2024年9月21一24日低壓倒槽引發(fā)極端強(qiáng)降水的診斷分析

中圖分類號： P458.1+21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095-3305（2025）05-0124-03

福建地處東南沿海，受季風(fēng)氣候影響，是全國暴雨和大暴雨的高發(fā)地區(qū)，當(dāng)?shù)乇┯瓿＞哂袝r間短、局地性強(qiáng)、降水集中的特征。臺風(fēng)、暴雨洪澇等自然災(zāi)害影響給地方基礎(chǔ)設(shè)施、重點工程建設(shè)和人民生命財產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。在氣象災(zāi)害造成的損失中，暴雨洪澇位居第二，是地方政府重點防范的氣象災(zāi)害之一。促進(jìn)暴雨發(fā)生發(fā)展的條件主要包括充足的水汽條件、不穩(wěn)定的大氣層結(jié)構(gòu)、持續(xù)時間較長的上升運動等，隨著全球氣候變暖，極端短歷時強(qiáng)降水發(fā)生頻率不斷上升，暴雨的發(fā)生發(fā)展機(jī)制愈加復(fù)雜化。2024年9月21一24日福建沿海的連續(xù)性暴雨過程中，沿岸地形對強(qiáng)降水的加持作用，導(dǎo)致局地小時雨強(qiáng)偏大。每一次典型暴雨過程總結(jié)，均為后續(xù)開展更為精準(zhǔn)的預(yù)警預(yù)報服務(wù)積累了經(jīng)驗。

1降水實況分析

2024年9月21—24日福建沿海出現(xiàn)連續(xù)性暴雨過程，其特征主要表現(xiàn)為累計降水量大，集中于沿海區(qū)域，局地短時雨強(qiáng)大。21日福州南部到廈門一帶沿海出現(xiàn) 50mm 以上的強(qiáng)降水， gt;100mm 的降水僅限于莆田沿海局部地區(qū)；22—24日隨著熱帶輻合帶北伸，降水范圍擴(kuò)大，而極端日降水量出現(xiàn)在22日08：00—23日08：00；25日白天起雨勢減弱。統(tǒng)計21日08：00—25日08：00累計降水量，有90個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的降水量 gt; 250mm ，其中9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雨量 gt;500mm ，最大降水量在平潭站 （572.4mm ），該站 24h 累計降水量為 388.8mm 突破1961年以來當(dāng)?shù)厝战邓康臍v史紀(jì)錄。

降水集中時段為22日夜間至23日早晨，區(qū)域站中水量最大為莆田市秀嶼區(qū)東埔鎮(zhèn) （681.1mm） ）。過程水量 400mm 以上集中在福州福清南部沿海、平潭綜合試驗區(qū)和莆田市沿海。強(qiáng)降水集中在21日夜間和22日夜間，區(qū)域站中滑動小時雨強(qiáng)最大在莆田市秀嶼區(qū)東埔鎮(zhèn) （137.6mm ，出現(xiàn)在21日夜間），而國家站中滑動小時雨強(qiáng)最大在平潭站 （67.8mm ，出現(xiàn)在22日夜間）。

2 環(huán)流場分析

2.1高空形勢特征分析

9月21日白天 500hPa 高空以偏東氣流為主， 850hPa 和 925hPa 有偏北氣流和偏東氣流輻合，熱帶輻合帶偏南，夜間，熱帶輻合帶沿臺灣海峽北抬，福建中南部沿海一帶存在東北氣流與偏東氣流輻合，中部沿岸一帶風(fēng)速輻合尤為明顯。22日白天熱帶輻合帶位于福建沿海， 850hPa 輻合帶西側(cè)東北風(fēng)急流和東側(cè)西南急流出現(xiàn)，22日 20：00850hPa 低壓中心位于海南東部海域，低壓倒槽西南一東北向延伸至臺灣海峽南部，福建中南部沿海存在東北氣流與東南氣流輻合， 925hPa 東北急流風(fēng)速輻合明顯增強(qiáng)。23日白天，低層急流減弱，但仍存在東北氣流與東南氣流輻合，降水持續(xù)但強(qiáng)度減弱。

