洪俊 朱海燕 周安平 項正鑫 賴詩琪

摘要 基于常規(guī)氣象觀測資料、ERA5 0.25°×0.25°再分析數據和雷達觀測資料對2022年6月上饒市的一次極端暴雨過程進行天氣學動力診斷和成因分析，結果表明：（1）此次持續(xù)性暴雨過程是南海季風暴發(fā)、西風帶系統(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果。（2）江西東北部的對流層高層處于高空急流的入口區(qū)和低層輻合區(qū)疊加，上下抽吸作用加強了暖濕氣流的垂直上升運動。（3）冷暖氣團長時間在贛東北對峙，是暴雨長時間在贛東北維持的原因，遠高于大氣可降水量的氣候態(tài)（近5年），為極端強降水提供了異常強盛的水汽條件。

關鍵詞 南海季風；日變化；極端強降水；低質心熱帶型降水

中圖分類號：P458.1+21.1 文獻標識碼：B 文章編號：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

每年隨著夏季風的向北推進，長江中下游地區(qū)就會出現持續(xù)性降雨，沿江各省逐漸進入汛期，對于汛期暴雨發(fā)生發(fā)展的成因，已有很多學者做過研究。陶詩言[1]指出，夏季導致洪澇的暴雨是由穩(wěn)定的西太平洋副熱帶高壓、季風暴發(fā)向北推、西風帶低槽共同作用的結果。何立富等[2]認為低空急流對中尺度降水云團的發(fā)展起到重要作用。徐雙柱等[3]指出，強降水容易在多個大尺度系統(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對暴雨有增益作用。張小玲等[4]根據梅雨鋒暴雨活躍的不同區(qū)域、不同性質、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流系統(tǒng)與中尺度低空輻合和高空輻散場相伴隨。還有研究指出，西南急流增強和干冷空氣活動對暴雨有加強作用[6-10]。

江西的汛期一般從4月開始，7月上中旬結束。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)時間長、降雨范圍廣、短時雨強大，容易形成極端強降水，造成城鄉(xiāng)積澇、中小河流洪水和氣象地質等災害。尹潔等[11]指出，梅雨鋒上的中尺度對流降水系統(tǒng)的相互作用對暴雨的發(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區(qū)，冷暖氣團活躍，氣團交匯頻繁，地形地貌復雜，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，熱力和動力強迫差異明顯，導致強降水分布差異較大，尤其是極端降水預報不確定性很大。因此，通過對2022年6月18—20日上饒市極端強降水展開全面分析，提高對極端強降水的機制和大尺度和中尺度系統(tǒng)的耦合作用及極端強降水的動力、水汽、能量物理量閾值的認識。

1 過程概況與特點

此次強降水過程具有持續(xù)時間長、強降水范圍廣、累積雨量大、短時雨強強；凌晨到上午降水加強，中午前后減弱等特點。江西省氣象監(jiān)測站觀測數據顯示，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在玉山縣，為408 mm，三清山404 mm次之；大于250 mm的氣象監(jiān)測站有208站次，降雨量最大出現在婺源縣中州村686 mm，德興市德銅五號壩683 mm次之，強降水致使上饒市部分地區(qū)出現洪澇災害。

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。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，暖濕切變導致的大范圍動力抬升是18日贛東北出現區(qū)域大范圍暴雨的動力因子。19日東北冷渦后部的南北向低壓槽，在東移南壓的移動過程中，轉為東北西南向，隨著低槽逼近，贛東北上空的正渦度平流加強，低壓槽的后部的偏北氣流與低層的西南暖濕氣流對峙，在江西東北部和浙江西部形成一條東西向的梅雨鋒。20日，隨著西風帶低壓槽繼續(xù)東移，帶動低層切變線也繼續(xù)東移南壓，偏北風帶壓到29°N，500 hPa層的-6 ℃等溫線南壓到贛東北，隨著低層動力抬升加強，地面弱冷空氣侵入，對中尺度降水云團的發(fā)展起到加強作用，該時段也是此次持續(xù)性暴雨最強時段。由此可見，切變線的南側，低層暖濕西南急流出口區(qū)的左側，配合弱冷空氣的侵入是產生此次極端強降水大尺度環(huán)流背景。

3 過程動力和水汽診斷分析

3.1 動力條件

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，這是2022年6月上饒市極端暴雨天氣過程贛東北持續(xù)強降水過程的主導系統(tǒng)（圖2）。暖切變在副高作用下北抬后，在東北冷渦后部的低壓槽作用下緩慢東移南壓，在切變南側有深厚的暖濕西南急流，急流中心達到16～20 m/s，切變線的北側有弱的冷空氣侵入，冷暖氣流對峙，形成東西向的切變線，切變線的輻合力量加強了氣流的上升運動。

