一场强对流暴雨的中尺度分析

庄革富　蒋荣复　曾文慧

摘要根据自动站观测资料、卫星云图以及新一代天气雷达资料，结合高低空流场以及各种物理参数的变化等，对2012年5月15日福建省仙游县出现的午后强对流暴雨大风等中尺度天气过程进行诊断分析。结果表明，此次强对流暴雨的流场垂直分布比较一般；低层虽有较强的SW气流，但尚未达到急流程度；500 hPa也没有前倾槽，但200 hPa有比较强的辐散气流；高低空湿度垂直分布有利于对流不稳定天气的产生，低层湿度大，高层湿度小，上干下湿，层结不稳定；从各种物理参数值看，5月14日20：00测站沙氏指数、对流有效位能Cape及假相当位温等大部分物理参数均有利于强对流天气的产生。

关键词强对流；暴雨；中尺度；诊断分析

中图分类号S161.6文献标识码A文章编号0517-6611（2014）12-03663-04

作者简介 庄革富（1963- ），男，福建仙游人，工程师，从事短时和短期天气预报、台风暴雨天气和强对流天气预报等研究。

受南支槽东移、中低层切变线南压以及低层SW急流等共同影响，2012年5月15日福建省仙游县出现了强对流天气，当日14：00～15：00部分乡镇雷电交加、狂风暴雨。境内金建、鲤城、榜头、九鲤湖和常太等1 h雨量达30 mm以上，分别为30.3、30.3、72.0、69.2、40.7 mm。与此同时，金建和盖尾还分别出现8～9级雷雨大风，其中金建瞬间极大风速达22 m/s的偏西大风为最大，盖尾瞬间极大风速18 m/s偏东大风为次之。当日过程降水量九鲤湖达80.9 mm，为最大，榜头77.9 mm为次之。此次强对流暴雨的特点是时间短促、时空分布极为集中，强风暴呈东北—西南向线性排列，从莆田市的奥柄、常太到仙游县的九鲤湖、榜头、鲤城、金建，象一条线划过，强降水带主要在仙游县境内。笔者利用当日自动站资料、卫星云图及新一代天气雷达资料，结合高低空流场及各物理参数的变化等，对此次中尺度天气过程进行诊断分析，试图揭示此次过程的某些内在特征，以期为今后此类强对流暴雨预报提供某种借鉴。

1高空形势分析

暴雨发生前的5月14 日20：00，低层切变线进一步东移南压，但其南侧SW气流尚未达到急流程度，而 700 hPa SW急流开始建立[1]，500 hPa南支槽加深东移靠近，槽前SW气流继续增强，副高588 gpm线西侧抵近东南沿海，福建仙游县处在中低层切变线南侧和副高西侧加强的SW气流中（图1a1、b1、c1）。15日08：00，500 hPa南支槽进一步东移靠近；同时，中底层处在切变南侧，底层SW急流开始建立[2]，测站位于急流附近（图1a2、b2、c2）。15 日20：00， 500 hPa南支槽东移出海，中底层SW明显减弱，急流消失（图1a3、b3、c3）。另外，5月14 日20：00，在200 hPa高空图上（图2），测站上空有比较强的西北辐散流场，测站附近的NW气流达16 m/s ，抽吸作用比较明显[3-4]，使得低层气流不断地强烈抬升，大气更加不稳定。综上所述，850 hPa有较强的SW气流的辐合扰动，500 hPa为前倾槽，200 hPa为较强的辐散流场，这是较典型的强对流暴雨天气高低层流场配置。

2物理量场分析

2.1稳定度分析

2.1.1高空风场分布。5月14日20：00，强降水带附近850 hPa为较强SW风（图1a1），200 hPa为较强NW风（图2），上冷下暖[5]，层结不稳定，有利于对流的发展。

