2020年9月12—13日漳州市一次暴雨天氣過程分析

孟冰祥　洪曉湘

摘要 利用自動(dòng)氣象站資料、NCEP再分析資料、雷達(dá)資料等相關(guān)氣象資料，對2020年9月12—13日漳州市一次暴雨天氣過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明：此次暴雨天氣發(fā)生期間，江南大多數(shù)區(qū)域?qū)儆诟邏涵h(huán)流，福建處于高壓環(huán)流東邊偏北至東北氣流輻散區(qū)域，比較適宜于低層對流的發(fā)展;地面冷空氣和低層切變共同促進(jìn)了暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展。漳州市上空比濕值為14.0 g/kg，漳州市上空區(qū)域的水汽十分豐富，在該地區(qū)上空存在顯著的水汽輻合，非常適宜于暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展。漳州市K指數(shù)達(dá)到40℃，處于假相當(dāng)位溫大值區(qū)以及上升運(yùn)動(dòng)較大值區(qū)域，為此次暴雨天氣的發(fā)生帶來了有利的熱力以及動(dòng)力條件。此次暴雨天氣的變化趨勢對應(yīng)著降水回波演變趨勢;逆風(fēng)區(qū)的出現(xiàn)對暴雨天氣的預(yù)報(bào)具有重要的指示意義。

關(guān)鍵詞 漳州市;暴雨天氣;環(huán)流形勢;物理量

中圖分類號：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）01–0040–03

暴雨天氣是我國許多地區(qū)經(jīng)常會出現(xiàn)的天氣現(xiàn)象，該類天氣時(shí)常會引發(fā)洪澇、山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，給社會大眾的生命財(cái)產(chǎn)安全時(shí)常構(gòu)成嚴(yán)重威脅。暴雨天氣問題逐漸成為我國很多學(xué)者的研究重點(diǎn)，并獲得了很多研究成果。陶詩言[1]對中國歷史上近年來所產(chǎn)生的大暴雨個(gè)例展開相關(guān)研究分析，他認(rèn)為暴雨主要是由不同尺度間發(fā)生作用所產(chǎn)生的， 中小尺度系統(tǒng)對大尺度環(huán)流可以起到一定的反饋?zhàn)饔?而大尺度的環(huán)流形勢在很大程度上阻礙了中小尺度暴雨系統(tǒng)的產(chǎn)生以及發(fā)展;北半球環(huán)流形勢極其穩(wěn)定，地面上的鋒帶、氣旋路徑和降雨帶具備集中以及相對穩(wěn)定的趨勢，形成特別嚴(yán)重的持續(xù)暴雨以及洪澇災(zāi)害。丁一匯等學(xué)者[2-4]認(rèn)為，暴雨天氣形成機(jī)制較為復(fù)雜，涉及到梅雨鋒、西南渦、切變線、低空急流、東北低渦、暖區(qū)暴雨等影響系統(tǒng)，其演變機(jī)理以及形成機(jī)制需要深入探究。文萍等[5]通過分析1822號臺風(fēng)“山竹”在華南造成暴雨天氣過程，發(fā)現(xiàn)南亞高壓與副熱帶高壓的穩(wěn)定維持對于臺風(fēng)殘渦持續(xù)影響華南地區(qū)比較有利，低層源于孟加拉灣的低空急流和副高南側(cè)偏東風(fēng)交集形成一條連接華南的水汽通道，在登陸臺風(fēng)作用下，大氣斜壓性增強(qiáng)，促進(jìn)了本次暴雨天氣的形成。

