梅州市20200522“龙舟水”暴雨过程分析

陈金星，罗碧瑜，余东柏，李丹霞，潘 艳

(1.大埔县气象局，广东 大埔 514299；2.梅州市气象局，广东 梅州 514000)

梅州市位于广东省东北部，处于东经115°18′至116°56′，北纬23°23′至24°56′之间，地形主要以山地丘陵为主，属于亚热带季风气候区[1]。梅州的气候条件优越，气候资源较为丰富，农业为重要产业支柱。在众多的气象灾害之中，暴雨洪涝灾害的危害性最大，对梅州农业的影响最为突出。一旦梅州市出现暴雨洪涝灾害，其农业生产、经济发展等必定遭受到严重影响。华南的季风性气候特征极其显著，其汛期主要分为前汛期和后汛期，而前汛期降水大概占全年降水的40%～50%[2]。5月下旬至6月中旬恰好是端午节龙舟竞渡的时候，同时也是广东省前汛期降水最多、最为集中的时期[3]。经常出现连续好几天的暴雨、大暴雨甚至特大暴雨，极其容易诱发暴雨洪涝灾害，从而给早稻等农作物的生长带来不利影响，因此称为“龙舟水”时期[3]。在“龙舟水”期间，南方暖湿气流非常活跃，常与来自北方的冷空气在华南一带交汇，进而造成大范围的持续强降水[4]。钱维宏等[5]分析了龙舟水暴雨过程的扰动形势; 郭圳勉等[6]分析了广东“龙舟水”近41 a的时空特征及环流特征。而发生于梅州 “龙舟水”暴雨过程的分析案例较少，因此本文选取2020年5月22日梅州地区发生的“龙舟水”暴雨过程。以此次“龙舟水”暴雨过程为例，重点探讨此次“龙舟水”暴雨过程的形成原因，以此来为准确预警预报梅州“龙舟水”暴雨过程提供思路，进而给做好梅州防灾减灾服务工作和保障梅州人民生命财产安全等给予一定参考和借鉴。

2020年5月22日梅州地区发生的“龙舟水”暴雨过程，具有降水区域集中、夜雨性质明显和持续时间长等特点。此次“龙舟水”暴雨预报过程中采用的产品主要为欧洲数值预报中心的各层环流形势场、涡度场和水汽通量散度等数值预报产品。预报思路上主要着眼于低层切变线的移动以及500 hPa短波槽的东移。此次暴雨过程发生前，考虑22日有大到暴雨。过程面雨量为30～60 mm，最大小时雨强为40～60 mm。强对流天气主要以短时强降水为主，部分地区伴有雷雨大风天气。

1 天气实况及影响

2020年5月22日，受低层切变线、冷空气、地面倒槽和地形的共同影响，梅州市北部地区出现暴雨、局部大暴雨。从图1a中可以看出，降水主要集中在梅州市的北部(平远县、蕉岭县、兴宁市北部和大埔县北部)。降水量大于100 mm的有两个站点，分别为平远县旧观测场站105.7 mm和兴宁市罗浮镇政府104 mm；降水量大于50 mm、小于100 mm的有40个站点。从中选出降水量排名前五的站点，绘制这5个站点的小时雨量分布图(见图1b)，从中可以看出：此次“龙舟水”暴雨过程的降水时段主要集中在5月22日3:00—9:00，小时雨强在10～25 mm，持续小时数较长，夜间降水特性明显。

图1 5月22日梅州市降雨量a和降雨量排名前5站点的小时雨量分布b

天气实况和预报结论对比分析后可得：降水量级预报偏小，过程面雨量偏小，最大小时雨强预报偏大，降水量级南北差异未预报出来。

2 雷达回波分析

从梅州多普勒天气雷达的组合反射率因子图中(见图2)可以发现：造成梅州市此次“龙舟水”暴雨过程的雷达回波从22日02:00—08:00，一直处于梅州市中北部。其回波强度一般，移动缓慢，维持时间长。从图2a中可以看出：低层切变线22日02:00就南压到梅州的北部，对流云系随之发展。从图2b、图2c和图2d中可以看出：在之后的几个小时，低层切变线一直位于梅州北部，稳定少动。对流单体不停在梅州中北部发生、发展和消亡。同时，低层切变线附近的对流云系逐渐开始扩展，进而形成了混合性的对流云系。此外，还可以看出：整个过程中，雷达回波的大值区都位于梅州的北部地区，且回波较为松散，主要为层云性降水。

图2 组合反射率因子示意

3 天气形势分析

有利的高空环流形势一直都是暴雨过程发生发展的一个重要因素[7]。从图3中可以看出：此次“龙舟水”暴雨过程发生时，梅州市处于顺畅的西北气流控制之下。在西北气流的引导下，来自北方的冷空气逐渐下滑、南下，随之与南支槽槽前的西南暖湿气流相遇，并于梅州市北部交汇，进而触发了梅州此次“龙舟水”暴雨过程。

