2020年9月19日漳州市大暴雨过程分析

张建华，靳 婷

1.福建省华安县气象局，福建华安 363800；2.河南省驻马店市气象局，河南驻马店 463000

在全球变暖的气候背景下，近年来的大气环流异常，暴雨、大暴雨事件常有发生，强降水造成的经济和财产损失越来越大。暴雨是我国主要气象灾害之一，常导致山洪暴发、房屋冲塌、农田淹没、交通和电讯中断等，给国民经济和人民生命财产带来严重危害[1]。多年来，气象工作者一直重点关注暴雨，针对暴雨机理成因，赵思雄等[2]详细研究了中国暴雨机理。陈翔翔等[3]从大尺度环流背景和环境参数特征进行分析。刘雯等[4]在中小尺度系统特征方面进行了研究。目前，暴雨预报准确率还难以满足地方政府部门决策和民众防灾需求，这就要求气象工作者深入认识暴雨发生发展的大气物理机制，提升暴雨预报准确率。

漳州市地处福建省东南部，境内地势西高东低，呈现喇叭口地形。对于2020年9月19日漳州市中北部暴雨过程，选用常规气象观测数据、逐小时降水资料、多普勒天气雷达产品和卫星云图产品拟从高空环流形势、物理量场方面进行多维度分析，探讨了强降水发生发展机制，为福建地区强降水研究提供依据参考。

1 降水过程实况与特征

2020年9月19 日夜间，漳州市中北部出现强降水天气过程，降水自西南向东北扩展。此次暴雨、大暴雨过程有以下特点：一是范围广，累积雨量大。统计2020年9月19日20:00~20日20:00 24 h降水量发现，雨量超历史同期1倍多，全市有60个自动站雨量超过50 mm，10个自动站雨量超过100 mm，其中，华安县沙建镇最大为183.0 mm。二是短历时强降水雨强大。全市有52个自动站小时雨强超过30 mm/h，最大小时雨强出现在华安县沙建镇，达85.0 mm/h，有6个自动站连续2 h的小时雨强超过30 mm/h，沙建镇连续2 h累积雨量达最大151.3 mm，达到暴雨红色预警标准。三是降水时段集中，夜雨特征明显。强降水集中在20日凌晨，过程降水最强时段为19日23:00~20日03:00，自西向东移动。

2 环流背景与影响系统

从环流形势（图1）看，19日20:00亚洲中高纬地区呈两槽一脊形势，东北冷涡携冷槽南下，东部沿海受低槽槽前西南气流影响，588位势高度线北界控制在长江中下游地带，福建处在592位势高度线外围暖湿不稳定区域。700 hPa低涡冷切变线位于福建西北部，850 hPa低涡位置较700 hPa低涡位置偏北，700 hPa与850 hPa西南急流出口位置相近，位于福建西北部。随着降水发生，西南急流发展加强，低涡随低槽继续向东、向南移动。漳州位于低涡切变线南侧急流辐合带上，福建位于200 hPa分流辐散区，低层925 hPa偏东风辐合区，低层加强偏东风为降水带来了源源不断的水汽。地面场上，福建受东、西路冷空气影响，西路弱冷空气冷锋前沿压至漳州市北部，冷暖交汇明显，漳州北部和东部沿海有对流云团发展。

图1 2020年9月19日20:00高空影响系统、500 hPa环流形势和FY-2G红外卫星云图

3 暴雨云团生消

监测卫星云图动态（图2）发现，中-β暴雨云团A在16:00左右形成，云顶亮温达-65℃，低槽带上有多个对流云团。18:00对流云团A与单体云团合并形成对流云带，降水趋于明显。23:00对流云带加强发展，新的暴雨云团发展，亮温继续下降，中心亮温达到-71℃。同时，在云团西南部有新的暴雨云团B生成发展。暴雨云团发展旺盛，雨量分布不均，凌晨时段产生连续2 h≥30 mm/h的强降水，19日23:00~24日00:00，沙建镇连续2 h累积雨量达最大151.3 mm，23:00~24:00降水最剧烈，达85.0 mm/h。04:00暴雨云团继续东移，结构开始松散，降水逐渐结束。

图2 19日16:00~20日04:00 FY-2G红外卫星云图

4 物理量分析

4.1 水汽条件

充足的水汽是产生暴雨的必要条件之一，大气中水汽含量越高，越利于形成暴雨[5]。比湿是大气水汽因子表征的重要指标，分析19日20:00比湿场（图3a）可知，漳州地区850 hPa比湿均处在14 g/kg湿度大值区，伴随降水发生，比湿湿舌明显向北扩展，为暴雨的发生提供了充足的水汽条件。中低层加强的西南急流和近地面偏东风是暴雨的两条水汽输送通道，为暴雨提供源源不断的水汽供应，西南暖湿急流同时加强了不稳定层结的不稳定性，促进强降水发生发展。

强降水的出现还离不开辐合上升的集中堆积。19日08:00降水发生前，850 hPa漳州无明显水汽通量辐合，19日20:00福建中部沿海出现水汽通量散度负值区中心（图3b），中心值为-1.6×10-6g ·s-1·cm-2·hPa-1，漳州水汽通量散度负值区在-1.2～-1.6×10-6g ·s-1·cm-2·hPa-1。随着时间推移，水汽通量辐合区向东北延伸，20日凌晨强降水发生时段漳州有较强水汽输送辐合，且水汽在强降水区域不断堆积。

