2022年6月上饶市极端暴雨天气过程成因分析

洪俊 朱海燕 周安平 项正鑫 赖诗琪

摘要 基于常規气象观测资料、ERA5 0.25°×0.25°再分析数据和雷达观测资料对2022年6月上饶市的一次极端暴雨过程进行天气学动力诊断和成因分析，结果表明：（1）此次持续性暴雨过程是南海季风暴发、西风带系统东移、东北冷涡后部偏弱的冷空气南下、副热带高压稳定维持共同作用的结果。（2）江西东北部的对流层高层处于高空急流的入口区和低层辐合区叠加，上下抽吸作用加强了暖湿气流的垂直上升运动。（3）冷暖气团长时间在赣东北对峙，是暴雨长时间在赣东北维持的原因，远高于大气可降水量的气候态（近5年），为极端强降水提供了异常强盛的水汽条件。

关键词 南海季风；日变化；极端强降水；低质心热带型降水

中图分类号：P458.1+21.1 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）12–0-04

Cause Analysis of Extreme Rainstorm Weather Process in Shangrao in June 2022

Hong Jun et al（Shangrao Meteorological Bureau， Shangrao， Jiangxi 334000）

Abstract Based on the conventional meteorological observation data， ERA5 0.25 ° × 0.25 ° reanalysis data and radar observation data， the synoptic dynamic diagnosis and cause analysis of an extreme rainstorm process in Shangrao City in June 2022 are carried out. The results show that： （1） the persistent rainstorm process was the result of the combined action of the South China Sea monsoon outbreak， the westerly belt system moving eastward， the weak cold air moving southward behind the northeast cold vortex， and the stability of the subtropical high. （2） The upper level of the troposphere in northeastern Jiangxi was located in the entrance area of high-altitude jet streams and the convergence area of lower levels. The upward and downward suction enhances the vertical upward movement of warm and humid airflow. （3） The long-term confrontation between the cold and warm air mass in the northeast of Jiangxi was the reason why the rainstorm has been maintained in the northeast of Jiangxi for a long time， which was far higher than the climate state of atmospheric precipitable water （nearly 5 years）， providing exceptionally strong water vapor conditions for extreme heavy rainfall.

Key words South China Sea monsoon; Diurnal variation; Extreme heavy rainfall; Low centroid tropical precipitation

每年随着夏季风的向北推进，长江中下游地区就会出现持续性降雨，沿江各省逐渐进入汛期，对于汛期暴雨发生发展的成因，已有很多学者做过研究。陶诗言[1]指出，夏季导致洪涝的暴雨是由稳定的西太平洋副热带高压、季风暴发向北推、西风带低槽共同作用的结果。何立富等[2]认为低空急流对中尺度降水云团的发展起到重要作用。徐双柱等[3]指出，强降水容易在多个大尺度系统交汇处触发，并指出干冷空气的影响和西南暖湿气流的增强对暴雨有增益作用。张小玲等[4]根据梅雨锋暴雨活跃的不同区域、不同性质、不同尺度将我国梅雨锋暴雨概括为3种类型。江晓燕等[5]指出，梅雨锋暴雨的中尺度对流系统与中尺度低空辐合和高空辐散场相伴随。还有研究指出，西南急流增强和干冷空气活动对暴雨有加强作用[6-10]。

江西的汛期一般从4月开始，7月上中旬结束。6月中下旬到7月上旬是江西省主汛期的降水集中期，一般为梅雨锋暴雨，此类暴雨持续时间长、降雨范围广、短时雨强大，容易形成极端强降水，造成城乡积涝、中小河流洪水和气象地质等灾害。尹洁等[11]指出，梅雨锋上的中尺度对流降水系统的相互作用对暴雨的发展起重要作用。郑婧等[12]指出，低空急流建立，增湿增暖，使得江西北部成为高温、高湿、高不稳定区。上饶市处于亚热带季风区，冷暖气团活跃，气团交汇频繁，地形地貌复杂，西北面有鄱阳湖平原，东部有怀玉山脉，南部有武夷山脉，地形起伏大，热力和动力强迫差异明显，导致强降水分布差异较大，尤其是极端降水预报不确定性很大。因此，通过对2022年6月18—20日上饶市极端强降水展开全面分析，提高对极端强降水的机制和大尺度和中尺度系统的耦合作用及极端强降水的动力、水汽、能量物理量阈值的认识。

