2018年3月19～20日福建省暴雨过程成因分析

陈婧 李汉菁 林珠应

【摘 要】 春季暴雨常由暖区降水和锋面降水结合而成，对流性明显，对春耕生产和人员安全有较大影响。本文应用地面加密观测资料、常规探测资料和雷达回波资料，对2018年3月19～20日福建省暴雨过程的环流形势背景、中尺度特征和物理量场进行分析。结果表明：本次暴雨是一场暖区降水和锋面降水结合的暴雨过程。高低空西南急流充沛的水汽输送和不稳定能量，锋面、低层切变的辐合上升运动是形成暴雨和强对流的有利条件。冷暖空气的交汇加剧了层结不稳定和垂直上升运动，触发福建南部飑线产生。中高层显著的正涡度发展、低层辐合高层辐散以及上干下湿的对流不稳定都有利于激发释放大量不稳定能量，产生暴雨和强对流天气。

【关键词】 春季暴雨；西南急流；锋面；短时强降水；飑线

[Abstract] Spring rainstorm is usually formed by the combination of warm area precipitation and frontal precipitation， with obvious convection， which has a great impact on spring farming production and personnel safety. In this paper， the circulation situation background， Mesoscale Characteristics and physical quantity field of the heavy rain process in Fujian Province from March 19 to 20， 2008 are analyzed by using ground intensive observation data， conventional sounding data and radar echo data. The results show that the rainstorm is a rainstorm process combined with warm precipitation and frontal precipitation. The abundant water vapor transport and unstable energy， the convergent and upward movement of frontal and low-level shear are favorable conditions for the formation of heavy rain and strong convection. The intersection of cold and warm air aggravates stratification instability and vertical upward movement， triggering the formation of squall line in southern Fujian. Significant positive vorticity development in the middle and upper levels， convergence in the lower level， divergence in the upper level and convective instability in the upper dry and lower humidity are conducive to exciting and releasing a large amount of unstable energy， resulting in heavy rain and severe convective weather.

[Keywords] spring torrential rain， southwest jet， front， short time heavy rainfall， squall line

1 引言

福建省位于中國东南沿海，处于中纬度西风带和热带东风带交替影响的过渡地带，暴雨成因复杂，不同影响系统下，暴雨的触发机制不同，强降水的持续时间、降水强度和落区都存在差异[1]。2018年3月19～20日福建省出现了一场暖区降水和锋面降水结合的暴雨过程，本文应用地面加密观测资料、常规探测资料和雷达回波资料，对这次暴雨过程的环流形势背景、中尺度特征和物理量场特征进行分析，以期为今后的春季暴雨预报提供参考。

2 天气概况

2018年3月19日08时至20日08时，福建省出现大范围的大雨、暴雨天气，其中47个县市出现暴雨，暴雨带呈东北—西南向，共有15个国家站、429个区域自动站达到暴雨标准（50.0～99.9mm），其中以闽清池园镇95.2mm为最大（见图 1a）。

本次过程以对流性降水和大范围的雷电为显著特点，且局地伴有7～9级雷雨大风。从闪电定位监测资料看到，19日08时至20日07时省内持续出现雷电现象；短时强降水天气出现在19日10时至23时的福建西部、北部地区，20日02时至08时的福建中南部地区，小时雨强最大出现在德化枣坑村，20日04时至05时1h雨量为41.7mm。在19日18时至21时、22时至24时、20日01时至07时三个时段出现8级以上短时大风，其中以20日04时至05时飑线扫过漳州市南部县市时东山赤屿岛22m/s为最大（见图 1b）。

3 大尺度环流背景分析

此次暴雨发生期间，500 hPa 亚欧大陆中高纬地区为两槽一脊形势，贝加尔湖地区为高空脊，东亚大槽北段位于日本海，南段西风槽和南支槽重叠南伸至广西，从高原东部东移，3月20日08 时移至115°E 附近，福建省处于槽前西南急流控制（见图2）。

3月19日20时700hPa切变位于湖北—湖南东部—广西中部，急流加强，最大风速为20m/s，20日08时700hPa低涡中心位于安徽省境内，切变到达安徽—江西—广东，西南急流东移至福建—广东沿海（图略）。19日20时850hPa切变南压至浙江—福建西北部—广东—广西一带，20日08时东移至浙江、福建、广东沿海地区（图略）。200hPa我省处于高空槽前西南急流轴南侧的辐散区内，具有较好的抽吸作用[2]。

地面图上，倒槽东伸，锋面南压缓慢，19日下午冷空气从福建北部沿海开始扩散南下，19日夜间到20日早晨南压过福建南部进入广东。

高低空西南急流充沛的水汽输送和不稳定能量，以及锋面、低层切变的辐合上升运动是形成暴雨和强对流的有利条件。冷暖空气的交汇加剧了层结不稳定和垂直上升运动，触发福建南部飑线产生。西南急流中存在着风速的脉动，形成了降水强度分布的不均匀性[3]。系统后倾明显，因此降水和对流持续时间较长，暖区降水和锋面降水结合造成暴雨。

4 中尺度系统分析

从3月19日08时的探空资料和14时预报场看（图3a），切变位置变动不大，湿区和能量的大值区基本分布在东北西南向，呈带状，14时K值大于34，比湿在10-11左右。到20日02时，高空槽和切变东移南压，急流带、急流轴均南移，我省中南部降水和对流条件较为有利。

