王明汉,林娇蓉,林爱心
(福安市气象局,福建 福安 355000)
暴雨天气是我国南方大部分地区出现频率最高的一类天气现象,暴雨发生往往会引发不同程度的洪涝、泥石流、山体滑坡等自然灾害,给地方经济造成巨大损失[1-2]。一直以来,为了进一步提升暴雨预报预测的精准性,有许多气象学者均对暴雨天气发生发展规律进行了研究。陶诗言[3]通过分析研究中国所产生的大暴雨个例指出,暴雨天气形成的原因是不同尺度间的作用所形成的,中小尺度系统能够对大尺度环流发挥反馈效果;但大尺度的环流形势会制约中小尺度暴雨系统的形成、发展。蒙伟光等[4]对华南沿海2011 年7 月15日—18 日持续暴雨过程中的季风槽与中尺度对流系统相互作用展开分析,其认为季风槽的中尺度对流系统主要是在弱斜压性环境下形成与发展,发展最强的大部分处于槽东西2边的涡度中心区。西南低空急流为对流反复出现为对流发展提高后的有利条件,这也是对流形成中尺度对流系统的关键因素。王坚红等[5]对华南沿海暖区辐合线暴雨地形动力机制进行数值模拟研究,确定暖区暴雨主要影响系统为两类辐合线低值系统:偏南向辐合线与西南向辐合线。
福安市隶属于宁德市,位于福建省东北部,地理坐标处于北纬26°41′~27°24′、东经119°23′~119°52′,境内气候温暖湿润,属中亚热带海洋性季风气候,年降水量为1 350~2 050 mm,大部分集中于汛期4 月—9 月,该时间段出现暴雨天气的频率非常高,特别是6 月暴雨天气尤其多。一旦出现暴雨天气,不仅会影响农业生产,而且会给城市交通、供电、通信系统的安全运行带来不利影响。对此,加强对福安市暴雨天气成因进行分析研究就显得尤为必要。本文对2019年6月22日—23日福安市连续暴雨天气成因展开分析,期望进一步掌握福安市暴雨天气的发生发展规律,从而为今后更好地开展暴雨预报预警以及防汛抗灾决策服务提供参考。
2019 年6 月22 日08 时—23 日20 时,福安市出现暴雨天气,部分地区有大暴雨(100~220 mm),最大小时降水量30~50 mm,局地可达70 mm以上,并伴有雷暴大风强对流天气。
2019 年6 月,北半球极涡分布特征呈单极偏心型分布,极涡中心分布在波弗特海北边,中心强度处在北纬80°南部,中心强度较强,为536 dagpm;高空槽分别位于西西伯利亚、东亚地与西欧。亚欧大陆中高纬主要表现为“2 槽1 脊”的环流形势,2槽分别处于乌拉尔山区域和亚洲东北部,高压脊控制区为贝加尔湖到我国新疆、甘肃、内蒙古一带。通过距平场进行分析了解到,极涡影响区域内,500 hPa 距平高度场主要为负距平,负距平的中心强度为-6~-2 dagpm,这意味着极涡要强于常年同一时间段。中高纬西风带环极涡中心分布特征呈多波动型,处在里海一带的低槽异常偏强,处在亚洲东北区域的高空槽略强于常年同一时间段,这样“西高东低”的环流形势对于高纬区域冷空气南下,为我国南方梅雨天气的稳定维持提供了所需的冷空气。同时,西太平洋副高6 月的面积要偏大于常年同一时间段,强度偏强。副高西脊点位置偏南,这使得我国梅雨玉带位置有所偏南,促使我国江南以及华南地区降水比常年偏多。6 月下旬,亚欧大陆依然为“2 槽1 脊”的环流形势,巴尔喀什湖区域的低槽不断变弱,鄂霍次克海低槽强度少变,西太平洋副热带高压显著东撤,我国东部海区分布着东亚槽,副热带区域短波系统活动十分活跃,因为低涡切变影响,我国江淮、江南、西南东部以及华南地区均发生暴雨天气过程。
