吉安市2019年7月7—9日連續(xù)暴雨過程分析

陳美好，余小平，胡犁月，肖蔓婷，葉存業(yè)

1.新干縣氣象局，江西新干 331300；2.吉安市氣象局，江西吉安 343000；3.吉安縣氣象局，江西吉安 343100

暴雨是我國主要的氣象災(zāi)害之一，也是氣象科研部門研究的重點[1-2]。為減少暴雨帶來的災(zāi)害，需要不斷對暴雨進(jìn)行精細(xì)化預(yù)報，因此越來越多的專家研究分析暴雨過程，并找出暴雨產(chǎn)生的原因，以期能進(jìn)一步提高暴雨的預(yù)報準(zhǔn)確率，最大限度地避免或減輕暴雨帶來的損失[3-5]。吉安市2019年7月7—9日的暴雨過程突發(fā)性強(qiáng)、累積雨量大、影響范圍廣，是一個比較典型的天氣氣候事件。因此選取該個例進(jìn)行分析研究，以期對今后類似暴雨過程預(yù)報和氣象災(zāi)害預(yù)警服務(wù)起到借鑒和參考作用。

1 天氣實況及影響

2019年7月7—9日吉安市出現(xiàn)連續(xù)暴雨過程，全市平均降雨量為180.4 mm，縣（市、區(qū)）平均雨量峽江縣達(dá)到最大，為255.1 mm。最大點雨量出現(xiàn)在井岡山坳里站，為396.5 mm，全市共有249個站雨量超過100 mm，43個站雨量超過250 mm。本次暴雨過程還伴隨著短時強(qiáng)降水，其中，小時最大雨強(qiáng)為54.2 mm，出現(xiàn)在永豐縣沙溪鎮(zhèn)。此次降水過程持續(xù)時間長，空間分布整體呈現(xiàn)北多南少的現(xiàn)象，對吉安市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重影響。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，此次暴雨過程造成全市農(nóng)作物受災(zāi)面積61 298 hm2，成災(zāi)面積49 391 hm2，絕收面積26 535 hm2，毀壞耕地面積246 hm2；位于地勢低洼地帶的村民房屋進(jìn)水，通村公路被淹，部分農(nóng)戶的房屋倒塌或嚴(yán)重?fù)p壞。部分丘陵山區(qū)因突發(fā)強(qiáng)降水，導(dǎo)致山洪暴發(fā)，農(nóng)田及水利設(shè)施被損毀；此期間正值早稻乳熟或成熟收割期，部分受影響區(qū)域田塊被淹，水稻倒伏，對收割不利；局部稻田被洪水沖毀絕收，對產(chǎn)量有一定的影響。

2 環(huán)流形勢特征

2019年7月7日08:00 500 hPa環(huán)流形勢分析為“兩槽一脊”，脊位于貝加爾湖附近，兩槽分別位于西西伯利亞和我國東北部。其中在我國東北部槽具有一深厚的低壓中心，冷空氣隨著短波槽的南下到達(dá)江西西南部，高空填圖上江西省受到西南氣流的控制，不斷有暖濕空氣從南海輸送到江西境內(nèi)（圖1）。隨著時間的推移，位于東北地區(qū)的低壓中心東移南下到達(dá)渤海，但仍有短波槽將冷空氣引導(dǎo)南下，江西中東部區(qū)域存在一冷中心，湖南的西部有一暖中心和一短波槽，而江西正處于槽前的位置，有利于氣流上升，隨著湖南以西的短波槽東移以及西南氣流的水汽輸送，有利于在江西產(chǎn)生降水。

圖1 高空環(huán)流形勢圖

7日08:00 700 hPa的環(huán)流形勢，江西上空存在一個暖中心，吉安上空有風(fēng)向風(fēng)速的切變線，此外，江西中南部受到西南氣流的影響，不斷有水汽輸送。對8日和9日700 hPa環(huán)流形勢分析，700 hPa的切變線一直維持在江西境內(nèi)，持續(xù)影響吉安。結(jié)合500 hPa環(huán)流形勢圖，江西處于上冷下暖的形勢，有利于冷暖空氣交匯，易產(chǎn)生降水。

