張帆?劉云香?邱恬?張軍

摘 要：利用常規(guī)氣象觀(guān)測(cè)、多普勒天氣雷達(dá)、ERA-5再分析資料，對(duì)2022年6月發(fā)生在贛南的1次致災(zāi)性暴雨過(guò)程進(jìn)行了綜合分析。結(jié)果表明：此次暴雨發(fā)生在西風(fēng)槽東移和切變線(xiàn)南壓、西南急流加強(qiáng)的環(huán)流背景下，前階段降水為西南急流加強(qiáng)的風(fēng)速輻合的暖區(qū)暴雨，后階段為鋒面暖區(qū)一側(cè)暴雨；在“暖區(qū)暴雨”的2個(gè)降水集中時(shí)段中，雷達(dá)回波均呈帶狀分布，且回波形態(tài)的方向與其移動(dòng)方向平行，容易導(dǎo)致“列車(chē)效應(yīng)”而帶來(lái)暴雨天氣。從韶關(guān)雷達(dá)雙偏振參量上發(fā)現(xiàn)，ZDR和KDP能在一定程度上反映降水強(qiáng)度，由于2個(gè)“暖區(qū)暴雨”集中降水時(shí)段均未出現(xiàn)冰雹，因此，CC都接近1；在“鋒面暴雨”中，降水主要出現(xiàn)在冷鋒前，由于冷鋒前沿的暖濕氣流水汽豐富，帶來(lái)的鋒前降水雨強(qiáng)較大，且由于鋒面移動(dòng)速度不快，因而累積雨量大而產(chǎn)生暴雨。

關(guān)鍵詞：暖區(qū)暴雨；鋒面暴雨；雙偏振雷達(dá)

中圖分類(lèi)號(hào)：P458 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）01–0-03

近年來(lái)，由于天氣氣候區(qū)域異常，災(zāi)害性天氣呈多發(fā)、頻發(fā)的態(tài)勢(shì)。暴雨作為最常見(jiàn)的一種災(zāi)害性天氣，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從大氣環(huán)流[1-2]、中小尺度特征[3-4]和物理量場(chǎng)[5]上已經(jīng)開(kāi)展了不少研究，最常見(jiàn)的暴雨主要分為暖區(qū)暴雨和鋒面暴雨。暖區(qū)暴雨的提出最早指的是出現(xiàn)在華南前汛期的暴雨，定義為距離地面冷鋒較遠(yuǎn)發(fā)生的暴雨[6]。如今，不受冷空氣影響的而產(chǎn)生的暴雨均可被稱(chēng)為暖區(qū)暴雨。暖區(qū)暴雨降水常呈現(xiàn)較典型的短時(shí)強(qiáng)降水的夜雨特征，給當(dāng)?shù)厝罕娚?cái)產(chǎn)帶來(lái)了巨大的威脅。暖區(qū)暴雨的預(yù)報(bào)難點(diǎn)在于其觸發(fā)機(jī)制相比其他類(lèi)型的暴雨特征更不明顯，同時(shí)由于地形對(duì)暖區(qū)暴雨的影響也不容小覷，因此，在日常業(yè)務(wù)中對(duì)暖區(qū)暴雨的空?qǐng)?bào)和漏報(bào)時(shí)有發(fā)生。正因如此，暖區(qū)暴雨常作為預(yù)報(bào)技術(shù)研究的關(guān)鍵問(wèn)題[7-9]，贛州之前對(duì)這種類(lèi)型降水的研究較少，基于此，對(duì)此次暴雨過(guò)程進(jìn)行分析，利用再分析資料對(duì)物理量特征進(jìn)行分析，歸納贛州暖區(qū)暴雨預(yù)報(bào)的著眼點(diǎn)。