2.2 地面場分析

9月21日08：00，南海有一低壓中心，倒槽伸至臺灣島，高壓中心位于蒙古國境內(nèi)，地面冷鋒東北一西南向位于江蘇南部、安徽中南部，以及江西、湖南、四川北部，福建處于倒槽西側(cè)。21日20：00，高壓中心以東偏南的方向移至內(nèi)蒙古中部，地面冷鋒南壓至浙江南部、江西中南部和廣西北部，南海低壓中心減弱，低壓倒槽伸至臺灣海峽南部，此時福建處于冷鋒前沿，夜間鋒區(qū)加強(qiáng)，等壓線密集，倒槽北抬。22日08：00臺灣海峽生成了熱帶低壓，地面冷空氣進(jìn)一步擴(kuò)散南下，20：00海峽低壓減弱停正編號，福建沿海至廣東沿海處于兩高之間的狹長低壓倒槽中。23日白天，低壓環(huán)流減弱南退，福建處于地面高壓底部偏東氣流位置（圖1）。

綜上所述，9月21—24日福建沿海暴雨過程為熱帶輻合帶，低壓倒槽低層偏北、偏東和東北氣流與東南氣流輻合，冷空氣共同影響所致。 925hPa 強(qiáng)盛的東北急流輻合在福建中南沿海形成狹長水汽輻合中心，夜間海洋形成的東北一偏東冷濕氣流與陸地暖濕氣流匯合，加劇干擾作用，導(dǎo)致最強(qiáng)降水時段在夜間。

3物理量場特征

3.1 水汽條件

強(qiáng)對流天氣的發(fā)生和發(fā)展主要取決于低層觸發(fā)機(jī)制，充沛的水汽是強(qiáng)降水形成的重要條件，而水汽的輻合輻散是暴雨形成的關(guān)鍵[1-2]。比濕是相對濕度表現(xiàn)中的一個特征量，從9月21日20：00比濕場來看， 850hPa 福建上空比濕值為16＼～17gkg， 700hPa 比濕值也達(dá)12～13g/kg 而從22日20：00比濕場看， 700hPa 為 12gkg 的范圍縮至福建中部沿海地區(qū)， 850hPa 福建上空比濕值超過 12g/kg ，中南部沿海為 14～15g/kg 表明，21日夜間至23日早晨低層濕度飽和。

水汽通量散度用于表征某地的水汽聚集程度，其負(fù)值表示為水汽通量輻合區(qū)，負(fù)值越大說明水汽的聚集程度越高[3]。從21日20：00和22日 水汽通量散度場來看，福建沿海存在狹長的水汽輻合中心，表明有源源不斷的水汽在福建沿海上空匯聚，為暴雨的產(chǎn)生提供一定的水汽條件。

3.2 渦度場特征

系統(tǒng)強(qiáng)度常用垂直渦度來體現(xiàn)，而高層負(fù)渦度與低層正渦度相配置，可反映出垂直的上升運動強(qiáng)度。從9月21日20：00、22日20：00福建高空渦度場來看（圖略），福建上空中低層為正渦度，中高層為負(fù)渦度，這為典型的高層負(fù)渦度與低層正渦度相配置環(huán)流場，說明存在顯著的垂直上升運動，存在渦度場反映出強(qiáng)降水的動力條件特征。

3.3 散度場特征

從散度場來看，9月21日20：00福建上空 925hPa 散度值為負(fù)，為輻合區(qū)；而 200～850hPa 散度值均為正，為輻散區(qū)。這種邊界層輻合，上層輻散，起到強(qiáng)烈的抽吸作用，為暴雨的產(chǎn)生提供了動力抬升條件。22日 20：00925hPa 輻合值減小，而 850hPa 以上輻散增大，這種配置說明抽吸作用進(jìn)一步加強(qiáng)，上升運動維持，有利于強(qiáng)降水的持續(xù)。21日20：00和22日20：00物理量場分析表明，水汽條件和動力條件均滿足此次暴雨天氣產(chǎn)生的需求。

