江南北部不同階段暴雨性質(zhì)及觸發(fā)條件差異分析

摘 要：利用國家站常規(guī)觀測降水資料、自動(dòng)站觀測資料、NCEP再分析資料、江西景德鎮(zhèn)、上饒TWP系列風(fēng)廓線雷達(dá)產(chǎn)品等對2022年4月25—26日江南北部一次暴雨過程的2個(gè)暴雨階段性質(zhì)和觸發(fā)機(jī)制差異進(jìn)行分析，研究表明：（1）700～

925 hPa在暖區(qū)暴雨階段江南北部處于溫度暖脊中、南側(cè)低空氣流及超低空急流中心均達(dá)20 m/s以上、該地區(qū)有強(qiáng)風(fēng)速輻合、對流層中低層有持續(xù)的暖平流，近地面有輻合線以及偏南大風(fēng)，以上均是暖區(qū)暴雨的重要的熱力和動(dòng)力觸發(fā)條件；強(qiáng)不穩(wěn)定層結(jié)和較大的垂直風(fēng)切變更有利于暖區(qū)對流性暴雨的產(chǎn)生。（2）鋒面暴雨階段急流明顯減弱，暴雨觸發(fā)條件一是近地面有淺薄的冷空氣滲透在地表，低空為暖濕空氣，從而強(qiáng)迫抬升觸發(fā)強(qiáng)降水；二是鋒面和切變線移近，有正渦度平流，利于該地區(qū)強(qiáng)降水的產(chǎn)生。（3）暖區(qū)暴雨前在風(fēng)廓線雷達(dá)產(chǎn)品中有動(dòng)量下傳的特征；鋒面移入的動(dòng)態(tài)特征在風(fēng)廓線雷達(dá)產(chǎn)品中表現(xiàn)為偏北風(fēng)的轉(zhuǎn)變高度自下而上呈階梯狀上升。

關(guān)鍵詞：暖區(qū)暴雨；動(dòng)量下傳；超低空急流；鋒面

中圖分類號(hào)：P456.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）05–0-03

江西地處中國東南部，位于長江中下游南岸，東鄰浙江、福建，南連廣東，西靠湖南，北毗湖北、安徽且共同連接長江。在春、夏交替時(shí)期大氣環(huán)流調(diào)整，中高緯500 hPa環(huán)流從東北路或西路引導(dǎo)冷空氣南下，冷暖空氣在長江中下游地區(qū)交匯易形成冷鋒系統(tǒng)，易出現(xiàn)鋒前暖區(qū)暴雨及鋒面暴雨。

暖區(qū)暴雨的定義是指發(fā)生在距地面鋒面200～300 km的暖區(qū)一側(cè)的暴雨，或者是發(fā)生在西南風(fēng)和東南風(fēng)匯合氣流中，甚至無切變的西南氣流里的暴雨過程[1]。

近幾年的研究發(fā)現(xiàn)：不僅華南地區(qū)有暖區(qū)暴雨，而且我國的江南和江淮地區(qū)、華北地區(qū)也有暖區(qū)暴雨發(fā)生[2-5]。

此類暴雨發(fā)生時(shí)間短，降水效率高，容易引發(fā)洪澇災(zāi)害，這是目前業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中的難點(diǎn)。目前，我國學(xué)者對于華南前汛期暖區(qū)暴雨研究較多。陳翔翔等[6-7]分析了華南暖區(qū)暴雨的成因并且劃分了暖區(qū)暴雨的類型；魏啟梅等[8]對暖區(qū)暴雨的落區(qū)進(jìn)行了研究。

近年來，眾多學(xué)者對比分析了暖區(qū)暴雨與鋒面暴雨。以往的研究對于江南地區(qū)的暖區(qū)暴雨向鋒面暴雨轉(zhuǎn)變的暴雨過程研究較少。對2022年4月25—26日08：00出現(xiàn)在江南北部的一次不同階段暴雨性質(zhì)差異及觸發(fā)條件進(jìn)行分析研究，探討強(qiáng)降水天氣過程中同一地區(qū)暖區(qū)暴雨和鋒面暴雨的觸發(fā)條件異同，為江南北部的此類暴雨預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考。

