2016年7月3至5日鎮(zhèn)江連續(xù)性暴雨過(guò)程診斷分析

楊嚴(yán) 周備 孔啟亮 馮佳瑋

摘 要：利用常規(guī)地面和高空氣象資料、NCEP2.5°2.5°逐6h再分析資料，從環(huán)流背景、物理量場(chǎng)等方面對(duì)2016年7月3～5日鎮(zhèn)江連續(xù)性暴雨進(jìn)行了綜合分析。結(jié)果表明：該次暴雨過(guò)程期間，副高位置的穩(wěn)定少動(dòng)減緩了低渦系統(tǒng)的東移，加上副高西側(cè)西南暖濕氣流的影響，使江蘇周?chē)纬梢环N東高西低的阻塞形勢(shì)，冷渦合并西風(fēng)槽移速緩慢，長(zhǎng)時(shí)間滯留于華東地區(qū)，導(dǎo)致鎮(zhèn)江降水的持續(xù)；西南低空急流提供了有利的水汽輸送條件，高層輻散、低層輻合的抽吸模式使垂直運(yùn)動(dòng)得以強(qiáng)烈發(fā)展，高溫高濕為暴雨的發(fā)生積蓄了大量的不穩(wěn)定能量，這些因素對(duì)暴雨的發(fā)生、發(fā)展和維持極為有利。

關(guān)鍵詞：連續(xù)性 暴雨 副高 急流

中圖分類(lèi)號(hào)：P426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）07（b）-0105-04

鎮(zhèn)江地處江蘇省中南部，長(zhǎng)江南岸，長(zhǎng)江、京杭大運(yùn)河交匯處，是暴雨的頻發(fā)區(qū)。暴雨可引發(fā)不同程度的洪澇災(zāi)害，對(duì)農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)葒?guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)以及人民的生命財(cái)產(chǎn)造成重大的損失。迄今關(guān)于暴雨及其影響系統(tǒng)的研究工作有很多，肖遞祥等[1]通過(guò)對(duì)四川盆地出現(xiàn)的兩次暴雨過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)、觸發(fā)機(jī)制進(jìn)行了分析，得出暴雨落區(qū)位于低層低渦右側(cè)、偏南氣流左側(cè)、高空急流入口右側(cè)；矯梅燕等[2]分析表明中低緯低壓槽的東移與西伸加強(qiáng)的副高在青藏高原北部形成了有利于高原切變線和西南低渦生成發(fā)展的環(huán)流條件，共同作用于暴雨的發(fā)生發(fā)展。本文利用常規(guī)地面和高空資料、NCEP2.5°2.5°逐6h再分析資料，采用實(shí)況與動(dòng)力診斷相結(jié)合，從環(huán)流背景、物理量場(chǎng)等幾個(gè)方面對(duì)2016年7月3～5日發(fā)生在鎮(zhèn)江地區(qū)的連續(xù)性暴雨的形成機(jī)制進(jìn)行分析。

1 降水概況

2016年7月3～5日，鎮(zhèn)江出現(xiàn)了持續(xù)性的強(qiáng)降雨天氣過(guò)程，3日降水量達(dá)暴雨，其中揚(yáng)中大部和丹陽(yáng)大部出現(xiàn)120mm以上的大暴雨；4日全市大部降水量達(dá)暴雨；5日除了鎮(zhèn)江市區(qū)和丹陽(yáng)部分區(qū)域?yàn)榇笥晖猓渌麉^(qū)域亦達(dá)暴雨量級(jí)。據(jù)此可知，7月3-5日鎮(zhèn)江的降水具有連續(xù)性、局地強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，值得深入研究。

2 天氣形勢(shì)和影響系統(tǒng)

