江西西部一次局地對流性暴雨過程診斷分析

周永生

摘要 利用Micaps常規(guī)資料、多普勒雷達(dá)資料、地面加密自動站點(diǎn)資料，從環(huán)流形勢、物理量場、回波特征方面，診斷分析了2014年5月24日08∶00—25日08∶00江西西部局地對流性暴雨天氣過程。結(jié)果表明，這次對流性暴雨是在亞歐中高緯度環(huán)流經(jīng)向度較大及副熱帶高壓邊緣擾動氣流的背景下，中低層低槽和切變線共同影響下發(fā)生的；西南低空急流的建立、西南暖濕氣流的增強(qiáng)，為這次對流性暴雨的產(chǎn)生提供了豐富的水汽、動力和熱力條件。低層輻合、高層輻散和強(qiáng)烈的上升運(yùn)動是產(chǎn)生這次對流性暴雨的重要動力條件；中低層有大的水汽積聚和水汽輸送是產(chǎn)生這次對流性暴雨的重要水汽條件；大氣層結(jié)不穩(wěn)定、存在產(chǎn)生較強(qiáng)對流的有利條件、高能量區(qū)與中低層濕區(qū)和急流配合是產(chǎn)生這次對流性暴雨的重要熱力條件。這次暴雨過程在雷達(dá)回波上以對流性回波為特征，出現(xiàn)2個主要降水時段（24日20∶00—25日01∶14、25日01∶24—09∶00），其中第2個降水時段維持降水時間長、降水強(qiáng)度大，是這次對流性暴雨的主要降水時段。

關(guān)鍵詞 局地對流性暴雨；環(huán)流特征；物理量；雷達(dá)回波

中圖分類號 S165 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）07-0163-05

Diagnostic Analysis of a Local Convective Rainstorm in Western Jiangxi

ZHOU Yong-sheng

（Jian Meteorological Observatory， Jian， Jiangxi 343000）

Abstract Using Micaps data， doppler radar， ground encrypted automatic station data， a local convective rainstorm in Western Jiangxi during 08∶00 May 24-08∶00 May 25 in 2014 was analyzed from aspects of circulation situation， physical quantity， echo characteristics. The results showed that the rainstorm was under the influence of the middle and low trough and shear line； the establishment of southwest low level jet， enhancement of the southwest warm and humid air， provided abundant water vapor， dynamic and thermal conditions for the generation of convective rainstorm. Low level convergence and upper level divergence and strong ascending motion were important driving conditions of the convective rainstorm； in the middle and lower layers， the water vapor accumulation and water vapor transport were the important water vapor conditions； unstable atmospheric stratification， favorable conditions for the existence of strong convection， and the high energy zone and the middle and low wet zone and jet flow were the important thermodynamic conditions for the convective rainstorm. The rainstorm process was reflected by convective radar echo， which is characterized by two main precipitation periods （20∶00 May 24-01∶24 May 25，01∶24-09∶00 May 25）. The second precipitation period maintained long time and high intensity， which is the main precipitation period of the rainstorm.

Key words Local convective rainstorm；Circulation characteristics；Physical quantity；Radar echo

暴雨的產(chǎn)生是各種天氣尺度系統(tǒng)共同作用的結(jié)果，許多學(xué)者對此進(jìn)行過深入研究[1-5]。朱乾根等[1]描述了暴雨發(fā)生的大尺度環(huán)流背景及產(chǎn)生暴雨的天氣系統(tǒng)基本原理，給出了暴雨及強(qiáng)對流發(fā)生的基本條件；林確略等[6]基于對鋒面、鋒前暖區(qū)及高壓后部暴雨進(jìn)行了大尺度環(huán)流背景和中尺度特征對比分析，探討了在天氣形勢、中尺度系統(tǒng)發(fā)生對暴雨發(fā)展機(jī)制等方面的差異及原因。從以往的暴雨研究成果來看，由于局地對流性暴雨在時間尺度和空間尺度分布較小，對局地對流性暴雨的研究還是一個難點(diǎn)。因此，筆者采用Micaps常規(guī)資料、多普勒雷達(dá)資料、地面加密自動站點(diǎn)資料，從環(huán)流形勢、物理量場、回波特征方面，分析了2014年5月24日08∶00—25日08∶00江西西部局地對流性暴雨天氣過程，探討產(chǎn)生局地對流性暴雨形成的機(jī)理，為今后暴雨預(yù)報提供依據(jù)。