相較于暖區(qū)暴雨，目前各家主流預(yù)報(bào)模式對(duì)鋒面暴雨的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率更高，并對(duì)相應(yīng)天氣系統(tǒng)的變化更敏感[10]。已有相關(guān)研究表明，發(fā)生在鋒面附近的暴雨往往是由低層鋒面和地形共同作用而觸發(fā)的[11]，而強(qiáng)降水出現(xiàn)的時(shí)間段與鋒面移動(dòng)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，在此次過(guò)程中的鋒面暴雨階段，利用天氣雷達(dá)對(duì)鋒面的特征展開(kāi)了討論。

1 暴雨實(shí)況和環(huán)流特點(diǎn)

1.1 暴雨實(shí)況

2022年6月11日20：00—14日20：00，贛州市出現(xiàn)了1次區(qū)域性的暴雨過(guò)程，全市平均雨量106.6 mm，平均雨量前三位為全南縣207.8 mm、定南縣193.0 mm、龍南市177.8 mm；站點(diǎn)降水最大全南縣金龍鎮(zhèn)兆坑村445.7 mm，區(qū)域性強(qiáng)降水時(shí)段為13日08：00～20：00。12日，贛州暴雨主要發(fā)生在南部，13日贛州降水出現(xiàn)了2條強(qiáng)雨帶，中北部和南部，14日強(qiáng)降水則為贛州的中南部。此次過(guò)程降水從贛州南部開(kāi)始，隨著鋒面、冷式切變線(xiàn)南壓，又自北向南結(jié)束，贛州市的南部連續(xù)3 d均出現(xiàn)了暴雨，局部大暴雨，連續(xù)的強(qiáng)降水使得龍南市城區(qū)2/3面積受淹，受淹時(shí)間長(zhǎng)達(dá)31 h，最高水深超2 m；瑞金市城區(qū)約50%面積受淹，受淹時(shí)間15 h，最高水深達(dá)2.75 m，此次過(guò)程降水強(qiáng)度最大時(shí)段主要集中在12—13日，降水特點(diǎn)為范圍廣、累積雨量大、短時(shí)雨強(qiáng)強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，具有較強(qiáng)的致災(zāi)性。

1.2 環(huán)流背景

12日08：00，蒙古至我國(guó)的河套地區(qū)受高空冷渦控制，冷渦不斷分裂小槽東傳南落至中低緯，同時(shí)，印緬北部的南支槽小波動(dòng)活躍，在廣西和湖南之間不斷有短波東傳。13日08：00，隨著冷式切變線(xiàn)南壓至湖南和江西中部，贛州的中南部，尤其是南嶺山區(qū)附近，受切變線(xiàn)南側(cè)的西南氣流控制，且形成了強(qiáng)的風(fēng)速輻合區(qū)，廣州和贛州站的風(fēng)速差達(dá)12 m/s。同時(shí)，南支波動(dòng)不斷影響東移，13日20： 00地面冷鋒到達(dá)贛州北部一線(xiàn)，贛州本站轉(zhuǎn)為冷空氣控制，但贛州南部仍處在切變南側(cè)西南氣流控制之下。14日08：00開(kāi)始，冷空氣擴(kuò)散影響贛州南部地區(qū)至14日20：00，切變線(xiàn)南壓至廣東界內(nèi)，強(qiáng)降水趨于結(jié)束。

2 物理量特征

2.1 動(dòng)力條件

6月12日位于中西伯利亞的高壓脊開(kāi)始發(fā)展，位于蒙古的低渦不斷南移、東移，位于其南側(cè)的東亞槽從東北地區(qū)向南伸至31°N以南長(zhǎng)江中下游地區(qū)，并伴隨一定強(qiáng)度的溫度槽。在此期間，江西南部不斷有南支小槽東移，副高在華南沿海的維持，使東亞槽東移后與南支槽合并，贛南地區(qū)正位于合并槽的槽底，中層贛南12日08：00—13日20：00位于南支槽槽前正渦度大值中，13日20：00—14日20：00仍為正渦度區(qū)，但強(qiáng)度減弱。500 hPa輻散場(chǎng)強(qiáng)度非常弱，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高層的輻散強(qiáng)度，這有利于水汽在中層的直接垂直輸送而不擴(kuò)散損失，這也是強(qiáng)降水的有利條件之一。