7日08:00 850 hPa高空圖上，江西處于弱槽后部，主要受西南急流控制，急流強(qiáng)度可達(dá)20 m/s，在江西中部存在切變，且切邊持續(xù)到9日才緩慢減弱，長時間切邊維持有利于低層空氣輻合上升。高空填圖上反映在暴雨期間雨區(qū)附近的比濕一直維持在異常偏高的狀態(tài)，其中850 hPa高度層的比濕達(dá)到15 g/kg，925 hPa層的比濕達(dá)18 g/kg，說明水汽條件十分充沛。

吉安地區(qū)受到西南急流的控制，不斷有水汽從南海輸送到吉安上空，且低層的比濕表現(xiàn)為異常偏高的狀態(tài)。在水汽條件充沛和比濕較高的狀態(tài)下有利于暴雨的發(fā)展和維持。

3 物理量場分析

3.1 風(fēng)場

分析暴雨期間的風(fēng)場可發(fā)現(xiàn)，400 hPa風(fēng)場在吉安上空呈現(xiàn)弱反氣旋性運(yùn)動，風(fēng)向為西南方向，有利于上層空氣輻散下沉；850 hPa的風(fēng)場呈現(xiàn)出西南急流，且存在氣旋式切邊，整個高度層都受到西南風(fēng)的控制，不斷有水汽輸送到吉安上空，為降水提供了有利的水汽條件。高層反氣旋配合低層氣旋式切邊也有利于上層干冷空氣與低層濕暖空氣交匯而產(chǎn)生降水。

3.2 散度場和相對渦度場

圖2為2019年7月7日08:00 400 hPa和700 hPa的散度場，其中400 hPa及其以上的散度場在吉安上空為輻散的狀態(tài)，而700 hPa以下的散度場呈現(xiàn)為輻合狀態(tài)，這種上層輻散下層輻合的條件極易產(chǎn)生對流天氣，造成強(qiáng)降水過程。7月8日和9日也呈現(xiàn)出高層輻散低層輻合的現(xiàn)象。相對渦度可反映氣塊的旋轉(zhuǎn)程度和旋轉(zhuǎn)方向，正渦度表明氣塊作反氣旋式旋轉(zhuǎn)，負(fù)渦度表明氣塊作反氣旋式旋轉(zhuǎn)。分析500 hPa和700 hPa相對渦度場可知，在降水期間，吉安上空500 hPa以上高度層的相對渦度為負(fù)值，700 hPa以下高度層的相對渦度為正，說明高層為反氣旋性旋轉(zhuǎn)，有下沉運(yùn)動，低空為氣旋性旋轉(zhuǎn)，為上升運(yùn)動。這種狀態(tài)將導(dǎo)致高空冷空氣與低空暖空氣交匯，易產(chǎn)生降水。

圖2 2019年7月7日08:00 400 hPa和700 hPa散度場

3.3 比濕和相對濕度

如圖3所示，2019年7月7日08:00 850 hPa比濕可達(dá)15 g/kg，此外對500、700、1 000 hPa高度層的比濕分布，可看出吉安500 hPa比濕達(dá)到8 g/kg，700 hPa比濕分別為10 g/kg，1 000 hPa比濕為22 g/kg，8日和9日850 hPa的比濕均超過14 g/kg，屬于異常偏高的狀態(tài)，極易產(chǎn)生暴雨。對相對濕度場分析可以發(fā)現(xiàn)吉安500 hPa的相對濕度為70%，1 000 hPa的相對濕度達(dá)到90%以上，水汽條件較為充沛。比濕和相對濕度場都反映了吉安上空水汽條件良好，有利于連續(xù)性降水的產(chǎn)生。

