APP下载

2020年深汕区两次特大暴雨过程成因的诊断对比

2024-01-12刘嘉劲李泳泽林佩贤陈银兰李天然伍志方

热带气象学报 2023年5期
关键词:落区低层急流

刘嘉劲,李泳泽,林佩贤,陈银兰,李天然,伍志方

(1.汕尾市气象局,广东 汕尾 516600;2.广东省气象台,广东 广州 510641)

1 引 言

广东省深圳汕尾特别合作区(下称“深汕区”)地处粤港澳大湾区最东端,为深圳第“10+1”区,东与汕尾市相连,西与惠州市接壤,位于粤东暴雨中心境内[1],其北边汕尾莲花山脉走势为自东北向西南方向倾斜,在深汕区境内海拔最高达1 250 m以上,南部沿海则多分布小山脉。深汕区作为深圳唯一有农村的区域,基础设施薄弱且抗灾能力差,暴雨引发的内涝、山体滑坡、崩塌等地质灾害给当地经济和人民生产生活造成严重影响。尤其是2020年5月20—22日及6月6—8日深汕区出现的两次特大暴雨过程接连打破本地降雨记录,造成了多处严重内涝和经济损失,引起了当地相关部门及群众的广泛关注。

近年来我国华南地区的极端强降水频发,特别是汕尾一带的暴雨中心的暴雨强度多次出现接近或突破历史记录的极值[2-3],极端强降水事件的影响系统复杂、致灾性强、强度及落区预报难度大,一直都是预报工作的难点和重点,也引起业内学者的高度重视。丁一汇等[4]从四个方面对中国暴雨的理论与重要进展进行综述和评论,指出未来中国对流尺度暴雨理论研究的挑战。何立富等[5]则总结提炼了3 类华南暖区暴雨类型——边界层辐合线型、偏南风风速辐合型,以及强西南急流型的天气系统配置及触发因子。有的学者则通过对比分析不同的极端强降水个例,发现降雨过程的热力条件、水汽输送、边界层偏南气流的差异是导致降水强度和持续时间不同的重要原因[6-12],且在许多极端强降水过程中,经常会存在明显的中尺度特征[13],也有部分专家从水汽条件及相关物理量因子方面着手,试图找出影响暴雨强度的重要因子[14-17]。还有的研究认为边界层急流对特大暴雨有着重要影响,边界层急流在提供充沛的水汽条件的同时,配合特殊地形能形成明显的水汽通量辐合[18-19]。近年一些学者开始对暴雨中心或“雨窝”地形进行研究[20-21],发现一些迎风坡、峡谷和喇叭口地形对偏南暖湿空气有阻挡或抬升作用,位于山前迎风坡等有利地形的地面辐合线起到了触发及维持对流的作用[22-23]。以上研究都显示出极端强降水过程的影响系统复杂,其落区具有明显的局地性,加上目前的各种数值模式对特大暴雨的预报能力有限,因此给预报工作带来很大的难点。

本文着眼于深汕区2020 年5 月20—22 日(简称过程1)和6月6—8日(简称过程2)两次特大暴雨过程,重点从这两次过程发生的环流形势、物理量场、雷达回波特征等方面进行对比分析,以期能对本地特大暴雨过程预报起业务指导作用,为深汕区防灾减灾提供参考和依据。

2 资料和方法

图1 给出深汕地区及周边地形的特征。2020年5—6月深汕区两次极端强降水过程接连刷新本地降雨极值,雨势猛烈,降雨落区集中,分析需要用到多源资料,本文使用的数据及平台包括:(1)ERA5 0.25 °×0.25 °时间间隔为1 h 的再分析资料及香港探空数据,用于分析大尺度环流形势与物理量诊断;(2) 上述时段内深汕区自动气象站观测资料和广东省气象台雨燕(SWIFT)平台,用于分析降雨的强度、空间分布和地面风场;(3) 汕尾新一代多普勒天气雷达系统(CINRAD-SA)在体扫模式VCP21 下的逐6 分钟体扫资料以及深圳市临近预报决策支持平台(PONDS),用于分析雷达回波演变特征;(4) 地形资料则来自地理空间数据云的30 m 分辨率数字高程数据,用于分析地形对降水的影响。