2.2 熱力條件

溫度場(chǎng)上，500 hPa我國(guó)河套附近的冷渦冷中心不斷分裂，低槽東移攜帶冷空氣南下，同時(shí)低槽前低于-5 ℃的冷平流從湖南南部擴(kuò)散至江西南部，與低層源源不斷的暖濕氣流在廣東北部和江西南部一帶上空疊加，有利于上冷下暖不穩(wěn)定層結(jié)的加強(qiáng)。

利用ERA5再分析資料發(fā)現(xiàn)，12日白天開(kāi)始，在贛州的中南部出現(xiàn)1個(gè)CAPE高能量區(qū)，高能量鋒區(qū)與其南部的強(qiáng)降水帶相對(duì)應(yīng)，12日14：00 CAPE中心值達(dá)1 200 J/kg以上，伴隨著強(qiáng)降水的發(fā)生發(fā)展，能量得以釋放，CAPE大值區(qū)13日02：00有所減弱。但13日08：00～14：00又開(kāi)始發(fā)展，同時(shí)，CAPE大值中心附近925 hPa邊界層還對(duì)應(yīng)著一條高溫高濕舌。隨著降水的發(fā)展，高溫區(qū)一直在贛州中南部維持。從925 hPa溫度場(chǎng)可以看出，廣東北部到江西贛州暖脊發(fā)展，中心溫度達(dá)23 ℃。從K值分布來(lái)看，贛州中南部在強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)12—14日維持一條準(zhǔn)東西向的高溫高能舌，K值最大達(dá)40 ℃以上，多數(shù)時(shí)間維持在36 ℃以上。由此可見(jiàn)，近地面層和低層具有較強(qiáng)的能量使得強(qiáng)降水得以發(fā)生發(fā)展。

2.3 水汽條件和不穩(wěn)定條件分析

12日開(kāi)始，強(qiáng)盛的低空西南氣流使水汽從北部灣和南海不斷向暖區(qū)輸送，使暖區(qū)濕度不斷加大，切變線(xiàn)的南側(cè)出現(xiàn)12～16 m/s的低空急流，有利于水汽輸送。同時(shí)，江西南部出現(xiàn)了大范圍的T-Td＜0的區(qū)域，暖濕勢(shì)力進(jìn)一步增大。

11—14日華南上空850 hPa比濕持續(xù)維持在14～17 g/kg，贛州在過(guò)程開(kāi)始的12日08：00 850 hPa比濕為15 g/kg，12日20：00增大至16 g/kg，直至過(guò)程結(jié)束，贛州站850 hPa的比濕持續(xù)維持在15 g/kg。強(qiáng)降水結(jié)束后，14日20：00起，贛州比濕則明顯減小為10 g/kg；低層925 hPa比濕在12—13日顯著增大，從16 g/kg增大至18 g/kg。

在強(qiáng)降水發(fā)生前，周邊所有站均在38 ℃以上，且所有站的SI指數(shù)均小于0 ℃。此時(shí)一旦出現(xiàn)短波槽觸發(fā)不穩(wěn)定能量，非常有利于強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣的出現(xiàn)。不穩(wěn)定能量一直持續(xù)至13日08：00，13日20：00，隨著切變線(xiàn)的南壓，贛州和郴州的K指數(shù)降至36 ℃以下，且SI指數(shù)大于0 ℃；但廣東的廣州和河源站，其不穩(wěn)定能量仍然持續(xù)。因此，在12—13日，贛州及周邊站的不穩(wěn)定物理量持續(xù)較高，有利于贛州出現(xiàn)較強(qiáng)的對(duì)流性強(qiáng)降水，此次降水過(guò)程中，在所在周邊區(qū)域的強(qiáng)降水最強(qiáng)階段時(shí)，探空站SI＜-2 ℃。

