2021年8月18—19日福建中部沿海一次大暴雨過程分析

黃欣 林麗萱 林珠應(yīng)

摘要 利用地面自動站常規(guī)資料、EC再分析資料和雷達(dá)資料，分析了2021年8月18—19日福建中部沿海大暴雨過程，從環(huán)流形勢和邊界層特征上進(jìn)行分析，總結(jié)暴雨產(chǎn)生的初始條件，以期對暴雨過程預(yù)報提供經(jīng)驗與參考。

關(guān)鍵詞 大暴雨;環(huán)流;物理量;系統(tǒng)配置

中圖分類號：P458.1+21.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）12–0043–02

福建省7—9月的降水是夏雨，暴雨降水量占年降水量的29.3%，為其后汛期，常有洪澇災(zāi)害發(fā)生，均以沿海地區(qū)頻率為高，成災(zāi)較重，是僅次于臺風(fēng)災(zāi)害的第二大氣象災(zāi)害。強(qiáng)對流天氣具有尺度小、發(fā)展迅速、影響局地等特征，在預(yù)報中難度很大，無法滿足地方政府防災(zāi)減災(zāi)需求，但在短時預(yù)報預(yù)警時效內(nèi)，可利用風(fēng)廓線雷達(dá)、衛(wèi)星云圖和物理量等資料，提高強(qiáng)對流天氣短時預(yù)報預(yù)警服務(wù)的準(zhǔn)確性[1]。

暴雨的產(chǎn)生有天氣系統(tǒng)支撐，暴雨的形成需有適宜的環(huán)流流場：低空輻合、高空輻散可提供深厚的上升運(yùn)動;中低層強(qiáng)勁的暖濕平流，會使氣層保持位勢不穩(wěn)定;水汽通過邊界層向暴雨區(qū)大量輻聚和有利的地形動力抬升效應(yīng)與之配合，會使暴雨強(qiáng)度大、歷時長。因此，連續(xù)性暴雨成因分析顯得尤為重要。

1 降水實況及特點

2021年8月18—19日福建中部、南部出現(xiàn)一次明顯強(qiáng)降水過程，其中大暴雨區(qū)域集中于中部沿海，即福州、莆田沿海一帶，其累計雨量、時空分布和降水強(qiáng)度均屬歷史罕見，具體特征：（1）暴雨區(qū)域分散，空間分布不均，大暴雨區(qū)域集中于福州長樂、福清和莆田城區(qū)一帶（圖1）。（2）降水時段集中、強(qiáng)度強(qiáng)。主要降水時段集中在18日16：00～23：00，小時雨強(qiáng)、10 min雨強(qiáng)和24 h累計雨量均以長樂羅聯(lián)鄉(xiāng)為首，小時雨強(qiáng)達(dá)97.6 mm/h。

2 環(huán)流背景形勢分析

暴雨是在一定天氣背景下配合中低層切變線、低渦、西南急流的共同影響產(chǎn)生的。從大尺度形勢圖來看，本次降水主要影響系統(tǒng)是高空槽和低層切變。從8月18日08：00和20：00 500 hPa高度場看，東亞大陸為兩槽一脊型，08：00高空槽南北走向，槽底由東海伸至浙南閩東沿海，副高偏南;20：00高空槽略有東移，副高減弱斷裂，福建中北部處于大陸高壓東側(cè)，西北干燥氣流。對應(yīng)08：00 700 hPa、850 hPa低渦切變沿東海南伸至福建中北部，福建中部處于切變南側(cè)西南氣流，20：00切變南壓至海上。高空槽東移和低渦切變南壓為此次暴雨過程的發(fā)生提供了天氣系統(tǒng)條件。18日地面倒槽維持在福建北部、東海和日本西南部，夜間隨著高空槽北縮，切變?nèi)牒?，能量釋放，降水減弱。

3 物理量分析

3.1 水汽條件

充足水汽是暴雨發(fā)生發(fā)展和維持的必要條件之一[2]。常用比濕表示相對濕度，暴雨是在大氣飽和比濕達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值以上才形成的。18日08：00 850 hPa比濕場上，從日本海、東海到我國江南、華南一帶比濕都達(dá)到12 g/kg，福建上空超過14 g/kg，表明低層濕度飽和。

水汽通量散度（A）是表征大氣運(yùn)動引起的水汽聚集程度，A<0表示為水汽通量輻合區(qū)，水汽將增加，而負(fù)值越大，表明水汽的聚集程度越強(qiáng)。從18日08：00 850 hPa水汽通量散度場看，福建省到江西省有一負(fù)值中心，福建中南部水汽通量散度為-8 ～ -4 g/（cm2·hPa·s），表明有源源不斷的水汽向福建上空供應(yīng)。

