平陽(yáng)縣梅汛降水集中期暴雨預(yù)報(bào)指標(biāo)研究

林健雄，米 鑫

平陽(yáng)縣氣象局，浙江平陽(yáng) 325400

平陽(yáng)位于浙江省南部，東臨東海，西部山地曲折，又位于南北季風(fēng)的交匯區(qū)，梅汛降水集中期是平陽(yáng)發(fā)生暴雨的高頻時(shí)段。梅汛降水集中期暴雨給平陽(yáng)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的損失，因此有必要對(duì)此時(shí)段暴雨預(yù)報(bào)進(jìn)行研究。

梅汛降水集中期，受低、中、高緯多個(gè)大尺度環(huán)流系統(tǒng)共同影響，每年的環(huán)流形勢(shì)不同，使得每年的出入梅時(shí)間、梅汛期長(zhǎng)短、梅汛期雨量大小存在一定的差異[1-3]。對(duì)典型梅雨期進(jìn)行總結(jié)分析，有利于提高業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)水平[4]。文章對(duì)2009—2018年梅汛降水集中期的環(huán)流形勢(shì)特點(diǎn)進(jìn)行歸納，以2017年為典型個(gè)例，通過(guò)環(huán)流形勢(shì)、物理量場(chǎng)分析，歸納一些預(yù)報(bào)指標(biāo)，為今后梅汛降水集中期暴雨預(yù)報(bào)提供一定的參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

資料來(lái)自美國(guó)NCEP/NCAR每日4次再分析資料，水平分辨率2.5°×2.5°，以及MICAPS資料，降水量資料為浙江省自動(dòng)站觀測(cè)資料。

2 2009—2018年平陽(yáng)縣梅汛降水集中期降水概況

2009—2018年，平陽(yáng)縣梅汛降水集中期年平均降水量為299.2 mm，其中最大 為427.9 mm（2016年），最 小 為157.6 mm（2018年），入梅最早為5月2日（2016年），出梅最遲為7月17日（2010年），梅汛期平均時(shí)長(zhǎng)為31.8 d。

3 暴雨物理量指標(biāo)分析

研究表明，當(dāng)K≥33（特別是在35以上）、抬升指數(shù)Li≤-3.0、水汽通量Q≥4.0 kg/（m·s）時(shí)，平陽(yáng)縣梅汛降水集中期易發(fā)生降水天氣；在暴雨天氣研究時(shí)發(fā)現(xiàn)抬升指數(shù)Li與是否發(fā)生暴雨關(guān)系較小，因此，當(dāng)K值在39左右、水汽通量Q在7～8 kg/（m·s）上下波動(dòng)時(shí)，更易產(chǎn)生暴雨天氣[5]。

3.1 比濕（q）

分析表明，當(dāng)平陽(yáng)700 hPa q＞9.0 g/kg，850 hPa＞12 g/kg時(shí)，水 汽 含 量充足，易產(chǎn)生暴雨，暴雨概率在70%以上，水汽多來(lái)自孟加拉灣一帶西南季風(fēng)。

3.2 K指數(shù)與抬升指數(shù)

將 每 日4個(gè) 時(shí) 次（02:00、08:00、14:00、20:00）的K指數(shù)、抬升指數(shù)、水汽通量分別取最大值、最小值和最大值。從圖1分析發(fā)現(xiàn)，2009—2018年平陽(yáng)縣梅汛降水集中期的K指數(shù)均在33以上，最大為42，大約在37上下波動(dòng)，其中K值在35以上的次數(shù)占77.5%，抬升指數(shù)在-5.5～0.5之間變化，圍繞-4.0波動(dòng)，在-3.0以下的大約占了71.0%；對(duì)水汽通量而言，87.1%的降水發(fā)生在4～12 kg/（m·s），除2個(gè)離散點(diǎn)15和18外，其余值在8上下波動(dòng)。以上分析表明，在研究期內(nèi)，當(dāng)K≥33（特別是在35以上）、抬升指數(shù)Li≤-3.0、水汽通量Q≥4.0 kg/（m·s）時(shí)，平陽(yáng)縣梅汛降水集中期更易發(fā)生降水。

圖1 2009—2018年平陽(yáng)縣梅汛降水集中期發(fā)生降水K指數(shù)、抬升指數(shù)Li（左）和水汽通量（右）散點(diǎn)圖

為研究平陽(yáng)縣梅汛降水集中期出現(xiàn)暴雨是否與K指數(shù)、抬升指數(shù)和水汽通量存在一定的相關(guān)關(guān)系，現(xiàn)分別將3個(gè)物理量作有無(wú)暴雨的分類。

