2022年7月5日平和縣暴雨過(guò)程分析

卓麗容，蔡藝友，林志斌，張凌藝，林曉隆

1.福建省平和縣氣象局，福建平和 363700；2.漳州市氣象局，福建漳州 363000；3.福建省龍文區(qū)氣象局，福建龍文 363005

暴雨是指降雨強(qiáng)度和降雨量相當(dāng)大的雨。我國(guó)除個(gè)別地區(qū)外，統(tǒng)一規(guī)定24 h降水量≥50 mm的降雨稱(chēng)為暴雨。暴雨往往容易造成洪澇災(zāi)害和嚴(yán)重的水土流失，導(dǎo)致工程失事、堤防潰決和農(nóng)作物被淹等，造成一定的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

暴雨一直是我國(guó)廣大氣象工作者研究的熱點(diǎn)。胡畔等[1]通過(guò)對(duì)中國(guó)氣象災(zāi)情普查數(shù)據(jù)的分析，并結(jié)合小時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)年鑒等資料，研究了1984—2007年間中國(guó)極端降水和暴雨洪澇災(zāi)情的時(shí)空分布特征以及影響因素，結(jié)果表明：極端降水在中國(guó)東南和中東部區(qū)域有顯著增加的趨勢(shì)。福建省位于中國(guó)東南沿海，強(qiáng)對(duì)流天氣是福建的主要災(zāi)害性天氣之一，一年四季均可發(fā)生。江清華等[2]基于自然災(zāi)害系統(tǒng)理論，選取災(zāi)情的主要指標(biāo)：暴雨災(zāi)害頻次、死亡人口和農(nóng)田淹沒(méi)面積，探討了1950—2000年福建省暴雨災(zāi)害的災(zāi)情時(shí)空分布及趨勢(shì)特征，結(jié)果表明：在氣候變化（如臺(tái)風(fēng)）和人類(lèi)活動(dòng)（如快速城鎮(zhèn)化）的雙重影響下，福建面臨越來(lái)越大的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，防災(zāi)減災(zāi)部門(mén)應(yīng)給予密切關(guān)注。陳家金等[3]通過(guò)對(duì)福建省66個(gè)站近44年的歷年降水資料分析，闡述暴雨、大暴雨、特大暴雨的時(shí)空分布特點(diǎn)及對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，結(jié)果表明：福建各類(lèi)型暴雨主要發(fā)生在雨季和夏季，雨季為暴雨的第1高峰期，夏季為大暴雨和特大暴雨第1高峰期，暴雨的地理分布相對(duì)均衡，而大、特大暴雨的高發(fā)區(qū)在沿海地區(qū)，各類(lèi)型暴雨以暴雨為主，但給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失的通常是大、特大暴雨。

暴雨危害大，一直受到氣象工作者的重視，是氣象部門(mén)科研研究以及各級(jí)氣象臺(tái)預(yù)報(bào)服務(wù)的工作重點(diǎn)。暴雨事件是多尺度天氣系統(tǒng)和宏微觀(guān)物理過(guò)程相互作用的結(jié)果，在全球大氣科學(xué)研究領(lǐng)域是熱點(diǎn)，也是難點(diǎn)。大氣運(yùn)動(dòng)的混沌性決定了天氣預(yù)報(bào)必然會(huì)有一定程度的誤差。暴雨具有局地性、突發(fā)性和活動(dòng)規(guī)律多變等特點(diǎn)，其形成機(jī)制迄今尚未被研究透徹[4-5]，在日常短期業(yè)務(wù)中，氣象部門(mén)難以對(duì)其做出相對(duì)準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，因此強(qiáng)對(duì)流天氣監(jiān)測(cè)和臨近預(yù)報(bào)、預(yù)警已成為氣象業(yè)務(wù)部門(mén)最為關(guān)心的問(wèn)題。當(dāng)前很多地方的暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率還難以滿(mǎn)足地方政府部門(mén)決策和民眾防災(zāi)需求，這就要求氣象工作者加強(qiáng)研究暴雨發(fā)生發(fā)展的大氣物理機(jī)制，提升暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

筆者以2022年7月5日發(fā)生在福建省漳州市平和縣的一次暴雨過(guò)程為例，利用多種觀(guān)測(cè)資料，從多個(gè)角度探析了本次暴雨天氣過(guò)程的發(fā)生發(fā)展機(jī)理，加強(qiáng)對(duì)平和縣暴雨天氣成因的認(rèn)知，期望進(jìn)一步提高平和縣的暴雨預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)水平，為今后相似背景下強(qiáng)降水預(yù)報(bào)提供參考。

1 降水實(shí)況及特點(diǎn)

