2014年3月11日至12日福建強(qiáng)對(duì)流天氣過程分析

鄭云義

（中國(guó)民用航空華東地區(qū)空中交通管理局福建分局，福建 福州 350000）

暴雨、強(qiáng)對(duì)流、降雪和大風(fēng)沙塵天氣是影響我國(guó)的最嚴(yán)重的氣象災(zāi)害。其中暴雨和強(qiáng)對(duì)流天氣由于自身具有發(fā)生發(fā)展突然、局地性變化快的特點(diǎn)，不但給暴雨和強(qiáng)對(duì)流天氣的短期、短臨預(yù)報(bào)工作帶來巨大困難，而且暴雨和強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生時(shí)常常由于其短時(shí)降水強(qiáng)度大等因素給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來巨大損失。而且，隨著近年來全球化變暖趨勢(shì)明顯，各類極端氣候和天氣事件頻發(fā)，暴雨和強(qiáng)對(duì)流天氣也成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)對(duì)象。

孫建華等人分析了發(fā)生在2012年7月21日的北京城區(qū)特大暴雨天氣過程，討論了發(fā)生暴雨天氣過程時(shí)的天氣形勢(shì)，對(duì)北京地區(qū)的水汽通量、水汽通量散度、假相當(dāng)位溫和渦度散度進(jìn)行中尺度分析和診斷發(fā)現(xiàn)7月21日北京城區(qū)的特大暴雨天氣過程是高空和低空各系統(tǒng)配合良好的條件下的。劉淑媛等人對(duì)1998年6月28日至29日淮海地區(qū)的暴雨過程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)西南渦東移激發(fā)出的江淮氣旋以及中尺度對(duì)流輻合帶在西南低空急流輸送大量水汽的配合下是造成此次強(qiáng)降水的重要條件。何斌等人對(duì)2008年發(fā)生在浙贛皖三省的梅雨鋒引起的暴雨過程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)高層冷空氣入侵配合低層梅雨鋒加劇了暴雨的發(fā)生發(fā)展。

福建地處我國(guó)東南沿海，是我國(guó)強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣的多發(fā)天氣。從3月份起至6月份當(dāng)北方干冷空氣南下與南方的暖濕空氣交匯后就會(huì)給福建帶來強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣。從6月份起至9月份，隨著中低緯太平洋上熱帶氣旋發(fā)生發(fā)展，北上的臺(tái)風(fēng)與西太平洋副熱帶高壓相配合也常給福建帶來短時(shí)強(qiáng)降水天氣。2014年3月11日至12日，受高層冷空氣南下和淺層西南渦東移影響，福建大部地區(qū)均出現(xiàn)強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣。對(duì)此次過程的天氣形勢(shì)、物理量配置進(jìn)行診斷分析為日后強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣積累經(jīng)驗(yàn)。

1 資料和方法

本文所使用資料為常規(guī)高空和地面觀測(cè)資料、FNL再分析資料。其中常規(guī)高空和地面觀測(cè)資料為站點(diǎn)資料，由各個(gè)氣象觀測(cè)點(diǎn)對(duì)高空各層風(fēng)向、風(fēng)速、溫度和露點(diǎn)和地面風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、露點(diǎn)、壓強(qiáng)、天氣現(xiàn)象等氣象要素進(jìn)行觀測(cè)和探測(cè)。高空和地面觀測(cè)資料分為08時(shí)（北京時(shí)，下同）和20時(shí)兩個(gè)時(shí)次，在特殊情況下部分氣象觀測(cè)站點(diǎn)會(huì)在14時(shí)進(jìn)行加密觀測(cè)。FNL再分析資料是格點(diǎn)資料，由GDAS系統(tǒng)（即Global Forecast System and Data Assimilation，全球資料同化系統(tǒng)）根據(jù)各種實(shí)時(shí)天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行再分析后同化出的資料，分辨率為1°*1°或者2.5°*2.5°，本文所使用的格點(diǎn)分辨率為1°*1°。FNL再分析資料包含02時(shí)、08時(shí)、14時(shí)、20時(shí)四個(gè)時(shí)次，從地面到高空各層共26層的氣壓、位勢(shì)高度、溫度、土壤情況、冰雪情況、相對(duì)濕度和緯向經(jīng)向風(fēng)向風(fēng)速等資料。一般而言，F(xiàn)NL資料用于WRF模式的數(shù)值模擬和對(duì)天氣過程的診斷分析。

本文首先對(duì)2014年3月11日至12日發(fā)生于福建大部地區(qū)的強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣過程的天氣形勢(shì)進(jìn)行分析，明確此次過程的天氣尺度的背景形勢(shì)。進(jìn)而利用FNL再分析資料對(duì)福建地區(qū)的水汽通量和水汽通量散度、假相當(dāng)位溫、渦度和散度進(jìn)行診斷分析，分別分析此次過程的水汽條件、熱力條件和動(dòng)力條件。

