华东地区一次春季暴雨过程诊断分析

王楠

（沧州市气象局，河北 沧州 061001）

近些年，关于暴雨诊断分析方面的研究有许多。Rao等[1]研究发现，2010年7月中国北方一次暴雨过程中的低空西南急流提供了大量潜在不稳定能量和丰富水汽。黄思先等[2]在分析2019年5月湖北东部一次大暴雨过程中发现，有西南向的水汽输送通道并在暴雨区强烈辐合。赵 强等[3]指出，河套东北侧弱干冷空气与西南暖湿气流在陕北形成假相当位温密集带，锋生触发陕北地区不稳定能量释放形成强降水。郭大梅等[4]分析了2016年西安高架雷暴天气过程，指出高架雷暴发生是因为存在条件对称不稳定CSI。张芳华等[5]在一次冬季暴雨分析中指出CSI通常与锋面暴雨有一定关联。高珩洲[6]指出地形通过改变山地动力、水汽等物理量场从而影响暴雨的落区和强度。胡燕平等[7]对河北省两次春季暴雨过程进行分析，发现两次过程的水汽均集中在800 hPa以下,主要是低层和边界层的水汽辐合，强的水汽输送和水汽辐合对暴雨的产生有非常重要的贡献。廖胜石等[8]对一次华南暴雨过程中的水汽输送和热量进行了研究，得出暴雨区的水汽主要发生在低层。

2019年4月8 —9日我国华东地区发生了一次暴雨天气过程，最强累计降水出现在安徽中南部地区，最大24 h累计降雨量超过70 mm，给当地带来一定的损失。本文对此次春季暴雨特征和物理机制进行分析，以期提高这类暴雨预报准确率。

1 资料与方法

本文利用地面自动观测站2019年4月9日8：00 至 10 日 8：00（北京时，下同）24 h 累计降水资料以及 4月 9日 2：00—20：00逐小时降水资料，NCEP/NCAR时间分辨率为6 h，水平分辨率为2.5°×2.5°的再分析格点资料，对此次强降雨过程特征以及强降雨发生机制进行多尺度分析。

2 降水实况与大尺度环流背景分析

从4月10日2：0024h累计降水分布（图1）来看，华东多地出现暴雨天气过程，其中安徽中南部降雨最强，安庆、铜陵出现大暴雨，累计雨量最大达到70 mm以上。4月9日凌晨暴雨过程从安徽北部开始，到9日10：00—14：00暴雨中心移至安徽中南部，其中安庆、铜陵雨强达到28 mm/h以上；随后雨区移至安徽浙江交界山脉地带，至20：00华东地区暴雨过程基本结束。

图1 2019年 4月9日2：00至10日2：00 24 h累计降水量

从大尺度环流背景来看，暴雨期间500 hPa上在中高纬地区呈西高东低环流形势。9日2：00 850 hPa上西南风急流为华东带来大量暖湿空气，黄淮地区西部气旋式环流开始形成。8：00黄淮气旋加强，西南急流也随之加强延伸到江苏，继续向北输送暖湿气流，并与来自北方冷空气交汇，对应地面在安徽、湖北、江西地区有一条明显冷锋，锋后暴雨天气持续并加强。到9日14：00，黄淮气旋减弱，急流前沿退居浙江南部，对应在地面上冷锋移动到安徽、江苏以南，锋面附近降水减弱。9日20：00，高空短波槽减弱，黄淮气旋东移出海，华东地区暴雨基本结束。

3 水汽条件

本次降水过程有2条明显水汽通道，一条受低空急流作用将南海北部水汽不断向我国内陆输送；一条由低空急流将太平洋西部水汽沿副高外围向内陆输送。9日8：00，安徽中部地区水汽通量最大，并有水汽通量辐合，为白天暴雨区降水提供充足水汽。到9日14：00，西南低空急流逐渐转为西风气流，2条水汽通道在安徽南部汇合，水汽通量辐合有利于安徽中南部暴雨中心降水的维持。随着华东大部分地区暴雨发生，水汽被大量消耗，西南低空急流减弱，水汽条件逐渐转差，暴雨过程基本结束。

