江蘇省一次暴雨過程成因分析

桑梓 楊寅 邢程

摘 要：本文利用MICAPS常規觀測資料、衛星資料以及多普勒雷達回波資料分析了2015年5月15日江蘇省出現的強降水天氣，對此次暴雨過程進行了詳細的診斷分析。通過對大尺度環流和物理量場的分析，結合衛星云圖和雷達回波分析，結果表明：江蘇省本次暴雨的發生是在穩定的環流背景下，受850hPa和700hPa的切變線及地面倒槽的影響，水汽條件和熱力條件都很有利于暴雨的形成和維持，地面的中小尺度輔合系統是這次暴雨的觸發機制。

關鍵詞：暴雨;強降水;環流形勢;物理量

中圖分類號：S16 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200330043

引言

暴雨是對我國影響較大的災害之一，受到氣象部門以及政府部門的高度關注。陶詩言先生在20世紀70年代就已經深入地分析了暴雨，在《中國暴雨》這本書中詳細全面地剖析了暴雨形成過程中其宏觀的物理條件等，以及暴雨在各種天氣尺度系統下的狀態，提供了良好的預報和詳細的暴雨分析方法[1]。暴雨的成因分析診斷在學術界已經受到了廣泛的關注，很多學者對這方面已經做了深入的研究[2-9]。

江蘇省季風氣候特征明顯，受熱帶輻合帶、副熱帶高壓以及西風帶天氣系統的共同作用，導致暴雨災害頻發。同時由于江蘇省地下水比較豐富，水位相對比較高，一旦出現大范圍的持續性強降水，通常會造成農業生產重大經濟損失。長久以來暴雨的預報和研究已經得到了氣象部門以及所有氣象工作人員的一致關注，并做了大量研究工作[10-12]。

1 天氣實況

2015年5月15日江蘇省自北向南出現了一次明顯的降水過程（圖1），強降水主要分布在沿江江南地區。全省共有89個站點雨量達到50mm以上，最大降雨量196.9mm。

從15日逐小時降雨量（圖略）可以看出，強降水最初發生在宿遷地區，小時雨強達到52.5mm，隨著雨帶南壓，強降水中心從蘇北地區逐漸南移，至13∶00降水中心集中在泰州南部地區，江蘇北部地區的降水已經停止。由此可見，這次降水過程具有明顯的短時特征。

2 環流形勢分析

500hPa（圖2）我國中高緯地區環流經向度逐漸加大，東北至華北地區有1條東北—西南向低槽，槽加深少動，槽尾東移;低緯地區南支槽基本維持少動，西太副高西伸，584gpm線位于沿江江南地區;江蘇省位于高空冷渦槽底，受槽前西南氣流影響。850hPa上江蘇一直受西南氣流的影響，在江蘇的淮北地區以及安徽的中部有1條切變線維持，有利于大量水汽的輸送，給暴雨的形成和發展提供了充沛的水汽條件。2015年5月16日08∶00江蘇省上空轉為東北風控制，降水也隨之結束。地面上江蘇省受低壓倒槽影響，在內蒙古地區和黑龍江省有冷鋒系統發展，15日02∶00位于內蒙古北部冷空氣南壓，與黑龍江省的冷鋒系統匯合，形成1個大的冷鋒系統。15日08∶00冷鋒系統繼續加深，同時向東南方向移動，江蘇北部位于鋒前。從地面風速流線圖中可以看出，江蘇近地面主要是受到2股氣流的影響，分別為東北風;東南風和西南風的匯聚，這也是水汽輸送的主要途徑之一，為這次暴雨的形成提供了有利的條件。

3 物理量場分析

3.1 熱力條件分析

從850hPa假相當位溫可以看出，14日開始江蘇省假相當位溫逐漸增大，2015年5月15日08∶00達到最大值。由于假相當位溫具有保守性，移入江蘇境內的高溫高濕氣團破壞大氣層結穩定性，使不穩定能量集聚。

