漳州市一次梅雨期强降水过程成因分析

黄铭绸 黄奕丹 许乾杰 何秀恋 洪晓湘　

漳州市一次梅雨期强降水过程成因分析

黄铭绸1黄奕丹2,3许乾杰4何秀恋4洪晓湘2,3

（1.福建省东山县气象局，福建 东山 363401；2.福建省漳州市气象局，福建 漳州 363000； 3.海峡气象开放实验室，福建 厦门 361012；4.福建省诏安县气象局，福建 诏安 363500）

利用常规观测资料对2020年5月19日发生在漳州市梅雨期一次强降水过程进行分析，得出此次过程是由近地层辐合线主导的局地性强降水，前期强盛的低空急流源源不断地提供较丰富的湿静力能量，辐合线的存在造成浅薄冷暖空气交汇，触发不稳定能量释放和强降水的发生。通过雷达分析得出此次过程属于典型的低质心热带海洋性降水回波，后向传播机制是导致回波在漳浦县维持较长时间的主要原因，双偏振雷达资料表明该回波以大雨滴为主，用于雨强估测效果较好。CMA－上海模式对弱天气尺度强迫的对流性强降水有一定的体现作用，在主观预报难以判断此类强降水时，加强潜势分析和回波监测是增加短时临近预报提前量的有效应对手段。

梅雨期；强降水；辐合线；低空急流；雷达；短时临近预报

引言

5月至6月是福建省漳州市的梅雨期，它是北方冷空气与来自低纬的暖湿空气交汇而形成的极锋性降水，由于南北两种气团的水、热性质迥然有异，构成气候上的多雨时期，是福建省漳州市洪涝多发的季节，对人们的生命财产安全造成较大的威胁，因此对梅雨期的降水预报显得尤为重要。

近几年，国内的许多学者在梅雨期的研究上做了大量的研究。赵玉春等[1]分析了2006年6月5日至8日引发福建北部大暴雨的梅雨锋上的中尺度对流系统活动，发现梅雨锋上强降水造成的非绝热加热在中尺度对流系统的形成和发展中起了重要作用。刘彩虹等[2]通过对浙江省一次梅雨期暴雨过程的高低空环流形势和中尺度对流系统及其物理量特征进行分析，表明暴雨过程为典型的梅雨天气系统背景下低空急流的加强和低层切变线的北抬或南压造成的具有明显的中尺度特征的一次降水过程。黄文娟等[3]分析了江淮流域中尺度涡旋引发的一次持续性梅雨期暴雨过程，结果发现暴雨过程降水强度与MCV的增强和减弱及西南急流的强度一致。刘建勇等[4]对比分析了五种不同类型的梅雨暴雨的误差增长特征及其机制，得出冷空气抬升、低层涡旋、边界层冷池、重力波等在梅雨期暴雨系统的误差增长发挥着重要作用。周金莲等[5]系统性地分析了39例梅雨期极端暴雨过程边界层中尺度天气系统动力热力特征的基础上，归纳出三种不同天气类型下极端暴雨边界层中尺度天气系统的发展模型。阙志萍等[6]分析了2020年7月7日至10日发生在江西省的连续性大暴雨天气过程的环流形势和大尺度水汽特征，发现此次过程是在梅雨锋暴雨天气形势下，东北冷涡引导冷空气南下与副高北侧暖湿气流在长江中下游交汇形成的。张雪蓉等[7]利用WRF中尺度数值模式对2010年7月12日至13日梅雨期影响江苏的江淮切变线大暴雨过程进行数值试验，研究切变线南侧水汽强度、垂直厚度和输送位置变化对降水发生、发展的影响，揭示湿位涡对江淮切变线降水的指示性。

本文通过对2020年5月19日发生在福建省漳州市的一次强降水过程进行分析，探讨降水发生机理，为提高漳州市梅雨期强降水预报的准确率和服务效果提供一定的参考。

1 实况概述

统计2020年5月19日8时至20日8时累计雨量，福建省漳州市普降中到大雨，东南沿海暴雨到大暴雨，共有11个自动站超过50 mm，2个自动站超过100毫米，以漳浦县石榴镇丰收园114.7毫米为最大，降水主要发生在19日午后至傍晚，最大小时雨强30～60 mm/h，4个自动站小时雨强超过50 mm/h，以漳浦旧镇镇60.7 mm/h为最大。此次过程特点有降水历时时间短，主要集中在19日午后至傍晚，局地性强，暴雨主要出现在漳浦县和云霄县，降水强度强，伴有强雷电与6～8级雷雨大风。

