浙江西南部一次大暴雨過程分析

呂維翔，張 鑫，汪子琪

(麗水市氣象局，浙江麗水 323000)

暴雨是我國主要的災(zāi)害性天氣之一，對農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)生產(chǎn)、水電和交通運輸業(yè)以及廣大居民的日常生活有著破壞性的影響，暴雨預(yù)報也是我國天氣預(yù)報業(yè)務(wù)的重點。隨著大氣科學(xué)和大氣探測技術(shù)的進步，氣象學(xué)家對我國暴雨的特點、環(huán)流形勢、形成機理、預(yù)報方法等進行了大量研究[1-2]。馬曉華等[3]對陜西一次區(qū)域性暴雨過程進行了診斷分析，表明偏南氣流突然加強對暴雨有先兆作用，而地面輻合線與強降水落區(qū)有一致性。紀(jì)凡華等[4]對魯西北西部一次大暴雨過程進行了分析，表明大暴雨發(fā)生在水汽通量高值區(qū)右側(cè)的密集帶偏西位置及暖濕空氣沿著冷空氣爬升的能量鋒上。劉嘉慧敏等[5]對陜西中南部初夏和盛夏暴雨過程進行對比分析，認(rèn)為盛夏暴雨呈現(xiàn)出明顯的高溫高濕特點，具有明顯的位勢不穩(wěn)定，而初夏暴雨發(fā)生時需關(guān)注中緯度系統(tǒng)的快速發(fā)展和高空冷空氣的干侵入作用。王春玲等[6]對濮陽市一次大暴雨過程成因進行了分析，發(fā)現(xiàn)渦度場和散度場同時表現(xiàn)出的低層輻合、高層輻散的配置,為暴雨的產(chǎn)生提供了有利的動力條件。黃哲等[7]利用自動氣象站降水資料，分析了浙西北山地暴雨的時空分布特征。沈杭鋒等[8]對2013年6月浙江北部一次短時大暴雨進行了中尺度分析，表明了該暴雨過程與中尺度輻合線之間的密切關(guān)系。近年來氣象學(xué)者從多方面對暴雨的天氣特征和成因進行研究，但針對浙江西南部地區(qū)暴雨天氣的研究較少，而據(jù)浙江省氣象臺的統(tǒng)計，浙江西南部地區(qū)是浙江省降水集中期暴雨頻次相對較多，受強降水影響較大的地區(qū)，因此，本文使用常規(guī)氣象觀測資料，浙江省區(qū)域自動站觀測資料，NCEP1°×1°逐6 h再分析資料，對2019年6月6日發(fā)生在浙江西南部地區(qū)的一次大暴雨天氣過程進行了分析，以期了解此次大暴雨發(fā)生的成因，為今后浙西南地區(qū)的暴雨預(yù)報提供一些經(jīng)驗。

1 暴雨概況

2019年6月6日下午到夜間，浙江西南部地區(qū)出現(xiàn)強降雨，其中江山、遂昌出現(xiàn)了大暴雨，局地出現(xiàn)特大暴雨。據(jù)區(qū)域自動站監(jiān)測統(tǒng)計，6日14時至7日08時，江山市有43個雨量站雨量超過100 mm、19個站超過200 mm、超過300 mm的有蓮華山為311 mm、耕讀村為304 mm；遂昌縣有23個雨量站雨量超過100 mm、3個站超過200 mm，最大黃沙腰鎮(zhèn)為228 mm。江山城區(qū)站6月6日降雨量為182 mm，位居1956年建站以來日雨量第二位(僅次于1973年6月25日的193 mm)。此次大暴雨過程具有明顯的局地性強、降水時段集中、降水強度大的特點。致災(zāi)性明顯，據(jù)不完全統(tǒng)計，此次大暴雨過程導(dǎo)致衢州和麗水多地出現(xiàn)道路塌方、村莊停電、民房受損、農(nóng)田水利設(shè)施損毀等災(zāi)情，并造成7人死亡，各地轉(zhuǎn)移安置共計萬余人。

2 環(huán)流形勢特征和影響系統(tǒng)

2019年6月6日20時200 hPa高空圖(圖1a)上，我國川渝東部到江淮流域一帶上空自西向東有一條高空急流帶，急流中心最大風(fēng)速達38 m/s以上，而浙江西南部地區(qū)處于該高空急流帶南側(cè)的分流輻散區(qū)，有利于上升運動的發(fā)展。500 hPa高空圖(圖1b)上，整個東亞地區(qū)大氣環(huán)流呈徑向型分布。貝加爾湖低渦分裂出的冷槽東移至渤海灣到江蘇東部沿海一帶，北方干冷空氣可隨槽后西北氣流侵襲至長江下游一帶，而湖南、湖北附近有一南支淺槽東移，南方暖濕空氣可被槽前西南氣流攜帶至江南一帶，與前述北方干冷空氣在江西東部、浙江西南部一帶匯合。同時，西太平洋副熱帶高壓呈東西走向，副高588 dagpm線西伸至浙南與福建北部一帶，副高西北側(cè)邊緣的西南暖濕氣流可為浙江西南部地區(qū)帶來充沛的能量和水汽。850 hPa高空圖(圖1c)上，原位于江蘇北部的低渦東移進入黃海，低渦西南側(cè)有一條冷式切變線東移南壓至浙江西北部至江西東部一帶，而在切變線南側(cè)，從華南到江南東部一帶有一條中心風(fēng)速大于12 m/s的低空西南風(fēng)急流為浙江、江西交界附近的浙西南地區(qū)供應(yīng)了充足的水汽，并且低空急流為大暴雨的產(chǎn)生提供了充足的能量[9]。地面圖(圖1d)上，黃海有一低壓，有一條地面輻合線位于江西北部到浙江西部一帶。浙西南地區(qū)位于輻合線附近靠南側(cè)的位置，而大量的暖濕空氣可以在該區(qū)域輻合抬升，觸發(fā)強降水的發(fā)生。