3 过程概述

2020 年5 月20—22 日,深汕区共4 个站点累积雨量超过200 mm,全区平均雨量为134.9 mm,最强降雨时段集中在21日23时—22日02时(北京时间,下同),过程累计最大雨量及最大滑动1 h 雨量均出现在深汕区小漠镇小漠站,分别为361.8 mm 和153.7 mm,其中滑动1 h 雨量刷新了本地极值。从图2a可见,此次过程局地性明显,降雨量大值区主要集中在西南部的小漠镇一带,而中北部地区累积雨量基本都在150 mm以下。

2020 年6 月6—8 日,深汕区连续3 天出现暴雨以上降水,最强降雨时段出现在8 日02—08 时,共9 个站点录得单日300 mm 以上,其中小漠镇小漠水库站单日雨量达510.7 mm(7日20时—8日20时),刷新了本地日雨量极值。过程累计最大雨量及最大滑动1 h雨量也出现在小漠镇小漠水库站,分别为665.3 mm 和139.1 mm,后者也成为本地滑动1 h 雨量历史第2。从图2b 可见,过程2 雨量大值区主要集中在沿海地区。

从表1 可看到,过程2 中短时强降水的总站次及出现时次远多于过程1,而过程1 出现的极端小时雨强与最大阵风则比过程2 要大。从图2 可见,过程2 强降雨落区更广,而过程1 中极端强降雨落区更集中。两次过程降雨量南北分布差异较大,特大暴雨落区局限于小漠镇、鲘门镇两个沿海乡镇,空间分布向内陆迅速衰减,南北雨量差异达2.5 倍以上。本文将针对以上两次特大暴雨过程的极端降雨过程进行分析对比,以揭示深汕区前汛期降水的一些特点。

表1 深汕区2020年“0522”(过程1)与“0608”(过程2)特大暴雨过程实况对比

4 两次过程环流背景对比

前汛期暴雨的产生是各种尺度天气系统共同作用的结果,直接造成暴雨的中小尺度天气系统往往依附于有利的大尺度形势,这两次特大暴雨过程也不例外,但在具体的环流形势下又存在一些差别。

过程1 期间,200 hPa 广东位于西风急流南侧的扇形辐散区,500 hPa 中高纬维持“两槽一脊”形势,脊区位于贝加尔湖附近,深厚的东亚大槽引导槽后冷空气南下进入广东,副热带高压(以下简称副高)大致呈带状(图略)。850 hPa 与925 hPa 南海北部长时间出现低空急流(图3a、3c)。21 日粤北存在低涡,强烈的气旋性弯曲加剧其东南侧的低空急流,925 hPa 粤东地区位于该急流左侧的风速辐合区中,源源不断的南海水汽聚集在粤东沿海一带。22 日白天低涡逐渐东移至福建上空,低空急流也随之东移,降雨逐渐减弱(图略)。

图3 850 hPa高度场、风场(风向杆) (a、b)及925 hPa高度场、风场(风向杆) (c、d)阴影区风速≥12 m/s。a、c.2020年5月21日23:00;b、d.2020年6月8日02:00。

过程2 期间,200 hPa 南亚高压稳定位于中南半岛北部,广东处于其东北侧的西北辐散中,500 hPa 中高纬形势为“一槽一脊”。低纬地区副高稳定少动,青藏高原到孟加拉湾不断有南支槽东移影响(图略)。7 日上午850 hPa 与925 hPa 珠江口及以东沿海低层西南风达15 m/s 以上,此时对应地区的强降雨存在列车效应。8 日凌晨位于低压中心东南部的广东再次被强盛的低空西南急流所控制(图3b、3d)。8 日下午随西南急流大值区移至福建沿海,强降水随之减弱。

综上所述,两次特大暴雨过程的主要天气影响系统相同点为都有西南急流和低涡切变共同影响。不同点则是过程1中高纬形势为“两槽一脊”,并有槽后引导南下的冷空气影响。过程2 中高纬形势为“一槽一脊”,低纬不断有南支槽东移影响。

为分析两次过程的特大暴雨落区(114.75~115.25 °E,22.50~22.75 °N)低层的风速及风向情况,通过使用ERA5 再分析资料针对该区域绘制各层高度平均风场及进行风速反算,得出估计近似值,并分别叠加小漠站和小漠水库站小时雨量(图4)。

