華東地區(qū)一次春季暴雨過(guò)程診斷分析

王楠

（滄州市氣象局，河北 滄州 061001）

近些年，關(guān)于暴雨診斷分析方面的研究有許多。Rao等[1]研究發(fā)現(xiàn)，2010年7月中國(guó)北方一次暴雨過(guò)程中的低空西南急流提供了大量潛在不穩(wěn)定能量和豐富水汽。黃思先等[2]在分析2019年5月湖北東部一次大暴雨過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，有西南向的水汽輸送通道并在暴雨區(qū)強(qiáng)烈輻合。趙 強(qiáng)等[3]指出，河套東北側(cè)弱干冷空氣與西南暖濕氣流在陜北形成假相當(dāng)位溫密集帶，鋒生觸發(fā)陜北地區(qū)不穩(wěn)定能量釋放形成強(qiáng)降水。郭大梅等[4]分析了2016年西安高架雷暴天氣過(guò)程，指出高架雷暴發(fā)生是因?yàn)榇嬖跅l件對(duì)稱不穩(wěn)定CSI。張芳華等[5]在一次冬季暴雨分析中指出CSI通常與鋒面暴雨有一定關(guān)聯(lián)。高珩洲[6]指出地形通過(guò)改變山地動(dòng)力、水汽等物理量場(chǎng)從而影響暴雨的落區(qū)和強(qiáng)度。胡燕平等[7]對(duì)河北省兩次春季暴雨過(guò)程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)兩次過(guò)程的水汽均集中在800 hPa以下,主要是低層和邊界層的水汽輻合，強(qiáng)的水汽輸送和水汽輻合對(duì)暴雨的產(chǎn)生有非常重要的貢獻(xiàn)。廖勝石等[8]對(duì)一次華南暴雨過(guò)程中的水汽輸送和熱量進(jìn)行了研究，得出暴雨區(qū)的水汽主要發(fā)生在低層。

2019年4月8 —9日我國(guó)華東地區(qū)發(fā)生了一次暴雨天氣過(guò)程，最強(qiáng)累計(jì)降水出現(xiàn)在安徽中南部地區(qū)，最大24 h累計(jì)降雨量超過(guò)70 mm，給當(dāng)?shù)貛?lái)一定的損失。本文對(duì)此次春季暴雨特征和物理機(jī)制進(jìn)行分析，以期提高這類(lèi)暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

1 資料與方法

本文利用地面自動(dòng)觀測(cè)站2019年4月9日8：00 至 10 日 8：00（北京時(shí)，下同）24 h 累計(jì)降水資料以及 4月 9日 2：00—20：00逐小時(shí)降水資料，NCEP/NCAR時(shí)間分辨率為6 h，水平分辨率為2.5°×2.5°的再分析格點(diǎn)資料，對(duì)此次強(qiáng)降雨過(guò)程特征以及強(qiáng)降雨發(fā)生機(jī)制進(jìn)行多尺度分析。

2 降水實(shí)況與大尺度環(huán)流背景分析

從4月10日2：0024h累計(jì)降水分布（圖1）來(lái)看，華東多地出現(xiàn)暴雨天氣過(guò)程，其中安徽中南部降雨最強(qiáng)，安慶、銅陵出現(xiàn)大暴雨，累計(jì)雨量最大達(dá)到70 mm以上。4月9日凌晨暴雨過(guò)程從安徽北部開(kāi)始，到9日10：00—14：00暴雨中心移至安徽中南部，其中安慶、銅陵雨強(qiáng)達(dá)到28 mm/h以上；隨后雨區(qū)移至安徽浙江交界山脈地帶，至20：00華東地區(qū)暴雨過(guò)程基本結(jié)束。

圖1 2019年 4月9日2：00至10日2：00 24 h累計(jì)降水量

從大尺度環(huán)流背景來(lái)看，暴雨期間500 hPa上在中高緯地區(qū)呈西高東低環(huán)流形勢(shì)。9日2：00 850 hPa上西南風(fēng)急流為華東帶來(lái)大量暖濕空氣，黃淮地區(qū)西部氣旋式環(huán)流開(kāi)始形成。8：00黃淮氣旋加強(qiáng)，西南急流也隨之加強(qiáng)延伸到江蘇，繼續(xù)向北輸送暖濕氣流，并與來(lái)自北方冷空氣交匯，對(duì)應(yīng)地面在安徽、湖北、江西地區(qū)有一條明顯冷鋒，鋒后暴雨天氣持續(xù)并加強(qiáng)。到9日14：00，黃淮氣旋減弱，急流前沿退居浙江南部，對(duì)應(yīng)在地面上冷鋒移動(dòng)到安徽、江蘇以南，鋒面附近降水減弱。9日20：00，高空短波槽減弱，黃淮氣旋東移出海，華東地區(qū)暴雨基本結(jié)束。

3 水汽條件

本次降水過(guò)程有2條明顯水汽通道，一條受低空急流作用將南海北部水汽不斷向我國(guó)內(nèi)陸輸送；一條由低空急流將太平洋西部水汽沿副高外圍向內(nèi)陸輸送。9日8：00，安徽中部地區(qū)水汽通量最大，并有水汽通量輻合，為白天暴雨區(qū)降水提供充足水汽。到9日14：00，西南低空急流逐漸轉(zhuǎn)為西風(fēng)氣流，2條水汽通道在安徽南部匯合，水汽通量輻合有利于安徽中南部暴雨中心降水的維持。隨著華東大部分地區(qū)暴雨發(fā)生，水汽被大量消耗，西南低空急流減弱，水汽條件逐漸轉(zhuǎn)差，暴雨過(guò)程基本結(jié)束。