從K指數(shù)散點(diǎn)圖（圖2）中可以看出，2009—2018年發(fā)生暴雨的K值在33～40之間變化，但主要集中在39上下，無(wú)暴雨K值則在33～42之間變化，且并無(wú)明確的集中區(qū)間。從抬升指數(shù)Li圖中可見(jiàn)，無(wú)論是否有暴雨產(chǎn)生，Li值基本都在-2.0～-5.0，有暴雨和無(wú)暴雨在該區(qū)間內(nèi)分別占83.3%和76.9%，表明抬升指數(shù)Li與是否發(fā)生暴雨關(guān)系較小。

圖2 2009—2018年平陽(yáng)縣梅汛降水集中期有無(wú)暴雨K指數(shù)、抬升指數(shù)Li、水汽通量散點(diǎn)圖

從水汽通量圖可見(jiàn)，有暴雨發(fā)生時(shí)，水 汽 通 量 均 在4～12 kg/（m·s），且在7～8 kg/（m·s）上下波動(dòng)，無(wú)暴雨發(fā)生時(shí)在3～18 kg/（m·s）之間變化，在9～11 kg/（m·s）上下波動(dòng)，且離散程度大于有暴雨發(fā)生時(shí)的離散程度。

以上分析表明，在2009—2018年平陽(yáng)縣梅汛降水集期間，當(dāng)K值在39左右、水汽通量Q在7～8 kg/（m·s）上下波動(dòng)時(shí)更易產(chǎn)生暴雨天氣。

在分析中發(fā)現(xiàn)，2009—2018年有暴雨發(fā)生時(shí)，K指數(shù)的趨勢(shì)線斜率基本為0，趨勢(shì)線接近平直，無(wú)暴雨發(fā)生時(shí)K值趨勢(shì)線斜率為正，表明K指標(biāo)在研究產(chǎn)生暴雨天氣時(shí)更加穩(wěn)定；無(wú)論是否有暴雨產(chǎn)生，抬升指數(shù)趨勢(shì)線斜率均為負(fù)數(shù)，水汽通量趨勢(shì)線斜率均為正數(shù)，表明抬升指數(shù)和水汽通量指標(biāo)在表征是否有暴雨產(chǎn)生時(shí)穩(wěn)定性較差，與越小的抬升指數(shù)和越大的水汽通量越有助于降水或者暴雨的產(chǎn)生。無(wú)暴雨發(fā)生時(shí)，K指數(shù)、抬升指數(shù)和水汽通量均存在更有利于有暴雨發(fā)生的值，例如K值42、抬升指數(shù)-4.5和水汽通量18 kg/（m·s），說(shuō)明單一指數(shù)或物理量并非決定是否有暴雨發(fā)生的唯一指標(biāo)，暴雨是否發(fā)生受多種要素影響，在實(shí)際預(yù)報(bào)時(shí)需綜合考慮。

4 典型個(gè)例——2017年梅汛降水集中期

4.1 降水特征

梅汛期（6月9日—7月5日）期間平陽(yáng)縣面雨量320.2 mm，較歷年梅雨量略偏多。降水東西分布均勻，累積雨量最大站為吳垟站（396.1 mm）。具體來(lái)看，6月中旬多降水天氣。其中11日、12日、13日、16日受梅雨帶影響出現(xiàn)明顯降水天氣，全縣普降大到暴雨。6月下旬多過(guò)程性降水天氣。受梅雨帶影響，25—27日累積降水量達(dá)大到暴雨。29日受副高邊緣影響出現(xiàn)午后雷陣雨天氣，西部局部有暴雨。

4.2 環(huán)流形勢(shì)

