2018年3月19～20日福建省暴雨過程成因分析

陳婧 李漢菁 林珠應

【摘 要】 春季暴雨常由暖區降水和鋒面降水結合而成，對流性明顯，對春耕生產和人員安全有較大影響。本文應用地面加密觀測資料、常規探測資料和雷達回波資料，對2018年3月19～20日福建省暴雨過程的環流形勢背景、中尺度特征和物理量場進行分析。結果表明：本次暴雨是一場暖區降水和鋒面降水結合的暴雨過程。高低空西南急流充沛的水汽輸送和不穩定能量，鋒面、低層切變的輻合上升運動是形成暴雨和強對流的有利條件。冷暖空氣的交匯加劇了層結不穩定和垂直上升運動，觸發福建南部颮線產生。中高層顯著的正渦度發展、低層輻合高層輻散以及上干下濕的對流不穩定都有利于激發釋放大量不穩定能量，產生暴雨和強對流天氣。

【關鍵詞】 春季暴雨；西南急流；鋒面；短時強降水；颮線

[Abstract] Spring rainstorm is usually formed by the combination of warm area precipitation and frontal precipitation， with obvious convection， which has a great impact on spring farming production and personnel safety. In this paper， the circulation situation background， Mesoscale Characteristics and physical quantity field of the heavy rain process in Fujian Province from March 19 to 20， 2008 are analyzed by using ground intensive observation data， conventional sounding data and radar echo data. The results show that the rainstorm is a rainstorm process combined with warm precipitation and frontal precipitation. The abundant water vapor transport and unstable energy， the convergent and upward movement of frontal and low-level shear are favorable conditions for the formation of heavy rain and strong convection. The intersection of cold and warm air aggravates stratification instability and vertical upward movement， triggering the formation of squall line in southern Fujian. Significant positive vorticity development in the middle and upper levels， convergence in the lower level， divergence in the upper level and convective instability in the upper dry and lower humidity are conducive to exciting and releasing a large amount of unstable energy， resulting in heavy rain and severe convective weather.

[Keywords] spring torrential rain， southwest jet， front， short time heavy rainfall， squall line

1 引言

福建省位于中國東南沿海，處于中緯度西風帶和熱帶東風帶交替影響的過渡地帶，暴雨成因復雜，不同影響系統下，暴雨的觸發機制不同，強降水的持續時間、降水強度和落區都存在差異[1]。2018年3月19～20日福建省出現了一場暖區降水和鋒面降水結合的暴雨過程，本文應用地面加密觀測資料、常規探測資料和雷達回波資料，對這次暴雨過程的環流形勢背景、中尺度特征和物理量場特征進行分析，以期為今后的春季暴雨預報提供參考。

2 天氣概況

2018年3月19日08時至20日08時，福建省出現大范圍的大雨、暴雨天氣，其中47個縣市出現暴雨，暴雨帶呈東北—西南向，共有15個國家站、429個區域自動站達到暴雨標準（50.0～99.9mm），其中以閩清池園鎮95.2mm為最大（見圖 1a）。

本次過程以對流性降水和大范圍的雷電為顯著特點，且局地伴有7～9級雷雨大風。從閃電定位監測資料看到，19日08時至20日07時省內持續出現雷電現象；短時強降水天氣出現在19日10時至23時的福建西部、北部地區，20日02時至08時的福建中南部地區，小時雨強最大出現在德化棗坑村，20日04時至05時1h雨量為41.7mm。在19日18時至21時、22時至24時、20日01時至07時三個時段出現8級以上短時大風，其中以20日04時至05時颮線掃過漳州市南部縣市時東山赤嶼島22m/s為最大（見圖 1b）。

3 大尺度環流背景分析

此次暴雨發生期間，500 hPa 亞歐大陸中高緯地區為兩槽一脊形勢，貝加爾湖地區為高空脊，東亞大槽北段位于日本海，南段西風槽和南支槽重疊南伸至廣西，從高原東部東移，3月20日08 時移至115°E 附近，福建省處于槽前西南急流控制（見圖2）。

3月19日20時700hPa切變位于湖北—湖南東部—廣西中部，急流加強，最大風速為20m/s，20日08時700hPa低渦中心位于安徽省境內，切變到達安徽—江西—廣東，西南急流東移至福建—廣東沿海（圖略）。19日20時850hPa切變南壓至浙江—福建西北部—廣東—廣西一帶，20日08時東移至浙江、福建、廣東沿海地區（圖略）。200hPa我省處于高空槽前西南急流軸南側的輻散區內，具有較好的抽吸作用[2]。

地面圖上，倒槽東伸，鋒面南壓緩慢，19日下午冷空氣從福建北部沿海開始擴散南下，19日夜間到20日早晨南壓過福建南部進入廣東。

高低空西南急流充沛的水汽輸送和不穩定能量，以及鋒面、低層切變的輻合上升運動是形成暴雨和強對流的有利條件。冷暖空氣的交匯加劇了層結不穩定和垂直上升運動，觸發福建南部颮線產生。西南急流中存在著風速的脈動，形成了降水強度分布的不均勻性[3]。系統后傾明顯，因此降水和對流持續時間較長，暖區降水和鋒面降水結合造成暴雨。

4 中尺度系統分析

從3月19日08時的探空資料和14時預報場看（圖3a），切變位置變動不大，濕區和能量的大值區基本分布在東北西南向，呈帶狀，14時K值大于34，比濕在10-11左右。到20日02時，高空槽和切變東移南壓，急流帶、急流軸均南移，我省中南部降水和對流條件較為有利。

