何宇晖 黄鹏樑 陈艳真

(1.荔城区气象局，福建 莆田 351100;2.莆田市气象局，福建 莆田 351100)

1 引言及实况

前汛期暴雨具有强度大、持续时间长、影响范围广、地区差异大等主要特征。6月是连续性暴雨发生最多的月份[1]，由于雨强大、持续时间长，连续性暴雨常对农业、水产养殖业、交通及人民的生命财产安全造成严重影响，连续性暴雨的成因分析尤为重要。丁一汇等[2]指出我国暴雨发生受三个大尺度因子的影响，分别为来自印度洋和西太平洋的夏季风，西太平洋和青藏高原副热带高压，以及北半球尤其是东亚中高纬地区的异常大气环流。程米芳[3]指出，暴雨是在一定天气背景下配合中低层切变线、低涡、西南急流的共同影响产生的。此次连续性暴雨从6月21日20时持续至6月24日20时，累计21日20时至25日20时雨量，福建全省共有24个自动站超过250mm，其中以南平市政和县岭腰村312.3mm为最大，最大小时雨强76.8mm，出现在南平市松溪县渭田镇董坑村，并有33个站出现8级(17.2m/s)及以上的雷雨大风，以三明市泰宁县新桥乡、龙岩市连城县宣和乡、龙岩市长汀县河田镇刘源村24.6m/s(10级)为最大。21日至22日暴雨区主要集中在南平市，以南平市武夷山星村镇红星村216mm为最大，最大小时雨强76.8mm出现在南平市松溪渭田镇董坑村；22日至23日福建省出现双雨带，分别位于闽北一带和龙岩至泉州一带，以龙岩市新罗区曹溪街道红尖山180.8mm为最大，最大小时雨强74.3mm，出现在南平市顺昌县大历镇；23日至24日雨带主要位于龙岩、泉州、莆田一带，以龙岩市武平县下坝乡大成村150.4mm为最大，最大小时雨强63.7mm，出现在龙岩市漳平溪南镇。现根据影响系统及降水量分布，将此次过程分成三个阶段，分别为21日至22日(北京时20时，下同)、22日至23日、23日至24日。本文主要应用2019年6月21日20时—24日20时地面、高空等常规观测资料和雷达、自动站等非常规观测资料，对第一个暴雨过程进行讨论分析(过程雨量及小时雨量分布见图1)。

图1 2019年6月21日20时至22日20时(a)、22日

2 环流背景和主要影响系统

从2019年6月21日高空综合分析图来看，500hPa中高纬环流为典型的华南前汛期“两槽一脊”环流型，贝加尔湖至内蒙古地区受高压脊控制，两槽分别位于乌拉尔山东部和东北地区，环流经向度大，东侧槽后脊前偏北气流引导冷空气扩散南下至长江中下游，偏北风加强，达到急流标准。中低纬副高呈带状维持，两广及福建中南部均受副高控制，闽北地区位于副高北侧边缘，受副高北侧偏西气流影响，22日20时588线从江西省中部和福建省北部一带南移至广东省北部。23日20时至24日20时，中高纬高压脊东移至东北地区，东侧低槽东移入海。脊前偏北气流南压至福建省南部。中低纬副高仍呈带状，且进一步南移至广东省南部。21日至24日副高在海上的中心位置偏北稳定少动，使中高纬低槽和阻高加强且移动缓慢，阻高前偏北气流和副高北侧偏西气流的汇合与暴雨密切相关。吴乃庚等[4]研究指出，当阻塞高压的位置偏东，位于亚洲大陆中部时容易造成暴雨的发生。另外，副高南移释放大量不稳定能量，为暴雨的形成提供有力的动力和能量条件。从700hPa上看，西南涡于21日20时生成，西南涡东侧延伸出一条东北西南向的切变线，从四川东部延伸至长江中下游一带，福建省处于切变线南侧弱的西南气流中，存在风速辐合。22日08时切变线南压至福建省北部，20时西南风加强成急流强度，推动切变线北抬。23日至24日切变线维持，略微摆动，福建均处于西南急流控制中，满足水汽输送和动力触发条件。切变线的长时间维持、南北摆动也是暴雨持续时间长的原因之一。

