梅州市20200522“龍舟水”暴雨過程分析

陳金星，羅碧瑜，余東柏，李丹霞，潘 艷

(1.大埔縣氣象局，廣東 大埔 514299；2.梅州市氣象局，廣東 梅州 514000)

梅州市位于廣東省東北部，處于東經115°18′至116°56′，北緯23°23′至24°56′之間，地形主要以山地丘陵為主，屬于亞熱帶季風氣候區[1]。梅州的氣候條件優越，氣候資源較為豐富，農業為重要產業支柱。在眾多的氣象災害之中，暴雨洪澇災害的危害性最大，對梅州農業的影響最為突出。一旦梅州市出現暴雨洪澇災害，其農業生產、經濟發展等必定遭受到嚴重影響。華南的季風性氣候特征極其顯著，其汛期主要分為前汛期和后汛期，而前汛期降水大概占全年降水的40%～50%[2]。5月下旬至6月中旬恰好是端午節龍舟競渡的時候，同時也是廣東省前汛期降水最多、最為集中的時期[3]。經常出現連續好幾天的暴雨、大暴雨甚至特大暴雨，極其容易誘發暴雨洪澇災害，從而給早稻等農作物的生長帶來不利影響，因此稱為“龍舟水”時期[3]。在“龍舟水”期間，南方暖濕氣流非常活躍，常與來自北方的冷空氣在華南一帶交匯，進而造成大范圍的持續強降水[4]。錢維宏等[5]分析了龍舟水暴雨過程的擾動形勢; 郭圳勉等[6]分析了廣東“龍舟水”近41 a的時空特征及環流特征。而發生于梅州 “龍舟水”暴雨過程的分析案例較少，因此本文選取2020年5月22日梅州地區發生的“龍舟水”暴雨過程。以此次“龍舟水”暴雨過程為例，重點探討此次“龍舟水”暴雨過程的形成原因，以此來為準確預警預報梅州“龍舟水”暴雨過程提供思路，進而給做好梅州防災減災服務工作和保障梅州人民生命財產安全等給予一定參考和借鑒。

2020年5月22日梅州地區發生的“龍舟水”暴雨過程，具有降水區域集中、夜雨性質明顯和持續時間長等特點。此次“龍舟水”暴雨預報過程中采用的產品主要為歐洲數值預報中心的各層環流形勢場、渦度場和水汽通量散度等數值預報產品。預報思路上主要著眼于低層切變線的移動以及500 hPa短波槽的東移。此次暴雨過程發生前，考慮22日有大到暴雨。過程面雨量為30～60 mm，最大小時雨強為40～60 mm。強對流天氣主要以短時強降水為主，部分地區伴有雷雨大風天氣。

1 天氣實況及影響

2020年5月22日，受低層切變線、冷空氣、地面倒槽和地形的共同影響，梅州市北部地區出現暴雨、局部大暴雨。從圖1a中可以看出，降水主要集中在梅州市的北部(平遠縣、蕉嶺縣、興寧市北部和大埔縣北部)。降水量大于100 mm的有兩個站點，分別為平遠縣舊觀測場站105.7 mm和興寧市羅浮鎮政府104 mm；降水量大于50 mm、小于100 mm的有40個站點。從中選出降水量排名前五的站點，繪制這5個站點的小時雨量分布圖(見圖1b)，從中可以看出：此次“龍舟水”暴雨過程的降水時段主要集中在5月22日3:00—9:00，小時雨強在10～25 mm，持續小時數較長，夜間降水特性明顯。

圖1 5月22日梅州市降雨量a和降雨量排名前5站點的小時雨量分布b

天氣實況和預報結論對比分析后可得：降水量級預報偏小，過程面雨量偏小，最大小時雨強預報偏大，降水量級南北差異未預報出來。

2 雷達回波分析

從梅州多普勒天氣雷達的組合反射率因子圖中(見圖2)可以發現：造成梅州市此次“龍舟水”暴雨過程的雷達回波從22日02:00—08:00，一直處于梅州市中北部。其回波強度一般，移動緩慢，維持時間長。從圖2a中可以看出：低層切變線22日02:00就南壓到梅州的北部，對流云系隨之發展。從圖2b、圖2c和圖2d中可以看出：在之后的幾個小時，低層切變線一直位于梅州北部，穩定少動。對流單體不停在梅州中北部發生、發展和消亡。同時，低層切變線附近的對流云系逐漸開始擴展，進而形成了混合性的對流云系。此外，還可以看出：整個過程中，雷達回波的大值區都位于梅州的北部地區，且回波較為松散，主要為層云性降水。

圖2 組合反射率因子示意

3 天氣形勢分析

有利的高空環流形勢一直都是暴雨過程發生發展的一個重要因素[7]。從圖3中可以看出：此次“龍舟水”暴雨過程發生時，梅州市處于順暢的西北氣流控制之下。在西北氣流的引導下，來自北方的冷空氣逐漸下滑、南下，隨之與南支槽槽前的西南暖濕氣流相遇，并于梅州市北部交匯，進而觸發了梅州此次“龍舟水”暴雨過程。