1 暴雨降水實(shí)況

受中低層低槽和切變線及西南低空急流共同影響，2014年5月24日08∶00—25日08∶00江西西部出現(xiàn)了一次對流性暴雨、部分大暴雨的天氣過程。暴雨落區(qū)主要出現(xiàn)在宜春的中西部、萍鄉(xiāng)、新余的西部到吉安的西部，即27.10°～28.50° N、113.50°～114.80° E。江西西部國家站有4個暴雨、4個大暴雨，最大出現(xiàn)在萍鄉(xiāng)市上栗縣（180.3 mm/d）；中尺度站出現(xiàn)63個暴雨、64個大暴雨，24 h最大降水出現(xiàn)在萍鄉(xiāng)市上栗縣棗木鄉(xiāng)（245.5 mm），吉安市安福縣章莊鄉(xiāng)24 h降雨量為135.4 mm；最大降水時段分別出現(xiàn)在24日19∶00—25日01∶00和25日04∶00—07∶00。章莊鄉(xiāng)24日23∶00—25日00∶00最大雨強(qiáng)為53.5 mm/h，棗木鄉(xiāng)25日05∶00—06∶00最大雨強(qiáng)為83.2 mm/h。

這次對流性暴雨天氣過程給江西西部造成了較大災(zāi)情。據(jù)安?？h災(zāi)情統(tǒng)計(jì)，安?？h受這次暴雨影響，25日07∶30左右，安?？h東谷電站（水庫）發(fā)生溢洪道附屬的消力池與泄槽底板被洪水沖壞，引發(fā)泄洪險情；該縣受災(zāi)人口11 240人，轉(zhuǎn)移安置人數(shù)255人，農(nóng)業(yè)受災(zāi)面積747 hm2，絕收面積15 hm2，經(jīng)濟(jì)損失598萬元。

2 環(huán)流形勢

2.1 500 hPa

5月24日08∶00—25日20∶00（圖1），亞歐中高緯度為一槽一脊型，中高緯度環(huán)流經(jīng)向度較大；在貝加爾湖以西到我國新疆北部為一低槽，朝鮮半島經(jīng)我國中北到貝加爾湖以東為一暖脊；中低緯度西風(fēng)帶多小槽東移。隨著中高緯度低槽東移，到25日20∶00，中高緯度低槽在我國中北地區(qū)形成一個東北低渦，我國新疆至貝加爾湖地區(qū)產(chǎn)生一暖性高壓脊，中緯度不斷有從東北低渦西側(cè)分裂出的小槽東移。

24日08∶00—25日20∶00，副熱帶高壓位于南太平洋穩(wěn)定少動，588 dagpm線從東海經(jīng)杭州、南昌、長沙、貴陽到廣西一線，控制整個江南至華南地區(qū)，江西西部處在副熱帶高壓邊緣擾動氣流中。

2.2 700 hPa

24日08∶00，我國內(nèi)蒙古東南部、河套以東、長江中上游到西南地區(qū)為低槽區(qū)，槽線位于宣化、石家莊、鄭州、南陽至西昌一線，江西處在西南氣流中。低槽中北段快速東移，低槽南段移動較緩慢，逐漸呈東西向。24日20∶00（圖2），槽線位于沈陽、合肥、長沙至古瀾一線；江西西部處在西南氣流中，位于槽線附近；長沙、南昌兩站西南風(fēng)速增大至12 m/s，江西西部降水開始明顯加大。

25日08∶00，低槽向北收縮并逐漸移至東海到長江下游；長沙站由偏南風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)槲鞅憋L(fēng)，風(fēng)速達(dá)14 m/s，南昌轉(zhuǎn)變?yōu)槠黠L(fēng)，風(fēng)速達(dá)8 m/s，江西西部降水明顯減弱。25日20∶00，低槽移過江西境內(nèi)，到達(dá)黃海到東海沿海一線，江西西部降水已經(jīng)結(jié)束。

2.3 850 hPa

24日08∶00，我國內(nèi)蒙古東南部、河套以東、長江中上游到西南地區(qū)為低槽區(qū)，槽線位于宣化、石家莊、鄭州、宜昌到貴陽一線，槽線的中北段與700 hPa槽線基本重疊；槽線以東地區(qū)為西南氣流，華南到長江流域建立低

