2019年鷹潭3次大暴雨過程雷達(dá)回波特征分析

彭 莎，馬中元，盧秋芳，余劍浩，桂圓圓

(1.江西省氣象科學(xué)研究所，南昌 330046；2.鷹潭市氣象局，鷹潭 335000；3.上饒市氣象局，上饒 334000)

0 引言

江西汛期是暴雨或大暴雨多發(fā)時期。大暴雨天氣常伴隨著短時強降水天氣，給社會帶來嚴(yán)重影響；同時，大暴雨天氣的預(yù)警預(yù)報和氣象服務(wù)十分重要，有必要提高本地大暴雨的預(yù)報水平，因此文章對大暴雨過程進(jìn)行分析。

國內(nèi)外對暴雨的研究成果頗多，例如：陶詩言等指出，中國的暴雨尤其是極端強降水事件主要是由臺風(fēng)、鋒面和從青藏高原及其周邊地區(qū)東移過來的氣旋性渦旋引起的，其中黃河中下游和海河流域的暴雨主要出現(xiàn)在7—8月，引起暴雨的天氣系統(tǒng)是從四川移出來的α中尺度渦旋(西南渦)和從青海附近移出來的α中尺度渦旋(西北渦)所導(dǎo)致的[1]。俞小鼎[2]等通過暴雨過程中天氣影響系統(tǒng)的尺度結(jié)構(gòu)和中高緯度的系統(tǒng)配置等方面研究了暴雨過程的成因；周海光[3]等利用雙多普勒雷達(dá)風(fēng)場反演結(jié)果對臺風(fēng)外圍螺旋雨帶的中尺度結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了研究；曹春燕[4]等、張京英[5]等、劉淑媛[6]等分別利用風(fēng)廓線資料研究了低空急流脈動與強降水之間的關(guān)系；夏文梅[7]等分析研究了低空急流的單多普勒速度特征。這些研究成果為文章提供了理論依據(jù)。

文章使用常規(guī)天氣資料、自動站雨量數(shù)據(jù)、江西WebGIS雷達(dá)拼圖等資料，對2019年鷹潭3次大暴雨過程進(jìn)行分析，試圖了解和認(rèn)知鷹潭市汛期大暴雨天氣過程的天氣系統(tǒng)、雷達(dá)回波特征，為鷹潭大暴雨天氣的預(yù)警預(yù)報和氣象服務(wù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 天氣實況與天氣背景

1.1 降水實況

在鷹潭3次暴雨過程中，均出現(xiàn)了大面積的暴雨和大暴雨區(qū)，主要分布在浙贛鐵路沿線附近，鷹潭市處于暴雨區(qū)中。從降水強度上看，3次暴雨過程中以6月21—22日的暴雨過程最強，7月7—8日暴雨過程最弱，而6月6—7日的暴雨過程介于二者之間。

在6月21—22日的暴雨過程中，江西省48個國家站出現(xiàn)了暴雨，其中23個國家站出現(xiàn)了大暴雨，宜春市降水量為190 mm，為最強暴雨。7月7—8日暴雨過程中，江西省22個國家站出現(xiàn)了暴雨，其中只有9個站出現(xiàn)了大暴雨，最強暴雨點在萍鄉(xiāng)，降水量為166.3 mm。6月6—7日的暴雨過程中，有35個國家站出現(xiàn)了暴雨，其中有12個站出現(xiàn)了大暴雨，最強暴雨點在永豐縣，降水量為179.5 mm。

3次暴雨過程的暴雨落區(qū)均近似東西向，與副高邊緣北沿和中低層切變走向相一致，但暴雨區(qū)面積有明顯的差異。6月21—22日暴雨過程面積最大，從贛北南部一直到贛中南部，而且北部的環(huán)鄱陽湖地區(qū)也為暴雨區(qū)。6月6—7日暴雨面積次之，主要為贛中地區(qū)，但東北部延伸到了上饒南部和撫州的南部地區(qū)。7月7—8日暴雨區(qū)最窄，且呈明顯的帶狀，無論是暴雨區(qū)還是大暴雨區(qū)，其面積均不到6月22日暴雨面積的一半。

