弱環(huán)境風場下泉州地區(qū)極端短時強降水個例分析

蘇禮賢 汪婉娥 林建煌 陳文煌

摘要 利用自動氣象站、NCEP再分析等相關觀測資料，分析了泉州地區(qū) 2018 年5月7 日的一次極端強降水天氣成因。結果表明：此次極端強降水天氣過程的天氣系統(tǒng)包含高空槽、低空切變線，以及西南低空急流，中低層系統(tǒng)主要后傾型，有利于極端強降水天氣的發(fā)生發(fā)展。福建沿海至福建中部一帶還存在顯著的風速輻合。泉州地區(qū)處于低空急流左前方、低層切變南側，水汽輻合和垂直上升運動均非常強烈，為此次極端強降水天氣的發(fā)生提供了有利條件。

關鍵詞 極端強降水;天氣;形勢;物理量;泉州

中圖分類號：P426.62 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）10–0038–02

極端強降水是我國南方地區(qū)頻發(fā)的災害性天氣，因極端強降水天氣的發(fā)生時常會引發(fā)暴雨洪澇、泥石流、山體滑坡等次生災害，會對國家經(jīng)濟和人們生命財產(chǎn)安全構成嚴重威脅。為了盡可能地減少極端強降水及其引發(fā)的次生災害造成的經(jīng)濟損失和人員傷亡事件，氣象學者特別重視對強降水、暴雨天氣過程的研究，并取得了較多研究成效。陳芳麗等[1]分析了廣東省夏季的一次極端強降水過程邊界層觸發(fā)條件得出：季風低壓的緩慢移動，強盛西南季風的脈沖，以及對流層低層西南風轉(zhuǎn)偏南風后長時間的維持，非常有利于持續(xù)性強降水的發(fā)生和發(fā)展。蔡菁等[2]分析了2011年“6·12”福建西部的一次大暴雨天氣過程得出：此次降水過程是在高空槽東移引導中低層弱冷空氣南下與來自孟加拉灣、南海的西南暖濕氣流交匯形成的。陳見等[3]分析華南季風槽暴雨特征得出：季風槽暴雨落區(qū)存在2個主中心和1個次中心，主中心分別處于廣東與廣西沿海，次中心位于廣西東北部;南海季風槽可劃包含西南季風擾動型和西南季風、東南季風輻合擾動型2類。有學者分別研究了出現(xiàn)在湖南、青海、魯南、四川等不同區(qū)域的暴雨天氣，得出這些區(qū)域的暴雨天氣發(fā)生過程中，主要影響系統(tǒng)是高空南支槽和低層切變，為暴雨天氣提供了充足水汽條件的使低空處的西南急流;而強烈的輻合輻散促使垂直上升運動逐漸增強，并且低層的水汽不斷向上輸送，促使熱量、動量的垂直輸送逐漸增強，這些有利條件均促進了暴雨天氣的形成與發(fā)展。

1 環(huán)流形勢分析

通過分析此次泉州地區(qū)極端強降水天氣發(fā)生期間的天氣形勢發(fā)現(xiàn)，2018年5月7日08：00 200 hPa形勢場西風急流延伸至30°N以北區(qū)域，我國華南沿海地區(qū)位于高空急流入口區(qū)右側;此時，南亞高壓進入中南半島，導致我國華南地區(qū)高空維持著輻散的西北氣流。在泉州地區(qū)上空為分流形勢，給極端強降水天氣的形成帶來了良好的高空輻散條件。500 hPa形勢場，5月7日08：00亞歐大陸中高緯環(huán)流形勢主要呈“兩槽一脊”型，兩低壓槽分別處于巴爾喀什湖和我國東部沿海，高壓脊分布在貝加爾湖東邊一帶。我國中高緯的環(huán)流形勢為階梯槽型，持續(xù)由短波槽引導小股冷空氣不斷南下。5月7日副熱帶高壓向南移動至南海北部，促使南支槽不斷加深，泉州地區(qū)處于槽前和副熱帶高壓北部邊緣，西南氣流比較強盛，有利于水汽持續(xù)向福建南部沿海上空區(qū)域輸送。925～850 hPa切變處在江西、福建、湖南交界至廣東北部到廣西區(qū)域，天氣系統(tǒng)主要呈后傾槽結構，伴隨著高度不斷朝西傾斜，泉州地區(qū)由低層至中層都受到槽前西南氣流的影響，整層大氣的增濕機制為此次強降水天氣的發(fā)生提供了有利的水汽條件。福建沿海地區(qū)的低空急流850 hPa處分布著數(shù)值為18 m/s的風速中心，925 hPa處也構建了超低空急流，最大風速中心為 12 m/s，福建沿海至福建中部一帶還存在顯著的風速輻合。泉州地區(qū)處于低空急流左前方、低層切變南側，水汽輻合和垂直上升運動均非常強烈。5月7日11：00，冷鋒逐漸壓至福建省中北部，泉州主要受到鋒面以南的西南暖濕氣流的控制，促使強降水天氣的發(fā)生、發(fā)展。