暴雨發(fā)生前，7月1日20時(shí)500hPa亞歐中高緯維持兩槽一脊形勢(shì)；副高主體位于30°N以南地區(qū)，呈東西帶狀，脊線位于25°N附近，584線位于揚(yáng)州—泰州—鹽城一線；西風(fēng)槽位于甘肅—寧夏—陜西，中高緯地區(qū)盛行緯向西風(fēng)氣流，多波動(dòng)，華北地區(qū)有冷渦生成發(fā)展；鎮(zhèn)江處于偏西南氣流控制下。700hPa也為西南氣流控制且西南氣流有加強(qiáng)的趨勢(shì)，從兩廣延伸至湖南—江西—安徽—江蘇的急流軸明顯，湖南—皖南—江蘇一帶有弱切變。850hPa江蘇中南部有明顯的輻合，低空西南急流位于廣東—福建一線，風(fēng)速為12～16m/s。到了2日08時(shí)，500hPa 上584線略有南撤，江蘇上游有一小槽波動(dòng)，低空急流加強(qiáng)。暴雨發(fā)生時(shí)，2日20時(shí)高空兩槽一脊形勢(shì)穩(wěn)定存在且緩慢東移，位于甘肅—寧夏—陜西的西風(fēng)槽略有南壓。暴雨強(qiáng)盛時(shí)，4日08時(shí)高緯依然為兩槽一脊形勢(shì)，華北地區(qū)冷渦加深南掉，584線合并西風(fēng)槽東移加深，移至湖北、湖南一線；江蘇處槽前西南氣流中，且江蘇中南部有明顯的輻合區(qū)。700hPa以重慶為中心有低渦東移，從低渦中心伸出東西向切變，西南低空急流繼續(xù)加強(qiáng)（16～18m/s）并逐漸向鎮(zhèn)江附近擴(kuò)展，急流頭位于蘇中地區(qū)，鎮(zhèn)江正處于偏北氣流和西南氣流的切變處（圖1）。850hPa低空急流加強(qiáng)東伸（16～18m/s），江蘇的沿江地區(qū)有明顯的切變線存在。到了5日20時(shí)584線伴隨西風(fēng)槽東移北縮，系統(tǒng)逐漸減弱，這一階段的降水趨于結(jié)束。

綜上所述，本次暴雨過(guò)程期間，副高位置的穩(wěn)定少動(dòng)減緩了低渦系統(tǒng)的東移，加上副高西側(cè)的西南暖濕氣流共同影響，使江蘇周?chē)纬梢环N東高西低的阻塞形勢(shì)，冷渦合并西風(fēng)槽移速緩慢，長(zhǎng)時(shí)間滯留于華東地區(qū)，導(dǎo)致江蘇中南部降水的持續(xù)。此外，前人的多項(xiàng)研究[3-4]還表明，副高西北側(cè)通常具備正渦度輻合、水汽充沛、高能不穩(wěn)定等有利于暴雨產(chǎn)生的條件，有利于暴雨持續(xù)。

3 物理量診斷分析

3.1 水汽條件分析

充足的水汽供應(yīng)是持續(xù)強(qiáng)降水發(fā)生的必要條件。從水汽通量散度分析（圖2），可以清楚地看出，華東地區(qū)在700和850hPa均為負(fù)水汽通量散度，但江蘇中南部的水汽輻合主要集中在850hPa，其中在3日08時(shí)（北京時(shí)）850hPa鎮(zhèn)江所在的江蘇中南部為輻合極大值區(qū)，達(dá)到-1.8×10-7g/（cm2·hPa·s）以上。此次暴雨過(guò)程的水汽輸送通道主要是：由副高西側(cè)所形成的偏南氣流，將孟加拉灣和南海的水汽直接輸送到華東地區(qū)，并在暴雨區(qū)上游形成了較強(qiáng)的水汽輻合，為暴雨的形成提供了充足的水汽條件。

3.2 有利的動(dòng)力結(jié)構(gòu)

暴雨的形成，除有充足的水汽和不穩(wěn)定能量外，還需要有動(dòng)力觸發(fā)機(jī)制[5]。沿暴雨區(qū)域（lat：30～32.5°N；lon：117.5～120°E）做相對(duì)渦度和散度的高度-時(shí)間剖面圖（圖3），圖3（a）表明了渦度的垂直分布及其隨時(shí)間的變化關(guān)系，由圖可見(jiàn)，渦度具有“上負(fù)下正”結(jié)構(gòu)。在此次連續(xù)性暴雨期間，對(duì)流層的低層（700hPa及以下）均為正渦度（3日00時(shí)左右（世界時(shí)）正渦度最高伸展到500hPa附近），正渦度中心在700hPa附近，正渦度值達(dá)1.5×10-5s-1，說(shuō)明這里的氣旋性渦旋環(huán)流最強(qiáng)，風(fēng)切變最明顯，這也與低層的強(qiáng)烈切變線相對(duì)應(yīng)。