图4 过程1(a)和过程2(b)特大暴雨区域850 hPa、925 hPa风速及小时雨量

过程1 中850 hPa 和925 hPa 始终维持西南风,风速在21 日20 时开始加大,并在21 日23 时以后达到急流水平,到了22 日凌晨风速达15 m/s 以上,直到22 日05 时以后开始明显减弱。对应降雨实况为:21 日21—22 时为强降雨开始阶段,21 日23 时起降雨强度急速加大,22 日01 时之后雨势虽然略减弱,但降雨强度仍然较强,直至22 日02 时之后降雨才明显减弱。过程2 中850 hPa 和925 hPa都存在边界层西南季风脉动,其中7日23时起风速逐渐增强,且在8 日凌晨达到急流水平,之后风速虽然略减小,但结合低层风场进行分析可知由于此时珠三角一带存在风速大值区,其东侧的深汕区一带存在风速辐合(图略)。8 日早晨虽然850 hPa 上风速再度加大至急流水平,但此时深汕区位于急流中心南侧辐散区且925 hPa风速较小。对应降雨实况为:7 日23 时以前无明显降雨,而在7日23时—8日02时为降水开始阶段但雨势较弱,02—08时为强降水时段,夜雨猛烈,其中强降水巅峰出现在8日03时前后;08时以后降雨减弱。

过程1 低层风速较过程2 大,风速加强更快。两次过程均存在低层西南季风脉动,降雨加强时段均与低层风速加大时段有较好对应关系,强降水巅峰出现在最大风速之前,风速减弱时段则与降雨减弱时段无对应关系。

5 两次过程物理量特征对比分析

5.1 水汽条件

过程1 中的水汽主要来自孟加拉湾经中南半岛和南海进入广东的输送,另外也有部分水汽来自西太平洋的偏东风的输送(图略)。从850~925 hPa 层次的水汽通量来看(图5a、5b),水汽通量大值区随着低涡东移逐渐往东扩展,21 日下午随着低空急流的建立,水汽通量的大值区也移至粤东沿海。在强降水开始出现的21 日23 时,850~925 hPa水汽通量在广东省的分布呈南强北弱的状态,其核心大值区主要位于广东沿海;其中粤东沿海水汽通量在850 hPa 和925 hPa 分别达18 g/(cm·hPa·s)和24 g/(cm·hPa·s)。因此深汕区有着充沛的水汽来源,此时也对应出现了打破历史极值的小时雨强。到了22 日白天,水汽通量大值区逐渐东移至粤东海面,强降水也随之南压至海面。

图5 850 hPa(a、c)及925 hPa(b、d)风场(箭头)、水汽通量(单位:g/(cm·hPa·s))a、b.2020年5月21日23:00;c、d.2020年6月8日02:00。

过程2 中的水汽输送与过程1 类似,水汽来源于孟加拉湾经中南半岛和南海进入广东,过程2期间850~925 hPa珠三角沿海水汽通量一直维持在18 g/(cm·hPa·s)以上,特别是6月7日08时珠江口水汽通量大值中心超过30 g/(cm·hPa·s),此时段珠三角东侧不断出现强降水。7 日夜间珠三角区域水汽通量减弱,且此时附近无低空急流出现,珠三角东侧的强降水处于间歇期(图略)。随着8 日凌晨低空急流重新建立,水汽通量大值区也再次急速向东延伸,此时850 hPa水汽通量在广东省的分布呈北强南弱的状态,其核心大值区主要位于韶关、河源一带,925 hPa 水汽通量中心大值区主要位于珠三角,但粤东沿海水汽通量在850 hPa和925 hPa 仍然达18 g/(cm·hPa·s)和21 g/(cm·hPa·s)以上,且一直维持至8日下午(图5c、5d)。

