一次梅雨鋒連續(xù)大暴雨過程的診斷分析

錢宏超，馬中元，何 文，錢煥榮，鐘思奕，王立志

( 1.江西省氣象科學(xué)研究所，330046，南昌；2.宜春市氣象局，336000，江西，宜春；3.中國科學(xué)院大氣物理研究所，100029，北京)

0 引言

江西省地處長江中下游屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，通常每年的6月中旬至7月中旬為江淮梅雨期，期間梅雨鋒引發(fā)的暴雨是造成江西省夏季洪澇的主要災(zāi)害之一。梅雨鋒暴雨也一直受到國內(nèi)外氣象學(xué)者的特別關(guān)注。陶詩言[1]等研究表明，2007年江淮梅雨鋒暴雨的出現(xiàn)是由于中國東部上空有深厚高空槽發(fā)展，誘導(dǎo)梅雨鋒上氣旋生成過程和深厚的鋒生過程。劉曉波[2]等對2013年6月6—7日梅雨鋒大暴雨的研究指出，低層水汽通量散度的負(fù)值輻合區(qū)與垂直速度的上升區(qū)相對應(yīng)，也與強(qiáng)降水落區(qū)相對應(yīng)。張舒陽[3]等利用WRF模式對2013年6月23日江淮地區(qū)的梅雨鋒暴雨過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，提出高空槽的抽吸作用有利于不穩(wěn)定形勢和上升運(yùn)動的維持，從而影響中尺度對流系統(tǒng)的發(fā)展和移動。尹潔[4]等研究表明2010年6月17—20日江西北部罕見梅雨鋒大暴雨是在極為有利的天氣形勢下由中β尺度系統(tǒng)強(qiáng)烈發(fā)展直接導(dǎo)致。茍阿寧[5-6]等研究表明“列車效應(yīng)”在梅雨鋒暴雨過程中起到非常重要的作用，西南象限回波帶中不斷有新生對流生成，新生對流后向傳播導(dǎo)致“列車效應(yīng)”持續(xù)發(fā)生，且對流性強(qiáng)，暴雨的發(fā)生以短時(shí)強(qiáng)降水為主。

持續(xù)性的大暴雨一般要滿足3個(gè)基本條件[7]：一是大形勢的穩(wěn)定，二是源源不斷的水汽輸送和向強(qiáng)降水區(qū)輻合，三是不斷的對流不穩(wěn)定能量釋放和再生重建。其形勢場、水汽條件、動力條件和熱力條件會在這3個(gè)條件上呈現(xiàn)一定特征。

本文將利用常規(guī)觀測資料、MICAPS天氣圖和FNL再分析等資料對此次大暴雨過程的3個(gè)條件展開診斷分析，以期為未來梅雨鋒暴雨的研究提供理論依據(jù)。

1 暴雨概括

圖1為2020年7月8—10日江西省雨量分布圖，可以看到，強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在南昌市、宜春市、吉安市、撫州市和鷹潭市。8日(圖1(a))大于100 mm的站點(diǎn)達(dá)到35個(gè)，9日(圖1(b))有25個(gè)，10日有7個(gè)(圖1(c))。最大降水量出現(xiàn)在8日：南昌縣達(dá)241.5 mm，新建縣220 mm，南昌市209.3 mm，高安市201.5 mm。3 d累計(jì)降水(圖1(d))最大為高安市421.9 mm。

取高安站72 h的逐小時(shí)雨量(圖2)可以看出強(qiáng)降水主要分為4個(gè)階段：7日22:00—8日02:00、8日12:00—21:00、9日01:00—12:00、10日07:00—15:00。除第一個(gè)階段外，降水持續(xù)時(shí)間均達(dá)到8 h或以上，小時(shí)最大雨強(qiáng)為45.7 mm，出現(xiàn)在10日14:00。

圖1 2020年7月8—10日江西省降水實(shí)況圖

圖2 2020年7月8—10日高安國家站逐小時(shí)降水實(shí)況

2 連續(xù)大暴雨穩(wěn)定維持條件分析

2.1 天氣尺度系統(tǒng)穩(wěn)定

從500 hPa形勢場上可以看出(圖3(a))，東北冷渦緩慢東移北上，東亞主槽移動緩慢，兩槽一脊形勢穩(wěn)定維持。雖然588線在低槽東移情況下南壓，但副高脊線位置幾乎不變，始終維持在20°N附近，同時(shí)南支短波槽較為活躍，引導(dǎo)槽后冷空氣與副高西北側(cè)的暖濕氣流持續(xù)交匯。850 hPa低空急流(圖3(b))和925 hPa超低空急流(圖3(c))持續(xù)存在，為印度洋與南海的水汽持續(xù)輸送至江南提供環(huán)境支持，且有一定脈動特征，每一次向北加強(qiáng)推進(jìn)就造成江西中北部新一輪強(qiáng)降水發(fā)生。地面梅雨鋒(圖3(d))基本穩(wěn)定在長江兩側(cè)，前期南壓，后期北抬，持續(xù)影響江西中北部地區(qū)，為冷暖空氣交匯提供穩(wěn)定的動力抬升條件。