3次暴雨過程中，雖然鷹潭市均處于暴雨區(qū)，但鷹潭、貴溪和余江3站出現(xiàn)的雨量不同。6月6—7日暴雨過程中，只有鷹潭市1個站點出現(xiàn)了大暴雨(101.0 mm)；而6月21—22日暴雨過程中，貴溪和余江兩個站點出現(xiàn)大暴雨(131.7 mm和105.6 mm)；7月7—8日暴雨過程中，余江1個站點出現(xiàn)大暴雨(109.4 mm)。

由此可見，副高邊緣北沿和中低層切變線的走向，是決定暴雨帶走向的一個重要因素，且此形勢下暴雨帶位于切變線附近。

1.2 3次大暴雨短時強降水分布

鷹潭市3個國家站(鷹潭、貴溪、余江)短時強降水(30 mm/h)和超短時強降水(10 mm/10 min)[8]分布顯示，3次大暴雨過程中，有2次出現(xiàn)了短時強降水，1次沒有出現(xiàn)短時強降水。

1)6月6—7日大暴雨過程中，鷹潭站出現(xiàn)短時強降水(6月6日20：00—21：00，47.8 mm)。

2)6月21—22日大暴雨過程中，鷹潭、余江、貴溪市3個站均出現(xiàn)了短時強降水，其中鷹潭21日和22日出現(xiàn)了兩次短時強降水，①6月21日18：00—19：00，短時強降水量29.8 mm，四舍五入達(dá)到30 mm，②6月22日00：00—01：00，短時強降水量32.8 mm；余江22日00：00—01：00短時強降水量45.6 mm；貴溪22日01：00—02：00短時強降水量62.2 mm。

3)7月7—8日大暴雨過程中沒有出現(xiàn)短時強降水。

6月6—7日和6月21—22日大暴雨過程中，最大小時雨量分別為：47.8 mm和62.2 mm。7月7—8日大暴雨過程中，雖然沒有出現(xiàn)短時強降水，但從逐小時雨量可以看到，降水持續(xù)時間比較長，雨強均勻，累計雨量達(dá)到大暴雨。

在短時強降水過程中，還伴有超短時強降水。6月6日20：00—21：00，鷹潭出現(xiàn)的47.8 mm/h短時強降水中，伴隨26.2 mm/10 min超短時強降水(20：03—20：40)；6月21日18：00—19：00，鷹潭出現(xiàn)的29.8 mm/h短時強降水中，伴隨12.2 mm/10 min超短時強降水(18：20—18：30)。6月22日00：00—01：00，余江出現(xiàn)的45.6 mm/h短時強降水中，伴隨2段(17.8 mm、10.9 mm/10 min)超短時強降水。6月22日01：00—02：00，貴溪出現(xiàn)的62.2 mm/h短時強降水中，伴隨4段(13.8 mm、10.5 mm、11.7 mm、10.7 mm/10 min)超短時強降水。

綜上所述，在大暴雨過程中經(jīng)常會出現(xiàn)短時強降水和超短時強降水等中小尺度強對流天氣；也有降水強度穩(wěn)定，且持續(xù)時間較長的過程，即使沒有短時強降水發(fā)生，也會形成大暴雨天氣。

1.3 天氣背景

2019年鷹潭3次大暴雨過程中，高低空天氣形勢的配置有相同之處，也有不同的地方。相同之處是3次過程中，中低層均出現(xiàn)了近似東北—西南向的切變，且切變位置幾乎吻合，都處于高濕區(qū)中，500 hPa高空均處于副高北沿，均屬于副高切變型暴雨過程。不同之處也較為明顯，6月6—7日大暴雨過程中，高空有短波槽東移，且小槽轉(zhuǎn)豎，高空588線呈東北-西南向從贛南穿過，中低層切變從贛東北經(jīng)贛中從贛西南穿過，850 hPa低層處于比濕為14 g/kg左右高濕區(qū)中，低層10 m/s等風(fēng)速線所圍大風(fēng)速區(qū)位于切變線以南，且靠近切變線，說明切變輻合力量較強。6月21—22日大暴雨過程中，沒有短波槽東移，但處于東亞大槽的槽后西北氣流中，所以高空有冷空氣入侵暴雨區(qū)。高空588線呈近似東西走向，且位置略偏北，中低層切變位置偏北，位于贛西北上空，850 hPa低層也處于高濕區(qū)中，比濕達(dá)到了17 g/kg以上，說明中低層濕度特別大，低層10 m/s等風(fēng)速線所圍大風(fēng)速區(qū)偏南，位于贛南上空，說明切變較寬，輻合力量相對較弱。7月7—8日大暴雨過程中，雖然有小槽東移，但低槽相對較橫，副高偏東南，暴雨區(qū)完全處于副高588線的西北沿，中低層切變偏南，位于贛南北部至贛中上空，850 hPa低層處于比濕為15 g/kg的高濕區(qū)中，濕度介于前兩次過程的濕度之間[9，10]。