空西南急流。西南急流軸位于南寧、長沙、南昌到安慶一線，最大西南風(fēng)速達(dá)16 m/s；郴州、贛縣、長沙、南昌西南風(fēng)速均達(dá)12 m/s，江西西部位于西南急流軸上。24日20∶00（圖3），槽線在長江以北快速東移北縮，槽線南段移速緩慢，并形成東北—西南向的切變線，切變線位于昆明、貴陽至武漢一線；切變線以東仍為西南氣流，但風(fēng)速減弱，郴州、長沙、南昌西南風(fēng)速減弱至10 m/s，贛縣西南風(fēng)速仍為12 m/s；南寧至桂林仍存在12 m/s的低空急流；江西西部處在低空急流前端的輻合區(qū)中，降水開始明顯加大。25日08∶00，切變線逐漸東移南壓至江西的武寧、萬載、萍鄉(xiāng)至湖南衡陽一線，西南低空急流南移至桂林、郴州、贛縣附近；長沙已轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，風(fēng)速為6 m/s；至此江西西部降水開始明顯減弱。25日20∶00切變線南壓至江西南部，急流消失，這時江西西部降水已經(jīng)結(jié)束。

3 物理量診斷

3.1 動力條件

3.1.1 散度場（div）。

分析23—26日散度時間剖面（圖4a）發(fā)現(xiàn)，24日20∶00—25日08∶00近地層到400 hPa為一輻合區(qū)，其中在850 hPa形成一個輻合中心，中心最大值≤-1.2×10-8；400～150 hPa為一輻散區(qū)，其中在200 hPa有一個輻散中心，中心最大值≥1.6×10-8。這與江西西部局地對流性暴雨產(chǎn)生的時間段正好重合。

24日20∶00散度場空間剖面（圖4b）顯示，在27.5° N、114.1° E 附近的近地層到600 hPa為輻合區(qū)，其中在850 hPa附近有一個≤-1.0×10-8的輻合中心，在100 hPa附近出現(xiàn)一個≥3.0×10-8的強(qiáng)輻散中心，這個位置正好與江西西部產(chǎn)生對流性暴雨的地方一致。

3.1.2 垂直上升運(yùn)動（ω）。

分析23—26日垂直速度場時間剖面（圖5a）發(fā)現(xiàn)，24日08∶00—25日08∶00有一個深厚的上升運(yùn)動區(qū)，其中24日20∶00—25日08∶00在400 hPa高度附近有一個≤-300×10-3 hPa/s的上升動力中心。這與江西西部局地對流性暴雨產(chǎn)生的時間段正好重合。

24日20∶00垂直速度場空間剖面（圖5b）顯示，在27.5° N、114.0° E 附近的近地面到100 hPa高空為一個深厚的上升運(yùn)動區(qū)，其中在600和150 hPa附近分別有一個上升運(yùn)動中心，中心值分別為≤-120×10-3和≤-180×10-3 hPa/s，這個位置正是江西西部產(chǎn)生對流性暴雨的地方。

3.2 水汽條件

3.2.1 水汽通量（qflux）。

分析23—26日水汽通量場時間剖面（圖6a）發(fā)現(xiàn)，24日08∶00—20∶00 850 hPa附近有一個水汽通量最大中心，中心值達(dá)≥20 g/（cm·hPa·s），低層較大的水汽通量成為江西西部局地對流性暴雨產(chǎn)生前的水汽積聚，是產(chǎn)生江西西部局地對流性暴雨重要的水汽來源。

24日20∶00水汽通量場空間剖面（圖6b）顯示，在25.0°～28.5° N、114.0° E 附近有一個濕舌由近地層伸向500 hPa，其中在25.0°～27.5° N、114.0°E 850 hPa有一個≥16 g/（cm·hPa·s）的水汽通量中心，為產(chǎn)生重大降水前提供了重要的水汽積聚。這個位置與江西西部產(chǎn)生對流性暴雨的地方一致。

3.2.2 水汽通量散度（qfdiv）。

分析23—26日水汽通量場時間剖面（圖7a）發(fā)現(xiàn)，24日20∶00—25日08∶00在850 hPa附近有一個水汽通量散度輻合中心，中心最大值≤-18 g/（cm2·hPa·s），這與江西西部局地對流性暴雨產(chǎn)生的時間段正好重合。

24日20∶00水汽通量散度場空間剖面（圖7b）顯示，在27.5° N、114.0° E 附近850 hPa有一個水汽通量散度輻合中心，中心最大值≤-18 g/（cm2·hPa·s），這個位置正是江西西部產(chǎn)生對流性暴雨的地方。

3.3 熱力條件

3.3.1 K指數(shù)和SI指數(shù)。

分析24日20∶00 K指數(shù)（圖8a）發(fā)現(xiàn)，在江南至華南大片區(qū)域K指數(shù)≥36 ℃，其中在湖南衡陽到江西吉安之間即江西西部有一個K指數(shù)≥39 ℃的大值中心，表明大氣層結(jié)極不穩(wěn)定，極容易產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣。

