2016年7月3至5日鎮江連續性暴雨過程診斷分析

楊嚴 周備 孔啟亮 馮佳瑋

摘 要：利用常規地面和高空氣象資料、NCEP2.5°2.5°逐6h再分析資料，從環流背景、物理量場等方面對2016年7月3～5日鎮江連續性暴雨進行了綜合分析。結果表明：該次暴雨過程期間，副高位置的穩定少動減緩了低渦系統的東移，加上副高西側西南暖濕氣流的影響，使江蘇周圍形成一種東高西低的阻塞形勢，冷渦合并西風槽移速緩慢，長時間滯留于華東地區，導致鎮江降水的持續；西南低空急流提供了有利的水汽輸送條件，高層輻散、低層輻合的抽吸模式使垂直運動得以強烈發展，高溫高濕為暴雨的發生積蓄了大量的不穩定能量，這些因素對暴雨的發生、發展和維持極為有利。

關鍵詞：連續性 暴雨 副高 急流

中圖分類號：P426 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）07（b）-0105-04

鎮江地處江蘇省中南部，長江南岸，長江、京杭大運河交匯處，是暴雨的頻發區。暴雨可引發不同程度的洪澇災害，對農業、工業、交通運輸等國民經濟部門以及人民的生命財產造成重大的損失。迄今關于暴雨及其影響系統的研究工作有很多，肖遞祥等[1]通過對四川盆地出現的兩次暴雨過程的環流形勢、觸發機制進行了分析，得出暴雨落區位于低層低渦右側、偏南氣流左側、高空急流入口右側；矯梅燕等[2]分析表明中低緯低壓槽的東移與西伸加強的副高在青藏高原北部形成了有利于高原切變線和西南低渦生成發展的環流條件，共同作用于暴雨的發生發展。本文利用常規地面和高空資料、NCEP2.5°2.5°逐6h再分析資料，采用實況與動力診斷相結合，從環流背景、物理量場等幾個方面對2016年7月3～5日發生在鎮江地區的連續性暴雨的形成機制進行分析。

1 降水概況

2016年7月3～5日，鎮江出現了持續性的強降雨天氣過程，3日降水量達暴雨，其中揚中大部和丹陽大部出現120mm以上的大暴雨；4日全市大部降水量達暴雨；5日除了鎮江市區和丹陽部分區域為大雨外，其他區域亦達暴雨量級。據此可知，7月3-5日鎮江的降水具有連續性、局地強度大、持續時間長等特點，值得深入研究。

2 天氣形勢和影響系統

暴雨發生前，7月1日20時500hPa亞歐中高緯維持兩槽一脊形勢；副高主體位于30°N以南地區，呈東西帶狀，脊線位于25°N附近，584線位于揚州—泰州—鹽城一線；西風槽位于甘肅—寧夏—陜西，中高緯地區盛行緯向西風氣流，多波動，華北地區有冷渦生成發展；鎮江處于偏西南氣流控制下。700hPa也為西南氣流控制且西南氣流有加強的趨勢，從兩廣延伸至湖南—江西—安徽—江蘇的急流軸明顯，湖南—皖南—江蘇一帶有弱切變。850hPa江蘇中南部有明顯的輻合，低空西南急流位于廣東—福建一線，風速為12～16m/s。到了2日08時，500hPa 上584線略有南撤，江蘇上游有一小槽波動，低空急流加強。暴雨發生時，2日20時高空兩槽一脊形勢穩定存在且緩慢東移，位于甘肅—寧夏—陜西的西風槽略有南壓。暴雨強盛時，4日08時高緯依然為兩槽一脊形勢，華北地區冷渦加深南掉，584線合并西風槽東移加深，移至湖北、湖南一線；江蘇處槽前西南氣流中，且江蘇中南部有明顯的輻合區。700hPa以重慶為中心有低渦東移，從低渦中心伸出東西向切變，西南低空急流繼續加強（16～18m/s）并逐漸向鎮江附近擴展，急流頭位于蘇中地區，鎮江正處于偏北氣流和西南氣流的切變處（圖1）。850hPa低空急流加強東伸（16～18m/s），江蘇的沿江地區有明顯的切變線存在。到了5日20時584線伴隨西風槽東移北縮，系統逐漸減弱，這一階段的降水趨于結束。

綜上所述，本次暴雨過程期間，副高位置的穩定少動減緩了低渦系統的東移，加上副高西側的西南暖濕氣流共同影響，使江蘇周圍形成一種東高西低的阻塞形勢，冷渦合并西風槽移速緩慢，長時間滯留于華東地區，導致江蘇中南部降水的持續。此外，前人的多項研究[3-4]還表明，副高西北側通常具備正渦度輻合、水汽充沛、高能不穩定等有利于暴雨產生的條件，有利于暴雨持續。

3 物理量診斷分析

3.1 水汽條件分析

充足的水汽供應是持續強降水發生的必要條件。從水汽通量散度分析（圖2），可以清楚地看出，華東地區在700和850hPa均為負水汽通量散度，但江蘇中南部的水汽輻合主要集中在850hPa，其中在3日08時（北京時）850hPa鎮江所在的江蘇中南部為輻合極大值區，達到-1.8×10-7g/（cm2·hPa·s）以上。此次暴雨過程的水汽輸送通道主要是：由副高西側所形成的偏南氣流，將孟加拉灣和南海的水汽直接輸送到華東地區，并在暴雨區上游形成了較強的水汽輻合，為暴雨的形成提供了充足的水汽條件。

