2021年6月底至7月初福建省一次大暴雨天氣過(guò)程診斷分析

崔汗青，祝玉如，楊忠英

福建省武夷山市氣象局，福建武夷山 354300

暴雨是一種常見(jiàn)氣象災(zāi)害，經(jīng)常會(huì)給當(dāng)?shù)卦斐删薮蠼?jīng)濟(jì)損失。目前，暴雨天氣的預(yù)報(bào)研究已成為氣象學(xué)者尤為關(guān)注的課題[1-2]。葉朗明等[3]通過(guò)剖析我國(guó)華南地區(qū)的一次極端降水過(guò)程發(fā)現(xiàn)，此次極端降水天氣主要出現(xiàn)于出海變性高壓脊后部,其主要啟動(dòng)機(jī)制是地面輻合抬升動(dòng)力機(jī)制。江帆等[4]通過(guò)對(duì)2014年5月下旬福建龍巖一次暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，此次極端降水天氣是在高空槽、南支槽、西南急流、中低層切變和地面弱冷空氣的共同作用下形成的；高層輻散、低層輻合、正渦度區(qū)以及中低層垂直上升運(yùn)動(dòng)均處于福建省中南部，恰好和龍巖市實(shí)況降水落區(qū)相一致。許美玲等[5]通過(guò)對(duì)云南4次特大暴雨的形成原因進(jìn)行分析，指出500 hPa干冷空氣入侵，低空增暖增濕顯著，西南氣流的輻合、中低層低渦切變線加劇了能量和水汽的累積，這些共同促進(jìn)了強(qiáng)降水天氣的出現(xiàn)，一般在500 hPa槽后出現(xiàn)極端降水天氣的概率較大。還有張勇等[6-9]也探討了我國(guó)局部地區(qū)暴雨天氣的天氣形勢(shì)，以及水汽、動(dòng)力等物理量形成機(jī)制。

福建省地處我國(guó)東南沿海地區(qū)，地理坐標(biāo)處于115°50′~120°40′E，23°33′~28°20′N之間，境內(nèi)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候大體特點(diǎn)如下：夏無(wú)酷暑，冬無(wú)嚴(yán)寒，氣候溫暖，降水量豐富。鑒于福建省地理環(huán)流和氣候特點(diǎn)等環(huán)境的影響，福建省各個(gè)地區(qū)夏天時(shí)常發(fā)生暴雨天氣，一旦發(fā)生暴雨天氣，時(shí)常會(huì)導(dǎo)致城市內(nèi)澇、能見(jiàn)度下降，給城市交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域帶來(lái)不同程度的影響。主要通過(guò)分析2021年6月底至7月初福建省一次大暴雨天氣過(guò)程，以加深對(duì)福建省暴雨天氣環(huán)流形勢(shì)和物理量條件的認(rèn)知，這對(duì)于不斷提升福建省暴雨天氣預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)水平具有重要的指導(dǎo)意義。

1 天氣實(shí)況

2021年6月底至7月初福建省西北部出現(xiàn)暴雨，局部地區(qū)大暴雨、特大暴雨天氣過(guò)程。6月27日20:00至7月1日20:00期間，福建省降水量最多值主要集中在西北部，降水量整體上由西北部朝南邊區(qū)域不斷減少。

統(tǒng)計(jì)2021年6月27日20:00—30日20:00累計(jì)雨量可知，福建省累計(jì)降水量≥50.0 mm的有56個(gè)縣（市、區(qū)）283個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中，降水量≥100.0 mm的有17個(gè)縣（市、區(qū)）87個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)；城區(qū)測(cè)站降水以光澤降水量最大，累計(jì)降水量達(dá)344.2 mm，鄉(xiāng)鎮(zhèn)測(cè)站以邵武水北鎮(zhèn)降水量最大，累計(jì)降水量達(dá)482.5 mm。最大小時(shí)降水量為90.7 mm，出現(xiàn)在武夷山興田鎮(zhèn)。

此次福建省暴雨天氣過(guò)程中，福建省邵武和武夷山均出現(xiàn)了降水極端事件（表1）。2021年6月27日20:00至28日20:00邵武降水量達(dá)188.6 mm，突破了1970年6月26日降水量極值（187.7 mm）的日降水量極值，歷史排位第1名；2021年6月28日08:00～14:00邵武6 h降水量為165.9 mm，突破了1989年6月30日6 h降水量極值（139.6 mm）。歷史排位第1名；2021年6月28日00:00—28日06:00武夷山6 h降水量為147.3 mm,僅次于2019年7月9日6 h降水量（157.2 mm），歷史排位第2名；2021年6月28日03:00—28日06:00武夷山3 h降水量達(dá)119.3 mm，2019年7月9日3 h降 水 量（128.9 mm），歷史排位第2名。