2 天氣過程分析

從2014年3與11日至12日，福建大部地區(qū)出現(xiàn)對(duì)降水和流天氣，部分地區(qū)一天的降水量達(dá)到暴雨至大暴雨量級(jí)。其中僅11日08時(shí)至12日08時(shí)，建陽、光澤、武夷山等地區(qū)降水量超過50毫米，達(dá)到暴雨量級(jí)。其中建陽的降水量為104.1毫米，達(dá)到大暴雨量級(jí)。12日08時(shí)至13日08時(shí)，福州、泉州、寧德、漳州和龍巖降水量達(dá)到中雨量級(jí)。其中寧德的南部，泉州的西北部和漳州的北部部分地區(qū)降水量達(dá)到暴雨量級(jí)。伴隨著強(qiáng)降水天氣出現(xiàn)的還有強(qiáng)對(duì)流天氣。強(qiáng)對(duì)流天氣主要發(fā)生時(shí)段為11日夜間。根據(jù)福建省閃電探測(cè)儀顯示，11日夜間，全省共出現(xiàn)閃電1934次。至13日，福建全省降水天氣和強(qiáng)對(duì)流天氣逐漸結(jié)束，只有局部地區(qū)出現(xiàn)小陣雨的天氣。

分析地面和高空常規(guī)觀測(cè)資料可以看出， 11日08時(shí)，高空500hPa上貝加爾湖低壓槽有所東移南下，受其影響，在蒙古至我國(guó)內(nèi)蒙古、山西地區(qū)北支槽有所發(fā)展。原處于云貴地區(qū)的南支槽也有所東移，目前處于湖南、湖北地區(qū)。由于貝加爾湖低壓槽東移南下的影響，使得北支槽與南支槽在經(jīng)向上有所重合，促進(jìn)了兩個(gè)系統(tǒng)的發(fā)展。此時(shí)，福建大部地區(qū)仍舊維持西北偏西氣流。從850hPa上，原處于云貴地區(qū)的西南渦有所東移，氣旋東側(cè)切變也逐漸東伸發(fā)展影響湖南、湖北兩省。而且氣旋東南側(cè)的西南風(fēng)隨著氣旋的發(fā)展也有所加強(qiáng)。原處于東海地區(qū)的入海高壓進(jìn)一步東撤。此時(shí)福建為高壓后部和切變東側(cè)的共同影響下。

從溫度場(chǎng)來看，暖中心位于西南渦西南側(cè)，有利于西南渦的發(fā)展。廣東、江西和湖南有暖脊北抬影響，配合東南氣流的發(fā)展，有利于輸送來自南海的水汽和熱量。從08時(shí)地面圖可以看出入海高壓有所減弱。而且在廣東、江西和湖南地區(qū)已經(jīng)開始出現(xiàn)降水天氣。至11日20時(shí)，隨著貝加爾湖低壓槽進(jìn)一步東移南下移動(dòng)至黑龍江北部地區(qū)，我國(guó)東北至華北地區(qū)均轉(zhuǎn)為槽前西南氣流影響。北支槽最南端處于山東至河南兩省。而南支槽移動(dòng)較慢，仍處于江西和兩湖地區(qū)。至此，北支槽和南支槽構(gòu)成了同位相疊加的形式，有助于進(jìn)一步發(fā)展。福建受高空槽發(fā)展的影響已經(jīng)轉(zhuǎn)為西南偏西氣流。

從風(fēng)速來看，原來處于我國(guó)南部沿海的急流也進(jìn)一步北抬。850hPa上，西南渦東側(cè)切變進(jìn)一步發(fā)展。而且其南側(cè)東南風(fēng)也進(jìn)一步加強(qiáng)。福建、江西和兩湖地區(qū)均出現(xiàn)風(fēng)速大于12m/s的西南急流。從20時(shí)地面場(chǎng)來看，此時(shí)850hPa西南急流影響的區(qū)域均出現(xiàn)了降水天氣。至12日00時(shí)，850hPa上，江淮切變進(jìn)一步發(fā)展，并形成江淮氣旋。受江淮氣旋發(fā)展的影響，氣旋北側(cè)東北風(fēng)加強(qiáng)，使得在山東、河南和河北地區(qū)有冷平流；而氣旋的南側(cè)西南風(fēng)也進(jìn)一步加強(qiáng)，在福建、廣東兩省西南急流發(fā)展，并且在我國(guó)東南沿海地區(qū)有暖脊北抬福，建處于暖脊的影響下。至12日20時(shí)，我國(guó)東南沿海高空均轉(zhuǎn)為槽后西北氣流。淺層850hPa上隨著江淮氣旋入海后逐漸減弱以及北方冷空氣南下影響，福建轉(zhuǎn)為弱的切變影響。但是隨著暖脊的東移入海，冷暖空氣對(duì)峙的形式進(jìn)一步減弱。至13日高空各層均轉(zhuǎn)為槽后西北氣流，福建全省降水天氣趨于結(jié)束。