由于此次持續(xù)性暴雨，在第3天玉山縣國家站出現極端強降水，因此選取玉山縣國家站對17—20日上空的200 hPa散度、850 hPa散度、500 hPa垂直速度編制時間序列圖（圖3），圖3中可見17—20日玉山站的輻合上升動力條件很好；19日20：00—20日08：00 200 hPa的輻散場值為近日最大，850 hPa層的輻合值最大，500 hPa的垂直上升速度最大，可見在該時段氣流上升運動強度明顯強于其他降水時段，強盛的上升運動也是導致19日夜間到20日上午在3 d連續(xù)暴雨中降水最強時段的重要原因。同時，每日的02：00～05：00是此次過程各層輻合輻散上升運動耦合較好的時段，日內氣流上升運動較弱的時間段在11：00～16：00，這與降水實況對降水日變化分析中強降水出現峰值時間有匹配?？梢姎饬鲝娛⒌纳仙\動是產生強降水的動力因子。

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)時次的水汽通量場可見，自孟加拉灣經廣西北部、湖南南部到江西東北部，有1條強盛的水汽輸送帶，其最大中心值在22～26 g/（cm·hPa·s）（圖4），為贛東北的持續(xù)性強降水輸送充足水汽。

此次持續(xù)性暴雨過程的小時降水有明顯的日變化特征，即在凌晨開始加強到下午減弱，這與低層西南氣流風速的日變化相似，凌晨西南氣流開始加強，到上午達到最大，中午開始減弱，到傍晚西南氣流達到最?。▓D5）。對比分析17—20日3 d的850 hPa風場在116°E進行風場變化與3 h強降水的站數，表明隨著對流層850 hPa層低層環(huán)流的變化，強降水的降水時段也相應變化，在05：00～08：00降水加強，傍晚至上半夜降水減弱。可見，850 hPa風場強弱的演變與地面小時降水的日變化有較好的對應關系。

4 極端強降水的異常特征

4.1 異常的環(huán)流形勢和充沛水汽條件

此次持續(xù)性暴雨過程，玉山國家氣象監(jiān)測站的日降水量達到268 mm，為1961年有記錄以來的歷史第1位，出現極端強降水往往由環(huán)流形勢異常、異常充沛的水汽輸送等動力水汽因素造成的。極端強降水的出現離不開異常強盛的水汽條件，在南支槽前，有1條副熱帶高壓西北側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于氣候態(tài)，分析850 hPa水汽通量可見，該水汽通量值達12 g/（cm·hPa·s），遠高于近5年同期氣候態(tài)上該區(qū)域水汽通量平均值。同時，偏東風源源不斷地從東海經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。在強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50～60 mm，其相對于氣候態(tài)明顯偏強?？梢姰惓３渑娴乃斔?，以及懷玉山脈和武夷山脈起伏的地形對氣流的強迫抬升都對極端強降水產生起到重要作用（圖6）。

4.2 暴雨的中尺度對流雷達回波特征

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)流背景下產生的。在動力和熱力強迫作用下不斷生成多個中尺度對流雨團，這些降水雨團不斷產生強降水導致上饒市多站次累計雨量達到大暴雨或特大暴雨量級。中尺度對流系統(tǒng)的演變在多普雷雷達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間演變可見，在玉山站3 d的小時降水演變與對流系統(tǒng)的回波強度對應較好，20日08：00～14：00，玉山站3 d中降水最強降水時段，玉山的反射率回波中心強度可達50 dBz，對流降水回波具有低質心、發(fā)展高度高的特點（圖7）。大于40 dBz的強回波區(qū)大多在0 ℃層以下，且對流高度可達10 km以上，是非常深厚的低質心熱帶型強對流系統(tǒng)，降水效率高，并且生命史長并穩(wěn)定少動，最終導致玉山極端強降水。

5 結論

利用常規(guī)觀測資料、衛(wèi)星云圖、地面加密觀測資料及ERA5再分析資料等，對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的暴發(fā)、槽后弱冷空氣以及西風帶低壓槽共同作用的結果。

（2）此次極端強降水上空，高空處于高空急流的入口區(qū)右側的輻散區(qū)，對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、動力強迫作用，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。強降水區(qū)上空有強上升運動，低空強輻合高空強輻散進一步加強了上升運動，使得中尺度降水系統(tǒng)進一步加強。

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

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

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