4 動(dòng)力條件

鋒面抬升可以為暴雨的發(fā)生和發(fā)展提供有利的動(dòng)力條件。4月9日凌晨，925 hPa上冷暖空氣開(kāi)始在安徽北部交匯，溫度梯度增大，有鋒面生成，上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，受鋒面抬升降水過(guò)程開(kāi)始。隨著北方強(qiáng)冷空氣不斷南下，在安徽以及江蘇北部地區(qū)出現(xiàn)等位溫線密集帶，有利于暴雨維持。由圖2可知，在14：00 925 hPa上江蘇北部等位溫線變得稀疏，溫度梯度減小，鋒面過(guò)程減弱，此地區(qū)暴雨基本停止，等位溫線密集帶南移至安徽中南部附近，F(xiàn)1最大達(dá)到了 27 K/（100 km·h），鋒面抬升較強(qiáng)，有利于在安徽中南部的安慶、銅陵等地產(chǎn)生最強(qiáng)降水。14：00在北緯 30°～31°、東經(jīng) 116°～119°附近 F1小于 0，鋒消作用不利于暴雨發(fā)生發(fā)展，但此時(shí)安徽南部仍有暴雨發(fā)生，因而還要考慮地形抬升作用。

圖2 2019年4月9日14：00 925 hPa鋒生函數(shù)、風(fēng)場(chǎng)和位溫在 20°～40°N、105°～125°E 上的分布

4月4日白天，低層西南急流受安徽南部黃山和九華山阻擋產(chǎn)生暴雨，因在迎風(fēng)坡上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，對(duì)流更加旺盛，使迎風(fēng)坡降水強(qiáng)度整體比背風(fēng)坡處降水強(qiáng)度大。隨后在浙江北部，以鋒消作用為主，因?yàn)槲髂霞绷髑把氐教炷可礁浇?，受其抬升觸發(fā)了此處的暴雨。

5 不穩(wěn)定能量

此次過(guò)程中降水區(qū)CAPE值較小甚至為0，低層大氣表現(xiàn)為穩(wěn)定或中性層結(jié)，考慮這次暴雨發(fā)生可能是有條件對(duì)稱不穩(wěn)定（CSI）存在。參考Powell等[9]使用總風(fēng)場(chǎng)來(lái)計(jì)算濕位渦（MPV），對(duì)不穩(wěn)定條件判斷方法如下：MPV＜0，且， 表明存在 CSI；MPV＞0 且，表明存在條件不穩(wěn)定（CI）；否則，既不存在CSI，又不存在CI。

在4月9日2：00和8：00，低空急流向華東地區(qū)輸送大量暖濕空氣，受北方強(qiáng)冷空氣抬升，在圖3（a）、（b）上925 hPa均存在大量CI，此階段的降水主要是鋒面抬升觸發(fā)低層CI，暖濕空氣傾斜爬升進(jìn)入高層，引起了傾斜對(duì)流運(yùn)動(dòng)。9日14：00，隨著冷空氣不斷南下，在圖3（c）上可以看到CSI集中出現(xiàn)在北緯30°～31°、東經(jīng) 116°～120°附近。從圖4上可以看到，在200～300 hPa和850 hPa以下存在大量CSI，此時(shí)在北緯 30°～31°的 850 hPa以下等 θse線幾乎和等壓面垂直，近乎為0，大氣層結(jié)接近于中性，這有利于CSI的發(fā)生。結(jié)合前文動(dòng)力條件分析可知，在北緯30°～31°附近為山地地形，地形迫使西南急流抬升觸發(fā)暴雨；由于低層也存在CSI，斜升氣流能更快地觸發(fā)CSI，有助于降水加強(qiáng)和持續(xù)，因而安徽中南部比安徽北部降水時(shí)間較長(zhǎng)，降水量較大，在北緯30°～31°附近對(duì)應(yīng)著暴雨中心。到9日20：00，在圖3（d）可以看出，925 hPa有CSI在浙江北部大量分布，山地抬升導(dǎo)致不穩(wěn)定能量釋放，但因?yàn)榇藭r(shí)水汽條件轉(zhuǎn)差，浙江北部降水相對(duì)較弱。

圖3 2019 年 4 月 9 日 2：00、8：00、14：00、20：00 CSI、CI和非 CSI/CI在 25°～40°N、105°～125°E 上的分布

圖4 2019 年 4 月 9 日 14：00 28°～33°N、117.25°E 飽和相當(dāng)位溫和CSI垂直分布

6 結(jié)論

在天氣尺度上，此次強(qiáng)降雨過(guò)程受高空槽、低空急流、鋒面系統(tǒng)和黃淮氣旋的共同影響。高空槽引導(dǎo)北方冷空氣南下，在對(duì)流層低層形成鋒面系統(tǒng)，加上槽前近地面黃淮氣旋不斷發(fā)展，形成江淮氣旋活動(dòng)背景下的一次暴雨過(guò)程。

西南低空急流將南海北部和太平洋西部的大量水汽向北輸送至長(zhǎng)江中下游地區(qū)，并在鋒生附近產(chǎn)生明顯水汽輻合，為強(qiáng)降雨過(guò)程提供有利的水汽條件。

這次華東平原地區(qū)暴雨發(fā)生主要與鋒面抬升導(dǎo)致條件不穩(wěn)定和條件對(duì)稱不穩(wěn)定能量的釋放有關(guān)；而在安徽南部黃山、太行山脈、浙江北部天目山附近山地地區(qū)，地形強(qiáng)迫使西南急流抬升觸發(fā)強(qiáng)降雨。