南靖縣ー次大暴雨天氣過程成因分析

柯婉茹 趙躍賓 李景祥

摘要 利用常規(guī)氣象資料、雷達(dá)資料等從影響系統(tǒng)、物理量場診斷等方面對2020年9月12-13日發(fā)生在福建省南靖縣的大暴雨天氣過程進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，這次大暴雨天氣過程是在低層切變和地面冷空氣共同影響下產(chǎn)生的，暴雨區(qū)與垂直速度所表現(xiàn)的上升區(qū)對應(yīng)并伴有高能高濕條件。雷達(dá)速度圖中，逆風(fēng)區(qū)的出現(xiàn)較強(qiáng)降水的開始有一個(gè)小時(shí)的提前量。模式降水預(yù)報(bào)檢驗(yàn)結(jié)果表明，全球降水模式對南靖縣而言，預(yù)報(bào)落區(qū)較好，但預(yù)報(bào)量級偏小區(qū)域模式降水預(yù)報(bào)量級較好，但預(yù)報(bào)落區(qū)有偏差。

關(guān)鍵詞 大暴雨;低層切變;地面冷空氣;逆風(fēng)區(qū);模式降水預(yù)報(bào)

中圖分類號：P446

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-3305（2021）02-036-03

暴麗是福建省南靖縣主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，常造成洪澇災(zāi)害。暴雨是各級氣象臺站預(yù)報(bào)服務(wù)的工作重點(diǎn)，近年來氣象科技工作者在暴雨成因方面做了大量的研究工作。新一代多普勒天氣雷達(dá)觀測資料和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品的研究應(yīng)用，為天氣預(yù)報(bào)員提供了豐富的預(yù)報(bào)產(chǎn)品，使預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率得到了明顯提高。但暴雨具有局地性、突發(fā)性、復(fù)雜性，預(yù)報(bào)難度較大，目前的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率仍難以滿足社會需求。本文利用常規(guī)氣象資料、雷達(dá)資料分析本次暴雨的成因，并對模式降水預(yù)報(bào)進(jìn)行檢驗(yàn)，為今后的暴麗預(yù)報(bào)提供參考。

1實(shí)況與災(zāi)情

2020年9月12日白天到13日早晨，福建省南靖縣大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)了大暴雨的天氣。統(tǒng)計(jì)12日08：00～13日08：00累積雨量，全縣有12個(gè)雨量站達(dá)到50.0mm以上，其中有10個(gè)雨量站超過100.0mm，以南坑咖啡園197.1mm為最大。最大小時(shí)雨強(qiáng)70.0mm，出現(xiàn)在大監(jiān)站。此次暴雨過程給南靖縣造成較嚴(yán)重影響，直接經(jīng)濟(jì)損失5623萬元，農(nóng)作物受災(zāi)面積達(dá)770hm2。

2環(huán)流背景分析

200hPa高空圖上，12日20：00，江南大部為高壓環(huán)流，福建省處在高壓環(huán)流東側(cè)偏北到東北氣流輻散區(qū)，有利于低層對流發(fā)展。

500hPa形勢圖上，中高緯地區(qū)多槽脊活動，12日08：00，在渤海以東的低槽東移北縮，12日20：00，江南到南亞為副熱帶高壓控制，592線在臺灣省以東，福建、廣東、江西有一個(gè)弱的高壓環(huán)流，福建南部為東北氣流，風(fēng)速較小。有溫度槽從江西東北部、浙江西部、福建向東南伸到臺灣省南部（圖1a）

700hPa形勢圖上，在福建的切變東移南壓，12日20：00移到浙江、福建、廣東沿海（圖1b）。

850hPa形勢圖上，12日08：00，在華南的切變東移南壓，12日20：00，移到華南沿海，東段靠近漳州西部，切變南側(cè)風(fēng)速較小。

地面天氣圖上，12日08：00，冷空氣從東路南下影響我國東部地區(qū)，冷鋒移到海上。20：00冷空氣繼續(xù)補(bǔ)充南下，觸發(fā)對流，從而產(chǎn)生了暴雨。從850hPa風(fēng)廓線雷達(dá)水平風(fēng)可以看出，12日16：00～13日03：00在廣東東部至福建省南靖縣附近一直有切變維持。這時(shí)段內(nèi)福建省南靖縣出現(xiàn)了強(qiáng)降水，最大小時(shí)雨強(qiáng)70.0mm。13日3：12，切變南壓到漳州南部，福建省南靖縣轉(zhuǎn)受偏北風(fēng)影響，此時(shí)降水也結(jié)束。