1 資料來源

（1）2022年4月25—26日NCEP在分析資料（水平分辨率為1°×1°）和同期MICAPS的觀測資料。

（2）天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)來源于江西WebGIS雷達(dá)拼圖組合反射率CR產(chǎn)品，風(fēng)廓線雷達(dá)數(shù)據(jù)來源于江西景德鎮(zhèn)、上饒TWP系列風(fēng)廓線雷達(dá)產(chǎn)品，地面要素?cái)?shù)據(jù)來源于江西自動(dòng)站要素檢索平臺(tái)。

（3）文中涉及的地圖邊界均是基于自然資源部標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為GS（2017）3320號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作。

2 天氣概況和環(huán)流形勢

2.1 天氣實(shí)況

2022年4月25日08：00—26日08：00長江中下游流

域出現(xiàn)大到暴雨天氣，其中江西北部到中部有大暴雨。最大小時(shí)降雨量為30～70 mm。同時(shí)在上海西南部、浙江、江西等地出現(xiàn)大范圍系統(tǒng)性大風(fēng)以及雷暴大風(fēng)。上饒市全市超過7級(jí)大風(fēng)的氣象監(jiān)測站87個(gè)，其中以鄱陽縣珠湖聯(lián)圩的風(fēng)速（30 m/s）最大，余干縣東塘的風(fēng)速（28 m/s）次之。

本次天氣過程的特點(diǎn)為：（1）降水過程分為2個(gè)階段：一是25日下午的暖區(qū)暴雨，二是25日夜間到26日凌晨的切變線和鋒面的系統(tǒng)性降水。

（2）大風(fēng)天氣也分為2個(gè)階段：一是15日14：00前地面氣旋以及偏南氣流造成的大范圍偏南大風(fēng)（無降水），二是25日午后對流性回波造成的對流性大風(fēng)。

2.2 不同階段中低層影響系統(tǒng)異同點(diǎn)分析

2.2.1 不同階段700、850、925 hPa切變線、西南急流和鋒面位置特征

700 hPa暖區(qū)暴雨階段4月25日14：00在33°N附近的江淮流域地區(qū)有氣旋型切變線，呈現(xiàn)東西走向，中心達(dá)到22 m/s，江南北部位于正渦度輻合區(qū)。切變線以南，自江南北部到華南均為暖區(qū)。鋒面暴雨階段的26日02：00 700 hPa的鋒區(qū)和切變線在31°N附近，急流軸東移至福建和浙江境內(nèi)。

在暖區(qū)暴雨階段，850 hPa江淮切變線在33°N附近，鋒面也位于該地區(qū)。此時(shí)江南北部位于溫度脊暖脊中。江西中部有西南急流中心達(dá)到22 m/s，北側(cè)有強(qiáng)烈的風(fēng)速輻合，給暖區(qū)內(nèi)強(qiáng)對流天氣提供觸發(fā)條件。T850-500達(dá)到26 ℃，有不穩(wěn)定層結(jié)。鋒面暴雨階段26日02：00江淮切變線轉(zhuǎn)為東北-西南走向，南下至30°N，此時(shí)冷空氣隨之南下。江西中南部的西南急流達(dá)到18 m/s，江西北部的降水呈現(xiàn)系統(tǒng)性降水，由于南側(cè)的西南急流將充足的水汽輸送至沿江南北部地區(qū)，為該地區(qū)的降水提供了充足的水汽和動(dòng)力輻合條件。