表1 2021年6月底至7月初福建省暴雨天氣過(guò)程極端事件統(tǒng)計(jì)資料

2 天氣形勢(shì)

2.1 環(huán)流背景形勢(shì)

在此次暴雨天氣過(guò)程發(fā)生前期，2021年6月28日08:00 500 hPa形勢(shì)場(chǎng)上中高緯環(huán)流形勢(shì)主要呈“兩槽一脊”型，貝加爾湖東邊區(qū)域分布著高壓脊，在它東邊槽區(qū)移動(dòng)的過(guò)程中不斷分裂了低槽，東北區(qū)域存在冷渦，冷空氣由中路不斷南下發(fā)展對(duì)我國(guó)造成影響。副熱帶高壓588線處于我國(guó)華南沿海一帶，位置偏南，脊線處于16°N左右，有寬廣的低槽處于中低緯區(qū)域長(zhǎng)江一帶。隨著冷空氣不斷由高原東部順著長(zhǎng)江一帶對(duì)我國(guó)華南一帶造成影響，不斷擴(kuò)散的冷空氣，與江西、福建一帶的武夷山脈附近的低層暖濕氣流共同積聚，形成適宜于強(qiáng)降水天氣發(fā)生的良好條件。與此同時(shí)，南支槽處于黔中、黔南一帶，地面輻合線主要分布在我國(guó)南部的贛、閩、浙3個(gè)省份。并且隨著切變不斷向東邊區(qū)域發(fā)展，低空水汽越來(lái)越大，上升運(yùn)動(dòng)也逐漸變強(qiáng)，這些均為本次極端降水天氣過(guò)程的出現(xiàn)提供了有利的環(huán)流形勢(shì)條件。

2.2 主要影響系統(tǒng)

2021年6月28日08:00，700 hPa切變線處在貴州省中部地區(qū)，850 hPa“144線”與700 hPa“308線”處于武夷山北邊區(qū)域，有1個(gè)切變位于850 hPa，該切變呈人字形，850 hPa 低渦黔北和渝東相交區(qū)域的東段切變處于長(zhǎng)江流域，南段和700 hPa切變?cè)谇携B加。暖區(qū)存在弱冷空氣進(jìn)入。

由2021年6月27日08:00—28日08:00 850 hPa溫度場(chǎng)，此次暴雨天氣過(guò)程降水最多區(qū)域福建省邵武上空出現(xiàn)負(fù)變溫，切變南邊區(qū)域的江西贛州和福建邵武分布著一西南風(fēng)急流，數(shù)值達(dá)12.0 m/s以上，急流左側(cè)出口區(qū)為福建南平北邊位置，850 hPa邵武為西南，風(fēng)速為12.0 m/s，700 hPa江西贛州和福建邵武之間存在風(fēng)向輻合。其中，江西贛州處為西南風(fēng)，風(fēng)速為8.0 m/s，邵武站為西風(fēng)，風(fēng)速為14.0 m/s，低空急流左側(cè)出口區(qū)屬于正渦度、暖平流，攜帶了南方大量的水汽。地面輻合線處在贛、浙兩省份相交一帶。在500 hPa引導(dǎo)氣流的影響下，地面輻合線觸發(fā)的對(duì)流云活動(dòng)越來(lái)越慢，6月28日07:00~14:00，對(duì)流云團(tuán)由江西上饒南邊區(qū)域由西北朝東南一帶發(fā)展，沿武夷山山脈移動(dòng)和發(fā)展，地形的強(qiáng)迫抬升促使降水強(qiáng)度不斷增大，形成暴雨天氣、大暴雨天氣。

3 物理量場(chǎng)分析

3.1 水汽條件

暴雨天氣的發(fā)生需要豐富的水汽條件。通過(guò)分析2021年6月28日—7月1日福建省暴雨落區(qū)對(duì)流層整層水汽通和輻合場(chǎng)發(fā)現(xiàn)（圖1），有一條走向?yàn)闁|西向的顯著的濕舌分布在孟加拉灣至我國(guó)江南、華南北邊以及福建省上空，這意味著大氣中水汽含量特別高，由西向東向福建西北一帶輸送的水汽十分豐富。分析850 hPa比濕場(chǎng)可知，850 hPa比濕中心主要處于閩西北一帶，該地區(qū)比濕值總體處于14.0~16.0 g/kg之間，為此次大暴雨天氣的發(fā)生帶來(lái)了良好的水汽條件。

圖1 2021年6月28日—7月1日暴雨落區(qū)對(duì)流層整層水汽通量和輻合場(chǎng)

3.2 動(dòng)力條件

分 析2021年6月28日08:00垂 直速度場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，福建西北部上升速度最強(qiáng)，垂直速度大值區(qū)與強(qiáng)降水落區(qū)相吻合。福建西北低空500 hPa 以下屬于負(fù)值，上升運(yùn)動(dòng)十分顯著，西南一帶低渦大值區(qū)由西朝東邊不斷移動(dòng)。200 hPa處屬于正值，具備分流輻散作用。850 hPa處分布著西南急流，較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)能夠促使低空水汽和熱量傳輸至高空，促進(jìn)水汽凝結(jié)和能量的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而形成暴雨天氣。