從850 hPa假相當(dāng)位溫（θse）可知（圖2），12日02：00—14日08：00贛州中南部一直處θse大值區(qū)， 隨著急流加強(qiáng)的北抬和切變線(xiàn)南壓，暴雨區(qū)域逐漸從贛州南部暴雨階段轉(zhuǎn)到中部暴雨階段，后降水落區(qū)又南壓回贛州南部地區(qū)。因此，θse850與強(qiáng)降水落區(qū)也有較好的對(duì)應(yīng)。

3 雷達(dá)特征分析

此次區(qū)域性暴雨天氣過(guò)程主要分為12—13日“暖區(qū)暴雨”和13—14日“鋒面暴雨”2個(gè)階段，從雷達(dá)回波的移動(dòng)發(fā)展方向可知，12—13日的移動(dòng)方向?yàn)槲髂现翓|北，13—14日轉(zhuǎn)為西北至東南。為了便于分析此次降水過(guò)程中的雷達(dá)圖像特征，選取過(guò)程累計(jì)雨量最大的兆坑村作為參考對(duì)象。共有3個(gè)降水相對(duì)集中時(shí)段：12日08：00～14：00、13日02：00～17：00和14日04：00～10：00，3個(gè)降水集中時(shí)段對(duì)應(yīng)的最大小時(shí)雨強(qiáng)分別為12日11：00 17.7 mm、13日10：00 45.6 mm、14日05：00 24.5 mm，其中，前2個(gè)降水集中時(shí)段成因是西南暖濕氣流影響而產(chǎn)生的“暖區(qū)暴雨”，而第3個(gè)降水集中時(shí)段成為因冷鋒南下帶來(lái)的“鋒面暴雨”。由于該站點(diǎn)靠近廣東，故同時(shí)選用贛州雷達(dá)和韶關(guān)雷達(dá)資料展開(kāi)討論。為發(fā)現(xiàn)暖區(qū)暴雨的一些雷達(dá)特征，主要分析第一、二降水集中期的雷達(dá)特征。

在韶關(guān)雷達(dá)剖面圖（圖3）上，全南上游的廣東境內(nèi)回波發(fā)展高度約為10 km，回波質(zhì)心強(qiáng)度為45 dBz，質(zhì)心高度較低，為2.5 km，由于贛州雷達(dá)站點(diǎn)距離回波較遠(yuǎn)，無(wú)法探測(cè)到較低的質(zhì)心，因而相近時(shí)次贛州雷達(dá)反射率強(qiáng)度偏小。質(zhì)心ZDR為0.5～1.5 dB，且隨著高度降低其值增大，KDP為0.75°～1.7°/km，CC接近1，說(shuō)明雨滴在下降過(guò)程中增大。KDP剖面上可明顯看到KDP柱，表明此處有一定的上升氣流存在。

第3個(gè)降水集中時(shí)段回波特征：6月13日20：31贛州雷達(dá)圖可以看出大片強(qiáng)度大于35 dBz的回波，最大強(qiáng)度超過(guò)45 dBz，在1.5°仰角徑向速度圖上，低層為偏北風(fēng)，高層為偏西風(fēng)，風(fēng)隨高度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)有冷平流。

在20：30韶關(guān)雷達(dá)圖上，回波主要出現(xiàn)在雷達(dá)站東側(cè)，與贛州雷達(dá)站相比，能更完整地展示贛州南部雷達(dá)特征，全南回波最大強(qiáng)度為45 dBz。在其1.5°仰角徑向速度圖上可以明顯看到鋒區(qū)自西北向東南穿過(guò)雷達(dá)站，鋒前為西南風(fēng)，鋒后為西北風(fēng)，且風(fēng)速隨高度增加。同時(shí)對(duì)比組合反射率圖和徑向速度圖可以發(fā)現(xiàn)，降水回波主要出現(xiàn)在鋒區(qū)暖的一側(cè)。