925 hPa在暖區(qū)暴雨階段江淮氣旋位于32°N，東段切變線呈東西走向，西段切變呈東北-西南向，925 hPa近地面鋒區(qū)位于32°N，江南北部位于溫度暖脊處。在江西中部有超低空急流中心達(dá)到20 m/s，江西北部有強(qiáng)烈的風(fēng)速輻合，此時(shí)有對流性回波產(chǎn)生并且東移，造成短時(shí)強(qiáng)降水和局地的雷雨大風(fēng)。至鋒面暴雨階段26日02：00切變線位于30°N，與此時(shí)的雨帶位置對應(yīng)。南側(cè)超低空急流弱于午后，但超低空急流持續(xù)的水汽輸送以及鋒面的觸發(fā)也會(huì)造成該地區(qū)持續(xù)的降水。

2.2.2 水汽條件分析

水汽是暴雨形成的重要條件之一[9]，在暖區(qū)暴雨階段4月25日14：00江南北部850 hPa的比濕達(dá)到14 g/kg，

隨著西南急流的建立，水汽沿著西南急流方向匯入江南北部地區(qū)，為該地區(qū)形成暴雨提供了充足的水汽條件，至鋒面暴雨階段，江南北部的水汽依然較豐沛，比濕為11～14 g/kg，但弱于暖區(qū)暴雨階段。

2.3 多普勒天氣雷達(dá)實(shí)況產(chǎn)品異同點(diǎn)分析

4月25日11：00江西西北部有單體回波加強(qiáng)發(fā)展形成的颮線回波，結(jié)構(gòu)密實(shí)，自西向東移動(dòng)影響鄱陽湖平原。江西的中北部地區(qū)沒有對流回波影響，近地面也出現(xiàn)了大范圍風(fēng)速≥8級(jí)的偏南大風(fēng)。由于對流層中層以下均有強(qiáng)盛的偏南大風(fēng)存在動(dòng)量下傳，且近地面氣旋結(jié)構(gòu)緊密，外圍螺旋大風(fēng)帶完整，其影響出現(xiàn)大范圍西南或偏南大風(fēng)。午后的降水呈現(xiàn)暖區(qū)降水的特征：回波分散、中心強(qiáng)度大、有形成颮線；造成影響區(qū)域降水分散、局地降水強(qiáng)度大，具有對流性，伴有雷暴大風(fēng)天氣。

至鋒面暴雨階段26日02：00，江西北部受鋒面雨帶回波影響，對應(yīng)850 hPa鋒面移入江西境內(nèi)，此時(shí)江西北部的降水回波呈現(xiàn)東北-西南走向的長帶狀分布，影響范圍大，逐漸南移，中心強(qiáng)度弱于下午的暖區(qū)對流回波，降水范圍較大。

3 風(fēng)廓線雷達(dá)產(chǎn)品的特征分析

3.1 暖區(qū)暴雨階段的風(fēng)廓線雷達(dá)特征

3.1.1 景德鎮(zhèn)風(fēng)廓線雷達(dá)

景德鎮(zhèn)風(fēng)廓線雷達(dá)風(fēng)場產(chǎn)品顯示在4月25日01：00～09：00景德鎮(zhèn)站點(diǎn)自下而上到5 km為偏南風(fēng)轉(zhuǎn)西南風(fēng)，表明在暖區(qū)暴雨階段，該地區(qū)有暖平流為對流性天氣的發(fā)生提供熱力觸發(fā)條件。對流層中低層形成的12 m/s風(fēng)速最低高度在1.0 km，≥20 m/s大風(fēng)速區(qū)最低高度位于1.6 km，有動(dòng)量下傳；而20 m/s風(fēng)速最低高度下降至1.0 km高度附近且維持。強(qiáng)盛的低空急流和超低空急流形成和維持是本次暖區(qū)暴雨的有利動(dòng)力條件之一（圖1）。

3.1.2 上饒風(fēng)廓線雷達(dá)