3 物理量診斷分析

3.1 水汽條件分析

通過對(duì)3月11日至13日福建出現(xiàn)強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣的天氣形勢(shì)進(jìn)行分析可以看出，在11日夜間至12日白天這一時(shí)段為高空槽東移影響，淺層氣旋發(fā)展，西南急流輸送水汽和熱量最多的時(shí)段。配合溫度場(chǎng)上北方冷空氣南下與南方暖脊交匯共同影響下，這一時(shí)段為降水強(qiáng)度最大的時(shí)段。而且，考慮到一般西南急流對(duì)水汽的輸送主要表現(xiàn)在淺層925hPa和850hPa。因此，分析3月12日白天08時(shí)925hPa福建省水汽通量散度。通過3月12日白天08時(shí)925hPa水汽通量散度可以看出此時(shí)受西南低空急流向北輸送水汽和熱量的共同影響下，在廣東、福建、江西地區(qū)出現(xiàn)了水汽輻合區(qū)。其中最大的水汽輻合中心出現(xiàn)在廣東的中北部地區(qū)，輻合中心數(shù)值為0.3*g*。福建南部也出現(xiàn)了一個(gè)水汽輻合中心，數(shù)值為0.2*g*。福建的東側(cè)為入海高壓的影響下，為水汽的輻散。輻散中心數(shù)值為0.1*g*。廣東以南的大片海區(qū)也均為水汽輻散區(qū)，表明向外輸送了大量的水汽。由此可以看出隨著西南渦東側(cè)切變的東伸發(fā)展，促使了西南低空急流的發(fā)展，進(jìn)而有助于西南風(fēng)輸送來自南海的水汽向廣東、福建輸送。在西南低空急流的水汽輸送下，使得福建強(qiáng)降水得以發(fā)展，為3月11日至12日期間福建強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)展提供了充足的水汽條件。但是不足之處在于受到廣東中北部強(qiáng)水汽輻合中心的影響，使得來自南海的部分水汽集中于廣東中北部，對(duì)西南低空急流向福建輸送水汽起到了一個(gè)削弱的作用。廣東的強(qiáng)水汽輻合中心使得福建的北部出現(xiàn)了弱的水汽輻散區(qū)，影響了這一地區(qū)的降水發(fā)展。

3.2 動(dòng)力條件

通過對(duì)3月11日至13日福建出現(xiàn)強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣的天氣形勢(shì)進(jìn)行分析可以看出，此次天氣過程500hPa高空槽的東移是促使西南渦東移發(fā)展的重要條件。850hPa上西南渦東側(cè)切變的東伸發(fā)展進(jìn)而形成江淮氣旋是副將強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣的動(dòng)力條件。因此，對(duì)3月12日08時(shí)850hPa上渦度場(chǎng)和散度場(chǎng)進(jìn)行分析。12日00時(shí)福建北部至浙江南部，湖北、江西至浙江東部這一大片范圍內(nèi)，受江淮氣旋發(fā)展的影響，均為正渦度區(qū)，有利于氣旋性發(fā)展進(jìn)而促進(jìn)了上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)，為強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)展提供了動(dòng)力條件。其中，湖北中部和福建的中北部均有強(qiáng)渦度中心。中心數(shù)值均達(dá)到了0.8。而廣東的中東部以及臺(tái)灣海峽為明顯的負(fù)渦度區(qū)。且臺(tái)灣海峽出現(xiàn)了中心數(shù)值為1的強(qiáng)負(fù)渦度中心，距離福建中北部的正渦度中心較近，出現(xiàn)了成對(duì)出現(xiàn)的情況。正負(fù)渦度中心成對(duì)出現(xiàn)有助于增強(qiáng)上升和下沉氣流的循環(huán)發(fā)展，進(jìn)而進(jìn)一步促進(jìn)氣旋的發(fā)展。才能夠散度場(chǎng)分析，江西東南部至福建西北部為強(qiáng)的輻合中心。在福建和江西邊界處為最強(qiáng)的輻合中心，中心數(shù)值達(dá)到0.7*。而且綜合散度場(chǎng)和渦度場(chǎng)來看，雖然最強(qiáng)的輻合中心與渦度中心不一致，但是強(qiáng)輻合中心為正渦度區(qū)且處于正渦度中心附近的區(qū)域。正渦度疊加輻合中心，有助于氣旋性增加，上升氣流的發(fā)展，為此次強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣提供了充足的動(dòng)力條件。

4 結(jié)語

通過對(duì)2014年3月11日至12日福建強(qiáng)對(duì)流天氣過程的天氣形勢(shì)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，此次過程是發(fā)生在高層南支槽東移的情況下。且北支槽的東移南下與南支槽形成了同位相疊加的形勢(shì)進(jìn)一步加強(qiáng)了經(jīng)向環(huán)流的發(fā)展。淺層江淮氣旋在南支槽發(fā)展以及高空急流帶來的正渦度平流的影響下逐漸東移發(fā)展。西南渦東側(cè)的切變發(fā)展形成江淮氣旋，進(jìn)而造成北方干冷空氣和南方暖濕空氣的交匯是此次強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣過程的直接影響系統(tǒng)。而且850hPa上切變南側(cè)的西南低空急流的發(fā)展有助于輸送來自南海的水汽，為降水的發(fā)展提供充足的水汽條件；江淮氣旋和切變的發(fā)展為此次降水提供了充足的動(dòng)力條件；淺層冷暖空氣的交匯是此次降水的熱力條件。

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