán)境大氣中獲取不穩(wěn)定能量并且自由上升。由圖4h來(lái)看，各型平均LFC在1 500 m左右，除臺(tái)風(fēng)型，其余四類(lèi)LFC的閾值較低，能在較低的高度觸發(fā)對(duì)流。冷鋒型LFC高度大致在1 250～2 250 m，西南急流型的LFC最高能達(dá)到3 700 m，臺(tái)風(fēng)型LFC相對(duì)集中，在1 250～1 750 m。

厚的暖云層有利于提高降水率，有利于短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生，暖云層厚度定義是0 ℃層高度與抬升凝結(jié)高度的差。冷鋒型、副高邊緣型、暖切型及臺(tái)風(fēng)型的暖云層厚度比較一致(圖4i)，平均在4 500 m左右，西南急流型整體偏低，閾值為3 500 m。各型來(lái)看，大部分暖云層厚度都在4 000 m之上，超過(guò)4 500 m的暖云厚度依次占44%、20%、62%、40%和71%。

4.3 水汽和濕度參數(shù)

由圖4j可以看出，各型之間地面露點(diǎn)溫度Td分布基本不一致。冷鋒型地面Td在22～26 ℃，主要箱體在23～25 ℃，平均露點(diǎn)為23.8 ℃，60%的過(guò)程超過(guò)平均值。西南急流型的地面Td普遍偏低，主要在22～23 ℃，閾值為1 ℃，近80%的過(guò)程低于23 ℃，平均為22.6 ℃。副高邊緣型平均Td最高，達(dá)24.1 ℃，其箱體較窄，數(shù)據(jù)分布較集中，大部分過(guò)程所需溫度超過(guò)24 ℃。暖切型箱線(xiàn)圖與冷鋒型類(lèi)似，主體、中位數(shù)、上下四分位數(shù)都相同，75%的過(guò)程超過(guò)23 ℃，平均地面Td為23.5 ℃。臺(tái)風(fēng)型數(shù)值全部重合為24 ℃。從各型主要地面露點(diǎn)溫度來(lái)看，近地面層水汽條件較好。

與大氣水汽條件有關(guān)的另一參數(shù)是PW，圖4k表明各型短時(shí)強(qiáng)降水PW有所差異。臺(tái)風(fēng)型最大，平均接近70 mm，上下四分位值分別為72 mm和66 mm，70%的過(guò)程超過(guò)60 mm。其次為冷鋒型，主體箱線(xiàn)在60～70 mm，平均為63.7 mm，72%的過(guò)程超過(guò)60 mm。副高邊緣型與暖切型均值在61 mm左右，閾值約為50 mm，兩類(lèi)約50%的過(guò)程大于60 mm。西南急流型最低，平均不到60 mm，閾值為44 mm，44%的過(guò)程大于60 mm。

5 短時(shí)強(qiáng)降水的概念模型

5.1 冷鋒型

如圖5a所示，500 hPa上588線(xiàn)控制我國(guó)南海一帶，副高脊線(xiàn)位于15°N附近。850 hPa來(lái)自孟加拉灣的暖濕氣流與北方的冷空氣在江西北部交匯，形成冷鋒，風(fēng)速在鋒前輻合，降水主要集中在鋒前暖區(qū)的鄱陽(yáng)湖平原處，850 hPa比濕閾值為14 g·kg-1，θse超過(guò)340 K，Td在22 ℃之上。PW閾值為50 mm，KI≥32 ℃，SI≤-1.1 ℃，T850-T500≥21 ℃，T700-T500≥12 ℃，暖云厚度≥4 000 m。

5.2 西南急流型

如圖5b所示，200 hPa上有高空急流，急流軸位于35°N附近，500 hPa上588線(xiàn)較冷鋒型偏西，副高脊線(xiàn)位于15°N附近。850 hPa有來(lái)自孟加拉灣的低空急流，急流區(qū)覆蓋兩廣，湖南及江西大部分地區(qū)，急流軸呈“西南—東北”走向，降水主要集中在低空急流軸出口區(qū)左側(cè)的鄱陽(yáng)湖平原處，850 hPa比濕滿(mǎn)足14 g·kg-1即可，θse超過(guò)340 K，Td>21 ℃。PW閾值為45 mm，KI≥32 ℃，SI≤-1.6 ℃，T850-T500≥20 ℃，T700-T500≥10 ℃，暖云厚度≥3 500 m。

5.3 副高邊緣型

如圖5c所示，500 hPa上588線(xiàn)控制我國(guó)華南大部分地區(qū)，北抬至江西南部，副高脊線(xiàn)穩(wěn)定在20°N附近。850 hPa有來(lái)自孟加拉灣的暖濕氣流，此時(shí)低層至近地面長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)，低層暖濕空氣和中層冷空氣造成溫差加大導(dǎo)致大氣層結(jié)不穩(wěn)定，積累了較大能量的同時(shí)，層結(jié)不穩(wěn)定在夏季午后得到劇烈發(fā)展，降水主要集中在副高邊緣的江西省中東部。850 hPa比濕超過(guò)14 g·kg-1即可，θse閾值為345 K，Td>23 ℃。PW閾值為50 mm，KI≥32 ℃，SI≤-1.4 ℃，T850-T500≥24 ℃，T700-T500≥14 ℃，暖云厚度≥4 000 m。

圖5 短時(shí)強(qiáng)降水概念模型:(a)冷鋒型；(b)西南急流型；(c)副高邊緣型；(d)暖切型；(e)臺(tái)風(fēng)型Fig.5 Conceptual models of flash heavy rain：(a) cold front type; (b) southwest jet type; (c) the subtropical high type; (d) warm shear type; (e) typhoon type

