南靖县2021年前汛期连续性暴雨过程分析

2022-04-21赵跃宾曾庆芬林诗诗李景祥

海峡科学 2022年2期

赵跃宾曾庆芬林诗诗李景祥

(1.福建省南靖县气象局，福建漳州 363600；2.福建省华安县气象局，福建漳州 363800)

0 引言

暴雨是福建省主要气象灾害天气之一，暴雨的发生常导致山洪暴发、江河泛滥，给国民经济以及人民生命财产造成严重损失。例如1985年6月24—25日的暴雨到大暴雨天气过程，给南靖县造成严重的洪涝灾害。暴雨危害大，一直受到气象工作者的重视，是气象科研部门研究以及各级气象台预报服务的工作重点。鹿世谨[1]、叶榕生[2]研究了福建省暴雨的特点和成因，指出福建省的暴雨频数、暴雨强度居我国前茅，由地形所致各地的暴雨频数差异较大，低空急流与热带系统的作用是造成暴雨强度分布差异的主要因素，暴雨成因有锋面系统、切变和热带系统；吴滨等[3]对福建省不同短历时暴雨时空分布特征进行研究，得出全省3个暴雨高发区，其中1个位于南部的漳州至龙岩西南部；吴启树等[4]分析了福建一次秋季大范围暴雨成因；何芬等[5]对福建省冬季暴雨过程及其环流特征进行分析；杨德南[6]分析了漳州市30年暴雨时空分布特征与影响条件；一些县局预报服务人员对暴雨个例进行分析和总结[7-9]；庄丽玲等[10]对南靖县汛期暴雨气候特征及其对农业的危害性进行分析，指出南靖县前汛期暴雨主要集中在5月下旬—6月中旬。这些研究成果对指导暴雨预报具有积极作用。

本文利用2021年5月29—31日常规气象观测资料、诊断物理量资料、ERA5再分析资料、雷达回波以及南靖县16个气象自动站降水资料等进行综合分析，以期找到本次连续性暴雨的成因，为今后暴雨预报提供参考。

1 降水概况

受低层切变和地面静止锋影响，5月29—31日，福建省南靖县部分乡镇出现连续性暴雨天气。全县16个气象自动站中，丰田、龙山2个站点连续3天出现暴雨，金山、奎洋、上洋、梅林、书洋、南坑、高港、船场8个站点连续2天出现暴雨(表1)。以龙山站为例，从降水曲线看(图1)，29日14时开始出现较明显降水，1h雨量达26.1mm，31日16时起，降水明显减弱，31日16～18时无降水。

表1 2021年5月28日20时—31日20时降水量单位：mm

2 环流形势分析

有利的环流形势是产生暴雨的主要因素之一，500hPa高空图上，暴雨发生前48h(5月27日20时)中高纬度地区为两槽一脊型，巴尔喀什湖至贝加尔湖为脊，脊前经向度较大，东槽位于我国东北地区，槽后西北气流引导冷空气南下影响福建省，是福建省前汛期常见的几种暴雨环流形势之一[11]。

从5月29日08时影响系统配置示意图看(图2)，地面静止锋和925hPa切变在南靖县北部到广东北部。850hPa切变位于湖南至广西北部，南靖县处于切变东南侧暖区中。500hPa 中高纬度巴尔喀什湖以东为低槽区，东亚大槽位于日本海至东海，副热带高压控制华南地区，南靖县处在副热带高压北侧边缘，槽后西北气流引导冷空气南下，与副热带高压北侧的暖湿气流交汇。200hPa福建中南部为辐散区，有利于低层系统的发展。29日14时地面静止锋稳定少动，南靖县处在地面倒槽中，并受静止锋影响，产生了较强的降水，以龙山站为例，最大1h雨量达29.3mm。

图2 2021年5月29日08时影响系统配置示意图(“★”为南靖，下同)