3.2 不穩定條件分析

降水發生前，江蘇省的北部不穩定能量比較低，南部的K指數相對較高，到了2015年5月15日08∶00江蘇省大部分地區處于不穩定狀態，到20∶00不穩定能量得到釋放，顯示出了大氣的不穩定狀態。水汽通道的維持為江蘇輸送了大量的水汽，高濕的環境有利于新的不穩定能量的積累，隨著14—15日冷空氣的入侵，不穩定層結迅速加強，有利于降水的發生。

3.3 水汽條件分析

充沛的水汽條件是暴雨發生時所必須的，強降水的產生需要本地有充足的水汽輸送，而且有一個充足的水汽積累過程。從圖5可以看出，2015年5月14日20∶00西南急流將水汽輸送至蘇南浙北交界處，輸送通道中心位于安徽浙江交界處、江西中部地區，江蘇省已經出現了-10g·cm-1·hPa-1·s-1的水汽通量，并且隨著水汽通量的增加，在暴雨來臨之前的12h，江蘇大部分地區已經處于水汽的輔合區里面。15日08∶00急流增強北抬，低渦東移，帶狀輸送通道分為2部分，大值區東移至江蘇南部，水汽輸送強烈，江蘇上空明顯有1條風場的輻合帶。到了15日20∶00風場的輻合帶繼續東移入海，江蘇的輻合值降低，此次暴雨過程結束。

3.4 動力條件分析

高層的輻散對低層的輻合上升有促進作用。從2015年5月15日08∶00散度場（圖6）上分析，暴雨區的200hPa上存在明顯的輻散區，與之對應的低層850hPa上為輻合區。低層輻合高層輻散的“抽吸效應”是構成強上升運動的必要條件，同時低空流場的輻合也促進了水汽的匯合凝聚。

4 衛星云圖分析

從衛星云圖資料（圖7）可以看出，2015年5月14日20∶00江蘇地區并未生成較為清晰的降水云團，但是位于安徽上空有明顯的清晰的降水云團，隨著云團的發展移動，到了15日4∶00—5∶00，江蘇上空有明顯的降水云團，有了對流云團的產生，而且云團不斷生成、發展、加強并向東移動，掃過江蘇，使得江蘇引來短時的強降水過程，此時降水一直持續降水強度大，到了15日12∶00以后云團的尾部同樣給江蘇帶來了短時的強降水。隨后云團開始慢慢消散，降水結束。

5 雷達回波特征

由雷達資料回波頻圖能夠清晰的看出，2015年5月15日清晨江蘇地區開始強降水，此時江蘇的雷達回波分布比較均勻。9∶00的回波圖中，在江蘇的中部地區雷達回波在25～55之間，回波的信號強。從速度圖上可以看出，這次降水過程中有明顯的西南風向和風速的輔合。從圖中可以看出，雷達回波信號隨著時間的推移，雨帶一直在向東移動，給江蘇省帶來了一次短時的強降水過程。

6 結論

本文通過對2015年5月15日的江蘇地區一次暴雨天氣過程進行診斷及深刻分析，從而對這次暴雨天氣過程的產生和影響系統有了進一步的認識并得出以下結論。

通過對24h以及1h降水量圖的分析，可以看出此次暴雨發生的時間及其影響范圍、強度;本次暴雨歷時時間短，主要影響的還是蘇南等地降水強度大。

此次暴雨過程是在鞍形場的形勢下產生而發展的，熱帶低壓倒槽和西風槽的存在使冷暖空氣在江蘇省交匯是產生這次暴雨的重要天氣系統;這次暴雨過程在發生前就有很好的水汽條件，江蘇的東部海域以及西南部暴雨是形成水汽的主要來源。

地面中小尺度的輔合系統是這次暴雨過程的觸發機制;這次暴雨形成的熱力條件主要是不穩定能量的增加。

由紅外衛星云圖的分析得出：本次對流云團的特點是數個小尺度的對流單體在向東移動的過程中得到了充分的發展，并且這次降水過程均有中、小尺度對流系統的影響，因此衛星云圖和雷達對這次降雨過程有著更加顯著的指示意義。

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（責任編輯 李媛媛）