洪俊 朱海燕 周安平 項(xiàng)正鑫 賴詩琪

摘要 基于常規(guī)氣象觀測(cè)資料、ERA5 0.25°×0.25°再分析數(shù)據(jù)和雷達(dá)觀測(cè)資料對(duì)2022年6月上饒市的一次極端暴雨過程進(jìn)行天氣學(xué)動(dòng)力診斷和成因分析，結(jié)果表明：（1）此次持續(xù)性暴雨過程是南海季風(fēng)暴發(fā)、西風(fēng)帶系統(tǒng)東移、東北冷渦后部偏弱的冷空氣南下、副熱帶高壓穩(wěn)定維持共同作用的結(jié)果。（2）江西東北部的對(duì)流層高層處于高空急流的入口區(qū)和低層輻合區(qū)疊加，上下抽吸作用加強(qiáng)了暖濕氣流的垂直上升運(yùn)動(dòng)。（3）冷暖氣團(tuán)長時(shí)間在贛東北對(duì)峙，是暴雨長時(shí)間在贛東北維持的原因，遠(yuǎn)高于大氣可降水量的氣候態(tài)（近5年），為極端強(qiáng)降水提供了異常強(qiáng)盛的水汽條件。

關(guān)鍵詞 南海季風(fēng)；日變化；極端強(qiáng)降水；低質(zhì)心熱帶型降水

中圖分類號(hào)：P458.1+21.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）12–0-04

Cause Analysis of Extreme Rainstorm Weather Process in Shangrao in June 2022

Hong Jun et al（Shangrao Meteorological Bureau， Shangrao， Jiangxi 334000）

Abstract Based on the conventional meteorological observation data， ERA5 0.25 ° × 0.25 ° reanalysis data and radar observation data， the synoptic dynamic diagnosis and cause analysis of an extreme rainstorm process in Shangrao City in June 2022 are carried out. The results show that： （1） the persistent rainstorm process was the result of the combined action of the South China Sea monsoon outbreak， the westerly belt system moving eastward， the weak cold air moving southward behind the northeast cold vortex， and the stability of the subtropical high. （2） The upper level of the troposphere in northeastern Jiangxi was located in the entrance area of high-altitude jet streams and the convergence area of lower levels. The upward and downward suction enhances the vertical upward movement of warm and humid airflow. （3） The long-term confrontation between the cold and warm air mass in the northeast of Jiangxi was the reason why the rainstorm has been maintained in the northeast of Jiangxi for a long time， which was far higher than the climate state of atmospheric precipitable water （nearly 5 years）， providing exceptionally strong water vapor conditions for extreme heavy rainfall.

Key words South China Sea monsoon; Diurnal variation; Extreme heavy rainfall; Low centroid tropical precipitation

每年隨著夏季風(fēng)的向北推進(jìn)，長江中下游地區(qū)就會(huì)出現(xiàn)持續(xù)性降雨，沿江各省逐漸進(jìn)入汛期，對(duì)于汛期暴雨發(fā)生發(fā)展的成因，已有很多學(xué)者做過研究。陶詩言[1]指出，夏季導(dǎo)致洪澇的暴雨是由穩(wěn)定的西太平洋副熱帶高壓、季風(fēng)暴發(fā)向北推、西風(fēng)帶低槽共同作用的結(jié)果。何立富等[2]認(rèn)為低空急流對(duì)中尺度降水云團(tuán)的發(fā)展起到重要作用。徐雙柱等[3]指出，強(qiáng)降水容易在多個(gè)大尺度系統(tǒng)交匯處觸發(fā)，并指出干冷空氣的影響和西南暖濕氣流的增強(qiáng)對(duì)暴雨有增益作用。張小玲等[4]根據(jù)梅雨鋒暴雨活躍的不同區(qū)域、不同性質(zhì)、不同尺度將我國梅雨鋒暴雨概括為3種類型。江曉燕等[5]指出，梅雨鋒暴雨的中尺度對(duì)流系統(tǒng)與中尺度低空輻合和高空輻散場(chǎng)相伴隨。還有研究指出，西南急流增強(qiáng)和干冷空氣活動(dòng)對(duì)暴雨有加強(qiáng)作用[6-10]。