4 动力条件

锋面抬升可以为暴雨的发生和发展提供有利的动力条件。4月9日凌晨，925 hPa上冷暖空气开始在安徽北部交汇，温度梯度增大，有锋面生成，上升运动加强，受锋面抬升降水过程开始。随着北方强冷空气不断南下，在安徽以及江苏北部地区出现等位温线密集带，有利于暴雨维持。由图2可知，在14：00 925 hPa上江苏北部等位温线变得稀疏，温度梯度减小，锋面过程减弱，此地区暴雨基本停止，等位温线密集带南移至安徽中南部附近，F1最大达到了 27 K/（100 km·h），锋面抬升较强，有利于在安徽中南部的安庆、铜陵等地产生最强降水。14：00在北纬 30°～31°、东经 116°～119°附近 F1小于 0，锋消作用不利于暴雨发生发展，但此时安徽南部仍有暴雨发生，因而还要考虑地形抬升作用。

图2 2019年4月9日14：00 925 hPa锋生函数、风场和位温在 20°～40°N、105°～125°E 上的分布

4月4日白天，低层西南急流受安徽南部黄山和九华山阻挡产生暴雨，因在迎风坡上升运动强烈，对流更加旺盛，使迎风坡降水强度整体比背风坡处降水强度大。随后在浙江北部，以锋消作用为主，因为西南急流前沿到天目山附近，受其抬升触发了此处的暴雨。

5 不稳定能量

此次过程中降水区CAPE值较小甚至为0，低层大气表现为稳定或中性层结，考虑这次暴雨发生可能是有条件对称不稳定（CSI）存在。参考Powell等[9]使用总风场来计算湿位涡（MPV），对不稳定条件判断方法如下：MPV＜0，且， 表明存在 CSI；MPV＞0 且，表明存在条件不稳定（CI）；否则，既不存在CSI，又不存在CI。

在4月9日2：00和8：00，低空急流向华东地区输送大量暖湿空气，受北方强冷空气抬升，在图3（a）、（b）上925 hPa均存在大量CI，此阶段的降水主要是锋面抬升触发低层CI，暖湿空气倾斜爬升进入高层，引起了倾斜对流运动。9日14：00，随着冷空气不断南下，在图3（c）上可以看到CSI集中出现在北纬30°～31°、东经 116°～120°附近。从图4上可以看到，在200～300 hPa和850 hPa以下存在大量CSI，此时在北纬 30°～31°的 850 hPa以下等 θse线几乎和等压面垂直，近乎为0，大气层结接近于中性，这有利于CSI的发生。结合前文动力条件分析可知，在北纬30°～31°附近为山地地形，地形迫使西南急流抬升触发暴雨；由于低层也存在CSI，斜升气流能更快地触发CSI，有助于降水加强和持续，因而安徽中南部比安徽北部降水时间较长，降水量较大，在北纬30°～31°附近对应着暴雨中心。到9日20：00，在图3（d）可以看出，925 hPa有CSI在浙江北部大量分布，山地抬升导致不稳定能量释放，但因为此时水汽条件转差，浙江北部降水相对较弱。

图3 2019 年 4 月 9 日 2：00、8：00、14：00、20：00 CSI、CI和非 CSI/CI在 25°～40°N、105°～125°E 上的分布

图4 2019 年 4 月 9 日 14：00 28°～33°N、117.25°E 饱和相当位温和CSI垂直分布

6 结论

在天气尺度上，此次强降雨过程受高空槽、低空急流、锋面系统和黄淮气旋的共同影响。高空槽引导北方冷空气南下，在对流层低层形成锋面系统，加上槽前近地面黄淮气旋不断发展，形成江淮气旋活动背景下的一次暴雨过程。

西南低空急流将南海北部和太平洋西部的大量水汽向北输送至长江中下游地区，并在锋生附近产生明显水汽辐合，为强降雨过程提供有利的水汽条件。

这次华东平原地区暴雨发生主要与锋面抬升导致条件不稳定和条件对称不稳定能量的释放有关；而在安徽南部黄山、太行山脉、浙江北部天目山附近山地地区，地形强迫使西南急流抬升触发强降雨。