30～31日，500hPa中高纬度贝加尔湖东部为低槽区，东亚大槽东移，副热带高压小幅南落，副热带高压北侧多短波槽活动。850hPa高空图上，30日08时静止锋切变在广西北部到福建省中北部地区，南靖县处在其南侧偏西气流急流左前方的辐合区。31日08时受低涡切变影响，东段暖切南压到南靖县北部(图3)，这样的形势有利于暴雨的产生。地面天气图(图略)上，29日20时～31日14时，静止锋在福建省南部小幅南北摆动，南靖县一直受静止锋影响。31日20时，地面静止锋消失，南靖县降水减弱。

图3 2021年5月31日08时850hPa高空图

3 诊断物理量分析

3.1 水汽条件分析

充分的水汽供应是产生暴雨的必要条件。从850hPa比湿场看，南靖县上空29日比湿12g·kg-1，30～31日比湿达16g·kg-1，表明南靖县上空水汽比较充足。从850hPa水汽通量场看，29日08时水汽通量大值区在台湾海峡南部，轴线指向暴雨区，南靖县的水汽通量为12～14g·s-1·hPa-1·cm-1，30日08时南靖县上空的水汽通量值在16g·s-1·hPa-1·cm-1以上(图4)。31日08时水汽通量大值区在广东沿海，轴线指向南靖县一带，南靖县的水汽通量12g·s-1·hPa-1·cm-1，由此可见，南海有源源不断的水汽向南靖县上空输送，为南靖县这次连续性暴雨过程提供了充足的水汽。

图4 2021年5月30日08时850hPa水汽通量场

3.2 热力条件分析

假相当位温(θse)是表征温度、气压、湿度的一个综合物理量，θse越大，表明大气状态越不稳定。通常暴雨发生在θse大值区[12]。从850hPa θse的分布看，29日08时θse大值区在台湾南部及附近，南靖县θse在72℃附近，29日20时南靖县θse在76℃附近，30日08时(图5)南靖县θse达80℃，表明南靖县上空大气较不稳定，有利于对流云团的发展，从而导致地面暴雨发生。

图5 2021年5月30日08时850hPa θse场

3.3 动力条件分析

未饱和的暖湿空气从低层上升到高层达到饱和状态，它不仅可以产生降水，而且对天气系统的发生发展形成正反馈作用，并可触发中、小尺度系统的发生，从而造成暴雨。

利用ERA5再分析资料，在南靖县取一点(24.5°N、117.5°E)作5月29日08时～31日20时垂直剖面(图6)。从图6可见，5月29日08时～31日14时，从低层到高层都有上升运动，最大上升运动在400hPa附近，高层上升运动大于低层上升运动，即对低层有抽吸作用，使低层上升运动得以维持，为暴雨产生提供了动力条件。

图6 2021年5月29日08时—31日20时单站时间剖面图

3.4 探空资料分析

大气不稳定是产生暴雨的条件之一。K指数可以反映大气的层结稳定情况，K指数越大，层结越不稳定。沙氏指数SI用来判断大气稳定度，SI<0,表示大气不稳定,负值越大,不稳定程度也越大。K指数>32℃、SI<0为有利于暴雨产生的区域[11]。选取距离最近的厦门探空资料(南靖县无探空资料)作为参考，厦门29日08时的K指数为35.4℃，SI指数为-0.6℃；30日08时、20时、31日08时的K指数分别为39.9℃、40.1℃、39.6℃，SI指数分别为-2.12℃、-3.29℃、-1.89℃。这表明厦门附近不稳定条件较好，有利于本次连续性暴雨天气的产生。

4 雷达回波资料分析

从福建雷达回波图看出，5月29日13时00分，在南靖县与平和县交界有一块40～45dBZ的回波(图7)向东北方向移动，13时30分，该回波移到南靖县龙山镇附近，最大回波强度增强到55dBZ，造成该镇出现短时强降水，随后该回波向前移动影响丰田镇。之后，又有后面的强回波影响这两个镇，使得这两个镇在13～15时的降水量分别达55.4mm和57.1mm。30日9时00分(图8)，在南靖县西部与龙岩市永定区交界处的回波强度达50dBZ，向偏东方向移动影响南靖县部分镇，同样，不断有回波东移影响，从而造成南靖县部分镇暴雨。31日6时00分(图9)，广东省梅州大片的回波向偏东方向移动，逐渐影响南靖县，使得南靖县部分镇在7～14时出现40～57mm的降水。