圖1 2019-06-06T20 200 hPa(a)、500 hPa(b)、850 hPa(c)高度場(單位為dagpm)及風(fēng)場和地面氣壓場(單位為hPa)和風(fēng)場(d)

3 物理量場診斷分析

3.1 不穩(wěn)定能量

首先對暴雨發(fā)生前的對流潛勢進行分析。衢州站是浙江西南部主要的探空站點，6日08時衢州站的探空資料曲線圖(圖2a)上，衢州上空存儲了較強的不穩(wěn)定能量，對流有效位能較大，雖然垂直風(fēng)切變偏小，但低層西南風(fēng)風(fēng)速已達到急流強度，且低層的相對濕度較高，水汽充足，高空500 hPa以上存在干區(qū)，850 hPa以上垂直溫度遞減率大，形成低層暖濕，高層干冷的層結(jié)，有利于對流性強降水的發(fā)生發(fā)展，且自由對流高度在850 hPa左右，需要一定強度的觸發(fā)條件對流能量才能釋放，這有利于不穩(wěn)定能量的積累。而從08時的對流有效位能(CAPE)分布(圖略)來看，浙江西南部地區(qū)的江山和遂昌等地區(qū)對流有效位能超過800 J/kg，表明該區(qū)域儲存了較多的能量。K指數(shù)是反映中低層穩(wěn)定度和濕度條件的綜合指標(biāo)，根據(jù)王曉明和倪慧[10]的研究，描述大氣是否穩(wěn)定的K指數(shù)中，暴雨的K指數(shù)平均為29.5 ℃，從08時的K指數(shù)分布可知浙西南地區(qū)K指數(shù)普遍在34 ℃以上，符合該指標(biāo)。6日08時的假相當(dāng)位溫分布圖(圖2b)上，在850 hPa浙江和江西基本都處于假相當(dāng)位溫大于345 K的大值區(qū)，形成一個高能暖舌，浙西南地區(qū)都處于高能舌內(nèi)；通常500 hPa與850 hPa的假相當(dāng)位溫差值可以表征不穩(wěn)定度，負值越大，表明大氣越不穩(wěn)定[11]。圖2b中顯示浙西南地區(qū)均處于-6 K及以下區(qū)域，具有明顯的不穩(wěn)定層結(jié)。

圖2 2019-06-06T08衢州站探空曲線(a)、850 hPa假相當(dāng)位溫(等值線，單位為K)和500 hPa與850 hPa的假相當(dāng)位溫差(陰影,單位為K)(b)

3.2 水汽條件

水汽供應(yīng)是產(chǎn)生暴雨的必要條件。暴雨的發(fā)生不但要有很好的局地水汽條件，還應(yīng)有持續(xù)不斷的水汽輸送，據(jù)統(tǒng)計，大氣中大約90%以上的水汽集中在500 hPa層以下[12]。而反映大氣層結(jié)中水汽狀況的物理量常用的有比濕，大氣可降水量、水汽通量，水汽通量散度，相對濕度等。6日08時850 hPa比濕分布圖(圖3a)上，浙西南地區(qū)比濕普遍在13 g/kg左右，過程發(fā)生前本地的水汽條件較好。另外，08時浙西南地區(qū)上空的大氣可降水量(圖3b)普遍達50 mm以上，大氣中的可降水量非常充足。水汽通量散度體現(xiàn)了水汽輸送的集中程度，水汽通量散度負值區(qū)為水汽輻合的區(qū)域，該區(qū)域與暴雨落區(qū)也有較好的對應(yīng)關(guān)系，一般暴雨發(fā)生在水汽通量輻合區(qū)的右側(cè)，6日20時850 hPa水汽通量散度場(圖3c)上，浙西南地區(qū)基本處于較強水汽輻合區(qū)的右側(cè)，且該區(qū)域為流場的匯合區(qū)，水汽集中程度較大，可不斷為降水區(qū)域供應(yīng)水汽。此次大暴雨過程的雨帶呈東西向分布，且大致沿28°N附近東移，因此沿28°N作出相對濕度剖面圖(圖3d)，圖中浙西南及其上游地區(qū)(117°E～119°E)850～200 hPa的相對濕度均達到90%以上，水汽近于飽和，可在抬升過程中凝結(jié)產(chǎn)生降水。

