2023年6月22日宜春市暴雨天气过程分析
2024-01-01何书情宋宽吴燕良
摘 要:利用宜春市多普勒雷达拼图和MICAPS实况数据等气象探测资料,对2023年6月22日发生的一次暴雨天气过程进行诊断分析,结果显示:此次暴雨过程是在有利的天气背景下发生的,高空槽东移过程中配合中低层切变线、一定强度的西南风以及中低层很好的风速风向辐合条件,加上较为充足的水汽供应、强的850 hPa负中心辐合抬升及较高K指数的热力条件,是造成此次暴雨发生的环境场特征,加之降水的持续时间较长,因而形成了此次宜春市大范围的强降水天气过程。
关键词:高空槽;切变线;辐合抬升;强降水天气
中图分类号:P458.121.1 文献标志码:B 文章编号:2095–3305(2024)05–0-03
“龙舟水”一般指南方地区端午前后发生的强降水天气。气候学将5月下旬至6月下旬确定为“龙舟水”时段[1]。在“龙舟水”期间,南海季风一般比较活跃,此时发生的强降水过程往往具有范围广、强度强、持续时间长、致灾程度重的特点,而持续时间长、影响范围广的暴雨又极易诱发洪涝灾害及山洪、泥石流等次生地质灾害,给人类生存环境带来巨大的破坏[2]。近年来,越来越多学者对暴雨过程进行系统性研究并获得大量丰硕的成果[3-5]。国内学者对暴雨的形成进行大量的研究,以期进一步提高对暴雨发生机制的认识,最大限度地避免或减轻暴雨带来的损失[6]。张雪蓉等[7]
利用WRF模式对2010年江苏梅雨期间的一次江淮切变线大暴雨过程进行数值试验,结果发现,中层水汽对暴雨的维持具有重要的作用,低层水汽变化能够对大暴雨中心降水强度产生重要影响。张凌云等[8]对2020年柳州市一次“龙舟水”的成因研究发现,地面辐合线是暴雨触发的重要机制,低层的西南急流和急流脉动为暴雨提供持续的水汽与能量供应,迎风坡地形抬升对暴雨具有增加的作用。
宜春市位于江西省西北部(113°54′~116°27′E,27°33′~29°06′N),享有“月亮文化之城”的美誉,常住人口约为500万人。宜春地处九岭山脉向鄱阳湖平原过渡地带,地形地貌多样,地势北高南低,北部多丘陵山地,东部为平原,总面积为1.87万km2。气候类型为东亚季风气候,春夏湿润多雨,冬季阴冷多雨,霜冻期短,降水周期长,年均降水总量可达1 500~1 800 mm[9]。
2023年6月22—23日,受高空槽东移、低层切变线系统的影响,宜春市出现了一次大到暴雨、局部大暴雨的降水过程,利用常规气象观测资料和多普勒雷达资料,对本次宜春市暴雨天气过程的环流形势、探空分析、动力抬升、水汽供应及雷达回波演变等进行研究,为未来宜春市气象防灾减灾、暴雨预报预警提供技术支撑。
1 暴雨实况分析
2023年6月22日08:00—6月23日08:00,宜春市出现一次大范围的暴雨天气过程,全市平均降雨量51.1 mm,有97个站点降雨量超50 mm,有10个站点降雨量超100 mm。国家站最大为上高县,达84.9 mm,樟树市63.9 mm次之,区域站点最大降雨量为上高县翰堂镇翰堂站,达121.7 mm。从小时雨强来看,最大小时雨强出现在上高县南港大窝里站,达57.1 mm/h,3 h雨强最大是上高蒙山站,达81.8 mm/h,6 h雨强最大是上高蒙山站106 mm/h。强降水落区主要集中在宜春市中南部,强降水主要集中在22日08:00~10:00。
2 环流背景