2 成因分析

此次强降水过程出现在5月19日，分析过程发生前5月17日至18日700 hPa与85 hPa风场，发现低层西南气流强盛，达到低空急流的标准，西南暖湿气流源源不断地输送水汽与不稳定能量，为此次过程提供了较为丰富的湿静力能量。

同时，从5月19日高空形势场看，8时500 hPa为弱西南气流，副高退至海上，福建省漳州市南部沿海一带存在850 hPa切变线和925 hPa辐合线，切变线是我国主要的降水天气系统之一，同时，底层东北风与西南风辐合明显，至20时500 hPa高空槽东移入海，虽然850 hPa切变线依然维持在漳州市上空，但是925 hPa已转为一致的偏东风，此时降水已明显减弱。

从地面形势场看，5月19日8时福建省漳州市地面主要受偏南风影响，至午后地面弱冷空气入侵，有地面锋系存在，辐合线停滞在漳浦县和云霄县一带，辐合线北侧偏东气流增强，辐合线南侧为偏南风，20时地面转为偏东到东北气流。

此次过程中，弱冷空气入侵造成近地层辐合线触发降水的产生，但因缺乏中高层系统的配合，所以强降水的范围较小，强降水落区只出现在漳浦县与云霄县。同时，地面辐合线的位置与强降水落区较为一致，为今后判断强降水落区有较好的指示意义。

19日8时，汕头站低层湿度较大，湿层深厚，k指数为35℃，cape值为1 870.6 J/kg，代表着不稳定能量较大。另外，虽然厦门站cape值为2 208.3 J/kg，但是低层湿层浅薄，因此暴雨区只集中在漳州市南部地区，其他地区以小到中雨为主。

从19日14时经漳浦县本站的假相当位温剖面图来看（图1），925 hPa的假相当位温大于85℃，表明低层为高能区，500 hPa的假相当位温小于60℃，预示着中高层有干冷中心，dθse/dz＜0说明了上冷下暖，代表着此次过程存在强的不稳定层结。从14时的垂直速度剖面图可以看出（图2），强降水落区附近垂直速度大，上升运动强烈。

图1 2020年5月19日14时假相当位温剖面图

图2 2020年5月19日14时垂直速度剖面图

3 雷达分析

从此次过程的组合反射率中可以看出，回波发展形态存在明显的南北差异，925 hPa辐合线以南回波强度较强，降水效率高，而辐合线以北降水强度减弱，分析其主要原因在于辐合线以南主要为偏南气流，带来暖湿空气，使暖区内能量不断地得到补充和输送。同时，925 hPa辐合线以南降水维持时间长，而辐合线以北回波生消快，主要是受回波后向传播的影响，对流系统的新生和传播是形成长生命周期对流系统的重要机制，由于后向传播的对流系统存在相对于平均风矢量的逆向发展过程，造成对流回波移速小于平均风速，即移动较慢，易导致持续性强降水[8]。

从5月19日强回波经漳浦县旧镇的雷达剖面图上看（图3），此次强降水过程属于低质心回波，回波强度在40～60 dBZ之间，实况中逐5分钟雨量可达10 mm以上，表明了降水效率高，为热带海洋性降水。从19日强回波经过漳浦的雷达风场反演上看（图4），13时左右强回波进入漳浦，此地上空西南气流加大，并且地面有东北风与西南风辐合，上升运动剧烈，引发漳浦县和云霄县等地产生较强降水。

从厦门双偏振雷达资料中得出（图5），强降水时间段漳浦县的中南部地区有50 dBZ以上的强回波影响，最大漳浦县旧镇上空达62 dBZ，差分反射率值达2.5 dB以上，说明该区域内降水粒子的尺度、大小均较大，另外，该区域差分相移率最大可达3.5 deg/km，说明漳浦县上空含有丰富的大水滴，粒子相态分类也表明上空为大雨滴，有利于强降水的产生。

图3 2020年5月19日13时41分经漳浦县旧镇雷达剖面

（a）粒子相态分类；（b）差分相移率；（c）协相关系数；（d）差分反射率。

4 模式与预报检验

对比分析各家模式的降水预报，结果表明此次降水过程中大尺度模式12小时降水预报均偏小，区域模式对于漳州市北部地区的降水有一定的体现，同时，CMA－上海3 km模式与CMA-MESO在量级上有预报到暴雨的级别，对于大暴雨的预报未能有所体现，另外，CMA－上海3 km模式降水落区预报较好，在漳浦县境内预报有暴雨的量级。

