徐磊
(民航江西空管分局氣象臺,江西 南昌330114)
暴雨是造成災害最多的氣象災害之一,對其預報和預警是氣象學界研究的重點。形成暴雨的天氣配置條件復雜,其中天氣尺度主要有西風槽、切變線、低空急流和冷鋒等天氣系統。諶蕓等(2012)對北京一次暴雨進行了研究,發現中低層低渦切變和低空急流的綜合作用在邊界層高濕區域觸發了強降水。龍余良等對江西北部一次局地大暴雨分析得出弱西南氣流條件下的預報概念模型。本文對2018 年7 月6 日昌北機場一次暴雨過程的背景水汽條件、動力抬升條件以及雷達回波特征進行多方位分析,并總結此類大暴雨過程的預報思路,為預報業務提供有價值的依據。
2018 年7 月6 日凌晨,江西贛東北部和中部地區迎來了一次大范圍暴雨天氣過程,共18 個縣市達到暴雨以上級別,其中浮梁地區00-06 時6h 降水量達到100mm,為歷史7 月的峰值。昌北機場從00:00 時開始出現中雨天氣,整個中等強度以上降水一直持續至02:32,后轉為小陣雨,一直持續至05:40,期間在01:39 至02:10 間還出現了較長時間的強降水,整個降水從00:00-06:00 時,6 小時內昌北機場累積降水量達到56mm,達到暴雨級別,并且在01:12-03:45 間本場還出現了長時間的雷暴天氣,對航班的正常運行造成了一定影響。
任何的天氣系統都是在特定的大氣環流背景下生成和發展,然后對降水產生影響。5 日20 點的500hPa 高空槽線位于蘇皖南部至江西北部一帶,本場處于槽前西南氣流控制,其槽前正渦度平流有利于底層系統的發展東移。700hpa 及850hpa(圖1a)上低渦切變中心位于安徽南部,整個切變一直延伸至湖南北部,后續逐漸東移南壓,本場處于其南側西南氣流控制,風速都達到8m/s,溫度露點差為0.9 度,雖然西南風速不大,但水汽條件極為充沛,有利于強降水的形成。且850hPa 上低渦切變位置比700hpa 略有靠前,具有一定的前傾結構,增加了氣柱的對流不穩定度,有利于抬升運動的發展。同時850hap 與500hpa 溫差達到24 度,垂直溫度遞減率大,有利于不穩定層結的建立。地面天氣圖上(圖1b),華東中部地區處于較深的低壓倒槽內,地面輻合線位于江西西北部,后續逐漸東移南壓,給此次暴雨過程提供了有利的動力條件。綜上所述,受高空槽和底層切變的共同影響,配合整層充沛的水汽條件和地面輻合抬升作用,共同造成了此次暴雨天氣的產生。
大氣的溫濕層結條件是中尺度對流系統產生暴雨的首要前提,從5 日20 時南昌探空圖(圖2)上可以看出,自由對流高度LFC 超過200hpa 達到對流層頂,表示對流云團可以發展的頂高很高。同時暖云層較厚(0℃層- 抬升凝結高度),且濕度層厚度接近300hpa 高度層,溫度露點差小于4℃,850hpa 高度層的比濕約為16.7g/kg,水汽的絕對含量充沛,給強降水的產生帶來足夠的水汽。對流有效位能CAPE 對于氣塊抬升具有積極作用,CAPE 值越高,氣塊達到自由對流高度以后能夠獲得的動量越大,從各對流指數可以看出CAPE 值高達2609.3J/KG,同時K 指數為43.6℃,SI 指數為-3.03℃,,能量、水汽和層結不穩定條件都達到了暴雨發生的必要條件,各項指數均十分有利于強對流天氣的產生。總體而言,高溫高濕的不穩定層結為暴雨的發生和發展提供了有利的動力和水汽條件。

圖1 2018 年7 月5 日20 時天氣圖(a:850hPa;b:地面)

圖2 7 月5 日20 時南昌探空圖
雷達回波分析對于對流天氣的預報分析(特別是臨近預報分析)十分有利,從降水最強時段南昌多普勒雷達回波基本反射率圖(圖3a)可以看出,在強降水時段本場雷達回波強度達到45-55dbz 左右,由Z-R 關系可知,反射率往往與降(轉下頁)水量成正比強度大,此時的回波強度正好預示著降水強度。從回波頂高圖(圖3b)可以看到整個回波頂高達到14-16KM,整個降水云層發展高度高,同時從速度圖像可以發現在本場附近有一個輻合區存在,預示著降水時間和強度的維持。

圖3 7 月6 日01:56 南昌雷達圖(a:基本反射率;b:回波頂高)
通過對7 月6 日昌北機場一次暴雨天氣過程分析,揭示了一些事實,得出以下結論:
6.1 本次暴雨天氣過程主要受500hpa 高空槽東移,配合中低層切變南壓共同引起;
6.2 高溫高濕的不穩定層結為暴雨的形成和維持提供了有利的水汽和動力條件;
6.3 對于暴雨的臨近預報,可以結合自動站數據和雷達圖進行臨近修訂預報效果較好。