6月22日08:00—23日08:00,200 hPa高空上,宜春市处于西北急流和偏南急流的分流辐散区,高层的抽吸作用促使低层上升运动加强,在500 hPa 上(图1),东北地区有较强冷涡维持,高纬地区表现为“三槽一脊”的环流形势,低纬度地区副高在南部沿海地区稳定维持,584线基本维持在长江沿线,有利于暖湿气流稳定持续输出,江西省北部地区附近有冷舌延伸,湖南省中北部有短波槽东移,受中低层上的西南急流和切变线的共同影响,宜春市处于较强急流前端,充足的水汽和不稳定能量向宜春市不断输送。
850 hPa上,存在很强的风速和风向辐合,配合高空的辐散抽吸作用,有利于降水的产生,加上切变线维持时间超过10 h,造成宜春市出现大范围的持续降水天气。
6月22日是2023年“龙舟水”期间的宜春市降雨最强的一天,整个“龙舟水”期间,江西省北部地区附近有明显的高空辐散,而且江西北部地区处于高空急流的底部,还受高空槽不断东移的影响。
从图2可知,200 hPa上宜春市处于高空西北急流的分流辐散区,高层的抽吸作用使低层上升运动加强;在500 hPa 上,高纬度地区为“三槽一脊”的环流形势,低纬度副高在广东省沿海一带稳定维持,584线在长江中下游一带,有利于暖湿气流稳定持续输出,湖南省中东部有高空槽东移,700 hPa切变线在江西省北部地区维持,而850 hPa和925 hPa位置相差不大,大部分是在江西省中部地区;在700 hPa上,江西省大部分地区的温度露点差为0~1 ℃,湿度条件很好,为暴雨的产生提供了必要的条件。
在850 hPa上,赣州站风速为14 m/s,风向是西南风,而南昌站的风速只有4 m/s,风向是东北风,故而在850 hPa上,赣州和南昌之间的江西省中部地带有非常明显的风速风向辐合。在700 hPa上,赣州站风速为12 m/s,风向是西南风,而南昌站的风速只有2~4 m/s,风向也是偏西南风,江西省中部地区也有很明显的风速辐合,具有很强的动力抬升条件。
3 探空分析
由于宜春市没有探空站点,因此选择离宜春市较近的南昌站的探空资料进行分析。由图3a可以看出,K指数可以反映大气的层结稳定条件,若K指数值越大,层结就越不稳定,在6月22日08:00,K指数为36.2,对流不稳定能量相对较好,对流有效位能(CAPE)可用来表征对流发生潜势和潜在强度的一个重要指标,CAPE值达到180.6 J/kg,不稳定能量的存在为上升运动提供良好的支撑条件。而且整层湿度条件良好,湿层厚度达到200 hPa的高度,低层都是一致的偏北气流,850 hPa以上是偏南风,0~6 km的垂直风切变为12.8 m/s,大气不稳定条件较好。
由图3b可以看出,到6月22日20:00,湿层非常深厚,达到200 hPa附近,几乎贯穿整个对流层,700 hPa的风速较08:00明显增强,说明晚上偏南风已经抵达江西省北部地区,700 hPa的风速辐合条件基本消失,抬升条件大幅度减弱,不太利于暴雨的产生。
4 动力条件
在暴雨天气发生期间,持续性强降水往往需要比较好的动力抬升条件。在此次降雨过程中,200 hPa宜春上空存在很强的辐散中心,在700 hPa上,江西省中部地区也有明显的风速辐合,存在很好的动力抬升条件。从850 hPa上散度场来看,江西省西部地区存在明显的负散度中心,并随着切变线东移,而且负散度中心在宜春市境内维持长达6 h,低空辐合和高空辐散的配置形成强“抽吸”效应,产生猛烈的抬升作用,加上较长的维持时间,极易触发短时强降水。
5 水汽条件
充沛的水汽是导致强降水发生的必要条件之一,比湿是水汽的质量与该团空气总质量的比值,可以用来表征降水区的绝对水汽含量。此次降水过程开始,宜春市整体处于水汽中心大值区,中南部整层可降水量达60 mm,随着切变线的东移,整层可降水中心也逐渐东移至江西省东部地区。08:00,长沙站和南昌站700 hPa的比湿都为12 g/kg,850 hPa的比湿为16 g/kg。