综上所述,两次过程均与低空急流给粤东地区带来充沛水汽密切相关,粤东一带沿海低层水汽通量都较大。但过程1 除了来源于孟加拉湾的水汽输送以外,还有西太平洋水汽的输送,且过程1 中850~925 hPa 水汽通量在广东省的分布呈南强北弱,而过程2中水汽通量大值区则较偏北。另外,为进一步分析水汽条件,选择位于两次过程中的特大暴雨落区的小漠站一带(115.0 °E,22.75 °N),对其进行水汽通量散度时间-高度剖面分析(图6),可见两次过程的水汽辐合中心都出现在地面至925 hPa高度之间,水汽辐合时段均与粤东沿海回波加强的时段对应。过程1 水汽辐合强度比过程2 强,但过程2 出现水汽辐合的频次更多,水汽辐合时间更久,从7日凌晨一直维持到9日早晨。

5.2 不稳定条件

特大暴雨过程的发生除了需要充沛的水汽输送外,大气不稳定层结的存在也至关重要。这里用假相当位温θse来作为降雨过程的不稳定条件的重要参考量,从而分析大气中能量的分布特征。随着低空急流强度和范围的加大及东移,925 hPa上的θse大值区也随之加大并东伸至粤东沿海。由图7a~7b 可看到,虽然两次过程的θse大值区与水汽通量大值区相比位置较偏西,但深汕区925 hPa上的θse仍达359 K 以上,说明两次过程的低层都存在较强的不稳定条件。过程1 中深汕区位于θse上的等值线密集区,即中尺度能量锋区,锋区强度约为10 K/(150 km),而过程2 中深汕区附近的锋区强度则明显偏弱。

图7 2020年5月21日23:00(a)、6月8日02:00(b)单时次925 hPa假相当位温水平场,过程1(c)、过程2(d)单点(小漠站)假相当位温(单位:K)高度-时间剖面图

从两次过程在深汕区小漠镇小漠站的假相当位温时间-高度剖面图可看到,过程1 在5 月21 日17 时—22 日17 时低层始终处于高能高湿区控制,θse维持在356 K 以上(图7c),配合低层西南风场的增强,小漠附近出现明显的增暖增湿,导致了5 月21 日夜间极端强降水的发生,但在降水最强时段近地面层上θse略有减小,此时近地面有冷池形成。图7d则显示过程2中6月7—8日对流层低层θse维持在356 K 以上,虽然其θse强度与过程1 差不多,但维持时间比过程1更长,加上对流层低层长时间处于西南风场的控制,导致出现长时间的强降水。与过程1 类似,在8 日凌晨降雨最强时段近地面的θse相对较低,说明也是与近地面冷池的形成有关。

由于深汕区本地无探空站,故选取距离深汕区最近的香港探空站作为代表,从5月21日20时(过程1)与6月7日20时(过程2)香港探空站的温度对数压力图来看(图略),过程2的大气湿度层比过程1深厚,而两个过程的对流有效位能(CAPE)值在最大雨强出现之前均超过2 000 J/kg,K指数分别为38 ℃和34 ℃,SI指数均为负值,且抬升凝结高度(LCL)高度都较低,即表明特大暴雨出现前的层结一直处于不稳定状态,而且较弱的抬升条件就能触发对流。

5.3 动力条件

暴雨的形成需要持续的、强的上升运动,而动力条件是判断对流能否发展和维持的关键因素。图8a~8b 显示两次过程中200 hPa 深汕区均为明显的正散度区,沿22.75 °N 的散度垂直剖面图(图8c、8d)可见,过程1 中珠三角东侧最强的辐合层在900 hPa 以下,最大值达-15×10-5s-1,最强辐散层在200 hPa 以上,达20×10-5s-1以上;过程2 中,最强的辐合层出现在950 hPa 以下,为-6×10-5~-9×10-5s-1,最强辐散层在200 hPa 附近,最大值为9×10-5s-1。两次过程的散度值相比华南前汛期暴雨低层辐合中心值-3×10-5~-8×10-5s-1和高层辐散中心值3×10-5~12×10-5s-1均偏强[1],其中过程1的散度值远超以上数值,这充分说明两次暴雨过程中,深汕区上空均存在明显的低层辐合和高空辐散,有利于暴雨过程的维持。