由此可見，高空有小槽東移，且中低層切變輻合力量較強，即使中低層濕度相對小一些，也會產(chǎn)生強降水，并出現(xiàn)暴雨和大暴雨天氣；高空有小槽東移，如果中低層切變輻合力量較弱，中低層濕度即使相對較大些，也可能不會出現(xiàn)短時強降水，但是此形勢如果在某一地區(qū)穩(wěn)定維持較長時間，同樣會帶來暴雨和大暴雨天氣；高空沒有小槽東移，但有冷空氣入侵中低層切變上空，如果濕度特別大，即使切變輻合力量較弱，也會出現(xiàn)短時強降水，以及更強的暴雨和大暴雨天氣。

2 雷達(dá)回波演變

2.1 2019-06-06—2019-06-07

從雷達(dá)拼圖演變中發(fā)現(xiàn)(圖1)，6日上午在贛北北部出現(xiàn)了一條回波帶，帶上回波強度不大，都是在25 dBz以下的非對流性回波。隨著時間推移，回波帶南壓，至14：00，回波帶上開始出現(xiàn)分散性對流回波，主體回波帶基本穩(wěn)定少動。此后，帶上分散性對流回波開始通過發(fā)展、合并和移動等，演變成一條在浙贛鐵路線附近的東西向強對流回波帶。至18：00，對流回波帶上位于江西境內(nèi)東段的對流回波在東移過程中逐漸減弱，并迅速東移，中段的對流回波則逐漸增強，移速減慢，且其東北走向的下風(fēng)方向逐漸有新的對流單體形成發(fā)展，西段位于湖南境內(nèi)的對流回波強度有所減弱，且略有北抬，此時，帶上的回波出現(xiàn)相間排列的回波群，到19：00仍然清晰可見(圖1a)，這可能與切變線上空有短波槽東移有關(guān)。另外，從圖中還可清楚地看到，中段回波逐漸發(fā)展演變成一條東北—西南向的颮線回波，颮線回波緩慢東移，到20：00(圖1b)，鷹潭市處于颮線北端附近。21：00(圖1c)，颮線移出鷹潭市，但強度變化不大，鷹潭市處于颮線后部的混合型降水回波中。22：00(圖1d)，隨著颮線繼續(xù)東移，颮線開始逐漸減弱并趨于消亡，但颮線后部的混合型降水回波仍然維持，且大面積的回波強度在35 dBz以上，并穩(wěn)定維持了近4 h。

圖1 2019-06-06雷達(dá)拼圖1 h CR產(chǎn)品回波演變

由此可見，寬廣的切變回波帶上有東北—西南向颮線回波形成發(fā)展，是6月7日大暴雨過程中最大的回波演變特征；颮線后部的混合型降水回波穩(wěn)定維持較長時間也是此次過程的一個重要回波演變特征。

2.2 2019-06-21—2019-06-22

在此次過程中，21日17：00左右，在南昌縣、進(jìn)賢、東鄉(xiāng)、余江一帶開始有分散性對流回波形成，到18：00，對流回波迅速發(fā)展增強，并略有南壓。19：00—22：00，這一帶早期形成的對流回波在東移過程中不斷減弱消亡，新的對流回波又不斷生成發(fā)展，所以雷達(dá)拼圖上一直表現(xiàn)為分散性對流回波維持。但在21：00左右，宜春東部出現(xiàn)一條由多個對流單體回波組成的短帶回波，短帶回波在東移過程中不斷發(fā)展增強，并在其中部南北附近有新的對流形成發(fā)展。至23：00，對流回波發(fā)展演變成一個近似菱形的強回波群，回波群以東分散對流回波逐漸減弱消亡。到22日00：00，菱形強回波區(qū)發(fā)展演變成了寬帶形強回波區(qū)，并開始影響余江縣和鷹潭市，寬帶回波周邊的混合型降水回波面積明顯增大。01：00，中心寬帶強回波區(qū)逐漸演變成窄帶形，強度略有減弱，但強回波帶周圍的混合型降水回波變成了回波密實，強度均勻，形狀規(guī)則(近似圓形)的塊狀回波，強回波帶位于塊狀混合型降水回波的中心，說明其中的對流回波已經(jīng)變得有高度的組織性，并開始影響鷹潭市和貴溪市。02：00，回波繼續(xù)東移并開始南壓，強中心回波帶開始彎曲，強度減弱，近似圓形的塊狀回波開始沿東西向拉長，強回波帶掃過貴溪市，但仍受混合型降水回波影響。隨著時間推移，塊狀回波迅速向東南偏東方向移動，并移出鷹潭市，強度也迅速減弱。除此，從圖中可以清晰地看到，在整個回波演變過程中，強中心回波強度均沒有超過55 dBz，混合型降水回波強度也沒有超過40 dBz，但降水效率比較高。