圖3 21日20:00(左)和22日08:00(右)的500 hPa環流形勢

從圖4中可以看出：5月21日20:00 850 hPa切變線位于南嶺山脈以北地區，此時“龍舟水”暴雨過程并未開始。隨著850 hPa切變線逐漸南壓，梅州處于切變線附近的輻合區，開始出現風向和風速輻合，上升運動顯著增強。此時，來自海上的西南暖濕氣流受到冷空氣觸發作用影響，梅州市在22日02:00左右開始出現對流天氣過程。隨著850 hPa切變線的穩定少動，梅州市降雨維持時間較長，從而有利于“龍舟水”暴雨過程發生發展。之后隨著850 hPa切變線緩慢南壓過境，梅州地區的降水逐漸開始減弱消散。

圖4 21日20:00(左)和22日08:00(右)的850 hPa環流形勢

從圖5中可以看出：降水發生時，整個廣東地區都處于地面倒槽的影響之下，有利于不穩定能量的大量積聚，從而使得梅州地區的不穩定性顯著增強，有利于對流云系的發生發展。當低層切變線南壓至梅州市上空時，產生強烈的上升運動，最終使得這些不穩定能量得到釋放。

圖5 21日20:00(左)和22日08:00(右)的地面環流形勢

4 物理量分析

4.1 動力條件

高層輻散、低層輻合的高低空配置通常是引發大氣上升運動的主要原因[8]。從圖6中可以看出：22日08:00梅州市上空處于200 hPa的西北氣流控制之下，存在明顯的輻散。與之相配合的，在500 hPa上，梅州地區處于正渦度區中，表現為輻合場。可見“龍舟水”暴雨過程發生時，梅州市上空形成了高層輻散、低層輻合的高低空配置，為此次“龍舟水”暴雨過程的發生、發展和持續提供了有利條件。

圖6 200 hPa散度場(上)和500 hPa渦度場(下)

4.2 能量條件

對流有效位能(Convective Available Potential Energy，以下簡稱為CAPE)是度量大氣靜力穩定度的基本參數之一[9]。因為CAPE考慮的是整個大氣層結，而非某幾層的狀態，所以理論上CAPE值最能確切的反映大氣靜力不穩定狀態[10]。從表1中可以看出：21日20:00，CAPE值相對前3 d存在顯著增強。即21日夜間至22日凌晨，平遠(梅州北部)處于大氣不穩定狀態。

表1 平遠站點的CAPE值

4.3 水汽條件

充足的水汽輸送是暴雨過程發生發展中必不可缺的一個重要條件。一般情況下，水汽主要聚集在700 hPa以下，低層的水汽通量輻合是發生水汽輻合的一個重要判斷條件。5月21日20:00(在暴雨天氣過程發生之前)，從925 hPa的水汽通量場(見圖7上)上來看：梅州地區處于水汽通量輻合區之中，水汽輻合十分明顯。從850 hPa的溫度露點差(見圖7下)來看：在850 hPa上，梅州北部地區的溫度露點差小于1℃，濕度條件良好，為此次“龍舟水”暴雨過程提供了有利的水汽條件。此外，水汽輸送和水汽輻合在梅州地區集中，加上地面有利的高溫和高濕環境條件，在850 hPa切變線的抬升觸發下，極其容易產生低質心的對流云系。低質心的對流云系降雨效率通常比較大，加之切變線維持時間長，進而利于“龍舟水”暴雨過程發生發展。

圖7 925 hPa水汽通量(上)和850 hPa溫度露點差(下)

4.4 地形條件

梅州的地形主要以山地丘陵為主，屬于亞熱帶季風氣候區[11]。蓮花山脈是粵東地區的最大山脈地形，山脈以南主要為丘陵和平原，以北則呈現為嶺谷相間面貌[12]。低層的西南暖濕氣流自西向東的移動過程中，將受到蓮花山脈的阻擋，進而開始爬升并不斷聚集暖濕氣流在蓮花山脈一側，一定程度上延長了此次“龍舟水”暴雨過程。

5 結語

1) 每年5月下旬到6月中旬的“龍舟水”是廣東前汛期降水最多、最為集中的時段，暴雨洪澇災害常常在該時段發生，對梅州市的農業生產、經濟增長等造成嚴重威脅。此次分析結果表明低層切變線、冷空氣、地面倒槽和地形是此次“龍舟水”暴雨過程的主要影響系統：低層切變線帶來的輻合抬升和冷空氣南下對此次“龍舟水”暴雨過程具有一定的觸發和增幅作用；受地面倒槽的影響，不穩定能量大量積聚，大氣層結不穩定性明顯增強，有利于對流云系的發生發展；此外，低層暖濕氣流在移動過程中，受到蓮花山脈的阻擋作用，逐漸開始爬升并不斷聚集暖濕氣流于蓮花山脈一側，在一定程度上延長了此次“龍舟水”暴雨過程。

2) 從此次“龍舟水”暴雨過程預報中可以發現：降水量級預報偏小，過程面雨量偏小，最大小時雨強預報偏大，降水量級南北差異未預報出來。往后，針對此類“龍舟水”應多關注低層切變線移動的預報穩定度、冷空氣南下的強度和高低空動力配置及落區，從而進一步加強降水落區的精細化預報，提高預報精準度，讓天氣預報在防災減災工作中發揮出更大的作用。