江西的汛期一般從4月開始，7月上中旬結(jié)束。6月中下旬到7月上旬是江西省主汛期的降水集中期，一般為梅雨鋒暴雨，此類暴雨持續(xù)時(shí)間長、降雨范圍廣、短時(shí)雨強(qiáng)大，容易形成極端強(qiáng)降水，造成城鄉(xiāng)積澇、中小河流洪水和氣象地質(zhì)等災(zāi)害。尹潔等[11]指出，梅雨鋒上的中尺度對(duì)流降水系統(tǒng)的相互作用對(duì)暴雨的發(fā)展起重要作用。鄭婧等[12]指出，低空急流建立，增濕增暖，使得江西北部成為高溫、高濕、高不穩(wěn)定區(qū)。上饒市處于亞熱帶季風(fēng)區(qū)，冷暖氣團(tuán)活躍，氣團(tuán)交匯頻繁，地形地貌復(fù)雜，西北面有鄱陽湖平原，東部有懷玉山脈，南部有武夷山脈，地形起伏大，熱力和動(dòng)力強(qiáng)迫差異明顯，導(dǎo)致強(qiáng)降水分布差異較大，尤其是極端降水預(yù)報(bào)不確定性很大。因此，通過對(duì)2022年6月18—20日上饒市極端強(qiáng)降水展開全面分析，提高對(duì)極端強(qiáng)降水的機(jī)制和大尺度和中尺度系統(tǒng)的耦合作用及極端強(qiáng)降水的動(dòng)力、水汽、能量物理量閾值的認(rèn)識(shí)。

1 過程概況與特點(diǎn)

此次強(qiáng)降水過程具有持續(xù)時(shí)間長、強(qiáng)降水范圍廣、累積雨量大、短時(shí)雨強(qiáng)強(qiáng)；凌晨到上午降水加強(qiáng)，中午前后減弱等特點(diǎn)。江西省氣象監(jiān)測(cè)站觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，2022年6月17日20：00—20日20：00，上饒市平均降水量累積278 mm，縣域平均最大降水量出現(xiàn)在玉山縣，為408 mm，三清山404 mm次之；大于250 mm的氣象監(jiān)測(cè)站有208站次，降雨量最大出現(xiàn)在婺源縣中州村686 mm，德興市德銅五號(hào)壩683 mm次之，強(qiáng)降水致使上饒市部分地區(qū)出現(xiàn)洪澇災(zāi)害。

2 環(huán)流特征和主要影響系統(tǒng)

2022年6月18—20日亞歐中高緯度為兩脊一槽型，中低緯度有南支槽東移，中高緯度有東北冷渦偏北東移，中低緯副高脊線在20°N附近南北擺動(dòng)。18日中低緯度有南支槽東移，槽前處于西南氣流正渦度平流，低層暖濕西南急流加強(qiáng)北推，隨著副高逐漸西伸北抬，低層的暖濕急流在贛東北形成暖濕切變并逐漸北抬，暖濕切變導(dǎo)致的大范圍動(dòng)力抬升是18日贛東北出現(xiàn)區(qū)域大范圍暴雨的動(dòng)力因子。19日東北冷渦后部的南北向低壓槽，在東移南壓的移動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)為東北西南向，隨著低槽逼近，贛東北上空的正渦度平流加強(qiáng)，低壓槽的后部的偏北氣流與低層的西南暖濕氣流對(duì)峙，在江西東北部和浙江西部形成一條東西向的梅雨鋒。20日，隨著西風(fēng)帶低壓槽繼續(xù)東移，帶動(dòng)低層切變線也繼續(xù)東移南壓，偏北風(fēng)帶壓到29°N，500 hPa層的-6 ℃等溫線南壓到贛東北，隨著低層動(dòng)力抬升加強(qiáng)，地面弱冷空氣侵入，對(duì)中尺度降水云團(tuán)的發(fā)展起到加強(qiáng)作用，該時(shí)段也是此次持續(xù)性暴雨最強(qiáng)時(shí)段。由此可見，切變線的南側(cè)，低層暖濕西南急流出口區(qū)的左側(cè)，配合弱冷空氣的侵入是產(chǎn)生此次極端強(qiáng)降水大尺度環(huán)流背景。

3 過程動(dòng)力和水汽診斷分析

3.1 動(dòng)力條件

500 hPa有南支槽東移，中低層850 hPa有切變線在贛東北南北擺動(dòng)，這是2022年6月上饒市極端暴雨天氣過程贛東北持續(xù)強(qiáng)降水過程的主導(dǎo)系統(tǒng)（圖2）。暖切變?cè)诟备咦饔孟卤碧Ш?，在東北冷渦后部的低壓槽作用下緩慢東移南壓，在切變南側(cè)有深厚的暖濕西南急流，急流中心達(dá)到16～20 m/s，切變線的北側(cè)有弱的冷空氣侵入，冷暖氣流對(duì)峙，形成東西向的切變線，切變線的輻合力量加強(qiáng)了氣流的上升運(yùn)動(dòng)。