因此，在此次過程中，雷達(dá)回波的主要演變特征是短帶強對流回波逐漸發(fā)展演變成強回波帶，居于中心的具有回波密實、強度均勻、形狀規(guī)則的高組織性、高降水效率特點的塊狀回波。

2.3 2019-07-07—2019-07-08

從雷達(dá)拼圖上可以看到，初期，在副高邊沿的切變輻合帶上開始出現(xiàn)一些松散的非對流性降水回波，隨著時間的推移，輻合帶上的回波不斷發(fā)展演變成相對密實，強度相對均勻的帶狀回波，回波帶上開始出現(xiàn)一些強度為45～55 dBz的分散性對流回波，至8日06：00(圖2a)開始較為明顯?；夭◣系膶α餍詮娀夭ㄔ跂|移過程中，迅速減弱消亡，同時后部又有新的對流性強回波形成與發(fā)展，然后東移。這些對流性強回波表現(xiàn)為中心強度小，面積不大，較為分散，生命期也較短，說明輻合帶上的對流發(fā)展不旺盛。07：00(圖2b)和08：00(圖2c)，帶上其他密實均勻的降水回波強度基本維持在35～45 dBz，這些回波雖然強度較小，但降水效率較高，它們從西部形成發(fā)展，然后東移，東移過程中，強度基本維持穩(wěn)定不變。09：00—11：00(圖2d)，回波帶開始變寬，帶上回波開始逐漸變得松散，強度也減弱。

圖2 2019-07-08雷達(dá)拼圖1 h CR產(chǎn)品回波演變

由此可見，在此次過程中，切變輻合帶上長時間穩(wěn)定維持的混合型降水回波是最大的回波演變特征。

3 短時強降水回波特征

3.1 2019-06-06鷹潭20：00—21：00，47.8 mm

由江西WebGIS雷達(dá)拼圖20：10-21：00時段10 min CR產(chǎn)品圖可知，影響此次強降水過程的主要是一條颮線回波，這條颮線回波東移發(fā)展演變過程中，颮線的大小、形狀等基本穩(wěn)定少變，但強度上有先增強后減弱的一個變化過程，雖然變化不大，對所經(jīng)之處造成的降水天氣影響卻非常明顯。

20：10，鷹潭市位于颮線以東兩個對流云團(tuán)之間的弱回波區(qū)中，到20：20，隨著回波的東移，颮線以東的對流云團(tuán)中，南部的減弱消失，北部的合并成為了颮線的一部分，鷹潭市處于颮線強回波東部邊沿，但仍在弱回波區(qū)中。在20 min的變化過程中，颮線自身的強度一直維持50 dBz左右，形狀上有細(xì)微的變化。到20：30，颮線強回波繼續(xù)東移開始影響鷹潭市，鷹潭進(jìn)入颮線強回波區(qū)中，颮線強回波帶上開始出現(xiàn)55 dBz的分散性強中心區(qū)域，鷹潭市處于強中心區(qū)附近。到20：40，颮線強回波帶上的55 dBz強中心區(qū)域面積增大，鷹潭處于回波帶上的強中心區(qū)域內(nèi)。在這10 min內(nèi)，影響鷹潭市的颮線回波帶上的強回波中心強度的變化雖然只有5 dBz，但對影響區(qū)降水效率上帶來的變化卻非常明顯。在這1 h內(nèi)，其他5個10 min均沒有出現(xiàn)超過10 mm的超短時強降水，但20：30—20：40，出現(xiàn)了26.2 mm/10 min的超短時強降水，降水強度非常大，強回波帶降水效率非常高。到20：50，強回波帶東移過程中，中心強度有所減弱，颮線回波帶略有變窄，但強回波帶仍控制鷹潭市，直到21：00，颮線回波帶才逐漸移出鷹潭市，鷹潭處于颮線強回波帶西側(cè)邊沿的層狀降水回波區(qū)中。