2 中尺度系統(tǒng)分析

通過分析地面風場（圖1）發(fā)現(xiàn)，華南沿海地區(qū)地面輻合線主要走向為西南至東北向，與500～700 hPa急流方向一致，強降水天氣極易在地面輻合線附近形成和發(fā)展，同時沿著環(huán)境風的方向不斷移動。低空急流軸上的風速急劇增大，這推動了下游強降水天氣的形成和發(fā)展。

3 物理量診斷分析

3.1 水汽條件

2018年5月7日08：00，925～500 hPa中低層的比濕越來越大，特別是700 hPa處，比濕條件由4 g/kg增加到9 g/kg，這表明中低層的水汽條件越來越好。通過分析850 hPa水汽通量場（圖2）發(fā)現(xiàn)，泉州地區(qū)降水落區(qū)有2條水汽輸送帶。其一源于孟加拉灣南部的印度洋，該氣流在經(jīng)過中南半島之后向福建南部沿海輸送，給泉州地區(qū)帶來了充足的水汽條件;其二是由南海副熱帶高壓邊緣直接北上向泉州一帶輸送，為此次泉州地區(qū)極端強降水天氣的發(fā)生提供了有利的水汽條件。

3.2 不穩(wěn)定能量條件

極端強降水天氣的產(chǎn)生，不僅需要具備充足的水汽，而且需要不穩(wěn)定能量條件。假相當位溫（θse）通常被用于表示溫、濕特征的重要參數(shù)，同時也可以表示能量，在強降水天氣出現(xiàn)的過程中往往都伴隨著較高的能量出現(xiàn)。通過對此次極端強降水天氣過程中850 hPa假相當位溫（θse）分布情況，2018年5月6 日20：00有一高能舌處于福建東南沿海區(qū)域，中心強度達到74℃以上，這意味著在此次極端強降水天氣出現(xiàn)前在福建泉州一帶已經(jīng)累積了諸多能量。沿著降水落區(qū)上空制作垂直剖面且疊加垂直速度圖進行分析可知，福建東南沿海一帶上空 500 hPa假相當位溫（θse）為 68℃，并且與上升運動區(qū)相對應，這說明該區(qū)域會出現(xiàn)極端強降水天氣。

4 結論

（1）此次極端強降水天氣過程的天氣系統(tǒng)包含高空槽、低空切變線和西南低空急流，且中低層系統(tǒng)主要是后傾型，有利于極端強降水天氣的發(fā)生、發(fā)展。福建沿海至福建中部一帶還存在顯著的風速輻合。泉州地區(qū)處于低空急流左前方、低層切變南側，水汽輻合和垂直上升運動均非常強烈，為此次極端強降水天氣的發(fā)生提供了有利的條件。

（2）華南沿海地區(qū)地面輻合線主要走向為西南至東北向，這與500～700 hPa 急流方向一致，地面中尺度輻合線是此次強降水的觸發(fā)機制。

（3）此次泉州地區(qū)降水落區(qū)有2條水汽輸送帶，其一源于孟加拉灣南部的印度洋，該氣流在經(jīng)過中南半島之后朝福建南部沿海輸送，給泉州地區(qū)帶來了充足的水汽;其二是由南海副熱帶高壓邊緣直接北上朝泉州一帶輸送。

（4）在此次天氣發(fā)生前，有一高能舌處于福建東南沿海區(qū)域，中心強度達到74℃以上，給泉州帶來了有利的不穩(wěn)定能量條件，為泉州及其周邊區(qū)域的極端強降水天氣的發(fā)生、發(fā)展提供了較好的動力條件。

參考文獻

[1] 陳芳麗，李明華，曾丹丹，等.“8·31”廣東極端強降水過程邊界層觸發(fā)條件分析[J].廣東氣象，2018，40（5）：1-5.

[2] 蔡菁，馮晉勤，劉瑞，等.2011年“6.12”閩西局地大暴雨過程的中尺度特征[J].暴雨災害，2011，30（4）：349-357.

[3] 陳見，梁維亮，高安寧，等.華南季風槽暴雨特征分析[J].熱帶氣象學報，2015， 31（4）：536-548.

責任編輯：黃艷飛

Case Analysis of Extreme Short-term Heavy Rainfall in Quanzhou Area under Weak Environment Wind Field

SU Li-xian et al（Meteorological Bureau of Huian County， Fujian Province， Huian， Fujian 362100）

Abstract Based on automatic weather stations and NCEP reanalysis data， this paper analyzed the cause of an extremely heavy precipitation event in Quanzhou on May 7， 2018. The results showed that the weather system of the extreme heavy precipitation process consists of upper trough， low level shear line and southwest low level jet， and the middle and low level system was mainly backward inclined， which was conducive to the occurrence and development of the extreme heavy precipitation weather. There was also significant wind convergence from the coast of Fujian to the central part of Fujian province. Quanzhou area was located in the left front of low-level jet and the south side of low-level shear. Water vapor convergence and vertical upward movement were very strong， which provides favorable conditions for the occurrence of extreme heavy rainfall.

Key words Extreme heavy precipitation; Weather; Situation; Physical quantity; Quanzhou