漳州市隸屬于福建省，地處福建省南部，地理坐標(biāo)處于116°54′ ～118°08′E，23°34′～25°15′N之間，境域內(nèi)多山，地形西北高、東南低。漳州氣候?qū)倌蟻啛釒ШＱ蠹撅L(fēng)氣候，北邊高山阻擋寒流侵襲，南有海洋調(diào)節(jié)，所處緯度很低，與北回歸線比較近，整體氣候特點(diǎn)：夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒，氣候溫暖，降水豐富，幾乎每年都會出現(xiàn)不同程度的暴雨天氣，給漳州市造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了有效防御臺風(fēng)暴雨災(zāi)害，氣象部門必須加強(qiáng)對漳州市暴雨天氣過程展開診斷分析。主要對2020年9月12—13日漳州市一次暴雨天氣過程進(jìn)行分析，從而加深對漳州市暴雨天氣成因的認(rèn)知，期望進(jìn)一步提高漳州市暴雨預(yù)報(bào)預(yù)測水平。

1 天氣實(shí)況

2020年9月12—13日，福建省漳州市大部分地區(qū)出現(xiàn)了暴雨天氣過程，局部地區(qū)出現(xiàn)大暴雨天氣。據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)顯示，9月12日06：00～13日06：00，漳州市累計(jì)降水量達(dá)到50 mm以上的測站為117個(gè)，其中有53 個(gè)測站降水量達(dá)到100 mm以上，最大降水量出現(xiàn)在云霄火田鎮(zhèn)，降水量為201.1 mm;降水強(qiáng)度最大值出現(xiàn)在南澗站，9月12日23：00，該地小時(shí)降水強(qiáng)度為70 mm/h。此次暴雨天氣導(dǎo)致很多城市內(nèi)澇，群眾被緊急轉(zhuǎn)移，農(nóng)田被沖毀，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成十分嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2 環(huán)流形勢場的分析

200 hPa形勢場，2020年9月12日

20：00，江南大多數(shù)區(qū)域?qū)儆诟邏涵h(huán)流，這個(gè)福建處于高壓環(huán)流東邊偏北至東北氣流輻散區(qū)域，比較適宜于低層對流的發(fā)展。

500 hPa中高緯區(qū)域有大量多槽脊活動(dòng)，9月12日08：00，在渤海以東區(qū)域的低槽逐漸東移北縮;9月12日20：00（圖1a），副熱帶高壓對江南至南亞區(qū)域進(jìn)行控制，592線位于我國臺灣省東邊區(qū)域，有1個(gè)較弱的高壓環(huán)流分布在粵、贛、閩三省區(qū)，閩南一帶為東北氣流，風(fēng)速很小。此外，有1個(gè)溫度槽由浙西、贛東北、閩3個(gè)區(qū)域朝東南延伸至臺灣省南邊區(qū)域。

700 hPa處，處在福建一帶的切變逐漸東移南壓，9月12日20：00移動(dòng)至浙江、福建以及廣東沿海區(qū)域（圖1b）。

850 hPa形勢場上，9月12日08：00，

在華南一帶的切變不斷東移南壓;9月12日20：00，其逐漸移動(dòng)至華南沿海一帶，東段與漳州西部靠近，切變南邊的風(fēng)速非常小。

地面形勢場上，9月12日08：00，冷空氣由東邊路徑不斷南下，進(jìn)而對中國東部區(qū)域產(chǎn)生影響，冷鋒朝著海上移動(dòng);9月12日20：00，冷空氣接著補(bǔ)充南下，促使對流性天氣得以觸發(fā)，推動(dòng)了此次暴雨天氣的發(fā)生和發(fā)展。

由850 hPa風(fēng)廓線雷達(dá)水平風(fēng)進(jìn)行分析了解到，9月12日16：00～13日03：00，在粵東至漳州市一帶始終存在切變，這也是此次漳州市大部分地區(qū)暴雨天氣的主要時(shí)間段;9月13日03：00之后，切變逐漸南壓至福建省漳州市南部，這時(shí)降水落區(qū)的降水強(qiáng)度也逐漸下降，且暴雨天氣過程趨于結(jié)束。

