2016年7月3至5日镇江连续性暴雨过程诊断分析

杨严 周备 孔启亮 冯佳玮

摘 要：利用常规地面和高空气象资料、NCEP2.5°2.5°逐6h再分析资料，从环流背景、物理量场等方面对2016年7月3～5日镇江连续性暴雨进行了综合分析。结果表明：该次暴雨過程期间，副高位置的稳定少动减缓了低涡系统的东移，加上副高西侧西南暖湿气流的影响，使江苏周围形成一种东高西低的阻塞形势，冷涡合并西风槽移速缓慢，长时间滞留于华东地区，导致镇江降水的持续；西南低空急流提供了有利的水汽输送条件，高层辐散、低层辐合的抽吸模式使垂直运动得以强烈发展，高温高湿为暴雨的发生积蓄了大量的不稳定能量，这些因素对暴雨的发生、发展和维持极为有利。

关键词：连续性 暴雨 副高 急流

中图分类号：P426 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（b）-0105-04

镇江地处江苏省中南部，长江南岸，长江、京杭大运河交汇处，是暴雨的频发区。暴雨可引发不同程度的洪涝灾害，对农业、工业、交通运输等国民经济部门以及人民的生命财产造成重大的损失。迄今关于暴雨及其影响系统的研究工作有很多，肖递祥等[1]通过对四川盆地出现的两次暴雨过程的环流形势、触发机制进行了分析，得出暴雨落区位于低层低涡右侧、偏南气流左侧、高空急流入口右侧；矫梅燕等[2]分析表明中低纬低压槽的东移与西伸加强的副高在青藏高原北部形成了有利于高原切变线和西南低涡生成发展的环流条件，共同作用于暴雨的发生发展。本文利用常规地面和高空资料、NCEP2.5°2.5°逐6h再分析资料，采用实况与动力诊断相结合，从环流背景、物理量场等几个方面对2016年7月3～5日发生在镇江地区的连续性暴雨的形成机制进行分析。

1 降水概况

2016年7月3～5日，镇江出现了持续性的强降雨天气过程，3日降水量达暴雨，其中扬中大部和丹阳大部出现120mm以上的大暴雨；4日全市大部降水量达暴雨；5日除了镇江市区和丹阳部分区域为大雨外，其他区域亦达暴雨量级。据此可知，7月3-5日镇江的降水具有连续性、局地强度大、持续时间长等特点，值得深入研究。

2 天气形势和影响系统

暴雨发生前，7月1日20时500hPa亚欧中高纬维持两槽一脊形势；副高主体位于30°N以南地区，呈东西带状，脊线位于25°N附近，584线位于扬州—泰州—盐城一线；西风槽位于甘肃—宁夏—陕西，中高纬地区盛行纬向西风气流，多波动，华北地区有冷涡生成发展；镇江处于偏西南气流控制下。700hPa也为西南气流控制且西南气流有加强的趋势，从两广延伸至湖南—江西—安徽—江苏的急流轴明显，湖南—皖南—江苏一带有弱切变。850hPa江苏中南部有明显的辐合，低空西南急流位于广东—福建一线，风速为12～16m/s。到了2日08时，500hPa 上584线略有南撤，江苏上游有一小槽波动，低空急流加强。暴雨发生时，2日20时高空两槽一脊形势稳定存在且缓慢东移，位于甘肃—宁夏—陕西的西风槽略有南压。暴雨强盛时，4日08时高纬依然为两槽一脊形势，华北地区冷涡加深南掉，584线合并西风槽东移加深，移至湖北、湖南一线；江苏处槽前西南气流中，且江苏中南部有明显的辐合区。700hPa以重庆为中心有低涡东移，从低涡中心伸出东西向切变，西南低空急流继续加强（16～18m/s）并逐渐向镇江附近扩展，急流头位于苏中地区，镇江正处于偏北气流和西南气流的切变处（图1）。850hPa低空急流加强东伸（16～18m/s），江苏的沿江地区有明显的切变线存在。到了5日20时584线伴随西风槽东移北缩，系统逐渐减弱，这一阶段的降水趋于结束。

综上所述，本次暴雨过程期间，副高位置的稳定少动减缓了低涡系统的东移，加上副高西侧的西南暖湿气流共同影响，使江苏周围形成一种东高西低的阻塞形势，冷涡合并西风槽移速缓慢，长时间滞留于华东地区，导致江苏中南部降水的持续。此外，前人的多项研究[3-4]还表明，副高西北侧通常具备正涡度辐合、水汽充沛、高能不稳定等有利于暴雨产生的条件，有利于暴雨持续。

3 物理量诊断分析

3.1 水汽条件分析

充足的水汽供应是持续强降水发生的必要条件。从水汽通量散度分析（图2），可以清楚地看出，华东地区在700和850hPa均为负水汽通量散度，但江苏中南部的水汽辐合主要集中在850hPa，其中在3日08时（北京时）850hPa镇江所在的江苏中南部为辐合极大值区，达到-1.8×10-7g/（cm2·hPa·s）以上。此次暴雨过程的水汽输送通道主要是：由副高西侧所形成的偏南气流，将孟加拉湾和南海的水汽直接输送到华东地区，并在暴雨区上游形成了较强的水汽辐合，为暴雨的形成提供了充足的水汽条件。

