一次梅雨锋连续大暴雨过程的诊断分析

钱宏超，马中元，何 文，钱焕荣，钟思奕，王立志

( 1.江西省气象科学研究所，330046，南昌；2.宜春市气象局，336000，江西，宜春；3.中国科学院大气物理研究所，100029，北京)

0 引言

江西省地处长江中下游属亚热带季风气候区，通常每年的6月中旬至7月中旬为江淮梅雨期，期间梅雨锋引发的暴雨是造成江西省夏季洪涝的主要灾害之一。梅雨锋暴雨也一直受到国内外气象学者的特别关注。陶诗言[1]等研究表明，2007年江淮梅雨锋暴雨的出现是由于中国东部上空有深厚高空槽发展，诱导梅雨锋上气旋生成过程和深厚的锋生过程。刘晓波[2]等对2013年6月6—7日梅雨锋大暴雨的研究指出，低层水汽通量散度的负值辐合区与垂直速度的上升区相对应，也与强降水落区相对应。张舒阳[3]等利用WRF模式对2013年6月23日江淮地区的梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟，提出高空槽的抽吸作用有利于不稳定形势和上升运动的维持，从而影响中尺度对流系统的发展和移动。尹洁[4]等研究表明2010年6月17—20日江西北部罕见梅雨锋大暴雨是在极为有利的天气形势下由中β尺度系统强烈发展直接导致。苟阿宁[5-6]等研究表明“列车效应”在梅雨锋暴雨过程中起到非常重要的作用，西南象限回波带中不断有新生对流生成，新生对流后向传播导致“列车效应”持续发生，且对流性强，暴雨的发生以短时强降水为主。

持续性的大暴雨一般要满足3个基本条件[7]：一是大形势的稳定，二是源源不断的水汽输送和向强降水区辐合，三是不断的对流不稳定能量释放和再生重建。其形势场、水汽条件、动力条件和热力条件会在这3个条件上呈现一定特征。

本文将利用常规观测资料、MICAPS天气图和FNL再分析等资料对此次大暴雨过程的3个条件展开诊断分析，以期为未来梅雨锋暴雨的研究提供理论依据。

1 暴雨概括

图1为2020年7月8—10日江西省雨量分布图，可以看到，强降水主要出现在南昌市、宜春市、吉安市、抚州市和鹰潭市。8日(图1(a))大于100 mm的站点达到35个，9日(图1(b))有25个，10日有7个(图1(c))。最大降水量出现在8日：南昌县达241.5 mm，新建县220 mm，南昌市209.3 mm，高安市201.5 mm。3 d累计降水(图1(d))最大为高安市421.9 mm。

取高安站72 h的逐小时雨量(图2)可以看出强降水主要分为4个阶段：7日22:00—8日02:00、8日12:00—21:00、9日01:00—12:00、10日07:00—15:00。除第一个阶段外，降水持续时间均达到8 h或以上，小时最大雨强为45.7 mm，出现在10日14:00。

图1 2020年7月8—10日江西省降水实况图

图2 2020年7月8—10日高安国家站逐小时降水实况

2 连续大暴雨稳定维持条件分析

2.1 天气尺度系统稳定

从500 hPa形势场上可以看出(图3(a))，东北冷涡缓慢东移北上，东亚主槽移动缓慢，两槽一脊形势稳定维持。虽然588线在低槽东移情况下南压，但副高脊线位置几乎不变，始终维持在20°N附近，同时南支短波槽较为活跃，引导槽后冷空气与副高西北侧的暖湿气流持续交汇。850 hPa低空急流(图3(b))和925 hPa超低空急流(图3(c))持续存在，为印度洋与南海的水汽持续输送至江南提供环境支持，且有一定脉动特征，每一次向北加强推进就造成江西中北部新一轮强降水发生。地面梅雨锋(图3(d))基本稳定在长江两侧，前期南压，后期北抬，持续影响江西中北部地区，为冷暖空气交汇提供稳定的动力抬升条件。

(a)低槽、低涡、脊线；(b)850 hPa急流；(c)925 hPa急流；(d)地面准静止锋

2.2 源源不断的水汽输送和向暴雨区辐合抬升

用FNL资料计算7日08:00到8日14:00降水时段水汽通量和水汽通量散度，从图4可以看出。水汽通量大值区中心一直位于湖南中东部和江西南部，2个通量大值区的东北侧(吉安北部到宜春西南部)有水汽通量辐合(图略)，表明有水汽持续向宜春地区和赣东北地区输送与汇合，为持续强降水提供了充足的水汽条件。

从持续大暴雨过程比湿及垂直速度沿115° E剖面(图5)可以看出，7—10日800 hPa以下比湿始终在14 g/kg以上，表明水汽含量丰富，7日08:00(图5(a))主要抬升位于30°N以北，且强度较弱，雨带还未南压。8日08:00(图5(b))在29°N附近，900 hPa以上为深度上升运动区，垂直

(a)0708；(b)0720；(c)0814；(d)0908；(e)1008；(f)1014

速度大值中心伸展至500 hPa，对应着强降水时段。9日08:00(图5(c))27 °N低层有弱上升气流区，对应宜春南部局地降水开始发展，28°～29°N上空有垂直速度大值中心，对应东部的强降水。10日08:00(图5(d))26°N的垂直速度又有发展，且27°～29°N的上升运动区开始建立，表明系统开始北抬。

(a)0708；(b)0808；(c)0908；(d)1008

2.3 不断的对流不稳定能量释放和再生、重聚

持续性暴雨发生过程中必然伴随对流不稳定能量的释放和再生、重聚，暴雨发生前大气对流指数会有显著的特征[8-9]。图6 为持续大暴雨过程南昌探空图及CAPE值逐12 h变化，可以看到细长型的对流有效位能CAPE、丰沛的水汽、较高的暖云厚度和较小的风切变(图6(a)、图6(b)、图6(c))等非常有利于大暴雨的发生、发展及持续。

7日08:00—20:00、8日20:00到9日08:00、9日20:00到10日08:00，CAPE值明显减小，为能量释放阶段，对应强降水发生；7日20:00到8日20:00、9日08:00—20:00，CAPE值明显加大，为能量重聚阶段，对应强降水间歇(图6(d))。

(a)0808；(b)0908；(c)1008；(d)1008

3 结论

本文利用常规观测资料、MICAPS天气图和FNL再分析资料等，对2020年7月8—10日江西持续大暴雨过程进行了诊断分析，主要结论如下。

1)这是一次高水汽含量、强低空急流配合短波槽、切变线和梅雨锋等天气尺度系统引发的连续大暴雨过程。大尺度形势稳定主要体现在东北冷涡和副高脊线稳定，配合江淮切变线和梅雨锋的稳定。

2)利用FNL再分析资料对过程的水汽、动力、热力条件进行了分析，表明25°～29°N在800 hPa以下水汽含量丰富，强降水区上游有水汽通量大值区并伴有明显水汽辐合中心，同时垂直上升运动区与暴雨区对应良好。

3)南昌站的探空CAPE值呈现有利强降水的细长结构，且有明显的能量释放和再建过程。能量释放阶段对应强降水发生时段，能量重聚阶段对应降水间歇时段。

4)稳定天气背景、持续的水汽输送和辐合以及不稳定能量的释放、再建是造成此次连续大暴雨过程的关键所在。