由于此次持續(xù)性暴雨，在第3天玉山縣國家站出現(xiàn)極端強(qiáng)降水，因此選取玉山縣國家站對(duì)17—20日上空的200 hPa散度、850 hPa散度、500 hPa垂直速度編制時(shí)間序列圖（圖3），圖3中可見17—20日玉山站的輻合上升動(dòng)力條件很好；19日20：00—20日08：00 200 hPa的輻散場(chǎng)值為近日最大，850 hPa層的輻合值最大，500 hPa的垂直上升速度最大，可見在該時(shí)段氣流上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度明顯強(qiáng)于其他降水時(shí)段，強(qiáng)盛的上升運(yùn)動(dòng)也是導(dǎo)致19日夜間到20日上午在3 d連續(xù)暴雨中降水最強(qiáng)時(shí)段的重要原因。同時(shí)，每日的02：00～05：00是此次過程各層輻合輻散上升運(yùn)動(dòng)耦合較好的時(shí)段，日內(nèi)氣流上升運(yùn)動(dòng)較弱的時(shí)間段在11：00～16：00，這與降水實(shí)況對(duì)降水日變化分析中強(qiáng)降水出現(xiàn)峰值時(shí)間有匹配。可見氣流強(qiáng)盛的上升運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生強(qiáng)降水的動(dòng)力因子。

3.2 水汽條件和熱力條件

17—20日廣西北部、湖南南部、江西中北部可見持續(xù)穩(wěn)定的水汽輸送帶，由3 d的ERA5的再分析資料顯示850 hPa急流中心值在16～20 m/s，低空源源不斷的水汽輸送提供了暴雨所需的水汽來源，強(qiáng)降水落區(qū)在850 hPa西南急流的左前方。此次過程的連續(xù)時(shí)次的水汽通量場(chǎng)可見，自孟加拉灣經(jīng)廣西北部、湖南南部到江西東北部，有1條強(qiáng)盛的水汽輸送帶，其最大中心值在22～26 g/（cm·hPa·s）（圖4），為贛東北的持續(xù)性強(qiáng)降水輸送充足水汽。

此次持續(xù)性暴雨過程的小時(shí)降水有明顯的日變化特征，即在凌晨開始加強(qiáng)到下午減弱，這與低層西南氣流風(fēng)速的日變化相似，凌晨西南氣流開始加強(qiáng)，到上午達(dá)到最大，中午開始減弱，到傍晚西南氣流達(dá)到最?。▓D5）。對(duì)比分析17—20日3 d的850 hPa風(fēng)場(chǎng)在116°E進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)變化與3 h強(qiáng)降水的站數(shù)，表明隨著對(duì)流層850 hPa層低層環(huán)流的變化，強(qiáng)降水的降水時(shí)段也相應(yīng)變化，在05：00～08：00降水加強(qiáng)，傍晚至上半夜降水減弱?？梢?，850 hPa風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)弱的演變與地面小時(shí)降水的日變化有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

4 極端強(qiáng)降水的異常特征

4.1 異常的環(huán)流形勢(shì)和充沛水汽條件

此次持續(xù)性暴雨過程，玉山國家氣象監(jiān)測(cè)站的日降水量達(dá)到268 mm，為1961年有記錄以來的歷史第1位，出現(xiàn)極端強(qiáng)降水往往由環(huán)流形勢(shì)異常、異常充沛的水汽輸送等動(dòng)力水汽因素造成的。極端強(qiáng)降水的出現(xiàn)離不開異常強(qiáng)盛的水汽條件，在南支槽前，有1條副熱帶高壓西北側(cè)的西南暖濕氣流向贛東北輸送，形成了1條明顯的水汽輸送通道。這條輸送帶上的水汽通量強(qiáng)于氣候態(tài)，分析850 hPa水汽通量可見，該水汽通量值達(dá)12 g/（cm·hPa·s），遠(yuǎn)高于近5年同期氣候態(tài)上該區(qū)域水汽通量平均值。同時(shí)，偏東風(fēng)源源不斷地從東海經(jīng)浙江往贛東北輸送水汽，偏北氣流、偏東氣流和西南氣流，三股氣流在贛東北匯聚，使得贛東北水汽含量異常偏強(qiáng)。在強(qiáng)盛的水汽輸送和有利于水汽輻合的條件下，2022年6月上饒市極端暴雨天氣過程中，贛東北3 d平均可降水量達(dá)50～60 mm，其相對(duì)于氣候態(tài)明顯偏強(qiáng)。可見異常充沛的水汽輸送，以及懷玉山脈和武夷山脈起伏的地形對(duì)氣流的強(qiáng)迫抬升都對(duì)極端強(qiáng)降水產(chǎn)生起到重要作用（圖6）。