图3 喀什市1982—2022年开春期年际变化

4.2 动力条件

低层风速切变和水平风向切变是引起辐合上升运动的主要原因之一，通过散度场分析可知，19日08:00强降雨发生前，漳州市850 hPa散度为正值，为明显辐散区。19日20:00漳州市位于散度辐合区，中心数值达-1.2 s-1，同时200 hPa散度场福建上空处于强盛分流辐散区，对应有1.2～1.6 s-1的强辐散中心，表明20:00降水开始时低层存在较强辐合上升运动，低空辐合高空辐散构成上升运动的必要条件，低层水汽辐合通过上升运动释放凝结潜热的正反馈作用加强了强降雨的发展。

垂直速度的垂直分布在一定程度上能揭示暴雨系统的垂直结构。在垂直速度上，对流层中低层垂直速度为负值，说明有较强烈的上升运动。分析850 hPa垂直速度可知：漳州850 hPa上维持大于-4 hPa/s的垂直速度，最大垂直速度出现在19日20:00，达-8 hPa/s。较强的垂直速度配合水汽条件，有利于暴雨的出现。低层辐合上升配合高层辐散下沉的高低空相互耦合贯通共同推动暴雨、大暴雨的发生发展与维持。

4.3 不稳定条件

强降水的产生需要有强烈的辐合上升运动带动水汽向上辐合抬升，使低层暖湿大气层结抬升凝结形成降水。假相当位温（θse）是气压、水汽压和温度的函数，表征大气暖湿能量特征，对流层中，低层假相当位温显著增加可造成对流不稳定。850 hPa假相当位温场上：暴雨期间，漳州假相当位温一直为72℃~76℃，持续处在高温高湿不稳定区高能环境中。暴雨区能量、水汽条件充沛，这也是漳州地区大范围强降水的能量维持机制。同时，假相当位温舌自南向北往东北倾斜，其东、西侧均存在低能中心区，表明有干冷空气渗透，有利于增强大气斜压不稳定性，加剧降水的发展。

K指数指大气稳定度，是一个综合垂直温度梯度、低层水汽含量和湿层厚度的气团属性量。K指数愈大，表明潜能愈大、大气愈不稳定。19日08:00 K指数在32℃，20:00 K指数超过36℃，暴雨发生期间，福建处于水汽和热量高能区，大气极不稳定，在西南急流与低涡切变线共同激发下，不稳定能量释放产生此次强对流降雨。

5 雷达回波分析

分析龙岩雷达组合反射率拼图（图4）可知，19日20:00龙岩南部有一片状积云回波，龙岩南部回波发展增强并向偏东移动，22:00龙岩南部回波进入漳州北部华安县境内，在华安县沙建镇重新生成一块状对流回波，并逐渐发展旺盛。22:47两处回波汇合，进一步发展增强，并持续稳定少动，从开始到结束持续1小时48分，回波强度在45~55 dBz，超过50 dBz的对流回波，回波顶高延伸至5 km之上，积云对流发展旺盛，造成沙建镇23:00小时雨强85 mm，2 h累积雨量151.3 mm。在低涡切变线和急流影响下，23:26回波发展成横跨南靖—华安—长泰呈东北—西南向的带状对流回波，形成接近飑线的强对流系统回波带，雷达回波中心强度超过55 dBz，并缓慢向东南移动。01:00在回波在龙文区缓慢少动，造成龙文区14个区域站小时雨强超30 mm，其中10个站小时雨强超50 mm，最强小时雨强84.7 mm，仅次于华安县沙建镇85.0 mm。后侧入流通道导致带状对流弯曲断裂位置发生极端短时强降水。在弱冷空气偏北气流冷入侵和喇叭口地形的共同作用下起到抬升作用，释放对流不稳定能量，在漳州西南方向持续形成较强对流单体并向龙岩地区不断移动，后向传播机制形成明显列车效应，带来高效率降水。20日04:00回波基本移出，漳州市境内本轮强降水过程结束。

图4 19日20:00（a）、22:47（b）、23:26（c）、 20日01:00（d）龙岩组合反射率

6 结论

（1）在低槽携冷空气和副热带高压外围不稳定形势下，对流性强降水发生在低涡切变线南侧急流带上，天气系统的配合提供了降水发生的动力条件，低层偏东风和中低层西南急流提供了降水的水汽来源，副热带高压外围高能高湿区为暴雨产生提供了能量条件，地面扩散冷空气和中尺度系统形成了暴雨触发机制。漳州市此次中北部大暴雨过程主要是夜间短历时强降水引起的，小时雨强极端。

（2）中低层加强的西南急流和近地面偏东风是暴雨的两条水汽输送通道，为暴雨提供了源源不断水汽的供应。较强水汽输送辐合促使水汽在强降水区域堆积。低层水汽辐合通过上升运动释放凝结潜热的正反馈作用，加强了强降雨的发展。暴雨区能量、水汽条件充沛，假相当位温舌自南向北往东北倾斜，在其东、西两侧存在低能中心区，干冷空气渗透利于增强大气斜压不稳定性，加剧降水发展。

（3）在低涡切变线和急流影响下，积云对流发展旺盛，形成接近飑线的强对流系统回波带，后侧入流通道导致带状对流弯曲断裂的位置发生了极端短时强降水。在弱冷空气偏北气流冷入侵和喇叭口地形的共同作用下起到了抬升作用，释放了对流不稳定能量，形成后向传播机制，造成明显的列车效应，加剧了降水。