在此次福安市暴雨天气发生期间,500 hPa 高纬地区一直存在着阻塞形势,副热带高压分布主要呈带状,它的脊线主要为东北-西南走向。2019 年6 月22 日20:00,500 hPa 巴尔喀什湖北边存在较为稳定的低压槽,我国华北地区和新疆东部主要受高压脊影响,东北地区北部与内蒙古中西部属于冷涡活动区。850 hPa处有低涡沿着切变线东移,切变系统持续加强,在西南东边到江南地区构成一切变线,呈东西走向,对我国西南、华南地区造成影响。6 月23 日08 时,500 hPa 形势场为“2 槽1 脊”的环流形势,冷涡始终处于东北地区东北地带,促使冷空气持续南下,并且和副热带高压西北部外侧的低压暖湿气流共同积聚,这对于我国南方天气系统的发生发展十分有利。850 hPa 冷空气不断增强南压,偏北气流增加至12 m/s,随着西南急流不断输送,南方区域低层暖湿条件持续加强,冷暖气流在江南、华南区域剧烈汇集,为对流系统的新生以及发展给予了较好的不稳定能量以及水汽[6]。与此同时,因为850 hPa 冷空气南压以及暖湿气流输送的影响,浙江、广东、江西、福建等省份动力条件较好,辐合上升不断增强,推动了这些地区的强降雨天气的发生,受其影响,福安市出现了暴雨天气。6月23日14时,850 hPa切变线依然南压,切变线南边区域对流发展旺盛,福建及其周边省份850 hPa比湿达到12~16 g/kg,CAPE 达到1 000 J/kg,促进了对流系统的形成以及发展,使得福安市及其附近区域出现了暴雨天气。24 日,副热带高压西伸北抬,控制福安市的水汽通道断裂,850 hPa 低涡变弱逐渐朝东边移动,切变线变弱消失,此次降水过程趋于结束。
通过分析850 hPa 比湿场分析可知获,2019 年6 月22 日08 时—6 月23 日08 时,福安市一带比湿达到12 g/kg 以上,意味着在850 hpa区域分布着较为深厚的湿区;此外,由南海至我国华南地区始终存在显著的西南气流,形成一个十分显著的水汽输送带[7];6 月21 日08 是—6 月23 日20 时,福安市一直位于水汽辐合大值区,福安市的水汽条件特别好,为本次暴雨天气的发生发展提供了较好的水汽条件。来自南海的水汽源源不断地朝降水落区输送并在福安市辐合聚集,为福安市暴雨天气给予水汽供应条件。
通过对本次暴雨天气中700 hPa 垂直速度场进行分析可知,暴雨天气出现之前,2019 年6 月21 日20 时,中低层均存在着下沉气流;6 月22 日08 时起,福安市上空属于较弱的上升气流区,福安市开始出现降水天气,伴随着时间推移,上升速度不断加快,6 月23 日08 时,垂直上升运动速度达到本次降水最大值,福安市大多数地区出现暴雨天气。
大气层结的稳定性可以通过K 指数来反映。通常情况下,K 指数愈大,则意味着大气层结愈不稳定[8]。结合此次暴雨天气出现时的资料可知,降水过程中福安市一直处于K 指数超过35℃的舌区,表明大气层结处于不稳定状态,促使大气不稳定能量得以释放,进而发生了暴雨天气。
(1)此次福安市连续暴雨天气具备降水强度大、累计雨量大、影响范围广的特点,给农作物、农田水利设施、交通基础设施等均造成十分严重的危害。
(2)主要是因为高空槽、低空急流和低层切变线的共同作用下产生。冷涡始终处于东北地区东北地带,促使冷空气持续南下,并且和副热带高压西北部外侧的低压暖湿气流共同积聚,对于我国南方天气系统的发生发展十分有利。
(3)降水发生过程中,福安市一带比湿超过12 g/kg,意味着在850 hpa区域分布着较为深厚的湿区;此外,由南海至我国华南地区始终存在显著的西南气流,形成一个十分显著的水汽输送带,为本次福安市暴雨天气的形成创造了有利的水汽供应条件。