圖3 2019-06-06T08 850 hPa比濕場(a 單位為g/kg)、大氣可降水量(b 單位為mm)、2019-06-06T 20 850 hPa水汽通量散度場(c 單位為10-7 g/(cm2·hPa·s))、沿28°N相對濕度(%)剖面(d虛線方框內(nèi)為發(fā)生強降水的大致區(qū)域)

3.3 動力抬升條件

中、小尺度系統(tǒng)是產(chǎn)生暴雨的直接系統(tǒng)，較強的上升運動提供了中、小尺度系統(tǒng)產(chǎn)生的環(huán)流背景和環(huán)境條件[13]。6日20時的散度剖面圖(圖4a)上，浙西南及其上游地區(qū)低層為明顯的輻合區(qū)，中高層為明顯的輻散區(qū)，形成了低層輻合，高層輻散的形勢，中高層的抽氣作用，非常有利于對流運動發(fā)展，使浙江西南部地區(qū)上游的暖濕空氣不斷抬升，形成強降水云團并隨著較強的西南氣流東移，從而在浙江西南部地區(qū)形成強降水。6日20時700 hPa的垂直速度圖(圖4b)上，該時刻浙江西南部到上游的江西東部有一垂直速度小于-0.4 hPa/s的區(qū)域，是明顯的上升運動區(qū)，濕空氣在該區(qū)域得到了明顯的動力抬升，并在東移過程中不斷產(chǎn)生降水，而從實況對比來看，在江西東部到浙江西南部確實形成了一條不斷東移的強降水雨帶(圖略)。

4 數(shù)值模式預(yù)報檢驗

在浙江省氣象部門實際業(yè)務(wù)中,由于歐洲中心高分辨率數(shù)值預(yù)報(下簡稱“ECthin”)具有較高的時空分辨率,且ECthin模式的風(fēng)場和降水量預(yù)報較其他模式具有更高的可用性和穩(wěn)定性,因此成為很多預(yù)報業(yè)務(wù)人員的主要參考依據(jù)。但在本次大暴雨過程中，通過對比該過程的實況降水(圖5a)可知，ECthin模式對浙江西南部的降水量預(yù)報出現(xiàn)了較明顯的偏差，其中6日08時起報的24 h降水量(圖5b)對于衢州南部和麗水西部的降水量級預(yù)報明顯偏小，且降水大值中心偏西偏北。下面對其偏差原因進行分析。

對6日08時ECthin起報的0～24 h 500 hPa、700 hPa及850 hPa的高度場和風(fēng)場進行檢驗分析。500 hPa上ECthin預(yù)報6日20時南支淺槽位于重慶到貴州一帶，比實況偏西(實況高空圖上該時刻南支淺槽已移至湖南—湖北附近)，北方冷槽與副熱帶高壓位置與實況接近。700 hPa上ECthin預(yù)報6日20時西南風(fēng)急流強度僅12 m/s左右，但實況此時急流強度已達18 m/s，850 hPa上ECthin預(yù)報6日20時低渦切變線位于江蘇到安徽中部一帶，比實況切變線位置偏北，而7日08時，ECthin預(yù)報低渦切變線位于靠近強降水區(qū)的浙江西部到江西東北部一帶，但此時實況該區(qū)域已轉(zhuǎn)為西北偏西風(fēng)，降水已趨于停止。所以，此次過程ECthin模式預(yù)報場上南支槽東移速度和低層切變線南壓速度均慢于實況，700 hPa上的急流強度小于實況，導(dǎo)致此次過程暴雨預(yù)報落區(qū)與實況有明顯偏差。

圖4 2019-06-06T14沿28°N散度剖面(a 單位為10-5s-1，虛線方框內(nèi)為發(fā)生強降水的大致區(qū)域)、2019-06-06T20 700 hPa垂直速度場(b 單位為hPa/s)

圖5 2019-06-06T08—07T08浙江省實況降水量(a 單位為mm)、歐洲中心高分辨率數(shù)值預(yù)報降水量(b單位為mm)

5 結(jié)論

(1)高空槽的東移、副高西北側(cè)強盛西南氣流和低空急流的維持，低層切變線東移南壓和地面輻合線的發(fā)展為此次大暴雨過程提供了有利的天氣形勢，強降水發(fā)生在地面輻合線附近暖濕空氣被強迫抬升的區(qū)域。

(2)對物理量的分析可知此次過程浙江西南部地區(qū)強降水發(fā)生前物理量配合較好，不穩(wěn)定能量較大，存在高層干冷，低層暖濕的層結(jié)，且降水發(fā)生時水汽供應(yīng)充足，上升運動較為明顯，非常有利于對流性強降水的發(fā)生，強降水主要出現(xiàn)在850 hPa高能暖舌內(nèi)以及較強的水汽通量輻合區(qū)的右側(cè)。

(3)歐洲中心高分辨率數(shù)值預(yù)報對該過程的降水量預(yù)報出現(xiàn)了較明顯偏差，主要原因在于數(shù)值預(yù)報場上南支槽東移速度和低層切變線南壓速度均慢于實況，且700 hPa上的急流強度小于實況。