一場強對流暴雨的中尺度分析

莊革富　蔣榮復　曾文慧

摘要根據(jù)自動站觀測資料、衛(wèi)星云圖以及新一代天氣雷達資料，結合高低空流場以及各種物理參數(shù)的變化等，對2012年5月15日福建省仙游縣出現(xiàn)的午后強對流暴雨大風等中尺度天氣過程進行診斷分析。結果表明，此次強對流暴雨的流場垂直分布比較一般；低層雖有較強的SW氣流，但尚未達到急流程度；500 hPa也沒有前傾槽，但200 hPa有比較強的輻散氣流；高低空濕度垂直分布有利于對流不穩(wěn)定天氣的產生，低層濕度大，高層濕度小，上干下濕，層結不穩(wěn)定；從各種物理參數(shù)值看，5月14日20：00測站沙氏指數(shù)、對流有效位能Cape及假相當位溫等大部分物理參數(shù)均有利于強對流天氣的產生。

關鍵詞強對流；暴雨；中尺度；診斷分析

中圖分類號S161.6文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）12-03663-04

作者簡介 莊革富（1963- ），男，福建仙游人，工程師，從事短時和短期天氣預報、臺風暴雨天氣和強對流天氣預報等研究。

受南支槽東移、中低層切變線南壓以及低層SW急流等共同影響，2012年5月15日福建省仙游縣出現(xiàn)了強對流天氣，當日14：00～15：00部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)雷電交加、狂風暴雨。境內金建、鯉城、榜頭、九鯉湖和常太等1 h雨量達30 mm以上，分別為30.3、30.3、72.0、69.2、40.7 mm。與此同時，金建和蓋尾還分別出現(xiàn)8～9級雷雨大風，其中金建瞬間極大風速達22 m/s的偏西大風為最大，蓋尾瞬間極大風速18 m/s偏東大風為次之。當日過程降水量九鯉湖達80.9 mm，為最大，榜頭77.9 mm為次之。此次強對流暴雨的特點是時間短促、時空分布極為集中，強風暴呈東北—西南向線性排列，從莆田市的奧柄、常太到仙游縣的九鯉湖、榜頭、鯉城、金建，象一條線劃過，強降水帶主要在仙游縣境內。筆者利用當日自動站資料、衛(wèi)星云圖及新一代天氣雷達資料，結合高低空流場及各物理參數(shù)的變化等，對此次中尺度天氣過程進行診斷分析，試圖揭示此次過程的某些內在特征，以期為今后此類強對流暴雨預報提供某種借鑒。

1高空形勢分析

暴雨發(fā)生前的5月14 日20：00，低層切變線進一步東移南壓，但其南側SW氣流尚未達到急流程度，而 700 hPa SW急流開始建立[1]，500 hPa南支槽加深東移靠近，槽前SW氣流繼續(xù)增強，副高588 gpm線西側抵近東南沿海，福建仙游縣處在中低層切變線南側和副高西側加強的SW氣流中（圖1a1、b1、c1）。15日08：00，500 hPa南支槽進一步東移靠近；同時，中底層處在切變南側，底層SW急流開始建立[2]，測站位于急流附近（圖1a2、b2、c2）。15 日20：00， 500 hPa南支槽東移出海，中底層SW明顯減弱，急流消失（圖1a3、b3、c3）。另外，5月14 日20：00，在200 hPa高空圖上（圖2），測站上空有比較強的西北輻散流場，測站附近的NW氣流達16 m/s ，抽吸作用比較明顯[3-4]，使得低層氣流不斷地強烈抬升，大氣更加不穩(wěn)定。綜上所述，850 hPa有較強的SW氣流的輻合擾動，500 hPa為前傾槽，200 hPa為較強的輻散流場，這是較典型的強對流暴雨天氣高低層流場配置。

2物理量場分析

2.1穩(wěn)定度分析

2.1.1高空風場分布。5月14日20：00，強降水帶附近850 hPa為較強SW風（圖1a1），200 hPa為較強NW風（圖2），上冷下暖[5]，層結不穩(wěn)定，有利于對流的發(fā)展。