图3 21日20:00(左)和22日08:00(右)的500 hPa环流形势

从图4中可以看出：5月21日20:00 850 hPa切变线位于南岭山脉以北地区，此时“龙舟水”暴雨过程并未开始。随着850 hPa切变线逐渐南压，梅州处于切变线附近的辐合区，开始出现风向和风速辐合，上升运动显著增强。此时，来自海上的西南暖湿气流受到冷空气触发作用影响，梅州市在22日02:00左右开始出现对流天气过程。随着850 hPa切变线的稳定少动，梅州市降雨维持时间较长，从而有利于“龙舟水”暴雨过程发生发展。之后随着850 hPa切变线缓慢南压过境，梅州地区的降水逐渐开始减弱消散。

图4 21日20:00(左)和22日08:00(右)的850 hPa环流形势

从图5中可以看出：降水发生时，整个广东地区都处于地面倒槽的影响之下，有利于不稳定能量的大量积聚，从而使得梅州地区的不稳定性显著增强，有利于对流云系的发生发展。当低层切变线南压至梅州市上空时，产生强烈的上升运动，最终使得这些不稳定能量得到释放。

图5 21日20:00(左)和22日08:00(右)的地面环流形势

4 物理量分析

4.1 动力条件

高层辐散、低层辐合的高低空配置通常是引发大气上升运动的主要原因[8]。从图6中可以看出：22日08:00梅州市上空处于200 hPa的西北气流控制之下，存在明显的辐散。与之相配合的，在500 hPa上，梅州地区处于正涡度区中，表现为辐合场。可见“龙舟水”暴雨过程发生时，梅州市上空形成了高层辐散、低层辐合的高低空配置，为此次“龙舟水”暴雨过程的发生、发展和持续提供了有利条件。

图6 200 hPa散度场(上)和500 hPa涡度场(下)

4.2 能量条件

对流有效位能(Convective Available Potential Energy，以下简称为CAPE)是度量大气静力稳定度的基本参数之一[9]。因为CAPE考虑的是整个大气层结，而非某几层的状态，所以理论上CAPE值最能确切的反映大气静力不稳定状态[10]。从表1中可以看出：21日20:00，CAPE值相对前3 d存在显著增强。即21日夜间至22日凌晨，平远(梅州北部)处于大气不稳定状态。

表1 平远站点的CAPE值

4.3 水汽条件

充足的水汽输送是暴雨过程发生发展中必不可缺的一个重要条件。一般情况下，水汽主要聚集在700 hPa以下，低层的水汽通量辐合是发生水汽辐合的一个重要判断条件。5月21日20:00(在暴雨天气过程发生之前)，从925 hPa的水汽通量场(见图7上)上来看：梅州地区处于水汽通量辐合区之中，水汽辐合十分明显。从850 hPa的温度露点差(见图7下)来看：在850 hPa上，梅州北部地区的温度露点差小于1℃，湿度条件良好，为此次“龙舟水”暴雨过程提供了有利的水汽条件。此外，水汽输送和水汽辐合在梅州地区集中，加上地面有利的高温和高湿环境条件，在850 hPa切变线的抬升触发下，极其容易产生低质心的对流云系。低质心的对流云系降雨效率通常比较大，加之切变线维持时间长，进而利于“龙舟水”暴雨过程发生发展。

图7 925 hPa水汽通量(上)和850 hPa温度露点差(下)

4.4 地形条件

梅州的地形主要以山地丘陵为主，属于亚热带季风气候区[11]。莲花山脉是粤东地区的最大山脉地形，山脉以南主要为丘陵和平原，以北则呈现为岭谷相间面貌[12]。低层的西南暖湿气流自西向东的移动过程中，将受到莲花山脉的阻挡，进而开始爬升并不断聚集暖湿气流在莲花山脉一侧，一定程度上延长了此次“龙舟水”暴雨过程。

5 结语

1) 每年5月下旬到6月中旬的“龙舟水”是广东前汛期降水最多、最为集中的时段，暴雨洪涝灾害常常在该时段发生，对梅州市的农业生产、经济增长等造成严重威胁。此次分析结果表明低层切变线、冷空气、地面倒槽和地形是此次“龙舟水”暴雨过程的主要影响系统：低层切变线带来的辐合抬升和冷空气南下对此次“龙舟水”暴雨过程具有一定的触发和增幅作用；受地面倒槽的影响，不稳定能量大量积聚，大气层结不稳定性明显增强，有利于对流云系的发生发展；此外，低层暖湿气流在移动过程中，受到莲花山脉的阻挡作用，逐渐开始爬升并不断聚集暖湿气流于莲花山脉一侧，在一定程度上延长了此次“龙舟水”暴雨过程。

2) 从此次“龙舟水”暴雨过程预报中可以发现：降水量级预报偏小，过程面雨量偏小，最大小时雨强预报偏大，降水量级南北差异未预报出来。往后，针对此类“龙舟水”应多关注低层切变线移动的预报稳定度、冷空气南下的强度和高低空动力配置及落区，从而进一步加强降水落区的精细化预报，提高预报精准度，让天气预报在防灾减灾工作中发挥出更大的作用。