受臺(tái)風(fēng)“暹芭”外圍環(huán)流和低空西南氣流的共同影響，2022年7月5日平和縣普降中到大雨，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴雨，局部大暴雨。據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)顯示，4日20:00—5日20:00，24 h累 積 降 水量中，平和縣有29個(gè)自動(dòng)站雨量超過(guò)25 mm，其中18個(gè)自動(dòng)站雨量超過(guò)50 mm，6個(gè)自動(dòng)站雨量超過(guò)100 mm，以大溪鎮(zhèn)靈通山135.9 mm為最大。此次暴雨過(guò)程的主要特點(diǎn)為強(qiáng)降水時(shí)段集中、夜雨特征明顯、雨強(qiáng)大、局地性明顯、南北差異大，降水時(shí)段主要集中在5日00:00～04:00（北京時(shí)間，下同），小時(shí)雨強(qiáng)以大溪鎮(zhèn)靈通山的41 mm為最大，短時(shí)強(qiáng)降水區(qū)域主要集中在平和縣南部。偏北氣流入侵暖低壓，隨著低壓逐漸北移，系統(tǒng)斜壓性增強(qiáng)，中高緯西風(fēng)槽不斷有短波槽東移，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生；700、850、925 hPa平和縣均位于低壓環(huán)流東南側(cè)、暖式切變南側(cè)的西南氣流中，4日夜間—5日凌晨風(fēng)速加大，且850 hPa風(fēng)速增強(qiáng)為急流，低層風(fēng)速大，西南氣流源源不斷地向平和輸送水汽和能量，有利于強(qiáng)對(duì)流的發(fā)展和低壓環(huán)流的維持；地面場(chǎng)上，平和縣位于輻合帶南側(cè)，觸發(fā)了強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生。

2 環(huán)流背景形勢(shì)場(chǎng)與影響系統(tǒng)的分析

從7月4日20:00和5日08:00 各層形勢(shì)場(chǎng)來(lái)看（圖略），7月5日平和縣處于200 hPa大陸高壓東側(cè)氣流輻散區(qū)域，高層抽吸作用有利于對(duì)流的發(fā)展；500 hPa副高略有西伸，平和縣處于副高西北部邊緣的暖濕不穩(wěn)定區(qū)域，西風(fēng)槽并入減弱后的“暹芭”低壓環(huán)流系統(tǒng)，槽后

3 物理量要素場(chǎng)的診斷分析

3.1 水汽條件

強(qiáng)降水的發(fā)生通常要有較充沛的水汽源源不斷地供應(yīng)，而水汽通常由對(duì)流層底層提供，水汽不斷通過(guò)低層輸送到降水區(qū)，然后在降水區(qū)輻合，才能導(dǎo)致較強(qiáng)的降水，充分的水汽供應(yīng)是產(chǎn)生暴雨的必要條件。從沿117.25°E的比濕剖面圖（圖1）中可以看出，平和縣上空2022年7月4日20:00—5日8:00 850 hPa以下比濕q都達(dá)到了14 g/kg以上，濕層較為深厚，水汽充沛。從7月4日20:00～5日8:00 925 hPa的水汽通量場(chǎng)和水汽通量散度場(chǎng)來(lái)看（圖略），平和縣的水汽通量大于20 g/(s·hPa·cm)，位屬水汽通量大值區(qū)，且存在較明顯的水汽輻合，源源不斷的水汽輸送和水汽的輻合有利于短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生以及維持。

圖1 沿117.25°E的比濕剖面圖

3.2 動(dòng)力條件

從沿117.25°E垂直速度剖面圖中可 以 看 出（圖2），7月4日20:00—5日8:00，平和縣上空從低層到高層都有上升運(yùn)動(dòng)，5日2:00上升運(yùn)動(dòng)最為明顯，8:00上升運(yùn)動(dòng)較弱，表明強(qiáng)降水時(shí)段主要集中在5日2:00左右，白天降水趨于減弱，高層上升運(yùn)動(dòng)大于低層上升運(yùn)動(dòng)，即高層對(duì)低層有抽吸作用，使低層上升運(yùn)動(dòng)得以維持，為暴雨的產(chǎn)生提供了動(dòng)力條件。