3.2 有利的动力结构

暴雨的形成，除有充足的水汽和不稳定能量外，还需要有动力触发机制[5]。沿暴雨区域（lat：30～32.5°N；lon：117.5～120°E）做相对涡度和散度的高度-时间剖面图（图3），图3（a）表明了涡度的垂直分布及其随时间的变化关系，由图可见，涡度具有“上负下正”结构。在此次连续性暴雨期间，对流层的低层（700hPa及以下）均为正涡度（3日00时左右（世界时）正涡度最高伸展到500hPa附近），正涡度中心在700hPa附近，正涡度值达1.5×10-5s-1，说明这里的气旋性涡旋环流最强，风切变最明显，这也与低层的强烈切变线相对应。

由图3（b）可见，散度基本具有“上正下负”结构，4日12时（世界时）之前，500hPa以上基本为正值辐散，700hPa以下基本为负值辐合。其中3日00时至3日12时（世界时）高低空的配置最为有利，低层的辐合中心值达到近-2.5×10-5s-1，高空300hPa附近为最大辐散中心，正值为2×10-5s-1。这种低层辐合高层辐散的抽吸作用正好有利于上升运动的维持，为深对流的发展提供了条件，是暴雨维持的重要动力因子。

综上所述，低层正涡度辐合和高层负涡度辐散的垂直结构，对暴雨的产生和维持十分有利。

3.3 垂直运动分析

有利的抬升条件与连续性暴雨存在着密不可分的关系。从暴雨区域的垂直速度的高度-时间剖面（图4，世界时）分析，此次暴雨期间，暴雨区域中低层存在较强的上升气流，而从3日00时到5日12时（世界时）暴雨区域的上空几乎整层均为上升运动区，上升运动的最大值大多出现400hPa到300hPa之间，达到了-0.32Pa/s， 发展强劲的上升运动将中低层的饱和暖湿空气带入高层，使整层大气处于准饱和状态，增加了大气的可降水量，为局地的短时强降雨提供了条件。

3.4 大气稳定度分析

动力抬升来自位势不稳定能量的积聚和释放，有利于大气中对流的发展，是暴雨发生的重要机制[6]。K指数是描述大气暖湿程度和大气稳定度的综合指标，一般来说，K指数越大，大气层越不稳定，越容易发生对流[7]。SI指数也是表征大气稳定度的一个指标。SI>0，表示气层稳定，SI<0，表示气层不稳定，绝对值越大，气层越不稳定[7]。此处采用邻近镇江的南京站（站号：58238）的探空资料，对7月3～5日南京站的K指数、SI指数进行对比分析（表1），在该次暴雨过程中，K指数一直维持在35℃以上，大气处于极不稳定状态。SI指数的分布存在明显的日变化，即3日、4日白天的SI均為正值，5日白天为负值，而3～5日夜间SI始终为负值，这也是本次持续性降水过程中夜雨现象明显的一个重要原因。而从湿层来看，镇江处于一个低层湿、中高层较干的形势，副高边缘的弱冷空气叠加在高温高湿的下垫面之上造成热力不稳定，引发强对流天气[9]。

4 结语

（1）此次暴雨受副高稳定少动、低涡缓慢东移及西南暖湿气流共同影响，江苏周围东高西低的阻塞形势使冷涡合并西风槽移速缓慢；再加上中低层切变和低空急流的有利的天气形势，对暴雨的发生发展和维持十分有利。

（2）孟加拉湾和南海是此次连续性降水的水汽源地，西南低空急流为暴雨区源源不断地输送了充沛的水汽。暴雨落区为水汽通量散度的辐合大值区，高层辐散、低层辐合的抽吸模式使镇江地区的垂直运动得以强烈发展。

（3）高温高湿的环境为暴雨积蓄了大量的不稳定能量，低空切变及切变后部冷平流的侵入使不稳定能量得以释放，导致了强降雨的出现。

参考文献

[1] 肖递祥，杨康权，徐栋夫，等.副高西侧四川盆地两次极端暴雨过程分析[J].高原山地气象研究，2015，35（4）：10-18.

[2] 矫梅燕，李川，李延香，等.一次川东大暴雨过程的中尺度分析[J].应用气象学报，2005，16（5）：699-704.

[3] 顾清源，肖递祥，黄楚惠，等.低空急流在副高西北侧连续性暴雨中的触发作用[J].气象，2009，35（4）：59-67.

[4] 晓鹏，夏利，于竹娟，等.副高边缘两次大暴雨天气过程物理量特征分析[J].高原山地气象研究，2013，33（2）：18-23.

[5] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理与方法[M].北京：气象出版社，2007.

[6] 吕校华，戴劲，伍金花，等.一次副高控制中局部大暴雨预报失误原因分析[J].安徽农业科学，2011，39（12）：7527-7530.

[7] 孙继松，戴建华，何立富，等.强对流天气预报的基本原理与技术方法[M].北京：气象出版社，2014.