由圖3（b）可見(jiàn)，散度基本具有“上正下負(fù)”結(jié)構(gòu)，4日12時(shí)（世界時(shí)）之前，500hPa以上基本為正值輻散，700hPa以下基本為負(fù)值輻合。其中3日00時(shí)至3日12時(shí)（世界時(shí)）高低空的配置最為有利，低層的輻合中心值達(dá)到近-2.5×10-5s-1，高空300hPa附近為最大輻散中心，正值為2×10-5s-1。這種低層輻合高層輻散的抽吸作用正好有利于上升運(yùn)動(dòng)的維持，為深對(duì)流的發(fā)展提供了條件，是暴雨維持的重要?jiǎng)恿σ蜃印?/p>

綜上所述，低層正渦度輻合和高層負(fù)渦度輻散的垂直結(jié)構(gòu)，對(duì)暴雨的產(chǎn)生和維持十分有利。

3.3 垂直運(yùn)動(dòng)分析

有利的抬升條件與連續(xù)性暴雨存在著密不可分的關(guān)系。從暴雨區(qū)域的垂直速度的高度-時(shí)間剖面（圖4，世界時(shí)）分析，此次暴雨期間，暴雨區(qū)域中低層存在較強(qiáng)的上升氣流，而從3日00時(shí)到5日12時(shí)（世界時(shí)）暴雨區(qū)域的上空幾乎整層均為上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，上升運(yùn)動(dòng)的最大值大多出現(xiàn)400hPa到300hPa之間，達(dá)到了-0.32Pa/s， 發(fā)展強(qiáng)勁的上升運(yùn)動(dòng)將中低層的飽和暖濕空氣帶入高層，使整層大氣處于準(zhǔn)飽和狀態(tài)，增加了大氣的可降水量，為局地的短時(shí)強(qiáng)降雨提供了條件。

3.4 大氣穩(wěn)定度分析

動(dòng)力抬升來(lái)自位勢(shì)不穩(wěn)定能量的積聚和釋放，有利于大氣中對(duì)流的發(fā)展，是暴雨發(fā)生的重要機(jī)制[6]。K指數(shù)是描述大氣暖濕程度和大氣穩(wěn)定度的綜合指標(biāo)，一般來(lái)說(shuō)，K指數(shù)越大，大氣層越不穩(wěn)定，越容易發(fā)生對(duì)流[7]。SI指數(shù)也是表征大氣穩(wěn)定度的一個(gè)指標(biāo)。SI>0，表示氣層穩(wěn)定，SI<0，表示氣層不穩(wěn)定，絕對(duì)值越大，氣層越不穩(wěn)定[7]。此處采用鄰近鎮(zhèn)江的南京站（站號(hào)：58238）的探空資料，對(duì)7月3～5日南京站的K指數(shù)、SI指數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析（表1），在該次暴雨過(guò)程中，K指數(shù)一直維持在35℃以上，大氣處于極不穩(wěn)定狀態(tài)。SI指數(shù)的分布存在明顯的日變化，即3日、4日白天的SI均為正值，5日白天為負(fù)值，而3～5日夜間SI始終為負(fù)值，這也是本次持續(xù)性降水過(guò)程中夜雨現(xiàn)象明顯的一個(gè)重要原因。而從濕層來(lái)看，鎮(zhèn)江處于一個(gè)低層濕、中高層較干的形勢(shì)，副高邊緣的弱冷空氣疊加在高溫高濕的下墊面之上造成熱力不穩(wěn)定，引發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣[9]。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）此次暴雨受副高穩(wěn)定少動(dòng)、低渦緩慢東移及西南暖濕氣流共同影響，江蘇周?chē)鷸|高西低的阻塞形勢(shì)使冷渦合并西風(fēng)槽移速緩慢；再加上中低層切變和低空急流的有利的天氣形勢(shì)，對(duì)暴雨的發(fā)生發(fā)展和維持十分有利。

（2）孟加拉灣和南海是此次連續(xù)性降水的水汽源地，西南低空急流為暴雨區(qū)源源不斷地輸送了充沛的水汽。暴雨落區(qū)為水汽通量散度的輻合大值區(qū)，高層輻散、低層輻合的抽吸模式使鎮(zhèn)江地區(qū)的垂直運(yùn)動(dòng)得以強(qiáng)烈發(fā)展。

（3）高溫高濕的環(huán)境為暴雨積蓄了大量的不穩(wěn)定能量，低空切變及切變后部冷平流的侵入使不穩(wěn)定能量得以釋放，導(dǎo)致了強(qiáng)降雨的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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