3 物理量分析

3.1 水汽條件分析

暴雨天氣的發(fā)生需要足夠的水汽條件[6]。2020年9月12日20：00溫度露點(diǎn)差場上，850 hPa漳州市的溫度露點(diǎn)差不足1.0℃，這意味著低層水汽趨于飽和狀態(tài)。分析9月12日20：00 850 hPa比濕場發(fā)現(xiàn)，比濕大值區(qū)處于廣東、廣西兩個(gè)省份之間，漳州市上空大氣比濕值為14.0 g/kg，這意味著漳州市上空區(qū)域的水汽比十分豐富。

9月12日20：00，925 hPa水汽通量散度場，輻合中心處于廣東省沿海南邊區(qū)域，中心值為-16 g/（s·hPa·cm2），漳州市處于-12 g/（s·hPa·cm2）較小值中心區(qū)域，這意味著在它的上空存在顯著的水汽輻合，非常適宜于暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展。

3.2 熱力條件分析

K指數(shù)主要反映大氣層結(jié)的穩(wěn)定狀況。通常情況下，K指數(shù)越大，大氣層結(jié)愈不穩(wěn)定。2020年9月12日20：00的K指數(shù)場上，K指數(shù)大值中心處在閩中南一帶，漳州市K指數(shù)達(dá)到40℃，這意味著大氣層結(jié)非常不穩(wěn)定，這非常有利于暴雨天氣的發(fā)生。

假相當(dāng)位溫（θse）主要是反映溫、壓以及濕度的物理量。暴雨天氣通常出現(xiàn)于假相當(dāng)位溫（θse）大值區(qū)或者等值線十分密集的區(qū)域[7]。850 hPa假相當(dāng)位溫（θse）場上，9月12日20：00，假相當(dāng)位溫（θse）的分布特點(diǎn)為南高北低，假相當(dāng)位溫大值區(qū)中心處在兩廣之間區(qū)域，它的舌狀主要朝著閩中南一帶延伸，漳州市與大值區(qū)比較接近，數(shù)值為76℃，這為漳州市暴雨天氣的發(fā)生提供了有利的熱力條件。

3.3 動(dòng)力條件分析

垂直上升運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)促使水汽、熱量以及動(dòng)量等垂直輸送，這對于暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展具有極大作用。通過對2020年9月12日20：00垂直速度場進(jìn)行分析了解到，漳州市在925～300 hPa處均屬于上升運(yùn)動(dòng)，最大上升運(yùn)動(dòng)處于700 hPa。在700 hPa垂直速度場上，最大上升運(yùn)動(dòng)中心處于福建省西邊的江西省一帶，漳州市處于上升運(yùn)動(dòng)較大值區(qū)內(nèi)，數(shù)值為-12×10-3 hPa/s，給此次強(qiáng)降水天氣的形成給予了有利的動(dòng)力條件。9月13日08：00，各層垂直速度大幅減小，降水強(qiáng)度也越來越弱。

4 雷達(dá)探測資料分析

4.1 雷電基本反射率分析

通過對漳州附近的龍巖站雷達(dá)探測0.5°仰角反射率因子回波情況進(jìn)行分析可知，2020年9月12日13：56，漳州市西北部華安一帶有回波在不斷發(fā)展，之后朝著南偏西趨勢移動(dòng)，移動(dòng)速度比較慢，進(jìn)入漳州市南靖縣之后接著發(fā)展，其最大回波強(qiáng)度為55 dBz，導(dǎo)致漳州市南靖縣金山鎮(zhèn)9月12日16：00左右出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣。在這之后，漳州西邊區(qū)域持續(xù)存在新的回波在發(fā)展，緩慢朝南方向移動(dòng)，對漳州市中南部區(qū)域產(chǎn)生影響，導(dǎo)致這些區(qū)域均出現(xiàn)暴雨天氣。