由此可見，颮線回波帶的東移影響是此次短時強降水回波的最主要特征；強度變化不大，但降水強度大，也是此次短時強降水回波的一個重要特征。

3.2 2019-06-22鷹潭00：00—01：00，32.8 mm和余江00：00—01：00，45.6 mm

22日00：10，在鷹潭市的上游地區(qū)，有一群對流回波形成發(fā)展并東移，周圍還分布著松散、不均的混合型降水回波，此時，鷹潭市處于強中心回波區(qū)東部邊沿的混合型降水弱回波區(qū)中。隨著時間的推移，分散塊狀對流回波逐漸發(fā)展演變成組織性更強的帶狀回波，強回波帶東段稍有變窄，并向北微微凸起，因此，除了01：00因強回波帶東移而開始影響鷹潭市外，其他時段鷹潭市均處于混合型降水的弱回波區(qū)中，而此時，強回波帶東段已經(jīng)開始松散減弱。這也是鷹潭市在22日00：00—01：00的各10 min時段沒有出現(xiàn)10 mm以上的超短時強降水的主要原因。但由于混合型降水回波的高降水強度維持時間長，所以累計雨量同樣達(dá)到了短時強降水的標(biāo)準(zhǔn)。

而鷹潭市余江縣則不同，22日00：00—01：00余江縣幾乎一直處于強回波塊或強回波帶中，即使是00：20和01：00余江縣處于強回波帶的邊緣，但仍然受強回波帶的控制。雖然不同時段均處于強回波區(qū)中，但其降水強度卻有明顯的差別。前3個10 min時段，降水量均在5 mm以內(nèi)，其中00：10—00：20只有1.1 mm的降水量，而后3個10 min時段，降水量明顯偏大，還出現(xiàn)了兩個10 min內(nèi)出現(xiàn)10 mm以上的超短時強降水，其中以00：40出現(xiàn)的10 min雨量17.8 mm為最大。這說明在CR產(chǎn)品回波圖上，即使回波強度相同，因發(fā)展期與強盛期水滴源的數(shù)量、大小和水滴層的厚度不同，降水強度也完全不同。

可見，對流性強回波帶是影響此次短時強降水天氣過程的最主要回波特征；強回波帶周圍逐漸變得均勻密實、降水強度較大的混合型降水回波也是此次過程的一個重要特征。

3.3 2019-06-22貴溪01：00—02：00，62.2 mm

此次短時強降水過程中，每張雷達(dá)拼圖上均有相同的特征，即中心有強度在55 dBz左右的短帶狀強回波，周圍有均勻密實的混合型降水回波。后期強回波帶雖然強度變化不大，但開始有所松散，強回波帶中間開始向東南方向突出彎曲，周圍的混合型降水回波仍然均勻密實。另外，強回波帶在緩慢東移過程中，貴溪市也一直處于其中，這將給貴溪市的降水帶來較大的影響。強回波帶的回波強度雖然沒有變化，但周圍混合型降水回波跟前1 h的回波相比，其寬廣、密實、均勻等特征，足以說明此次過程中，對流回波的發(fā)展已經(jīng)處于旺盛期。

由于整個短時強降水過程中，貴溪市均處于對流發(fā)展旺盛期的強回波帶中，所以降水強度較強，穩(wěn)定維持時間較久。整個過程中，降水強度強，1 h內(nèi)出現(xiàn)了4次超短時強降水，另外2個時次的雨量也均在5 mm以上。說明降水強度強，高降水強度穩(wěn)定維持的時間長，是此次短時強降水在3次大暴雨過程中強度最強的主要原因。由此可見，強回波帶周邊圍著寬廣均勻密實的混合型降水回波是此次過程中最大的回波特征。

4 結(jié)束語

文章使用常規(guī)天氣資料、自動站雨量數(shù)據(jù)、江西WebGIS雷達(dá)拼圖等資料，對2019年鷹潭地區(qū)3次大暴雨過程進(jìn)行了分析，以期為鷹潭大暴雨天氣的預(yù)警預(yù)報和氣象服務(wù)提供科學(xué)依據(jù)。