圖3 7月7日08:00 850 hPa比濕分布

3.4 探空資料分析

探空資料選取溫度對數(shù)壓力圖和假相當(dāng)位溫曲線圖進(jìn)行分析。其中假相當(dāng)位溫θse相當(dāng)于濕空氣通過假絕熱過程將水分全部凝結(jié)降落后所具有的位溫。假相當(dāng)位溫考慮了氣壓、水汽的凝結(jié)和蒸發(fā)對溫度的影響，是一個溫度、氣壓、濕度包括在一起的綜合物理量[6-7]。通過2019年7月7日08:00的T-logP圖 可 以 看 出，在350～550 hPa、750～1 000 hPa存在濕層，550～700 hPa是干層，CAPE值為3 153.8 J/kg，K值為35，不穩(wěn)定能量較大，極易產(chǎn)生對流性天氣（圖4）。從7日08:00各高度層的假相當(dāng)位溫曲線圖可看出，1 000～700 hPa大氣中的假相當(dāng)位溫隨高度而降低，且1 000 hPa與700 hPa的θse相差20K，說明低層大氣中存在對流不穩(wěn)定，易產(chǎn)生對流性降水。而700 hPa以上假相當(dāng)位溫隨高度而遞增。8日08:00的探空圖上也存在深厚的濕層，其中270～450 hPa、600～1 000 hPa以下均為濕層，中間存在干層，其CAPE值為1387 J/kg，K 值為41.6；大氣中的假相當(dāng)位溫隨高度而降低，存在較強(qiáng)的對流性不穩(wěn)定，有利于產(chǎn)生強(qiáng)降水。9日350 hPa到地面存在深厚的濕層，CAPE值為540.8 J/kg，K值為38.1，大氣中的假相當(dāng)位溫隨高度而降低，但是兩者之間差值不大，對流不穩(wěn)定較弱，暴雨逐漸減弱?？傮w而言，2019年7月7—9日的水汽條件充沛、對流有效位能較高、K值較大，有利于產(chǎn)生強(qiáng)降水。

圖4 7月7日的T-logP圖和各個高度層的假相當(dāng)位溫曲線

4 雷達(dá)回波分析

由于受到高空槽、低空切變的作用，西南氣流不斷將南海的水汽輸送到吉安，為此次暴雨過程提供了充分的水汽條件。在暴雨前期不斷有云區(qū)在吉安上空自西向東發(fā)展，并出現(xiàn)層狀積狀的混合云系。2019年7月7日凌晨，降水回波開始從湖南境內(nèi)移入吉安北部，由于熱力不穩(wěn)定條件的存在，降水回波迅速在吉安境內(nèi)發(fā)展，回波強(qiáng)度最大可達(dá)50 dBz。8日凌晨出現(xiàn)降水間歇期，8日06:00系統(tǒng)性降水回波再次移入吉安境內(nèi)，主要影響了吉安西部北部地區(qū)，8日夜間降水回波影響全市范圍，直至9日傍晚吉安上空的回波明顯減弱，降水也隨之減弱，此次降水過程趨于結(jié)束（圖5）。7—9日受西南風(fēng)的影響，不斷有水汽輸送到吉安，導(dǎo)致吉安上空不斷有云系生成，在雷達(dá)回波圖上呈現(xiàn)出明顯的“列車效應(yīng)”。

圖5 降水集中時段的雷達(dá)回波拼圖

5 小結(jié)

（1）此次降水過程主要受高空槽、低空切變以及西南氣流共同作用下產(chǎn)生。500 hPa 高度場上江西存在一冷中心，而700和850 hPa 高度場上江西處于暖區(qū)，上冷下暖的形勢使得700和850 hPa 的切變線維持穩(wěn)定，受到西南氣流的影響不斷有水汽的輸送，為連續(xù)性降水提供了有利條件。

（2）分析此次暴雨過程的物理量場可知，其散度場和相對渦度場均反映高層有輻散下沉氣流，低層有輻合上升氣流，為高低層冷暖空氣交匯提供有利條件，易形成對流性天氣。比濕和相對濕度場都反映了吉安上空水汽條件良好，其中850 hPa 的比濕達(dá)到15 g/kg以上，低層相對濕度在 90%以上，有利于連續(xù)性降水產(chǎn)生。溫度對數(shù)壓力圖反映此次過程具有較大對流有效位能，K值也在35℃ 以上，具有良好的垂直運(yùn)動條件，易產(chǎn)生連續(xù)性的降水。

（3）在降水過程期間由于受西南風(fēng)的控制，在雷達(dá)回波圖吉安上空上不斷有自西向東的層狀積狀混合回波出現(xiàn)，形成列車效應(yīng)，以至于出現(xiàn)長時間的暴雨過程，過程中回波強(qiáng)度最大超過50 dBz，給部分地區(qū)帶來了短時強(qiáng)降水。