在预报业务中,常使用700 hPa垂直速度表征中低层垂直上升速度的强弱,负值越大表明垂直上升运动越强,反之,正值则为下沉运动[15]。分析700 hPa 气压垂直速度场发现(图略),两次过程深汕区附近的上升速度虽然为负值,但与广州一带相比明显偏小,总体而言上升速度大值区与广州一带暴雨落区对应较好,而与深汕区附近的暴雨落区对应则较差。沿22.75 °N 作高度-经度剖面图(图9a、9c),发现两次过程中114~115 °E均为垂直速度大值区的范围,这与暴雨落区有着较好的对应,其中过程1 中垂直速度中心在400~200 hPa 之间,垂直速度最大值达-240×10-2Pa/s;过程2的垂直速度中心则在600~200 hPa之间,垂直速度最大值为-100×10-2Pa/s。值得注意的是,两次过程在低层均存在弱上升或下沉运动区,为进一步分析垂直速度的垂直分布情况,沿115 °E 作高度-纬度剖面图(图9b、9d),可看到过程1 的上升运动从边界层往南倾斜发展至高层;而过程2中的上升运动则先在边界层略微往南倾斜发展后再向北与600 hPa以上的垂直速度中心相连。

以上可知,两次过程的上升运动均从边界层贯穿至中高层的强上升运动区,其中过程1中高层大气上升运动较其他层次明显,且中心值也远超一般华南前汛期暴雨区垂直运动最大值-80×10-2~-160×10-2Pa/s;而过程2垂直运动中心值虽然比过程1小,但其上升运动范围较一般华南前汛期暴雨区上升运动范围(500~300 hPa)更广[1]。

6 雷达回波演变特征与触发维持机制对比

6.1 雷达回波演变特征

极端强降水的形成不仅需要环流形势和环境参量场等必要条件,还需要强降水的触发以及维持机制,分析雷达回波发展演变对摸清极端强降水的落区和强度有重要指示意义。因此,为加强对极端强降水的触发和组织过程的认识,下面分别将两次过程的回波演变均分成三个阶段进行分析对比。

6.1.1 过程1

(1) 海上强回波减弱阶段。5 月21 日12—20时,回波主要出现在广东省东北部与珠江口东侧海面,前者位于切变线南侧,结构较松散,回波强度在35~40 dBZ,随切变线南压逐渐往东南方向移动至粤东沿海并加强;后者位于低空急流左侧,回波呈团状分布,结构较紧凑,强回波为40~50 dBZ,局部达55 dBZ(图10a),回波移速缓慢,其范围与强度随着低空急流减弱而逐渐变小。

(2) 团状回波北移阶段。5月21日20—23时,低空急流略有北推,原本位于珠江口东侧海面的团状回波迅速往北偏东方向移动,但由于急流强度变化不大,团状回波在北移过程中逐渐减小为单体回波(图10b)。随着单体回波移动到深汕区南侧,深汕区于22时前后开始出现强降水。

(3) 强单体回波原地加强阶段。5 月21 日23时—22 日01 时,深汕区位于再次加强的低空急流左前侧,强回波维持在深汕区南侧并原地发展加强,强回波中心与周围回波的强度梯度很大,导致强降雨只集中小漠镇一带,随后回波形态逐渐演变为钩状回波,其中心强度最大达60 dBZ 以上,回波后侧V 型槽口表明有强下沉气流(图10c),此阶段具有短时雨势强、局地差异大、强对流明显的特点,最终小漠站出现153.7 mm/h 的极端小时雨强,同时伴有28.7 m/s 的短时大风。02 时以后随着低空急流的北推,位于深汕区沿海的强单体回波迅速减弱消失(图10d)。

为进一步分析该强单体回波特征,下面对其原地加强阶段(2020年5月21日23:42)的回波进行分析:回波发展整体不高,回波顶高在9 km 左右,强回波质心较低,回波中心普遍在3~5 km(图11a),此阶段垂直积分液态水含量极高,达58 kg/m2以上(图11b);径向辐合延伸至4 km 左右,最大径向辐合位于边界层,6 km以上为径向辐散,高层辐散十分明显(图11c)。速度图上显示从1.5~3.4 °仰角体扫上有着较明显的正负速度辐合对配合反弓形特征(图11d),并且持续2 个体扫以上,但正负速度中心距离超过10 km,说明存在强烈的低空辐合与中γ尺度涡旋。