2.1.2各物理參數(shù)分析。根據(jù)福州和廈門測站5月14日20：00的探空資料，可以看出當時福州和廈門的沙氏指數(shù)SI分別為-4.12、2.18 ℃，可以推測強降水帶附近沙氏指數(shù)SI為-3.15 ℃，說明當時強降水帶附近的大氣層很不穩(wěn)定；福州K指數(shù)達38 ℃，而廈門的K指數(shù)僅27 ℃，可以推測強降水帶附近K指數(shù)32.5 ℃左右，比較不穩(wěn)定；福州和廈門的對流有效位能Cape分別為2 000.8、2 035.1 J/kg，仙游縣強降水帶附近的對流有效位能Cape可測算為2 018.0 J/Kg。根據(jù)有關文獻，當對流有效位能Cape>2 000 J/Kg時，發(fā)生強對流暴雨的可能性大[6]。另外，14日20：00，福州和廈門的假相當位溫Δθse分別為4.9、3.1 ℃，說明當時該區(qū)域500 hPa比850 hPa的位溫低得多，測站附近大氣層結非常不穩(wěn)定。

2.2濕度場分析

2.2.1暖平流。14日20：00，測站風向從850 hPa到500 hPa是明顯順轉的，夾角為90°，且兩者風速大，說明當時測站上空有很強的暖平流[7]，層結不穩(wěn)定。

2.2.2水汽通量。15日08：00，850～700 hPa測站附近水汽通量大，尤其是850 hPa達12 g/（cm·hPa·s），而500 hPa水汽通量較?。▓D3）。這種上干下濕的水汽通量配置，使得強降水帶附近濕不穩(wěn)定狀態(tài)將維持較長的時間。

2.2.3相對濕度。5月14日20：00～15日20：00 850 hPa有高濕中心自西向東向測站靠攏，強降水帶上空有深厚的濕氣層（圖4）。

3天氣雷達回波特征

從雷達基本反射率拼圖（圖5）可以看到，從5月15日13：04開始，仙游縣東北方向有帶狀強回波南壓，強回波帶強度大多在45～55 dBz，局部超過55～60 dBz[8]。到了15：09左右，強回波帶逐漸移出仙游縣，與上述天氣形勢的演變基本相符，當時測站附近有源源不斷的SW～NE向的強對流單體——列車效應（MCS）。 注：a1、b1、c1為14日20：00；a2、b2、c2為15日08：00；a3、b3、c3為15日20：00。

4衛(wèi)星云圖特征

從衛(wèi)星云圖（圖6）可以看出，5月15日08：00～15：00有強對流云團快速東移南壓的過程。另外，從衛(wèi)星水汽圖像IR3上（圖略）還可以看出，當時測站附近存在短時快速線狀的中尺度對流復合體MCC[9]。

5降水數(shù)值預報產品的釋用

根據(jù)2012年5月14日20：00～15日20：00 24 h降水數(shù)值預報預報產品（圖7），中央臺當時仙游縣降水預報落區(qū)為0～5 mm；而日本降水預報也明顯偏少，測站附近僅5～10 mm。

6本站氣壓的時空分布

5月14日20：00～15日17：00，本站氣壓最大振幅2.9圖32012年5月14日20：00 850 hPa（a）、700 hPa（b）和500 hPa（c）T639水汽通量圖42012年5月14日20：00（a）、15日08：00（b）和15日20：00（c）EC相對濕度分布注：7結論與討論

（1）此次強對流暴雨的流場垂直分布比較一般。低層雖有較強的SW氣流，但尚未達到急流程度。500 hPa也沒有前傾槽，但200 hPa有比較強的輻散氣流。高低空配置不是很理想，但還是出現(xiàn)了強對流暴雨天氣。

（2）高低空濕度垂直分布有利于對流不穩(wěn)定天氣的產生，低層濕度大、高層濕度小，上干下濕，層結不穩(wěn)定；從各種物理參數(shù)值看，5月14日20：00測站沙氏指數(shù)、對流有效位能Cape及假相當位溫等大部分物理參數(shù)均有利于強對流天氣的產生；此次暴雨范圍不大，但比較集中，呈線性分布，尤其是短時強降水非常明顯，與上述各種不穩(wěn)定氣象要素的相互綜合作用息息相關。

（3）此次強對流暴雨過程本站氣壓不是太低，但當日14：00前3 h有較明顯的負變壓。與以往常見的強對流暴雨天氣前后本站氣壓的跳躍式變化有所不同，對以后仙游縣此類強對流暴雨預報有一定啟示。

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