4.2 速度場資料分析

由龍巖站雷達(dá)探測的0.5°仰角速度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，2020年9月12日21：30，在龍巖站南部的漳州一帶出現(xiàn)相反方向的速度區(qū)，由負(fù)速度把正速度包圍，這是在持續(xù)發(fā)展的逆風(fēng)區(qū)。9月12日22：25，在雷達(dá)位置面向逆風(fēng)區(qū)的時(shí)，逆風(fēng)區(qū)左邊邊界位置，由正速度中心和外圍負(fù)速度區(qū)構(gòu)成了氣旋型狀態(tài)，這適宜于強(qiáng)降水天氣的發(fā)展。在遠(yuǎn)邊界位置逆風(fēng)區(qū)的正速度中心和其外圍負(fù)速度區(qū)屬于輻合狀態(tài)，這些區(qū)域均存在強(qiáng)回波中心。大部分逆風(fēng)區(qū)的出現(xiàn)意味著強(qiáng)降水天氣即將出現(xiàn)。在本次強(qiáng)降雨天氣期間，從9月12日21：30開始逆風(fēng)區(qū)逐漸凸顯，之后在9月12日23：00漳州市南靖縣出現(xiàn)小時(shí)最大雨強(qiáng)。

5 模式應(yīng)用

5.1 歐洲細(xì)網(wǎng)格模式

2020年9月11日08：00初始場，預(yù)報(bào)9月12日08：00 850 hPa 水平風(fēng)場，在福建漳州市北邊區(qū)域存在較弱的低壓環(huán)流;9月12日20：00，低壓環(huán)流逐漸朝著漳州市西邊一帶移動(dòng)，漳州市主要受切變東側(cè)較弱的東南風(fēng)的影響;9月12日08：00屬于初始場，福建龍巖到廣東北邊的切變，它的西端逐漸南壓;9月12日20：00，切變移動(dòng)到廣東東部沿海一帶，漳州市一帶屬于切變東側(cè)偏東風(fēng)，與此次天氣實(shí)況比較，以12日08：00為初始場，預(yù)報(bào)效果比較差。

2020年9月11日20：00為初始場，預(yù)報(bào)9月12日08：00 850 hPa 水平風(fēng)場在福建龍巖至粵東一帶存在弱切變，接著切變逐漸東移南壓;9月12日20：00移動(dòng)至漳州中部到臺灣海峽中間區(qū)域，切變持續(xù)至9月13日02：00。與此次天氣實(shí)況比較，預(yù)報(bào)效果比較好。但是因?yàn)轭A(yù)報(bào)切變兩側(cè)的風(fēng)速很小，即預(yù)報(bào)影響系統(tǒng)很弱，預(yù)報(bào)雨量偏小。

將2020年9月11日20：00作為初始場，預(yù)報(bào)9月12日14：00～23：00的925 hPa水汽通量散度，漳州市存在顯著的水汽輻合。歐洲中心對流參數(shù)預(yù)報(bào)9月12日20：00漳州市一帶比濕值達(dá)14 g/kg，K指數(shù)超過35℃，并且存在顯著的上升運(yùn)動(dòng)，這些物理量條件在暴雨天氣預(yù)報(bào)中起到十分關(guān)鍵的指導(dǎo)作用。

5.2 模式降水預(yù)報(bào)一致性檢驗(yàn)

從2020年9月10日08：00～9月11日20：00這個(gè)時(shí)間段中模式降水預(yù)報(bào)與9月11日20：00～12日20：00降水量比較分析發(fā)現(xiàn)：以08：00為初始場，F(xiàn)J-WRF的預(yù)報(bào)最佳;以20：00為初始場，華東區(qū)域模式的預(yù)報(bào)最佳。通過以9月11日20：00為初始場的36 h模式降水預(yù)報(bào)（圖2）與降水實(shí)況對比分析可知，F(xiàn)J-WRF區(qū)域模式預(yù)報(bào)福建省漳州市南靖縣西邊區(qū)域有大暴雨，但是覆蓋范圍比較小。華東區(qū)域模式與GRAPES 3 km模式預(yù)報(bào)漳州局部區(qū)域分出現(xiàn)大暴雨，預(yù)報(bào)落區(qū)存在偏差，預(yù)報(bào)不夠精細(xì)化，南靖縣未包含在內(nèi)。ECMWF模式預(yù)報(bào)漳州市南靖縣部分區(qū)域有暴雨天氣，NCEP模式預(yù)報(bào)南靖全縣均有暴雨，這2種模式預(yù)報(bào)落區(qū)對此次降水落區(qū)而言比較好，但是量級預(yù)報(bào)偏小。