從比濕場和水汽通量散度場說明暴雨上空水汽已經(jīng)飽和，水汽供應(yīng)充足，滿足了暴雨發(fā)生的水汽條件。

3.2 動力條件

動力條件的表征量有渦度、散度和垂直速度。下面從這3個方面分析此次暴雨過程的動力條件特征，常用垂直渦度表征系統(tǒng)強(qiáng)度。高層負(fù)渦度與低層正渦度相配置，可反映出較顯著的垂直上升運(yùn)動。18日08：00、20：00 850 hPa和500 hPa渦度場上，850 hPa福建上空為正渦度，500 hPa為負(fù)渦度，為典型高層負(fù)渦度與低層正渦度相配置環(huán)流場，有強(qiáng)垂直上升運(yùn)動，且渦度值在增大，表明系統(tǒng)強(qiáng)度不斷加強(qiáng)[3]。

散度場上，福建上空850 hPa散度值為負(fù)，是輻合區(qū)，而500 hPa散度值為正，是輻散區(qū)，且高層散度值大于低層散度值，利于上升運(yùn)動維持。這樣高層輻散低層輻合抽吸作用為暴雨產(chǎn)生提供了動力抬升條件。垂直速度是表征大氣垂直運(yùn)動，可引起水汽、熱量、動量和渦度等垂直輸送，omega<0，表明有上升運(yùn)動，有利于對流發(fā)生發(fā)展。分析大暴雨長樂站omega分布情況，發(fā)現(xiàn)18日08：00至19日，從1 000 hPa到250 hPa均為負(fù)值，存在明顯的上升運(yùn)動，在降水前期上升氣流伸至對流層中上層（圖2）。

4 探空圖分析

從福州站探空觀測產(chǎn)品分析，SI指數(shù)為負(fù)值，最大為-1.98℃，K指數(shù)達(dá)38℃以上，CAPE值達(dá)1 000 J/kg以上屬CAPE大值區(qū);層結(jié)曲線、狀態(tài)曲線和露點曲線三線呈狹長型分布，低層空氣中水汽接近飽和，滿足上干下濕不穩(wěn)定條件;層結(jié)曲線位于狀態(tài)曲線左側(cè)，均為正面積，表明福州地區(qū)上空整層存在較強(qiáng)對流性不穩(wěn)定能量;低層?xùn)|風(fēng)隨高度變化轉(zhuǎn)為偏西氣流，風(fēng)速逐漸加大，垂直風(fēng)切變較大[4]。這些要素指標(biāo)為對流性降水天氣發(fā)生發(fā)展提供了有利條件。

5 雷達(dá)產(chǎn)品分析

分析雷達(dá)回波可知，此次降水回波呈西南東北走向，莆田境內(nèi)不斷有新單體生成，在福州東南部滯留時間長，云團(tuán)移速緩慢，18日11：00～20：00降水回波處于發(fā)展階段，17：00～20：00達(dá)到峰值，最強(qiáng)回波為55 dBZ以上。20：00后隨著系統(tǒng)東移，回波減弱，降水也逐漸減小。

6 結(jié)論

（1）此次暴雨過程是高空槽和低層切變輻合共同影響下產(chǎn)生的結(jié)果，暴雨落區(qū)發(fā)生在副熱帶高壓斷裂邊緣及切變南側(cè)。

（2）本次強(qiáng)降水過程的主要原因是高層輻散正渦度、低層輻合負(fù)渦度、水汽條件充足、有較好的熱力條件、持續(xù)時間較長。

（3）本次暴雨過程雷達(dá)回波主要由55 dBZ以上強(qiáng)回波造成，回波降水效率高，低層存在風(fēng)向風(fēng)速輻合，強(qiáng)回波不斷疊置在福建中部沿海一帶，造成該區(qū)域局地特大暴雨。

參考文獻(xiàn)

[1] 林珠應(yīng)，鄭中凱，林麗萱.2020年5月6-7日福建中北部暴雨過程分析[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2020，10（8）：78-79.

[2] 朱乾根，林錦瑞，壽邵文，等.天氣學(xué)原理和方法[M].北京：氣象出版社，2007.

[3] 何宇暉，黃鵬樑， 陳艷真.2019年6月22日閩北一次暴雨過程分析[J].海峽科學(xué)，2021（5）：13-18，26.

[4] 方文維，樊佳明，朱紫云.2020年9月7-8日云霄縣暴雨到大暴雨天氣過程分析[J].海峽科學(xué)，2021（6）：59-63.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of a Heavy Rainstorm Process Along the Central Coast of Fujian from August 18 to 19， 2021

HUANG Xin et al （Fuzhou Changle District Meteorological Bureau， Changle， Fujian 350200）

Abstract The heavy rain process along the central coast of Fujian from August 18 to 19， 2021 was analyzed by using the routine data of ground automatic station， EC reanalysis data and radar data. In order to provide experience and reference for the forecast of rainstorm process， the initial conditions of rainstorm generation were summarized by exploring the circulation pattern and boundary layer characteristics.

Key words Heavy rain; Circulation; Physical quantity; System configuration