通過(guò)分析2021年6月28日14:00 925 hPa散度場(chǎng)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，閩北一帶分布著水汽輻合中心，中心值為-100×10-5s-1，福建省西北大多數(shù)區(qū)域處于強(qiáng)水汽輻合區(qū)。分析整層散度場(chǎng)可知，500 hPa以上高度層屬于輻散區(qū)，500 hPa以下區(qū)域?qū)儆谳椇蠀^(qū)，輻合層比較深厚，這種高層輻散、低層輻合的配置形成了“抽吸”效應(yīng)，促進(jìn)了對(duì)流的不斷發(fā)展，為福州強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供了有利的動(dòng)力條件，925 hPa散度輻合區(qū)與強(qiáng)降水落區(qū)相對(duì)應(yīng)。

3.3 不穩(wěn)定能量條件

在此次暴雨天氣發(fā)生之前，2021年6月26日08:00開始，江南至華南北邊一帶K指數(shù)場(chǎng)均屬于大值區(qū)，閩西北K指數(shù)達(dá)38℃以上，積累了大量的不穩(wěn)定能量。通過(guò)分析2021年6月28日08:00福建省大暴雨落區(qū)邵武探空站探測(cè)資料可知，700 hPa高度層以下風(fēng)向順轉(zhuǎn)，屬于暖濕氣流，濕層比較深厚，700 hPa 以上風(fēng)向逆轉(zhuǎn)，高層冷平流，低層暖平流，溫度直減率為21.9℃，沙氏指數(shù)（SI）為-1.6℃，K指數(shù)為41.3℃。這些指標(biāo)意味著大氣層結(jié)非常不穩(wěn)定，非常適宜強(qiáng)降水天氣的形成。

通過(guò)分析2021年6月28日08：00福建省大暴雨落區(qū)邵武站垂直位溫分析圖可知（圖2），位溫線處于左方，θse值達(dá)到 70℃以上，θse和飽和θse處于右方，三條線主要為“喇叭口”型，對(duì)流層頂存在超低溫，同時(shí)700~500 hPaθse與飽和θse基本上疊加；400 hPa 以下存在不穩(wěn)定能量，400 hPa以上的不穩(wěn)定能量伴隨著高度的增加不斷減小，高層為偏北風(fēng)且存在輻散，低層為西南風(fēng)，存在旋轉(zhuǎn)輻合，高層冷平流、低層暖平流意味著大氣層結(jié)呈不穩(wěn)定性，并且有很強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，這些均推動(dòng)了本次強(qiáng)降雨的發(fā)生發(fā)展。

圖2 2021年6月28日08:00福建省大暴雨落區(qū)邵武站垂直位溫分析圖

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)2021年6月底至7月初福建省一次大暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行診斷分析得出結(jié)論如下：

（1）在此次大暴雨天氣過(guò)程發(fā)生前期，500 hPa形勢(shì)場(chǎng)上中高緯環(huán)流形勢(shì)主要呈“兩槽一脊”型。此次暴雨天氣出現(xiàn)在西南急流暖濕強(qiáng)迫的形勢(shì)下，不斷擴(kuò)散的冷空氣與江西、福建一帶的武夷山脈附近的低層暖濕氣流共同積聚，形成適宜強(qiáng)降水天氣發(fā)生的良好條件。

（2）地面輻合線是此次強(qiáng)降水天氣觸發(fā)的重要原因。地面輻合線觸發(fā)的對(duì)流云沿武夷山山脈移動(dòng)和發(fā)展，地形的強(qiáng)迫抬升促使降水強(qiáng)度不斷增大，形成暴雨天氣、大暴雨天氣。

（3）在此次強(qiáng)降水天氣過(guò)程中，有一條濕舌分布在孟加拉灣到我國(guó)江南、華南北邊以及福建省上空，不斷向閩西北一帶輸送水汽，并且大暴雨落區(qū)比濕值處于14.0~16.0 g/kg，為此次暴雨天氣的出現(xiàn)帶來(lái)了豐富的水汽條件。

（4）垂直速度大值區(qū)，925 hPa散度輻合區(qū)均對(duì)應(yīng)此次強(qiáng)降水落區(qū)。高層輻散、低層輻合的配置形成了“抽吸”效應(yīng)，促進(jìn)了對(duì)流的不斷發(fā)展，為強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供了有利的動(dòng)力條件；沙氏指數(shù)（SI）為負(fù)值，K指數(shù)達(dá)到38℃以上，均為本次暴雨天氣的產(chǎn)生提供了有利的不穩(wěn)定能量條件。