24日20∶00 SI指數(shù)（圖8b）顯示，在江南至華南大片區(qū)域SI指數(shù)≤-2.0 ℃，其中在湖南衡陽到江西吉安西部之間有一個SI指數(shù)大值中心，最大值≤-3.7 ℃，表明這個區(qū)域極容易出現(xiàn)很強(qiáng)的對流天氣，這正是江西西部產(chǎn)生強(qiáng)對流暴雨的地方。

3.3.2 假相當(dāng)位溫（θse）。

分析23—26日θse時間剖面（圖9a）發(fā)現(xiàn)，24日08∶00—25日08∶00近地層到700 hPa存在一明顯的高能量區(qū)。在24日20∶00 925 hPa附近有一個θse值≥80 ℃的中心值，θse高能量值與中低層濕區(qū)和急流配合，容易產(chǎn)生對流性暴雨，正好與江西西部局地對流性暴雨產(chǎn)生的時間段重合。

24日20∶00 θse空間剖面（圖9b）顯示，在27.5° N、114.0° E 附近925 hPa有一個θse值≥80℃的高能量值，并伸向500 hPa，這個位置正好與江西西部產(chǎn)生對流性暴雨的地方一致。

4 降水回波特征

24日20∶00開始，從湖南瀏陽到宜春之間有分散性的積狀混合型降水回波，最大強(qiáng)度40 dBz，并逐漸東移南壓，移速為30 km/h。到23∶18（圖10a），降水回波前沿移至豐城、峽江、安福至永新一線，降水回波覆蓋江西西部的宜春、新余、萍鄉(xiāng)的東部和吉安的西部，這時降水回波發(fā)展較強(qiáng)，強(qiáng)中心位于萍鄉(xiāng)東部至吉安西部區(qū)域，中心強(qiáng)度≥45 dBz，此時江西西部第一波降水強(qiáng)度最大。25日01∶14，降水回波強(qiáng)度面積減少，形成分散性層狀混合型降水回波，形成2個回波中心，一個位于安福西部到永新北部呈塊狀，另一個位于宜春至瀏陽以東呈線狀，最大強(qiáng)度≤35 dBz，降水強(qiáng)度趨于減弱。

25日01∶24，從湖南瀏陽開始不斷有新的對流回波東移至江西西部，并且強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，覆蓋面積迅速增大。到25日08∶00已經(jīng)全部覆蓋宜春、新余、萍鄉(xiāng)和吉安西部，其中25日04∶31—05∶15是降水回波強(qiáng)度達(dá)45 dBz的對流性降水回波（圖10b），是江西西部第二波降水強(qiáng)度最大時段。到25日08∶39回波強(qiáng)度開始逐漸減弱，回波覆蓋面積開始縮小，降水強(qiáng)度明顯減弱。

5 小結(jié)

（1）5月24日08∶00—25日08∶00江西西部出現(xiàn)對流性暴雨天氣過程，是在亞歐中高緯度環(huán)流經(jīng)向度較大及副熱帶高壓邊緣擾動氣流的背景下，中低層低槽和切變線共同影響下發(fā)生的；西南低空急流的建立、西南暖濕氣流的增強(qiáng)，為這次對流性暴雨的發(fā)生提供了豐富的水汽、動力和熱力條件。

（2）物理量場診斷分析表明，低層水平輻合（div≤-1×10-8）、高層輻散（div≥3×10-8）和強(qiáng)烈的上升運(yùn)動（ω≤-300×10-3 hPa/s）是產(chǎn)生這次對流性暴雨的重要的動力條件。

中低層有大量水汽積聚[qflux ≥20 g/（cm·hPa·s）]和水汽輸送輻合[qfdiv≤-18 g/（cm2·hPa·s）]是產(chǎn)生這次對流性暴雨的重要的水汽條件。

大氣層結(jié)不穩(wěn)定（K指數(shù)≥39 ℃）、存在產(chǎn)生較強(qiáng)對流的有利條件（SI指數(shù)≤-3.7 ℃）、高能量區(qū)（θse≥80 ℃）與中低層濕區(qū)和急流配合是產(chǎn)生這次對流性暴雨的重要的熱力條件。

（3）5月24日08∶00—25日08∶00江西西部局地對流性暴雨在雷達(dá)回波上以對流性回波為特征，有2個主要降水時段：第1個降水時段出現(xiàn)在24日20∶00—25日01∶14，第2個降水時段出現(xiàn)在25日01∶24—09∶00。第2個降水時段維持降水時間長、降水強(qiáng)度最大，是這次對流性暴雨的主要降水時段。

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