4 結(jié)論

（1）暴雨發(fā)生在高空顯著輻散區(qū)，低空急流頂端和左側(cè)、低層輻合線(xiàn)附近，以及SI＜-2 ℃相重疊的區(qū)域。

（2）在“暖區(qū)暴雨”的2個(gè)降水集中時(shí)段，雷達(dá)回波均呈帶狀分布的特點(diǎn)，且回波形態(tài)的方向與其移動(dòng)方向平行，均為自西南向東北，強(qiáng)度主要在30～40 dBz之間，容易導(dǎo)致“列車(chē)效應(yīng)”而帶來(lái)暴雨天氣。

（3）從“暖區(qū)暴雨”2個(gè)降水集中時(shí)段的累計(jì)雨量可以發(fā)現(xiàn)，13日凌晨至13日下午的雨量及最大小時(shí)雨強(qiáng)均大于12日白天。主要原因是13日西南暖濕氣流有所加強(qiáng)，在韶關(guān)雷達(dá)雙偏振參量上表現(xiàn)為更大的ZDR和KDP，說(shuō)明ZDR和KDP能在一定程度上反映降水強(qiáng)度，由于2個(gè)“暖區(qū)暴雨”集中降水時(shí)段均未出現(xiàn)冰雹，因此，CC均接近1。

參考文獻(xiàn)

[1] 孔期，林建.2015年5月19—20日華南地區(qū)不同性質(zhì)暴雨成因和預(yù)報(bào)分析[J].氣象，2017，43（7）：792-803.

[2] 陳翔翔，丁治英，劉彩虹，等.2000—2009年5、6月華南暖區(qū)暴雨形成系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，2012，28（5）： 707-718.

[3] 劉雯，李建剛，楊蓮梅.2016年夏末南疆地區(qū)中尺度對(duì)流系統(tǒng)（MCS）活動(dòng)特征[J].沙漠與綠洲氣象，2017，11（4）：9-16.

[4] 郭楠楠，周玉淑，鄧國(guó).中亞低渦背景下阿克蘇地區(qū)一次強(qiáng)降水天氣分析[J].氣象學(xué)報(bào)，2019，77（4）：686-700.

[5] 張?jiān)苹?，于碧馨，王智楷，?伊犁河谷夏季兩次極端暴雨過(guò)程的動(dòng)力機(jī)制與水汽輸送特征[J].暴雨災(zāi)害，2018，37（5）： 435-444.

[6] 黃士松，李真光，包澄瀾，等，華南前汛期暴雨[M].廣州：廣東科技出版社，1986.

[7] 宋清芝，呂林宜.黃河中游一次致洪暴雨過(guò)程的形成機(jī)理[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2018，41（2）：52-59.

[8] 高守亭，周玉淑，冉令坤.我國(guó)暴雨形成機(jī)理及預(yù)報(bào)方法研究進(jìn)展[J].大氣科學(xué)，2018，42（4）：833-846.

[9] 智協(xié)飛，董甫，張玲，等.基于不同微物理過(guò)程的廣西沿海南風(fēng)型暖區(qū)暴雨的數(shù)值模擬研究[J].大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，2020， 43（5）：867-879.

[10] 時(shí)洋，羅聰，涂靜，等.近兩年廣東省典型鋒面暴雨過(guò)程的ECMWF模式預(yù)報(bào)評(píng)估[J].廣東氣象，2021，43（2）：37-40.

[11] 劉晶，周雅蔓，楊蓮梅，等.伊犁河谷“7·31”極端暴雨過(guò)程不穩(wěn)定性及其觸發(fā)機(jī)制研究[J].大氣科學(xué)，2019，43（6）： 1204-1218.