3.2 有利的動力結構

暴雨的形成，除有充足的水汽和不穩定能量外，還需要有動力觸發機制[5]。沿暴雨區域（lat：30～32.5°N；lon：117.5～120°E）做相對渦度和散度的高度-時間剖面圖（圖3），圖3（a）表明了渦度的垂直分布及其隨時間的變化關系，由圖可見，渦度具有“上負下正”結構。在此次連續性暴雨期間，對流層的低層（700hPa及以下）均為正渦度（3日00時左右（世界時）正渦度最高伸展到500hPa附近），正渦度中心在700hPa附近，正渦度值達1.5×10-5s-1，說明這里的氣旋性渦旋環流最強，風切變最明顯，這也與低層的強烈切變線相對應。

由圖3（b）可見，散度基本具有“上正下負”結構，4日12時（世界時）之前，500hPa以上基本為正值輻散，700hPa以下基本為負值輻合。其中3日00時至3日12時（世界時）高低空的配置最為有利，低層的輻合中心值達到近-2.5×10-5s-1，高空300hPa附近為最大輻散中心，正值為2×10-5s-1。這種低層輻合高層輻散的抽吸作用正好有利于上升運動的維持，為深對流的發展提供了條件，是暴雨維持的重要動力因子。

綜上所述，低層正渦度輻合和高層負渦度輻散的垂直結構，對暴雨的產生和維持十分有利。

3.3 垂直運動分析

有利的抬升條件與連續性暴雨存在著密不可分的關系。從暴雨區域的垂直速度的高度-時間剖面（圖4，世界時）分析，此次暴雨期間，暴雨區域中低層存在較強的上升氣流，而從3日00時到5日12時（世界時）暴雨區域的上空幾乎整層均為上升運動區，上升運動的最大值大多出現400hPa到300hPa之間，達到了-0.32Pa/s， 發展強勁的上升運動將中低層的飽和暖濕空氣帶入高層，使整層大氣處于準飽和狀態，增加了大氣的可降水量，為局地的短時強降雨提供了條件。

3.4 大氣穩定度分析

動力抬升來自位勢不穩定能量的積聚和釋放，有利于大氣中對流的發展，是暴雨發生的重要機制[6]。K指數是描述大氣暖濕程度和大氣穩定度的綜合指標，一般來說，K指數越大，大氣層越不穩定，越容易發生對流[7]。SI指數也是表征大氣穩定度的一個指標。SI>0，表示氣層穩定，SI<0，表示氣層不穩定，絕對值越大，氣層越不穩定[7]。此處采用鄰近鎮江的南京站（站號：58238）的探空資料，對7月3～5日南京站的K指數、SI指數進行對比分析（表1），在該次暴雨過程中，K指數一直維持在35℃以上，大氣處于極不穩定狀態。SI指數的分布存在明顯的日變化，即3日、4日白天的SI均為正值，5日白天為負值，而3～5日夜間SI始終為負值，這也是本次持續性降水過程中夜雨現象明顯的一個重要原因。而從濕層來看，鎮江處于一個低層濕、中高層較干的形勢，副高邊緣的弱冷空氣疊加在高溫高濕的下墊面之上造成熱力不穩定，引發強對流天氣[9]。

4 結語

（1）此次暴雨受副高穩定少動、低渦緩慢東移及西南暖濕氣流共同影響，江蘇周圍東高西低的阻塞形勢使冷渦合并西風槽移速緩慢；再加上中低層切變和低空急流的有利的天氣形勢，對暴雨的發生發展和維持十分有利。

（2）孟加拉灣和南海是此次連續性降水的水汽源地，西南低空急流為暴雨區源源不斷地輸送了充沛的水汽。暴雨落區為水汽通量散度的輻合大值區，高層輻散、低層輻合的抽吸模式使鎮江地區的垂直運動得以強烈發展。

（3）高溫高濕的環境為暴雨積蓄了大量的不穩定能量，低空切變及切變后部冷平流的侵入使不穩定能量得以釋放，導致了強降雨的出現。

參考文獻

[1] 肖遞祥，楊康權，徐棟夫，等.副高西側四川盆地兩次極端暴雨過程分析[J].高原山地氣象研究，2015，35（4）：10-18.

[2] 矯梅燕，李川，李延香，等.一次川東大暴雨過程的中尺度分析[J].應用氣象學報，2005，16（5）：699-704.

[3] 顧清源，肖遞祥，黃楚惠，等.低空急流在副高西北側連續性暴雨中的觸發作用[J].氣象，2009，35（4）：59-67.

[4] 曉鵬，夏利，于竹娟，等.副高邊緣兩次大暴雨天氣過程物理量特征分析[J].高原山地氣象研究，2013，33（2）：18-23.

[5] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學原理與方法[M].北京：氣象出版社，2007.

[6] 呂校華，戴勁，伍金花，等.一次副高控制中局部大暴雨預報失誤原因分析[J].安徽農業科學，2011，39（12）：7527-7530.

[7] 孫繼松，戴建華，何立富，等.強對流天氣預報的基本原理與技術方法[M].北京：氣象出版社，2014.