6 結(jié)論

此次暴雨天氣發(fā)生期間，江南大多數(shù)區(qū)域?qū)儆诟邏涵h(huán)流，福建處于高壓環(huán)流東邊偏北至東北氣流輻散區(qū)域，比較適宜于低層對流的發(fā)展;地面冷空氣和低層切變共同促進(jìn)了暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展。

漳州市上空比濕值為14.0 g/kg，漳州市上空區(qū)域的水汽十分豐富，且在該地區(qū)上空存在顯著的水汽輻合，非常適宜于暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展。漳州市K指數(shù)達(dá)到40℃，并處于假相當(dāng)位溫大值區(qū)以及上升運(yùn)動(dòng)較大值區(qū)域，為此次暴雨天氣的發(fā)生帶來了有利的熱力以及動(dòng)力條件。

此次暴雨天氣的變化趨勢對應(yīng)著降水回波演變趨勢;逆風(fēng)區(qū)的出現(xiàn)對暴雨天氣的預(yù)報(bào)具有重要的指示意義。

歐洲細(xì)網(wǎng)格模式預(yù)報(bào)可以預(yù)報(bào)出本次天氣過程的影響系統(tǒng)，提前量很多，然而預(yù)報(bào)系統(tǒng)較弱，氣象人員在具體預(yù)報(bào)服務(wù)中還需要結(jié)合其他物理量的預(yù)報(bào)進(jìn)行全方位分析。

FJ-WRF區(qū)域模式預(yù)報(bào)福建省漳州市南靖縣西邊區(qū)域有大暴雨，但是覆蓋范圍較小。華東區(qū)域模式與GRAPES 3 km模式預(yù)報(bào)漳州局部區(qū)域分出現(xiàn)大暴雨，預(yù)報(bào)落區(qū)存在偏差，預(yù)報(bào)不夠精細(xì)化。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of a Heavy Rain Weather Process in Zhangzhou from Septem-ber 12 to 13， 2020

MENG Bingxiang et al（Zhangzhou City Tropical Crop Meteorological Test Station， Zhangzhou， Fujian 363000）

Abstract This article analyzed the weather process of a torrential rain in Zhangzhou from September 12 to 13， 2020 using relevant weather data such as automatic weather station data， NCEP reanalysis data， and radar data. The results showed that during this heavy rain， most areas in the south of the Yangtze River belonged to the high-pressure circulation， and Fujian was in a divergent area from the northeast to the northeast of the high-pressure circulation， which was more suitable for the development of low-level convection; at the same time， the ground cold air and low-level cuts Changes had jointly promoted the occurrence and development of rainstorms. The specific humidity value over Zhangzhou was 14.0 g/kg. The area above Zhangzhou was rich in water vapor， and there was significant water vapor convergence over the area， which was very suitable for the occurrence and development of heavy rain. Zhangzhous K index reached 40℃， and it was in a region with a large value of false equivalent potential temperature and a region with a large value of rising movement， which brought favorable thermal and dynamic conditions for the occurrence of this torrential rain. The change trend of this torrential rain weather corresponded to the evolution trend of the precipitation echo; the appearance of the upwind zone had important indicative significance for the forecast of torrential rain weather.

Key words Zhangzhou City; Hheavy rain; Circulation situation; Physical quantity

作者簡介 孟冰祥（1985—），女，重慶巫溪人，本科，工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)方面的工作。

收稿日期 2021-11-19