根据访谈的内容总结出,提高对散打运动的认识对发展和推广散打运动有促进的作用,以广西师范大学为例,会对新入职的体育教师进行散打运动培训,虽然表面看来非专业的武术散打运动项目的教师与武术散打课程的开设和发展是无关的,其实是有很大的关系的,体育教师对一项有着深远意义的运动项目都没有支持和理解,那么会直接影响身边的学生和有关领导对这项体育项目勿视,进而阻碍散打运动课的开设、发展和推广。

6.1.2 过程2

(1) 对流单体东北移发展阶段。6 月7 日21—23 时,随着7 日低层西南急流的建立,惠州近海源源不断有对流单体生成发展并向东北方向移动(图12a),此时回波处于发展阶段,回波强度整体不强。

图12 过程2在2020年6月7日22:00(a)、8日02:00(b)、8日09:00(c)、8日17:00(d)雷达回波组合反射率

(2) 线状强回波带维持阶段。6月7日23时—8 日09 时,此阶段回波位于925 hPa 低空急流前端,沿着惠州-汕尾沿海形成密实线状回波带形态,中心迅速加强至55 dBZ 以上,同时在惠州沿海不断有对流单体新生东移发展,与已生成的回波单体连接形成西-东走向的强而窄的线状雨带,形成列车效应并持续影响惠州-汕尾沿海(图12b)。此阶段具有降雨效率高、持续时间长、累积雨量大的特点,最终导致深汕区沿海普遍出现强降雨,其中在6 月8 日02 时小漠水库站出现139.1 mm/h 的雨强。

(3) 回波南移减弱阶段。6 月8 日09—16 时,随着925 hPa 低空急流的减弱,原本位于惠州-汕尾沿海的线状回波带逐渐南压入海减弱(图12c),虽然珠江口附近又有回波新生发展东移,但强回波带位置总体偏南,且维持时间不长,对深汕区沿海影响不大(图12d)。

对该线状强回波带发展最强阶段(2020年6月8 日02:30)的回波进行分析:整个过程回波带发展不高,回波顶高普遍在6 km 左右,强回波质心普遍在4 km以下,呈明显低质心的暖云降水结构(图13a)。回波带的垂直累积液态水含量较大,部分达40 kg/m2以上(图13b)。径向辐合主要位于近地层,中层表现为强的入流速度,10 km 以上为径向辐散(图13c)。8 日02:30 的速度图上则可看到有低空急流的辐合,零度线呈“S”型,即有暖平流(图13d),并且从7日上半夜一直维持到8日上午。

图13 2020年6月8日02:30回波特征 a.沿260 °方位角的基本反射率剖面图(单位:dBZ);b.垂直积分液态水含量(VIL,单位:kg/m2);c.沿260 °方位角的径向基速度剖面图(单位:m/s);d.1.5 °仰角基速度图(单位:m/s)。

由上可知,两次过程的回波强度均达55 dBZ以上,质心高度均较低,同时VIL 值都很高,并且都存在低层辐合上升运动。但两次过程回波特征也存在差别:过程1 为稳定少动的强单体回波,并伴有中γ尺度涡旋特征,过程2 为形成列车效应的线状强回波带,且维持时间更长,故过程2 造成的强降水范围更广,累积雨量更大;而过程1 回波发展高度较过程2 更高,VIL 值也更大,低层径向辐合及高层辐散也比过程2 明显,故过程1 出现的最大小时雨强及短时大风较过程2更大。

6.2 回波触发和维持机制对比

研究表明,在高温、高湿和对流不稳定的环境层结下,粤东沿海地区受来自海面的偏南暖湿气流北推及前期MCS 冷池出流的共同作用下,易形成地面辐合线并有利于对流触发及发展[22-23],下面试从地面风场结合特殊地形方面展开,对两次极端强降水过程的触发和维持条件进行分析。

6.2.1 过程1

图14 5月21日22时(a、c)和5月22日00时(b、d) 10 m风场(a、b,矢量,单位:m/s;橙虚线为辐合线;阴影为地形)以及雷达组合反射率(c、d,单位:dBZ)