5.4 暖切型

如圖5d所示，500 hPa上588線(xiàn)較冷鋒型偏東，副高脊線(xiàn)位于18°N附近。850 hPa有來(lái)自孟加拉灣的暖濕氣流，切變線(xiàn)位于貴州中部、湖南中部、江西北部、安徽南部以及江蘇南部上空，江西位于切變線(xiàn)南側(cè)的西南暖濕氣流內(nèi)，降水主要集中在切變線(xiàn)南側(cè)的暖區(qū)內(nèi)，鄱陽(yáng)湖平原依然是短時(shí)強(qiáng)降水高發(fā)區(qū)。850 hPa比濕較其他型偏低,為13 g·kg-1，θse需達(dá)到345 K，Td閾值為21 ℃。PW閾值為50 mm，KI≥33 ℃，SI≤-1.6 ℃，T850-T500≥23 ℃，T700-T500≥14 ℃，暖云厚度≥3 800 m。

5.5 臺(tái)風(fēng)型

如圖5e所示，臺(tái)風(fēng)多發(fā)于8—9月，臺(tái)風(fēng)登陸廣東或福建后會(huì)對(duì)江西南部以及東北部的短時(shí)強(qiáng)降水有影響，降水主要集中在臺(tái)風(fēng)北側(cè)或西側(cè)。850 hPa比濕超過(guò)15 g·kg-1，θse閾值為345 K，Td較其他型偏高,為24 ℃。PW≥60 mm，KI≥38 ℃，SI≤-1.2 ℃，T850-T500≥21 ℃，T700-T500≥13 ℃ ，暖云厚度≥3 700 m。

6 結(jié)論

本文利用南昌和贛州站探空資料，自動(dòng)站逐小時(shí)降水資料，ERA Interim，Daily逐日4次0.125°×0.125°再分析資料，根據(jù)一定條件篩選了84個(gè)重大短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程，先對(duì)影響短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程進(jìn)行天氣系統(tǒng)分析、分型，再根據(jù)不同類(lèi)型的短時(shí)強(qiáng)降水統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)的頻次及與其相關(guān)的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)并建立概念模型，主要結(jié)論如下：

(1)江西地區(qū)的重大短時(shí)強(qiáng)降水主要有5類(lèi)：冷鋒型、西南急流型、副高邊緣型、暖切型和臺(tái)風(fēng)型，各型分別占29%、40%、11%、12%和8%；平均過(guò)程維持時(shí)間約為4.4～6.7 h，平均降水強(qiáng)度為27～45 mm·h-1，以副高邊緣型最強(qiáng)，西南急流型最弱。冷鋒型、西南急流型和暖切型高發(fā)時(shí)段在5—6月，副高邊緣型7月占比高達(dá)78%，臺(tái)風(fēng)型8月最為頻繁。

(2)五種類(lèi)型對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)特征為：冷鋒型、副高邊緣型及臺(tái)風(fēng)型的CAPE跨度較大，平均為1 200 J·kg-1，西南型和暖切型集中在500～1 200 J·kg-1。CIN介于20～60 J·kg-1，臺(tái)風(fēng)型K指數(shù)閾值為38 ℃，其他為32 ℃，各型S指數(shù)的平均值都低于-1.1 ℃。地面露點(diǎn)5類(lèi)差異較大，西南急流型和暖切型最低，為21 ℃，其次是冷鋒型(閾值為22 ℃)，臺(tái)風(fēng)型超過(guò)24 ℃。從均值來(lái)看，除了西南急流型，其他4類(lèi)在24 ℃附近波動(dòng)，地面露點(diǎn)Td范圍在23 ℃以上，西南急流相反。T700-T500與T850-T500的75分位分別為13 ℃和23 ℃。850 hPa假相當(dāng)位溫冷鋒型與西南急流型≥340 K即可，其他三型需大于等于345 K，5類(lèi)平均在350 K。大多數(shù)PW都在50 mm以上，臺(tái)風(fēng)型最大，平均70 mm，70%的過(guò)程超過(guò)60 mm；其次為冷鋒型，主體箱線(xiàn)在60～70 mm，平均為63.7 mm，72%的過(guò)程超過(guò)60 mm；副高邊緣型與暖切型均值為61 mm左右，閾值約為50 mm，兩類(lèi)約50%的過(guò)程大于60 mm；西南急流型最低，平均不到60 mm，閾值為44 mm，44%的過(guò)程PW大于60 mm。

(3)冷鋒型，西南急流型和暖切型在500 hPa上588線(xiàn)控制我國(guó)南海一帶，副高脊線(xiàn)穩(wěn)定在15°N附近。850 hPa來(lái)自孟加拉灣的暖濕氣流穩(wěn)定的向江西地區(qū)輸送，降水主要集中在鄱陽(yáng)湖平原處。副高邊緣型500 hPa上588線(xiàn)控制我國(guó)華南大部分地區(qū)，北抬至江西南部，副高脊線(xiàn)位于20°N附近。850 hPa有來(lái)自孟加拉灣的暖濕氣流，此時(shí)低層至近地面長(zhǎng)時(shí)間處于高溫狀態(tài)，低層和中層造成溫差加大導(dǎo)致大氣層結(jié)不穩(wěn)定，積累了較大能量的同時(shí)，層結(jié)不穩(wěn)定在夏季午后得到劇烈發(fā)展，降水主要集中在副高邊緣的武夷山西側(cè)。臺(tái)風(fēng)多發(fā)于8—9月，臺(tái)風(fēng)登陸廣東或福建后會(huì)對(duì)江西中部以及東北部的短時(shí)強(qiáng)降水有影響，降水主要集中在臺(tái)風(fēng)北側(cè)或西側(cè)。