根據(jù)降水類型和天氣系統(tǒng)類型，將梅汛期分為2個(gè)階段分析：第一階段為6月9—28日，該階段的降水多為系統(tǒng)性降水，在全縣出現(xiàn)區(qū)域性暴雨。根據(jù)200 hPa高度場(chǎng)，浙南一帶受南亞高壓控制，北側(cè)為西風(fēng)急流區(qū)，500 hPa高度上，貝湖高壓脊發(fā)展，形成單阻形勢(shì)，鄂霍次克海地區(qū)存在一個(gè)低壓槽，有利于冷空氣輸送南下，中緯度西太平洋副熱帶高壓呈帶狀分布，西伸脊點(diǎn)位于110°附近，120°E脊線在18°N～20°N，副高脊線位于18°N～20°N是浙江省梅汛期典型環(huán)流形勢(shì)的重要特征。副高西北側(cè)建立西南水汽通道，作為梅汛期降水的水汽主要來(lái)源，該通道的形成同時(shí)阻礙冷空氣進(jìn)一步南下，使得西南暖濕氣流和北方冷氣團(tuán)在浙北交匯，形成冷暖氣團(tuán)故錮囚形勢(shì)。另由850 hPa平均流場(chǎng)和風(fēng)速場(chǎng)得知，低層低緯度地區(qū)存在一股急流，即印度洋孟加拉灣一帶的西南急流，平均風(fēng)速≥12 m/s，850 hPa風(fēng)速≥12 m/s，即為低空急流，低空急流有利于上升運(yùn)動(dòng)，西南季風(fēng)在梅雨形勢(shì)的建立和維持起到關(guān)鍵作用。

第二階段為6月29日—7月5日，此階段副高中心明顯西伸加強(qiáng)，脊線北抬，位于22°N之間，脊線邊緣為西南—東北走向，平陽(yáng)縣該時(shí)段內(nèi)位于副高邊緣，局地強(qiáng)對(duì)流及午后雷陣雨天氣高發(fā)。

4.3 暴雨個(gè)例診斷

2017年6月11—17日，平陽(yáng)縣受850 hPa切變線、低渦，500 hPa高空槽等多系統(tǒng)持續(xù)影響，期間全縣面雨量163.7 mm，其中6月13日和6月16日出現(xiàn)過(guò)程峰值，面雨量分別為46.6 mm和55.9 mm，6月16日全縣各區(qū)域站暴雨覆蓋率達(dá)90%。接下來(lái)從渦度、散度、垂直速度進(jìn)行診斷分析。

2017年6月16日，由120°E垂 直方向上的渦度、散度剖面圖知（圖3），在27°N附近，大致在500 hPa以下為正渦度區(qū)，500 hPa以上為負(fù)渦度區(qū)。結(jié)合散度場(chǎng)來(lái)看，500 hPa以下為負(fù)散度區(qū)，為輻合區(qū)，最小負(fù)值在-0.9～-1.2；500 hPa以上為正散度區(qū)，最大值達(dá)1.5，為輻散區(qū)。垂直方向上的動(dòng)力特征為低層輻合，高層輻散。

圖3 2017年6月13日（左）和16日（右）120°E上渦度、散度垂直剖面圖

強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是暴雨形成的指標(biāo) 之 一。在6月13日 和16日27.5°N、120°E上的ω剖面圖上（圖4），從1 000～500 hPa整層皆為負(fù)值，這表明大氣均為上升運(yùn)動(dòng)，其中6月16日00:00～14:00出現(xiàn)了1個(gè)負(fù)值中心，最小負(fù)值達(dá)-0.45 Pa/s。對(duì)比實(shí)況發(fā)現(xiàn)，此時(shí)平陽(yáng)出現(xiàn)較強(qiáng)降水。由此可見(jiàn)，當(dāng)整層降水量垂直運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)時(shí)對(duì)應(yīng)出現(xiàn)暴雨，強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)對(duì)暴雨出現(xiàn)時(shí)段時(shí)有很強(qiáng)的指示作用。

圖4 2017年6月13日（左）和16日（右）120°E、27.5°N上空垂直速度變化圖

5 結(jié)論

（1）在平陽(yáng)梅汛期期間，當(dāng)700 hPa有q＞9.0 g/kg、850 hPa有q＞12 g/kg時(shí)，暴雨發(fā)生概率＞70%；當(dāng)K指數(shù)在39左右、水汽通量Q在7～8 kg/（m·s）上下波動(dòng)時(shí)，更易產(chǎn)生暴雨天氣。

（2）西南季風(fēng)在梅雨期的建立和維持起到關(guān)鍵作用，其中低空急流≥12 m/s，有利于上升運(yùn)動(dòng)，對(duì)暴雨預(yù)報(bào)有一定指示性。

（3）整層ω為負(fù)時(shí)，為對(duì)暴雨出現(xiàn)時(shí)段有良好的指示作用，ω越強(qiáng)，暴雨觸發(fā)概率越高。發(fā)生暴雨時(shí)，高低空配置為低層輻合高層輻散。數(shù)值模式出現(xiàn)以上配置時(shí)，可作為暴雨預(yù)報(bào)的指標(biāo)之一。