圖2 沿117.25°E的垂直速度剖面圖

3.3 不穩(wěn)定條件

大氣不穩(wěn)定是產(chǎn)生暴雨的條件之一。K指數(shù)可以反映大氣的層結(jié)穩(wěn)定情況，K指數(shù)越大，層結(jié)越不穩(wěn)定；沙氏指數(shù)SI可以用來(lái)判斷大氣穩(wěn)定度，SI＜0表示大氣不穩(wěn)定，負(fù)值越大，不穩(wěn)定程度也越大。選取距離最近的廈門(mén)探空資料（平和縣無(wú)探空資料）作為參考，從2022年7月4日20:00和5日8:00廈門(mén)站的T-logP圖（圖略）來(lái)看，2個(gè)時(shí)次的T-logP圖均為細(xì)長(zhǎng)型，且850 hPa的低層風(fēng)速都達(dá)到了12 m/s以上，850 hPa以下的相對(duì)濕度也都≥80%，濕層深厚；抬升凝結(jié)高度（LCL）和自由對(duì)流高度（CCL）都較低，有利于對(duì)流云的生成和發(fā)展。4日20:00廈門(mén)站K指數(shù)達(dá)到36.9℃，沙式指數(shù)SI低至-0.13℃，CAPE值為1 521 J/kg，說(shuō)明4日20:00閩南上空層結(jié)不穩(wěn)定，熱力條件較好，有利于短時(shí)強(qiáng)降水的產(chǎn)生；5日8:00廈門(mén)站K指數(shù)為31.9℃，沙式指數(shù)SI為0.05℃，均沒(méi)有4日20:00的熱力條件好，降水也主要集中在夜間，白天降水趨于減弱。

假相當(dāng)位溫是表征溫度、氣壓、濕度的一個(gè)綜合物理量，假相當(dāng)位溫越大，表明大氣狀態(tài)越不穩(wěn)定，通常暴雨發(fā)生在假相當(dāng)位溫大值區(qū)或是等值線(xiàn)較密集區(qū)[6]。從850 hPa 假相當(dāng)位溫的分布看（圖略），7月4日20:00假相當(dāng)位溫大值區(qū)在閩浙交界處及其附近，平和縣處于假相當(dāng)位溫等值線(xiàn)較密集區(qū)，假相當(dāng)位溫在78℃以上，5日8:00平和縣假相當(dāng)位溫在76℃以上，表明平和縣上空大氣較不穩(wěn)定，有利于對(duì)流云團(tuán)的發(fā)展，從而導(dǎo)致地面暴雨的發(fā)生。

4 雷達(dá)資料分析

從2022年7月4—5日的雷達(dá)回波圖（圖略）中可以看出，2022年7月4日23:48強(qiáng)回波出現(xiàn)在平和縣大溪鎮(zhèn)南部，隨后在一致的西南風(fēng)氣流引導(dǎo)下，雷達(dá)回波東北傳特征明顯。雷達(dá)回波持續(xù)經(jīng)過(guò)平和南部地區(qū)，直到7月5日3:48才趨于減弱，列車(chē)效應(yīng)明顯，導(dǎo)致平和的南部地區(qū)出現(xiàn)了持續(xù)較高效率的降水。

從雷達(dá)回波的剖面圖可以看出（圖3），反射率因子基本都在45～50 dBz，局地達(dá)到了50～55 dBz，回波的質(zhì)心較低，低于5 km，最強(qiáng)回波中心在2.5 km左右，屬于暖云降水，降水效率高。

圖3 雷達(dá)回波剖面圖

從2022年7月5日1:00 925 hPa的風(fēng)廓線(xiàn)雷達(dá)水平風(fēng)圖可以看出（圖略），漳州市南部風(fēng)速較大，中部風(fēng)速較小，存在風(fēng)速輻合和偏南風(fēng)與西南風(fēng)的風(fēng)向輻合，平和縣正好位于輻合線(xiàn)附近，風(fēng)向風(fēng)速的輻合觸發(fā)了此次強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生；且850 hPa左右的風(fēng)速達(dá)到了14 m/s左右，西南急流源源不斷地向平和輸送水汽和能量并推動(dòng)雷達(dá)回波向東北方向移動(dòng)，形成列車(chē)效應(yīng)，造成平和縣南部累積雨量較大。

5 結(jié)論

（1）此次暴雨過(guò)程是在臺(tái)風(fēng)“暹芭”外圍環(huán)流、副高西北側(cè)邊緣不穩(wěn)定區(qū)域以及風(fēng)的輻合等多個(gè)條件的共同影響下產(chǎn)生的。低層西南急流源源不斷輸送水汽，上升運(yùn)動(dòng)的維持和大氣層結(jié)的不穩(wěn)定，是暴雨發(fā)展的重要因素。

（2）從環(huán)境物理量場(chǎng)分析可以看出，4日夜間—5日凌晨平和處于不穩(wěn)定能量加強(qiáng)階段，特別是850 hPa西南氣流的加強(qiáng)，有利于平和強(qiáng)對(duì)流發(fā)展，出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣。

（3）雷達(dá)回波的移向在短臨預(yù)報(bào)中對(duì)降水的落區(qū)具有一定的指示意義，氣象部門(mén)在短臨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中需加強(qiáng)對(duì)雷達(dá)資料的應(yīng)用。