(a) (b)

在有利的大尺度环流背景下，中尺度天气系统也是直接形成福建暴雨的天气系统[5]。21日08时850hPa切变线位于长江中下游一带，呈东西走向，20时快速南压至福建省北部，转为东北西南走向，21日20时至22日08时切变维持少动，23日20时进一步南压至福建省中部，在此期间，福建省均受西南急流影响，并存在西南风风速辐合，22日08时，江西赣县西南风风速为16m/s，其下游邵武站西南风风速仅为6m/s，存在强的风速辐合。925hPa切变线位置与850hPa切变线位置较一致并在切变线右侧存在超低空急流，超低空急流为暴雨区提供上升气流、对流不稳定能量以及充足的水汽[6]。22日暴雨落区正是位于切变线的南侧，低空急流左侧。

从地面图上看，21日08时,冷锋南下至长江中下游一带，闽北受冷锋前的暖气团控制，白天地面气温高达33℃左右。21日20时，冷空气进一步南下，与暖气团交汇于福建省闽北地区，地面静止锋呈东西走向，静止锋北侧为东北偏东气流，南侧为西南气流，闽北正处于静止锋东段东北偏东风和西南风的辐合下，且闽北处于地面倒槽前部，有大量不稳定能量，是触发暴雨的有利条件。

3 探空资料和物理量分析

3.1 探空资料分析

图3为邵武探空站T-lnP图，从垂直风场可以看出，21日20时邵武上空500hPa以下风速随高度明显增大，有强的垂直风切变，风向顺时针旋转，有暖平流；22日20时大风下传至700 hPa，700 hPa以下风向随高度顺时针旋转仍为暖平流，中低层700～500hPa风向随高度逆时针旋转，有冷平流，上冷下暖层结不稳定，冷空气入侵触发新一轮暴雨。23日20时，500hPa以下垂直风速减弱，底层转为偏北风，冷空气南下，闽北暴雨趋于结束。从湿度条件看，整个过程400hPa以下露点曲线和层结曲线靠的很近，湿层深厚，为暴雨的产生和维持提供充足的水汽。

(a) (b) (c)

从表1可以看出，此次暴雨过程(21日20时～22日20时)K指数基本都在40℃左右，降水大的时段Cape值在1000J/kg左右，SI指数为负值，最大为-2.88，表示有大量不稳定能量存在。随着系统南压，暴雨过程逐渐结束，各物理量均趋于减弱。

表1 邵武探空站21日20时-24日08时K指数、SI指数、Cape指数

3.2 动力条件分析

从垂直上升速度时间序列图可以看出，21日20时至23日20时,南平建阳垂直上升速度大，且层次深厚，最大上升速度位于中层(500～400hPa)可达3.3m/s。23日20时后，整层垂直上升速度开始减小且大值中心下移，24日20时，整层转为下沉运动。垂直运动可为暴雨提供有利的动力条件，并将低层水汽输送至中层，此次垂直运动的时间变化与实况系统及雨带的生消关系密切，关注垂直运动动向对于暴雨预报有一定作用。

图4 建阳垂直上升速度时间剖面图

从850 hPa水平涡度分布图分析可以明显看出，21日08时闽北为正涡度区，而闽中及以南地区为负涡度区，在南平和三明交界一带等涡度线密集，存在涡度锋区，在冷空气的作用下，涡度锋区南压，23日08时全省均为正涡度区，正涡度中心位于江西省南部，中心数值可达3.6×10-5S-1，南北3个纬度涡度差值达1.2×10-5S-1；从涡度时间剖面图可以看出，21日20时至23日20时，闽北地区低层为正涡度，高层为负涡度，低层辐合高层辐散有利于对流天气的发生和维持；23日20时至24日20时，随着系统南压，龙岩长汀出现低层辐合高层辐散的配置，与实况雨带的移动相符合。

图5 2019年6月21日08时(a)、23日08时水平涡度分布图(b)、建阳涡度时间剖面图(c)、长汀涡度时间剖面图(d)