由雷達拼圖可知，19日08時至20日08時福建的強降水基本是混合性回波降水，此次強降水可以分成兩個階段：第一個階段是19日10時至23時的暖區降水，回波由江西和廣東境內不斷生成，進入福建省后沿東北方向緩慢移動， 時段最大降水量為三明明溪瀚仙鎮62.5mm； 第二階段是20日02時至08時鋒面影響的降水，強回波從廣東生成后進入我省，沿東北方向移動入海的降水過程，時段最大降水量為泉州德化棗坑村60.8mm。回波進入漳州地區后04時至05時出現一個颮線東移入海過程（圖3b），最大風速出現在漳州東山赤嶼島22m/s。

丁一匯等在1980年代研究了我國形成颮線的天氣背景，并討論了颮線形成的觸發條件和熱動力學條件，指出槽后類和槽前類颮線主要是較低緯度的暖濕氣流與來自中高緯度的干冷空氣（中上層）在相互交綏的過程中生成的[4]。本次過程颮線發生在強盛發展的槽前西南暖濕氣流，遇到冷空氣掃過漳州市時，冷暖交匯層結很不穩定的時段，颮線所經地區的各自動氣象站要素變化符合颮線過境特征，氣溫下降2～4 ℃，氣壓升高1～3 hPa，在漳州南部地區出現7～9級偏北大風，風向突變。溫度和氣壓的變化與強降水和大風的發生是對應的[5]。

5 物理量診斷分析

5.1 水汽條件

充沛的水汽條件是暴雨發生的必要條件，此次暴雨過程發生期間福建省上空為西南急流控制，水汽從南海向福建省輸送，19日08時850 hPa全省大部地區比濕維持在10-11 g/kg之間，從水汽通量來看，上游廣西南部存在水汽通量的大值區，最大水汽通量達到16 g·s-1·cm-1以上，20時福建省中南部沿海水汽通量達到8-12 g·s-1·cm-1，沿海地區整層大氣可降水量為35-46mm，上游廣東中部存在45mm以上的大值區，有利于上游降水云團的生成，在高層西南急流的作用下向東北傳播進入福建省，到20日08時水汽通量等值線分布的較稀疏，水汽輸送減弱，同時降水也減弱。

5.2 動力條件

沿強降水帶上（（25.8°N；118.8°E）—（27.2°N；120.2°E））作渦度垂直剖面（圖略），發現3月19日20時降水大值區附近為正渦度區，有2個正渦度強中心，分別位于550hPa和300hPa，中心值分別為16×10-5·S-1 和19×10-5·S-1，中高層有顯著的正渦度發展，促進上升運動，有利于降水的加強。強降水帶散度垂直剖面（圖4a）可見，降水大值區上空對流層低層為輻合，對流層上層為輻散，低層輻合和高層輻散有利于上升運動加強，導致降水加強。

5.3 熱力條件

暴雨一般產生于高溫高濕且伴有熱力不穩定的區域，我省的上游江西贛州站的探空曲線，呈上干下濕的喇叭口狀配置，中層干區顯著，對流條件很好。對流云團經龍巖地區影響福建各地。福州的探空曲線顯示濕層較深厚，并存在一定的上干下濕條件（圖略），K值達到35℃，T850-500為24 ℃，對流條件較好。總的來看熱力不穩定條件還是比較有利于暴雨的產生。20日05時東山站附近的探空曲線構建圖（圖4b）顯示此時濕層較深厚，同樣存在上干下濕條件，K值達到36℃，DCAPE達到621，對流條件很好，有利于雷暴大風的發生發展。

6 結論

（1）本次暴雨過程是一場暖區降水和鋒面降水結合的暴雨過程，有明顯的短時強降水特征。高低空西南急流充沛的水汽輸送和不穩定能量，鋒面、低層切變的輻合上升運動是形成暴雨和強對流的有利條件。冷暖空氣的交匯加劇了層結不穩定和垂直上升運動，觸發福建南部颮線產生。

（2）高濕高能區的存在表明有濕熱能量集中，上干下濕的對流不穩定有利于激發釋放大量不穩定能量，易產生暴雨天氣。

（3）中高層顯著的正渦度發展、低層輻合和高層輻散的配置促進上升運動，有利于降水的加強。

（4）對流性大風常出現在颮線回波帶前的風速輻合區，颮線過境時出現風向突變、風力急增、氣壓陡升、氣溫驟降的強天氣現象。

（5）春季暴雨預報難度相對較大，應綜合分析提高預報準確率，基層臺站重點做好強天氣過程短臨監測預警。

參考文獻：

[1] 林新彬 劉愛鳴 林毅等編著.福建省天氣預報手冊[M].北 京：氣象出版社，2013.6：99-106.

[2] 陳艷真 劉愛鳴 鄧以勤等編著.2016 年4 月23 日福建省暖 區暴雨過程成因分析[J].福建氣象，2016.3：1-6.

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[4] 丁一匯，李鴻洲，章名立.我國颮線發生條件的研究[J].大氣 科學，1982，6（1）：18-27賴紹鈞，何芬，陳海山，等.

[5] 支樹林，許愛華，張娟娟，等.一次影響江西的致災性颮 線天氣成因分析[J]暴雨災害，2015，34（4）：352-359.