6.2.2 过程2

7 日21 时在深圳东南部有弱回波在地面辐合线附近生成,辐合线随着海上偏南气流的北上逐渐往北移,并于22时开始在惠州沿海一带维持,辐合线附近的对流单体不断生成发展并向东北方向移动(图15a、15c)。到了8 日01 时前后,辐合线的位置略微东移至惠东与深汕交界处,随着回波单体的不断触发东移,形成了一条从惠东至汕尾沿海的线状强回波带(图15b、15d)。由于莲花山南侧的偏冷气流与海上暖湿气流长时间的相持对峙,加上深汕区与惠东县交界处存在的相对低海拔区域,使得辐合线移动近乎停滞并维持至8 日08 时前后,该线状强回波带的列车效应也持续了约8 h,最终随着低空急流的减弱,线状回波带才逐渐减弱南压至海上。

图15 6月7日22时(a、c)和6月8日01时(b、d)10 m风场(a、b,矢量,单位:m/s;橙虚线为辐合线;阴影为地形)以及雷达组合反射率(c、d,单位:dBZ)

以上分析表明,两次过程均是在海上暖湿气流北推与陆上偏冷气流沿莲花山南下共同作用下,在惠东和深汕区沿海形成地面辐合线并维持,而且特殊地形对地面辐合线起到滞留作用。过程1中表现为单体回波从海上北移至深汕区沿海,并在地面辐合线附近发展加强;而过程2则是强降水回波在长时间维持的地面辐合线附近不断触发和维持,最终形成列车效应。但地形的影响往往是被动的,且需要各种有利环境条件进行配合,且这种影响尚难以量化和模拟,仍需进行进一步的研究。

7 小结和讨论

(1) 两次过程雨量南北分布差异大,特大暴雨落区局限于沿海,最强降雨时段均出现在凌晨。过程1 极端小时雨强与最大阵风比过程2 大,但过程2强降雨落区更广,持续时间更长。中高层均为有利的天气形势配置,低层伴有西南急流影响。不同点在于,过程1 中高纬为“两槽一脊”,槽后引导冷空气南下,低层风速较过程2大,加强更明显;过程2中高纬为“一槽一脊”,低纬有南支槽东移影响。

(2) 低空急流给粤东地区带来了充沛的水汽,其中过程1除了来源于孟加拉湾的水汽输送以外,还有西太平洋水汽的输送,水汽通量大值区位于广东沿海及海面;过程2 中水汽通量大值区较偏北,且维持时间更久,出现水汽辐合的频次更多。

(3) 两次过程低层均处于高能高湿区控制,层结处于强烈的不稳定状态。其中过程1 中深汕区附近的中尺度能量锋区强度较过程2 强;过程2 中θse高值区维持时间及西南风场控制时间比过程1更长。

(4) 两次过程暴雨落区上空均存在明显的低层辐合、高空辐散,上升运动均由边界层向上倾斜发展后与强上升运动区相连,动力条件十分有利,其中过程1中的上升运动更强。

(5) 两次过程的回波强度强,质心高度低,VIL值高,均存在低层辐合上升运动。但过程1为稳定少动的强单体回波,并伴有中γ尺度涡旋特征,短时雨强及大风更强。过程2 为形成列车效应的线状强回波带,且维持时间更长,造成的强降水范围更广,累积雨量更大。

(6) 两次过程均是海上暖湿气流北推与陆上偏冷气流沿莲花山脉南下共同作用下形成地面辐合线并维持,而且深汕区西南部特殊地形对地面辐合线起到滞留作用。但过程1 为单体回波从海上北移至地面辐合线附近发展加强;而过程2则是强降水回波在地面辐合线附近不断触发和维持,并形成列车效应。

由于深汕区2019 年以前气象站不足10 个,缺乏本地的相关历史研究,加之物理量分析受到资料格点密度及可信度等方面的影响,地形对降雨落区的影响也尚难以量化和模拟,因此特大暴雨强度及落区预报仍然给预报工作带来很大的难点。

猜你喜欢

落区低层急流
我国运载火箭落区控制技术取得新突破
智海急流
智海急流
智海急流
智海急流
台风“威马逊”和“海鸥”与大尺度环流相互作用对云南暴雨落区的影响
掘进工作面管棚支护过冒落区探究与实践
关于低层房屋建筑工程造价的要点及控制措施探讨探索
住八楼以上的人,早亡风险低
1209号台风“苏拉”登陆福建后垂直结构和暴雨落区关系