3物理量分析

3.1熱力條件分析

0s是表示溫、壓、濕綜合的物理量，通常暴雨發(fā)生在假相當(dāng)位溫大值區(qū)或是等值線較密集區(qū)。850hPa6的分布表明，12日20：00，θ。的分布呈南高北低的狀態(tài)，其大值區(qū)中心位于廣西東部至廣東西部，其舌狀伸向福建省中南部地區(qū)，福建省南靖縣靠近大值區(qū)，接近76℃。

K指數(shù)可以反映大氣的層結(jié)穩(wěn)定情況，K指數(shù)越大，層結(jié)越不穩(wěn)定。12日20：00K指數(shù)場，K指數(shù)大值中心在廣西中南部、廣東和福建中南部地區(qū)，福建省南靖縣K指數(shù)在40℃線內(nèi)，說明大氣層結(jié)很不穩(wěn)定。其結(jié)果是使位于不穩(wěn)定且有水汽源源不斷供給的云團(tuán)得以發(fā)展并導(dǎo)致地面暴雨、短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生。

3.2水汽條件分析

充分的水汽供應(yīng)是暴雨形成的必要條件。12日20：00的溫度露點(diǎn)差場顯示，850hPa福建省南靖縣的溫度露點(diǎn)差≤1℃，表明低層水汽接近飽和。從12日20：00850hPa比濕場分析可看出，比濕大值區(qū)在兩廣之間，福建省南靖縣上空比濕達(dá)14gkg，說明福建省南靖縣上空水汽比較充足。12日20：00925hPa水汽通量散度場，輻合中心在粵東沿海南部，為-16g/（s·hpa.cm），福建省南靖縣在-12g/（shPa-cm2）較小值中心內(nèi)表明其上空有明顯的水汽輻合，有利于暴雨的產(chǎn)生。

3.3垂直速度分析

垂直上升運(yùn)動可以使空氣從未飽和狀態(tài)達(dá)到飽和狀態(tài)，上升運(yùn)動產(chǎn)生水汽、熱量、動量和渦度等的垂直輸送，它不僅可以造成降水，而且對天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展起著重要作用，可能觸發(fā)中、小尺度系統(tǒng)的發(fā)生，從而造成暴雨或大暴雨。分析12日20：00垂直速度場，福建省南靖縣從925～-300hPa都是上升運(yùn)動，最大上升運(yùn)動在700hPa。在700hPa垂直速度場中，最大上升運(yùn)動中心在江西省及附近，福建省南靖縣處在-12x10°hPa/s上升運(yùn)動較大值區(qū)中，為暴雨的產(chǎn)生提供了動力條件。從實(shí)況看，這次過程最強(qiáng)降水出現(xiàn)在20時(shí)前后，與低層垂直上升運(yùn)動較大有關(guān)。13日08：00，各層的垂直速度明顯減小，降水隨之減弱。

4雷達(dá)資料分析

4.1基本反射率資料分析

由龍巖雷達(dá)觀測的0.5仰角反射率因子回波時(shí)間演變圖顯示，12日13：56，在福建省南靖縣東北部的華安縣境內(nèi)有回波發(fā)展，然后向南偏西方向移動，移速較慢，進(jìn)入福建省南靖縣后繼續(xù)發(fā)展，最大回波強(qiáng)度55dBz，造成金山鎮(zhèn)16：00小時(shí)雨強(qiáng)40.7mm的短時(shí)強(qiáng)降水。在南靖縣境內(nèi)不斷有新的回波發(fā)展，緩慢向南偏西方向移動，影響福建省南靖縣中南部地區(qū)。21：25在大監(jiān)站附近的回波發(fā)展，回旋少動，22：25分45dBz以上的回波覆蓋山城鎮(zhèn)（圖略），造成大監(jiān)站21：00～23：00這兩個(gè)小時(shí)雨量達(dá)102.8mm，其中23：00小時(shí)雨強(qiáng)70.0mm。

4.2速度圖分析

從龍巖雷達(dá)觀測的0.5仰角速度圖看出，21：30測站南部開始出現(xiàn)相反方向的速度區(qū)，由負(fù)速度將正速度包圍，此為正在發(fā)展的逆風(fēng)區(qū)。9月12日22：25，站在雷達(dá)處面向逆風(fēng)區(qū)時(shí)，逆風(fēng)區(qū)的左側(cè)邊界處，由正速度中心與外圍負(fù)速度區(qū)形成氣旋型結(jié)構(gòu)，有利于對流發(fā)生發(fā)展，在遠(yuǎn)邊界處逆風(fēng)區(qū)的正速度中心與外圍負(fù)速度區(qū)為輻合結(jié)構(gòu)，這些地方都對應(yīng)出現(xiàn)了強(qiáng)回波中心。絕大多數(shù)逆風(fēng)區(qū)的出現(xiàn)較強(qiáng)降水的開始有1～2h的提前量，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)73%本次降水過程中，從21：30逆風(fēng)區(qū)逐漸出現(xiàn)，到23：00出現(xiàn)最大雨強(qiáng)，有個(gè)小時(shí)的提前量。

