2020年7月9日閩北強降水過程分析

王涵彧，林晶晶

（1.南平市氣象局，福建 南平 353000；2.光澤縣氣象局，福建 光澤 354100）

暴雨是南平市（簡稱閩北）最常見的災害性天氣之一，尤其是在武夷山脈附近的暴雨，具有突發性、局地性、強度強、易成災等特點[1]，容易造成人員傷亡和經濟損失。因此，加強對暴雨特別是短歷時暴雨的預報能力對保障人民群眾的生產生活很有必要。近年來，許多學者和預報員對閩北暴雨進行研究，統計表明對南平市暴雨有利的水汽條件是水汽通量、水汽通量散度、比濕、相對濕度等4個物理量，并且都集中在700 hPa及以下層次；而高層輻散及低層輻合有利于垂直上升運動，最能反應南平市暴雨的上升運動層是500 hPa，有利于南平市出現暴雨的K指數都要在35℃以上,特別是6月都要在37℃以上[2]。

本文利用常規氣象觀測資料、區域自動站資料、多普勒天氣雷達資料、歐洲中心數值預報資料，對2020年7月9日發生在南平市中北部的一次強降水天氣過程進行分析。

1 實況概述

1.1 天氣實況

2020年7月8日20時—9日20時，南平市中北部縣市普降暴雨或大暴雨，少數鄉鎮特大暴雨。其中，單日最大降水為光澤縣止馬鎮降水373.4 mm，光澤城區降水231.4 mm（單日降水量歷史第3位），主要的降水時段發生在9日06時—20時，1 h最大降水量為止馬鎮93.2 mm，出現在9日10時。本次強降水天氣過程對農林業、基礎設施、房屋企業等均有不同程度的損毀，對經濟社會和人民群眾財產帶來嚴重的不利影響。

1.2 對流系統演變過程

分析9日05時開始的福建雷達組合反射率拼圖（圖1），顯示在5時左右有帶狀降水回波位于武夷山脈附近并向南發展，此后長時間維持在閩北地區。回波結構緊密，移動緩慢，在南壓的過程中仍不斷發展生成新的降水回波，導致雨帶始終維持在武夷山脈南側，小時雨強大、持續時間長，造成持續性的強降水。直到20時后回波南壓至福建省中部并逐漸減弱，閩北降水才逐漸停止。

2 環流形勢分析

2.1 環流背景分析

大尺度的環流背景能夠提供中尺度對流系統發生的觸發條件，也能為中尺度系統的維持提供能量，對于一次強降水天氣過程，首先需要分析其大尺度的環流背景[3]。7月8日20時，閩北地區在在500 hPa上處于西太平洋副熱帶高壓北側和高空槽后偏西氣流控制，在低層700 hPa和850 hPa上處于低渦切變南側西南急流控制，在地面處于靜止鋒南側。500 hPa高空槽在700 hPa和850 hPa切變前側，具有前傾槽的結構，有利于對流性降水的發生發展；地面鋒面、850 hPa切變和700 hPa切變三者的位置相當接近，都位于浙江西北部到江西中北部，在靜止鋒前可形成對流雨。同時在江西中部到福建西北部的武夷山脈附近有風速輻合，有利于對流性降水的形成與維持。從溫度場看，850 hPa的暖脊與急流軸走向一致，說明在閩北地區存在明顯的暖平流，有利于不穩定能量的輸送，形成降水。到9日08時，低渦切變南壓并靠近武夷山脈，700 hPa切變位于850 hPa切變前，850 hPa切變又在地面靜止鋒前，是典型的前傾槽結構，導致對流降水進一步增強。