4.2 暴雨的中尺度對(duì)流雷達(dá)回波特征

2022年6月上饒市極端暴雨天氣過程是在有利的大尺度環(huán)流背景下產(chǎn)生的。在動(dòng)力和熱力強(qiáng)迫作用下不斷生成多個(gè)中尺度對(duì)流雨團(tuán)，這些降水雨團(tuán)不斷產(chǎn)生強(qiáng)降水導(dǎo)致上饒市多站次累計(jì)雨量達(dá)到大暴雨或特大暴雨量級(jí)。中尺度對(duì)流系統(tǒng)的演變?cè)诙嗥绽桌走_(dá)反射回波上看得更加明顯。由玉山的降水反射率回波垂直廓線時(shí)間演變可見，在玉山站3 d的小時(shí)降水演變與對(duì)流系統(tǒng)的回波強(qiáng)度對(duì)應(yīng)較好，20日08：00～14：00，玉山站3 d中降水最強(qiáng)降水時(shí)段，玉山的反射率回波中心強(qiáng)度可達(dá)50 dBz，對(duì)流降水回波具有低質(zhì)心、發(fā)展高度高的特點(diǎn)（圖7）。大于40 dBz的強(qiáng)回波區(qū)大多在0 ℃層以下，且對(duì)流高度可達(dá)10 km以上，是非常深厚的低質(zhì)心熱帶型強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)，降水效率高，并且生命史長并穩(wěn)定少動(dòng)，最終導(dǎo)致玉山極端強(qiáng)降水。

5 結(jié)論

利用常規(guī)觀測(cè)資料、衛(wèi)星云圖、地面加密觀測(cè)資料及ERA5再分析資料等，對(duì)2022年6月18—20日上饒市持續(xù)性暴雨過程分析，得出以下結(jié)論：

（1）2022年6月上饒市極端暴雨天氣過程持續(xù)性暴雨過程是一次典型的梅雨鋒暴雨天氣過程，由穩(wěn)定的西太平洋副熱帶高壓、南海和孟加拉灣季風(fēng)的暴發(fā)、槽后弱冷空氣以及西風(fēng)帶低壓槽共同作用的結(jié)果。

（2）此次極端強(qiáng)降水上空，高空處于高空急流的入口區(qū)右側(cè)的輻散區(qū)，對(duì)流層低層受冷暖切變線的影響、高低空急流的耦合這些均有利于低層暖濕氣流的輻合和上升，武夷山脈和懷玉山脈起伏的地形對(duì)水汽的匯聚和低層偏東氣流的輻合抬升作用。

（3）贛北鋒生和低層急流的熱力、動(dòng)力強(qiáng)迫作用，觸發(fā)中尺度降水系統(tǒng)的生成，高于氣候態(tài)的異常強(qiáng)盛的西南和偏東的2支暖濕氣流為中尺度降水系統(tǒng)輸送源源不斷的水汽和不穩(wěn)定的能量。強(qiáng)降水區(qū)上空有強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，低空強(qiáng)輻合高空強(qiáng)輻散進(jìn)一步加強(qiáng)了上升運(yùn)動(dòng)，使得中尺度降水系統(tǒng)進(jìn)一步加強(qiáng)。

（4）此次持續(xù)性暴雨過程的小時(shí)降水有明顯的日變化特征，即在凌晨開始加強(qiáng)到下午減弱，這與低層西南急流風(fēng)速的日變化是對(duì)應(yīng)的，即凌晨西南急流開始加強(qiáng)，到上午達(dá)到最大，中午開始減弱，到傍晚西南急流達(dá)到最小。

（5）高于氣候態(tài)的大氣可降水量的背景場(chǎng)，極端強(qiáng)降水出現(xiàn)的玉山站點(diǎn)的反射率回波中心強(qiáng)度可達(dá)50 dBz，對(duì)流降水回波具有低質(zhì)心、發(fā)展高度高的特點(diǎn)。大于40 dBz的強(qiáng)回波區(qū)大多在0 ℃層以下，且對(duì)流高度可達(dá)10 km以上，是非常深厚的低質(zhì)心熱帶型強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)，降水效率高，并且生命史長并穩(wěn)定少動(dòng)，最終導(dǎo)致玉山極端強(qiáng)降水。

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