由雷达拼图可知，19日08时至20日08时福建的强降水基本是混合性回波降水，此次强降水可以分成两个阶段：第一个阶段是19日10时至23时的暖区降水，回波由江西和广东境内不断生成，进入福建省后沿东北方向缓慢移动， 时段最大降水量为三明明溪瀚仙镇62.5mm； 第二阶段是20日02时至08时锋面影响的降水，强回波从广东生成后进入我省，沿东北方向移动入海的降水过程，时段最大降水量为泉州德化枣坑村60.8mm。回波进入漳州地区后04时至05时出现一个飑线东移入海过程（图3b），最大风速出现在漳州东山赤屿岛22m/s。

丁一汇等在1980年代研究了我国形成飑线的天气背景，并讨论了飑线形成的触发条件和热动力学条件，指出槽后类和槽前类飑线主要是较低纬度的暖湿气流与来自中高纬度的干冷空气（中上层）在相互交绥的过程中生成的[4]。本次过程飑线发生在强盛发展的槽前西南暖湿气流，遇到冷空气扫过漳州市时，冷暖交汇层结很不稳定的时段，飑线所经地区的各自动气象站要素变化符合飑线过境特征，气温下降2～4 ℃，气压升高1～3 hPa，在漳州南部地区出现7～9级偏北大风，风向突变。温度和气压的变化与强降水和大风的发生是对应的[5]。

5 物理量诊断分析

5.1 水汽条件

充沛的水汽条件是暴雨发生的必要条件，此次暴雨过程发生期间福建省上空为西南急流控制，水汽从南海向福建省输送，19日08时850 hPa全省大部地区比湿维持在10-11 g/kg之间，从水汽通量来看，上游广西南部存在水汽通量的大值区，最大水汽通量达到16 g·s-1·cm-1以上，20时福建省中南部沿海水汽通量达到8-12 g·s-1·cm-1，沿海地区整层大气可降水量为35-46mm，上游广东中部存在45mm以上的大值區，有利于上游降水云团的生成，在高层西南急流的作用下向东北传播进入福建省，到20日08时水汽通量等值线分布的较稀疏，水汽输送减弱，同时降水也减弱。

5.2 动力条件

沿强降水带上（（25.8°N；118.8°E）—（27.2°N；120.2°E））作涡度垂直剖面（图略），发现3月19日20时降水大值区附近为正涡度区，有2个正涡度强中心，分别位于550hPa和300hPa，中心值分别为16×10-5·S-1 和19×10-5·S-1，中高层有显著的正涡度发展，促进上升运动，有利于降水的加强。强降水带散度垂直剖面（图4a）可见，降水大值区上空对流层低层为辐合，对流层上层为辐散，低层辐合和高层辐散有利于上升运动加强，导致降水加强。

5.3 热力条件

暴雨一般产生于高温高湿且伴有热力不稳定的区域，我省的上游江西赣州站的探空曲线，呈上干下湿的喇叭口状配置，中层干区显著，对流条件很好。对流云团经龙岩地区影响福建各地。福州的探空曲线显示湿层较深厚，并存在一定的上干下湿条件（图略），K值达到35℃，T850-500为24 ℃，对流条件较好。总的来看热力不稳定条件还是比较有利于暴雨的产生。20日05时东山站附近的探空曲线构建图（图4b）显示此时湿层较深厚，同样存在上干下湿条件，K值达到36℃，DCAPE达到621，对流条件很好，有利于雷暴大风的发生发展。

6 结论

（1）本次暴雨过程是一场暖区降水和锋面降水结合的暴雨过程，有明显的短时强降水特征。高低空西南急流充沛的水汽输送和不稳定能量，锋面、低层切变的辐合上升运动是形成暴雨和强对流的有利条件。冷暖空气的交汇加剧了层结不稳定和垂直上升运动，触发福建南部飑线产生。

（2）高湿高能区的存在表明有湿热能量集中，上干下湿的对流不稳定有利于激发释放大量不稳定能量，易产生暴雨天气。

（3）中高层显著的正涡度发展、低层辐合和高层辐散的配置促进上升运动，有利于降水的加强。

（4）对流性大风常出现在飑线回波带前的风速辐合区，飑线过境时出现风向突变、风力急增、气压陡升、气温骤降的强天气现象。

（5）春季暴雨预报难度相对较大，应综合分析提高预报准确率，基层台站重点做好强天气过程短临监测预警。

参考文献：

[1] 林新彬 刘爱鸣 林毅等编著.福建省天气预报手册[M].北 京：气象出版社，2013.6：99-106.

[2] 陈艳真 刘爱鸣 邓以勤等编著.2016 年4 月23 日福建省暖 区暴雨过程成因分析[J].福建气象，2016.3：1-6.

[3] 华南前汛期福建一次致洪暴雨过程的中尺度结构特征 [J].高原气象，2012，31（1）：167-175.

[4] 丁一汇，李鸿洲，章名立.我国飑线发生条件的研究[J].大气 科学，1982，6（1）：18-27赖绍钧，何芬，陈海山，等.

[5] 支树林，许爱华，张娟娟，等.一次影响江西的致灾性飑 线天气成因分析[J]暴雨灾害，2015，34（4）：352-359.