(a)低槽、低渦、脊線；(b)850 hPa急流；(c)925 hPa急流；(d)地面準(zhǔn)靜止鋒

2.2 源源不斷的水汽輸送和向暴雨區(qū)輻合抬升

用FNL資料計(jì)算7日08:00到8日14:00降水時(shí)段水汽通量和水汽通量散度，從圖4可以看出。水汽通量大值區(qū)中心一直位于湖南中東部和江西南部，2個(gè)通量大值區(qū)的東北側(cè)(吉安北部到宜春西南部)有水汽通量輻合(圖略)，表明有水汽持續(xù)向宜春地區(qū)和贛東北地區(qū)輸送與匯合，為持續(xù)強(qiáng)降水提供了充足的水汽條件。

從持續(xù)大暴雨過程比濕及垂直速度沿115° E剖面(圖5)可以看出，7—10日800 hPa以下比濕始終在14 g/kg以上，表明水汽含量豐富，7日08:00(圖5(a))主要抬升位于30°N以北，且強(qiáng)度較弱，雨帶還未南壓。8日08:00(圖5(b))在29°N附近，900 hPa以上為深度上升運(yùn)動區(qū)，垂直

(a)0708；(b)0720；(c)0814；(d)0908；(e)1008；(f)1014

速度大值中心伸展至500 hPa，對應(yīng)著強(qiáng)降水時(shí)段。9日08:00(圖5(c))27 °N低層有弱上升氣流區(qū)，對應(yīng)宜春南部局地降水開始發(fā)展，28°～29°N上空有垂直速度大值中心，對應(yīng)東部的強(qiáng)降水。10日08:00(圖5(d))26°N的垂直速度又有發(fā)展，且27°～29°N的上升運(yùn)動區(qū)開始建立，表明系統(tǒng)開始北抬。

(a)0708；(b)0808；(c)0908；(d)1008

2.3 不斷的對流不穩(wěn)定能量釋放和再生、重聚

持續(xù)性暴雨發(fā)生過程中必然伴隨對流不穩(wěn)定能量的釋放和再生、重聚，暴雨發(fā)生前大氣對流指數(shù)會有顯著的特征[8-9]。圖6 為持續(xù)大暴雨過程南昌探空圖及CAPE值逐12 h變化，可以看到細(xì)長型的對流有效位能CAPE、豐沛的水汽、較高的暖云厚度和較小的風(fēng)切變(圖6(a)、圖6(b)、圖6(c))等非常有利于大暴雨的發(fā)生、發(fā)展及持續(xù)。

7日08:00—20:00、8日20:00到9日08:00、9日20:00到10日08:00，CAPE值明顯減小，為能量釋放階段，對應(yīng)強(qiáng)降水發(fā)生；7日20:00到8日20:00、9日08:00—20:00，CAPE值明顯加大，為能量重聚階段，對應(yīng)強(qiáng)降水間歇(圖6(d))。

(a)0808；(b)0908；(c)1008；(d)1008

3 結(jié)論

本文利用常規(guī)觀測資料、MICAPS天氣圖和FNL再分析資料等，對2020年7月8—10日江西持續(xù)大暴雨過程進(jìn)行了診斷分析，主要結(jié)論如下。

1)這是一次高水汽含量、強(qiáng)低空急流配合短波槽、切變線和梅雨鋒等天氣尺度系統(tǒng)引發(fā)的連續(xù)大暴雨過程。大尺度形勢穩(wěn)定主要體現(xiàn)在東北冷渦和副高脊線穩(wěn)定，配合江淮切變線和梅雨鋒的穩(wěn)定。

2)利用FNL再分析資料對過程的水汽、動力、熱力條件進(jìn)行了分析，表明25°～29°N在800 hPa以下水汽含量豐富，強(qiáng)降水區(qū)上游有水汽通量大值區(qū)并伴有明顯水汽輻合中心，同時(shí)垂直上升運(yùn)動區(qū)與暴雨區(qū)對應(yīng)良好。

3)南昌站的探空CAPE值呈現(xiàn)有利強(qiáng)降水的細(xì)長結(jié)構(gòu)，且有明顯的能量釋放和再建過程。能量釋放階段對應(yīng)強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)段，能量重聚階段對應(yīng)降水間歇時(shí)段。

4)穩(wěn)定天氣背景、持續(xù)的水汽輸送和輻合以及不穩(wěn)定能量的釋放、再建是造成此次連續(xù)大暴雨過程的關(guān)鍵所在。