4探空資料分析

從溫度對數(shù)壓力圖來看，9月22日08：00（圖2a）福州到廈門上空濕層深厚， 500hPa 以下濕度飽和，其中福州上空K指數(shù)為 37.1°C ，顯示層結(jié)不穩(wěn)定，CAPE值為 47.2J/kg ，熱力條件一般；廈門上空K指數(shù)為 39.9^°C ，SI指數(shù)為-1.34，CAPE值為 617.1J/kg ，熱力條件較好?？梢?，福州到廈門存在對流性不穩(wěn)定條件，而廈門的對流條件更好。22日20：00（圖2b）福州上空K指數(shù)為 32.9°C ， CAPE 值為 0J/kg，?80% 濕度層擴(kuò)展至250hPa 以上，水汽充沛；廈門上空 K 指數(shù)為 37.5‰ CAPE值為 8.6J/kg ，熱力減弱， ?80% 濕度層擴(kuò)展至對流層頂。22日夜間對流條件減弱，轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定性降水。

5地形增幅作用

地形與降雨之間的關(guān)系密切，在同一天氣條件下，迎風(fēng)坡由于動力強(qiáng)迫抬升、局地輻合輻散及降雨微物理作用，降雨強(qiáng)度比其他地區(qū)偏大[4。福建海岸線長度居全國第二位，海岸線曲折，島嶼多。從圖3可知，低壓倒槽伸至臺灣海峽，福建中南沿地區(qū)存在一條狹長的輻合帶，而海峽的狹管效應(yīng)及沿岸的島嶼特征地形對此次強(qiáng)降水過程起到了一定的增幅作用。

6預(yù)報預(yù)警分析

此次環(huán)流過程特征明顯，多模式預(yù)報降水持續(xù)時間長且過程累計量大，在可預(yù)測強(qiáng)降水的情況下，福建沿海各地市均發(fā)布了暴雨預(yù)警預(yù)報。福建省氣象臺于9月21日17：30發(fā)布重要天氣預(yù)警報告，指出21日夜間至24日沿海地區(qū)的一次持續(xù)性強(qiáng)降水過程，過程累計降水量為 100-250mm ，局部地區(qū)可達(dá) 400mm ；最大小時雨量為 90mm 。

在對21日夜間至22日白天進(jìn)行預(yù)報時，暴雨區(qū)域范圍涵蓋福建沿海中南部和寧德局部，與實況相比，暴雨區(qū)域范圍偏大，內(nèi)陸分散性暴雨區(qū)域和中部局部特大暴雨漏報，最大小時雨量量級偏小。對22日08：00—23日08：00進(jìn)行降水預(yù)報，暴雨范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，東北西南向貫穿全省并擴(kuò)至中部地區(qū)；大暴雨范圍也明顯擴(kuò)大至寧德南部沿海和章洲沿海整個沿岸區(qū)域。與實況相比，暴雨和大暴雨區(qū)域預(yù)報范圍依舊偏大，而漏報極端性特大暴雨。

雖說此次系統(tǒng)影響了暴雨產(chǎn)生過程，可預(yù)測性較強(qiáng)，但仍有預(yù)報雨量強(qiáng)度與落區(qū)存在明顯差距的問題，說明暴雨預(yù)報預(yù)警難度大，而處于一線的縣級預(yù)報預(yù)警服務(wù)面臨更大的困難，空報率與漏報率均較高。

7結(jié)論

（1）2024年9月21—24日福建沿海出現(xiàn)暴雨到大暴雨天氣過程，局地出現(xiàn)特大暴雨。低壓倒槽長時間維持在臺灣海峽地區(qū)，福建沿海輻合帶西南向東北擴(kuò)展、低層急流加強(qiáng)提升了輻合強(qiáng)度，地面冷空氣及沿岸特征地形引發(fā)此次極端性強(qiáng)降水過程。

（2）探空資料顯示，9月21一24日福建沿海上空濕層深厚， 80% 濕度層由 500hPa 擴(kuò)展至對流層，水汽充沛，整層可降水量大；21日夜間福建中南部對流性不穩(wěn)定，22日白天至23日對流條件減弱，低層?xùn)|北一偏東氣流輻合以及冷空氣南下觸發(fā)了對流機(jī)制，動力條件良好，引發(fā)持續(xù)性強(qiáng)降水天氣。

（3）9月21—24日屬系統(tǒng)性暴雨過程，特征明顯，但在預(yù)報量級及落區(qū)的準(zhǔn)確率方面還存在一定的差異。關(guān)注其環(huán)流形勢演變、物理量場特征并結(jié)合地形因素，可為基層臺站預(yù)警預(yù)報提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

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