5模式應(yīng)用

5.1歐洲細(xì)網(wǎng)格模式

9月11日08：00為初始場，預(yù)報(bào)12日08：00850hPa水平風(fēng)場，在漳州市北部有弱的低壓環(huán)流，12日20時(shí)低壓環(huán)流西移到龍巖市西南和廣東交界處，福建省南靖縣受切變東側(cè)弱東南風(fēng)影響。9月12日08：00為初始場，龍巖至廣東北部的切變，其西段南壓，12日20：00，切變移到龍巖至廣東中部沿海，福建省南靖縣為切變東側(cè)偏東風(fēng)。與實(shí)況對比，以08：00為初始場，預(yù)報(bào)效果較差。

9月11日20：00為初始場，預(yù)報(bào)12日08：00850hPa水平風(fēng)場在龍巖到廣東北部有弱切變，之后切變東移南壓，12日20：00移到漳州中部至臺灣海峽中部，切變維持到13日02：00。與實(shí)況對比，預(yù)報(bào)效果較好。但由于預(yù)報(bào)切變兩側(cè)風(fēng)速較小，也就是預(yù)報(bào)影響系統(tǒng)較弱，因此，在決策服務(wù)時(shí)，預(yù)報(bào)雨量偏小。

以9月11日20：00為初始場，預(yù)報(bào)12日14：00-23：00925hPa水汽通量散度，福建省南靖縣轄區(qū)有明顯的水汽輻合。歐洲中心對流參數(shù)預(yù)報(bào)12日20時(shí)福建省南靖縣轄區(qū)K指數(shù)35℃以上，比濕14gkg，有明顯的上升運(yùn)動。這些物理量在預(yù)報(bào)中有較好的參考作用。

5.2模式降水預(yù)報(bào)一致性檢驗(yàn)

從10日08：00～11日20：00，4個(gè)時(shí)次的模式降水預(yù)報(bào)與11日20：00-12日20：00降水量對比分析得出：以08：00為初始場，F(xiàn)J-WRF的預(yù)報(bào)最好;以20：00為初始場，華東區(qū)域模式的預(yù)報(bào)最好。

從以11日20：00為初始場的36小時(shí)模式降水預(yù)報(bào)（圖2）和南靖縣12日08：00～13日08：00累積雨量圖看出，F(xiàn)J-WRF區(qū)域模式預(yù)報(bào)福建省南靖縣西部有大暴麗，但范圍偏小。華東區(qū)域模式和GRAPES3km模式預(yù)報(bào)漳州部分有大暴雨，預(yù)報(bào)落區(qū)有偏差，福建省南靖縣沒有包括在內(nèi)。ECMWF模式預(yù)報(bào)福建省南靖縣部分有暴雨，NCEP模式預(yù)報(bào)福建省南靖全縣有暴雨，這兩種模式預(yù)報(bào)落區(qū)對福建省南靖縣而言較好，但量級偏小。

6結(jié)語

（1）本次大暴雨是受低層切變和地面冷空氣共同影響產(chǎn)生的。

（2）雷達(dá)速度圖中逆風(fēng)區(qū)的出現(xiàn)較強(qiáng)降水的開始有一個(gè)小時(shí)的提前量。

（3）歐洲細(xì)網(wǎng)格模式預(yù)報(bào)能報(bào)出此次大暴雨過程的影響系統(tǒng)，提前量較多，但預(yù)報(bào)系統(tǒng)較弱。在實(shí)際預(yù)報(bào)服務(wù)中應(yīng)參考其他物理量的預(yù)報(bào)進(jìn)行綜合判斷。

（4）對于11日20：00～-12日20：00降水量而言，以08：00為初始場，F(xiàn)WRF的預(yù)報(bào)最好;以20：00為初始場，華東區(qū)域模式的預(yù)報(bào)最好。

（5）本次過程，全球降水模式對福建省南靖縣而言，預(yù)報(bào)落區(qū)較好，但量級預(yù)報(bào)偏小。區(qū)域模式降水預(yù)報(bào)量級較好，但預(yù)報(bào)落區(qū)有偏差。

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責(zé)任編輯：黃艷飛