20:00,长沙站700 hPa的比湿降至14 g/kg,南昌市比湿略有增加,为17 g/kg,850 hPa两站的比湿均为11 g/kg,说明晚间的绝对湿度大值区东移至南昌附近,宜春市水汽条件变差。因此在强降水发生期间,中低层的比湿值越大,强的辐合抬升将低层水汽输送至中上层,为暴雨发生提供有利条件。
6 回波分析
分析宜春站雷达拼图(图4)可知,此次影响宜春的暴雨过程最强时段为6月22日08:00~14:00,上游湖南省有一条西南—东北走向的混合型回波带生成,向东偏南方向移动,强降水回波最大强度为55 dBz以上,产生局地强降水,小时雨强超过50 mm/h。
最大小时雨量时段为09:00~10:00,该时段内上高县南港大窝里站雨强达57.1 mm/h, 短时强降水发生在团状回波带的若干个对流单体、回波短带中,回波强度45~50 dBz,反复经过上高,造成短时强降水。10:00~11:00,上高县短时强降水区域面积略有缩小,而且袁州区也出现一定范围的短时强降水,对应的雷达拼图也是袁州区和上高有2个较强回波云团。之后的时段短时强降水没有之前明显。由此可见,在大范围降雨天气过程中,出现的较小面积短时强降水的回波特征以短带回波为主,短带回波中心强度超过50 dBz,较容易出现短时强降水。
7 结论
(1)此次暴雨过程是在有利的天气背景下发生的,强的风速风向辐合以及850 hPa上维持较长时间的散度中心为暴雨的发生提供了良好的动力条件。
(2)整层水汽都在50 mm以上,加上中低层的比湿在14 g/kg以上,为暴雨的发生提供良好的水汽条件,不断加强的西南风也为暴雨提供了持续的水汽补充。
(3)在业务短临预警中发现有团状回波时,应注意其中短回波带发展。回波短带降水效率较高,尤其是回波强度≥50 dBz 时,往往容易产生短时强降水。
参考文献
[1] 何莉阳,周秀华,赖晟,等.2022年广西最强“龙舟水”气候成因分析[J].气象研究与应用,2023,44(1):70-75.
[2] 伍红雨,李春梅,王迪龙.近55年广东“龙舟水”异常特征及成因分析[J].热带气象学报,2017,33(5):608-616.
[3] 龚琬丁,周玉淑,钟珊珊,等.山东地区一次夏季极端暴雨中尺度系统发展演变过程及机理分析[J].大气科学,2023, 47(3):786-804.
[4] 段汀,陈权亮,廖雨静.“21·7”郑州极端暴雨的形成过程及致灾机理分析[J].气象科学,2022,42(2):152-161.
[5] 甘璐,邓长菊,李津.北京地区“7.21”特大暴雨不稳定能量诊断分析[J].气象与环境学报,2015,31(4):1-6.
[6] 杨舒楠,张芳华,胡艺,等.“23·7”华北特大暴雨过程的基本特征与成因初探[J].暴雨灾害,2023,42(5):508-520.
[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] 张凌云,刘蕾.柳州2020年一次“龙舟水”成因及预报偏差分析[J].气象研究与应用,2022,43(3):67-71.
[9] 王文军.气候变化条件下宜春地区水稻生长模拟研究[D].南昌:南昌大学,2017.
作者简介:何书情(1996—),女,江西吉安人,助理工程师,主要从事地面观测和天气预报工作。#通信作者:吴燕良(1993—),男,江西抚州人,工程师,主要从事天气预报及生态气象工作,E-mail:1412675747@qq.com。