上饒風(fēng)廓線雷達(dá)產(chǎn)品顯示：上饒站在25日09：00 1.6～2.0 km高度有20 m/s低空急流，且持續(xù)維持，高層的20 m/s大風(fēng)速最低高度在5.0 km，有大風(fēng)速區(qū)的下降，伴有自低向高偏南風(fēng)轉(zhuǎn)西南風(fēng)的風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)暖平流，20 m/s最低高度維持在2.0 km。3.0 km的西南急流一直維持在20 m/s以上，近地面風(fēng)速約為4 m/s，說明0～3 km有強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，利于該地區(qū)的對流天氣的產(chǎn)生（圖1）。

3.2 鋒面暴雨階段的風(fēng)廓線雷達(dá)特征

3.2.1 景德鎮(zhèn)風(fēng)廓線雷達(dá)

4月25日17：00～19：00 1.0 km以上的西南風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，表示有系統(tǒng)過境，1.0 km以上的冷鋒正在景德鎮(zhèn)站上空過境。20：00 1.0 km以下的風(fēng)速突然增大，為鋒面附近的降水回波影響站點(diǎn)造成。當(dāng)影響系統(tǒng)過境后，4.0 km以下風(fēng)場減弱至10 m/s以下（圖1a）。

3.2.2 上饒風(fēng)廓線雷達(dá)

在4月25日20：00開始近地面（0.8 km以下）有淺薄的冷空氣侵入，為該地區(qū)的強(qiáng)降水提供了重要的觸發(fā)條件，因此降水在該地區(qū)持續(xù)發(fā)展。至26日01：00，1.0 km以上風(fēng)速由西南風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，此時(shí)鋒面主體進(jìn)入上饒境內(nèi)。冷空氣在上饒站過境的特征為自低層向高層伸展，首先于25日20：00～23：00在近地面層有淺薄的冷空氣侵入，再由26日01：00的1.4 km向上至4.0 km鋒面主體進(jìn)入上饒境內(nèi)，隨著時(shí)間推移，各層轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)的高度是自下而上呈現(xiàn)階梯狀（圖1b）。風(fēng)廓線雷達(dá)產(chǎn)品時(shí)間具有高分辨率的優(yōu)勢，可以詳細(xì)、精確地判斷系統(tǒng)的影響時(shí)間和方式。

4 結(jié)論

（1）暖區(qū)對流性暴雨階段，700～925 hPa在暖區(qū)暴雨階段江南北部處于溫度暖脊中，各層低空急流中心均達(dá)20 m/s以上，且有明顯的風(fēng)速輻合；強(qiáng)不穩(wěn)定層結(jié)和較大的垂直風(fēng)切變更有利于暖區(qū)對流性暴雨的產(chǎn)生，鋒面暴雨階段，低空急流明顯減弱；暖區(qū)暴雨的位置在強(qiáng)風(fēng)速輻合區(qū)，鋒面暴雨的落區(qū)在鋒面和切變線附近，可作為訂正預(yù)報(bào)的重要指標(biāo)之一。

（2）暖區(qū)暴雨階段的觸發(fā)條件：近地面輻合線和低空急流強(qiáng)風(fēng)速輻合；持續(xù)的暖平流和暖濕區(qū)。鋒面暴雨階段的觸發(fā)條件：一是近地面有淺薄的冷空氣滲透在地表，低空是暖濕空氣從而強(qiáng)迫抬升觸發(fā)強(qiáng)降水；二是鋒面和切變線移近，有正渦度平流，利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生。

（3）暖區(qū)暴雨前在風(fēng)廓線雷達(dá)產(chǎn)品中有動(dòng)量下傳的特征；鋒面移入的動(dòng)態(tài)特征在風(fēng)廓線雷達(dá)產(chǎn)品中表現(xiàn)為偏北風(fēng)的轉(zhuǎn)變高度自下而上呈階梯狀上升。

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作者簡介：鄭麗君（1990—），女，江西上饒人，高級(jí)工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)及相關(guān)研究工作。#通信作者：朱海燕（1982—），女，江西上饒人，高級(jí)工程師，主要從事綜合業(yè)務(wù)及相關(guān)研究工作，E-mail：44398373@qq.com。