对比分析欧洲中心数值模式风场预报与实况风场（图6），预报风场中，漳州市上空无明显的风场辐合，850 hPa与925 hPa为一致的偏东气流，925 hPa辐合线位于海上，而实况是850 hPa有切变线维持，925 hPa辐合线位于漳州市境内。此次过程中福建省漳州市气象台预报5月19日天气小到中雨，部分乡镇大雨，面上预报量级与实况基本一致，但对于局地性暴雨到大暴雨未能提前预报。因此，在今后的预报中，应多关注潜势预报并提升中尺度分析能力，发现不稳定条件时，可适当增大预报量级。

（a）5月19日14时500 hPa；（b）5月19日14时700 hPa；（c）5月19日14时850 hPa；（d）5月19日20时925 hPa。

5 结束语

（1）此次发生在漳州市梅雨期间的局地暴雨过程是由近地层辐合线主导的强降水，具有突发性、局地性、高效性的特点。

（2）此次局地暴雨过程属于非典型强降水过程，其大尺度环流系统较不明显，动力强迫弱，但由于前期低空急流的存在，为福建省漳州地区补充了较丰富的湿静力能量，且弱冷空气的侵入造成近地层存在辐合线，形成了浅薄的冷暖空气交汇，为不稳定能量的释放和强降水的发生提供了触发条件。

（3）此次强降水回波属于典型的低质心热带海洋性降水回波，降水效率高，双偏振资料也表明该回波以大雨滴为主，用于雨强估测效果较好，后向传播机制是导致回波在漳浦维持较长时间的主要原因。

（4）CMA－上海3 km和CMA-MESO等中尺度模式预报对弱天气尺度强迫的对流性强降水有较好的体现，主观预报难以在短期时效内判断此类强降水，加强潜势分析和回波监测是增大临近预报提前量的有效应对手段。

[1]赵玉春，李泽椿，王叶红，等. 2006年6月5～8日梅雨锋上中尺度对流系统引发福建北部暴雨的诊断分析[J]. 大气科学，2008(3): 598-614.

[2]刘彩虹，陈优平，曾令建. 浙江一次梅雨期暴雨过程中尺度特征及成因分析[J]. 浙江气象，2019，40(4): 16-21.

[3]黄文娟，陈永林，束炯. 2015年江淮流域中尺度涡旋梅雨期暴雨过程的诊断分析[J]. 气象与环境学报，2017，33(6): 25-33.

[4]刘建勇，谈哲敏，顾思南. 梅雨期暴雨系统的流依赖中尺度可预报性[J]. 大气科学，2011，35(5): 912-926.

[5]周金莲，张家国，吴涛，等. 长江中游梅雨锋极端暴雨过程中的边界层中尺度系统主要特征[J]. 气象，2022，48(8): 1007-1019.

[6]阙志萍，陈云辉，王萱. 江西一次持续性梅雨锋暴雨过程水汽特征及源地[J]. 气象与减灾研究，2022，45(2): 105-113.

[7]张雪蓉，李晓容，廖一帆，等. 水汽对梅雨期切变线大暴雨影响的数值试验[J]. 气象科学，2021，41(5): 617-630.

[8]俞小鼎. 多普勒天气雷达原理与业务应用[M]. 北京: 气象出版社，2006.

Analysis of the Causes of a Heavy Precipitation Process during the Rainy Season in Zhangzhou City

Using conventional observation data, an analysis is conducted on a heavy precipitation process that occurred during the rainy season in Zhangzhou city on May 19, 2020. It is concluded that this process is a localized heavy precipitation dominated by the convergence line of the near surface layer. The strong low altitude jet in the early stage continuously provides abundant wet static energy, and the existence of the convergence line causes the intersection of shallow cold and warm air, triggering the release of unstable energy and the occurrence of heavy precipitation. Through radar analysis, it is concluded that this process belongs to a typical low centroid tropical oceanic precipitation echo, and the backward propagation mechanism is the main reason for the echo to maintain for a long time in Zhangpu county. Dual polarization radar data shows that the echo is mainly composed of large raindrops, which has a good effect in estimating rainfall intensity. The CMA-Shanghai model has a certain manifestation effect on convective heavy precipitation forced by weak weather scales. When subjective forecasting is difficult to determine such heavy precipitation, strengthening potential analysis and echo monitoring is an effective response method to increase the short-term approaching forecast advance.

rainy season; heavy precipitation; convergence line; low altitude jet; radar; short-term approaching forecast

P45

A

1008-1151(2023)07-0045-03

2022-11-10

漳州市科技计划项目（ZZ2021J31）；闽西南区域协同发展气象科技专项课题（2020MXN07）。

黄铭绸（1975－），女，福建东山人，福建省东山县气象局工程师，从事预报预警等综合业务工作。