2.1.2各物理参数分析。根据福州和厦门测站5月14日20：00的探空资料，可以看出当时福州和厦门的沙氏指数SI分别为-4.12、2.18 ℃，可以推测强降水带附近沙氏指数SI为-3.15 ℃，说明当时强降水带附近的大气层很不稳定；福州K指数达38 ℃，而厦门的K指数仅27 ℃，可以推测强降水带附近K指数32.5 ℃左右，比较不稳定；福州和厦门的对流有效位能Cape分别为2 000.8、2 035.1 J/kg，仙游县强降水带附近的对流有效位能Cape可测算为2 018.0 J/Kg。根据有关文献，当对流有效位能Cape>2 000 J/Kg时，发生强对流暴雨的可能性大[6]。另外，14日20：00，福州和厦门的假相当位温Δθse分别为4.9、3.1 ℃，说明当时该区域500 hPa比850 hPa的位温低得多，测站附近大气层结非常不稳定。

2.2湿度场分析

2.2.1暖平流。14日20：00，测站风向从850 hPa到500 hPa是明显顺转的，夹角为90°，且两者风速大，说明当时测站上空有很强的暖平流[7]，层结不稳定。

2.2.2水汽通量。15日08：00，850～700 hPa测站附近水汽通量大，尤其是850 hPa達12 g/（cm·hPa·s），而500 hPa水汽通量较小（图3）。这种上干下湿的水汽通量配置，使得强降水带附近湿不稳定状态将维持较长的时间。

2.2.3相对湿度。5月14日20：00～15日20：00 850 hPa有高湿中心自西向东向测站靠拢，强降水带上空有深厚的湿气层（图4）。

3天气雷达回波特征

从雷达基本反射率拼图（图5）可以看到，从5月15日13：04开始，仙游县东北方向有带状强回波南压，强回波带强度大多在45～55 dBz，局部超过55～60 dBz[8]。到了15：09左右，强回波带逐渐移出仙游县，与上述天气形势的演变基本相符，当时测站附近有源源不断的SW～NE向的强对流单体——列车效应（MCS）。 注：a1、b1、c1为14日20：00；a2、b2、c2为15日08：00；a3、b3、c3为15日20：00。

4卫星云图特征

从卫星云图（图6）可以看出，5月15日08：00～15：00有强对流云团快速东移南压的过程。另外，从卫星水汽图像IR3上（图略）还可以看出，当时测站附近存在短时快速线状的中尺度对流复合体MCC[9]。

5降水數值预报产品的释用

根据2012年5月14日20：00～15日20：00 24 h降水数值预报预报产品（图7），中央台当时仙游县降水预报落区为0～5 mm；而日本降水预报也明显偏少，测站附近仅5～10 mm。

6本站气压的时空分布

5月14日20：00～15日17：00，本站气压最大振幅2.9图32012年5月14日20：00 850 hPa（a）、700 hPa（b）和500 hPa（c）T639水汽通量图42012年5月14日20：00（a）、15日08：00（b）和15日20：00（c）EC相对湿度分布注：7结论与讨论

（1）此次强对流暴雨的流场垂直分布比较一般。低层虽有较强的SW气流，但尚未达到急流程度。500 hPa也没有前倾槽，但200 hPa有比较强的辐散气流。高低空配置不是很理想，但还是出现了强对流暴雨天气。

（2）高低空湿度垂直分布有利于对流不稳定天气的产生，低层湿度大、高层湿度小，上干下湿，层结不稳定；从各种物理参数值看，5月14日20：00测站沙氏指数、对流有效位能Cape及假相当位温等大部分物理参数均有利于强对流天气的产生；此次暴雨范围不大，但比较集中，呈线性分布，尤其是短时强降水非常明显，与上述各种不稳定气象要素的相互综合作用息息相关。

（3）此次强对流暴雨过程本站气压不是太低，但当日14：00前3 h有较明显的负变压。与以往常见的强对流暴雨天气前后本站气压的跳跃式变化有所不同，对以后仙游县此类强对流暴雨预报有一定启示。

参考文献

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