2.2 垂直探空分析

分析8日20時和9日08時邵武探空圖可知，8日20時邵武探空的K=39.2℃，SI=-0.9℃，T85=22.7℃，存在一定的不穩定能量，同時濕層深厚，水汽條件好，有利于產生對流性降水。以500 hPa高度為界，500 hPa以上為偏北氣流且風向隨高度逆轉，500 hPa以下為偏南氣流且風向隨高度順轉，意味著500 hPa以上的中高層有冷平流，以下的低層有暖平流；在9日08時的邵武探空層結曲線上表現得更加明顯，500 hPa處的層結有明顯的逆溫，意味著中高層有冷空氣南下，但是低層仍處于較強且暖的西南急流控制中，上冷下暖的不穩定結構加劇了對流的發展。同時由于冷暖氣流勢均力敵，靜止鋒和低渦切變移動緩慢，使得雨帶長時間維持在閩北地區，直到9日20時之后西南急流減弱，雨帶才南壓至福建中部，閩北降水減弱。

2.3 物理量條件分析

分析8日20時和9日08時200 hPa和850 hPa的散度場（圖3）可知，在閩北地區200 hPa上2個時次均為強烈的輻散場，對其下層的大氣有明顯的抽吸作用，可加劇該地的上升運動，增強對流。850 hPa在8日20時尚處于輻散與輻合交界處，隨后在9日08時轉為完全的輻合場，與實況的8日夜里已經開始降水，9日凌晨降水加強相對應。高層的強輻散中心和低層的強輻合中心相對應，促進了氣流的上升運動，使得閩北地區對流強烈發展，也是本次降水小時雨強大的一個重要原因。8日20時和9日08時850 hPa在閩北地區的比濕都在14 g/kg以上，水汽條件充沛，有利于對流性降水的形成，同時2個時次的850 hPa水汽通量散度場在閩北地區均為輻合，保障了水汽的供應，使得降水能夠長久維持。

圖3 8日20時和9日08時散度場Fig.3 The divergence field at 20:00 on the 8th and 08:00 on the 9th

3 主觀預報與反思

對比7月7日20時和7月8日20時起報的歐洲中心模式單站時間剖面（見圖4）。2張剖面圖都預報出9日500 hPa以下為西南急流，500 hPa以上為偏北氣流，具有前傾槽結構，通常認為夏季的前傾槽結構有利于產生對流性降水。此外，在中層500~600 hPa有明顯的溫度脊，通常溫度脊對降水有抑制作用，但如果能量足夠強盛突破抑制，反而能使降水加強。因此在7日20時起報時，已經可以預報出9日閩北地區將出現強降水，但從當時的剖面圖分析，9日中低層還有較強的抑制作用，因此預報的降水量級僅為暴雨，局地大暴雨。到了8日20時起報時，從剖面圖上可以明顯看出，在9日模式預報已經訂正為從低到高一致的上升運動，預報的降水量級也隨即上調為大暴雨，局地特大暴雨，小時雨強50~80 mm。此時的預報結論與后續出現的降水實況已經很接近了，只是最終部分鄉鎮站點的降水量和小時雨強還是超出了預報范圍，所以后續利用預警信號和短時強天氣報告等手段作為補充，及時跟蹤預報，有效減少損失。

圖4 7月7日20時和7月8日20時起報的歐洲中心模式單站時間剖面Fig.4 The singlestation timeprofile of eurocenter mode reported from 20:00 on July 7 and 20:00 on July 8

4 結語

通過對形勢場、探空圖、物理量場及剖面圖的綜合分析，可以得出結論：7月9日閩北地區強降水是前傾槽、靜止鋒、高層輻散低層輻合、高層冷平流低層暖平流等動力和熱力條件共同作用的結果。多種有利條件在閩北地區疊加，使得此次對流性降水進一步增強，造成了此次降水量級大、強度強、維持久。在事前的預報中，預報員通過剖面圖所示的前傾槽和暖脊等條件已經預報出此次降水可達暴雨以上量級，但由于模式對上升運動預報偏弱，使得預報量級仍比實際量級偏小。特別是夏季的對流性降水形成原因復雜且發展迅速，僅憑模式預報及預報員主觀經驗訂正容易造成偏差，仍需依靠預警信號和短時強天氣報告等手段作為補充，才能保證更好的預報服務效果。