3.3 水汽条件

分析此次暴雨过程福建全省比湿分布图及南平市浦城县比湿垂直剖面图(图略)可见，湿层深厚，700hPa以下均大于10 g/kg，850hPa及以下层次比湿均大于12 g/kg；21日20时，中南部比湿高达16 g/kg；23日20时至24日20时，低层出现湿舌向地面延伸。暴雨来临前，充足的水汽供应也是暴雨预报不可缺少的条件之一。

4 非常规资料分析

4.1 雷达产品分析

本次过程强降水时段主要出现在夜间，强回波共分成两个过程。22日02时，武夷山脉南侧生成分散的块状回波，在500hPa偏西气流的引导下向东移动，22日2时49分，回波合并形成弓形回波，回波移动速度快，带状回波前沿另有一块状回波发展明显，回波强度大于45 dBz，维持时间大于30分钟。同时从1.5°仰角速度图上(图6b)可以看出，低层(1.2km高度下)零速度线为“S”型，其上(1.2～3.5km高度)为反“S”型，低层暖平流，中层冷平流且有大风速区，冷空气下渗侵入，导致层结不稳定，触发强对流发生。另外，弓形回波前有一发展明显的块状回波，正好对应速度图上西南风、东南风及西北风的风向辐合。从地面风场图(图6c)可以看出，22日1时50分，地面出现一条辐合线，与之后回波的发展及移动趋势一致，说明地面辐合线也是触发对流发生的系统之一，对强对流的发生发展有指示意义。

图6 2019年6月22日3时01分(a)、4时36分(d)组合反射率因子图和3时01分(b)、4时18分(e)1.5°仰角基本速度图以及1时50分(c)、03时(f)地面风场图

22日4时，弓形回波东移减弱后，其后部重新生成多个块状回波，回波于4时36分合并成线状回波，回波呈东北西南走向，在500hPa偏西气流的引导下东移并南压，由于回波走向和移动方向一致，产生列车效应，回波强度大于50 dBz，维持时间大于17min，雨强可达23.7mm/10min。从1.5°仰角速度图(图6e)可以看出，冷空气进一步扩散南下，已经影响至建阳雷达站上，偏北风与偏南风辐合的位置与回波对应。同时地面辐合线(图6f)也较早地指示回波的形成与发展，对暴雨预报有一定的时间提前量[7]。

4.2 风廓线雷达产品分析

图7(a)为2019年6月21日22∶00～22日13∶00建瓯风廓线雷达垂直风廓线逐半小时平均风随时间变化图，从图7可以看出，21日23时30分，建瓯上空5km附近风速开始增大，01时加强至急流强度，随后高层动量下传，低层风速随之增大。05时，动量下传明显，低层风速增强，风速可达25m/s，且在2km附近存在明显的垂直风切变，05∶30，大风速进一步下传至近地面，地面转为偏北风控制，引导冷空气南下，触发强对流发生。图7(b)为22日03时-23日03时岚下乡小时雨量图，当05时建瓯上空动量下传，05∶30，大风速下传至近地面，其下游地区出现强降水，选取下游岚下乡站可见该站08时、09时、10时的小时雨强均超过40mm，09时、10时两个小时的降水量更是超60mm。累计05～12时南平市降水量空间分布，全市大部分地区暴雨，局部大暴雨，可见动力对降水的作用。

5 结论

从大尺度环流条件、中尺度分析、物理量条件以及雷达产品等方面，对2019年6月22日暴雨过程进行分析，得出以下结论。

①中高纬度为两槽一脊环流形式，海上副高中心强盛少动，阻挡中高纬度低槽东移，使得亚洲中部阻塞高压前偏北气流持续引导冷空气南下，与带状副高北侧西南气流汇合，配合低层切变线和急流共同触发暴雨。

②对探空图、动力条件、水汽条件等物理量条件分析表明，强的不稳定层结、深厚的湿层、地面高温高能、较大对流有效位能、高的K指数和负的SI指数、强上升运动和充足的水汽条件为此次连续性暴雨提供有利条件。

③对雷达回波和风廓线雷达等资料分析表明，地面辐合线是触发雷达回波生成的中小尺度系统之一，对暴雨预报有一定提前量；中高层大风速动量下传同样为强降水的触发提供动力条件。