1 过程概况与特点

此次强降水过程具有持续时间长、强降水范围广、累积雨量大、短时雨强强；凌晨到上午降水加强，中午前后减弱等特点。江西省气象监测站观测数据显示，2022年6月17日20：00—20日20：00，上饶市平均降水量累积278 mm，县域平均最大降水量出现在玉山县，为408 mm，三清山404 mm次之；大于250 mm的气象监测站有208站次，降雨量最大出现在婺源县中州村686 mm，德兴市德铜五号坝683 mm次之，强降水致使上饶市部分地区出现洪涝灾害。

2 环流特征和主要影响系统

2022年6月18—20日亚欧中高纬度为两脊一槽型，中低纬度有南支槽东移，中高纬度有东北冷涡偏北东移，中低纬副高脊线在20°N附近南北摆动。18日中低纬度有南支槽东移，槽前处于西南气流正涡度平流，低层暖湿西南急流加强北推，随着副高逐渐西伸北抬，低层的暖湿急流在赣东北形成暖湿切变并逐渐北抬，暖湿切变导致的大范围动力抬升是18日赣东北出现区域大范围暴雨的动力因子。19日东北冷涡后部的南北向低压槽，在东移南压的移动过程中，转为东北西南向，随着低槽逼近，赣东北上空的正涡度平流加强，低压槽的后部的偏北气流与低层的西南暖湿气流对峙，在江西东北部和浙江西部形成一条东西向的梅雨锋。20日，随着西风带低压槽继续东移，带动低层切变线也继续东移南压，偏北风带压到29°N，500 hPa层的-6 ℃等温线南压到赣东北，随着低层动力抬升加强，地面弱冷空气侵入，对中尺度降水云团的发展起到加强作用，该时段也是此次持续性暴雨最强时段。由此可见，切变线的南侧，低层暖湿西南急流出口区的左侧，配合弱冷空气的侵入是产生此次极端强降水大尺度环流背景。

3 过程动力和水汽诊断分析

3.1 动力条件

500 hPa有南支槽东移，中低层850 hPa有切变线在赣东北南北摆动，这是2022年6月上饶市极端暴雨天气过程赣东北持续强降水过程的主导系统（图2）。暖切变在副高作用下北抬后，在东北冷涡后部的低压槽作用下缓慢东移南压，在切变南侧有深厚的暖湿西南急流，急流中心达到16～20 m/s，切变线的北侧有弱的冷空气侵入，冷暖气流对峙，形成东西向的切变线，切变线的辐合力量加强了气流的上升运动。

由于此次持續性暴雨，在第3天玉山县国家站出现极端强降水，因此选取玉山县国家站对17—20日上空的200 hPa散度、850 hPa散度、500 hPa垂直速度编制时间序列图（图3），图3中可见17—20日玉山站的辐合上升动力条件很好；19日20：00—20日08：00 200 hPa的辐散场值为近日最大，850 hPa层的辐合值最大，500 hPa的垂直上升速度最大，可见在该时段气流上升运动强度明显强于其他降水时段，强盛的上升运动也是导致19日夜间到20日上午在3 d连续暴雨中降水最强时段的重要原因。同时，每日的02：00～05：00是此次过程各层辐合辐散上升运动耦合较好的时段，日内气流上升运动较弱的时间段在11：00～16：00，这与降水实况对降水日变化分析中强降水出现峰值时间有匹配。可见气流强盛的上升运动是产生强降水的动力因子。

3.2 水汽条件和热力条件

17—20日广西北部、湖南南部、江西中北部可见持续稳定的水汽输送带，由3 d的ERA5的再分析资料显示850 hPa急流中心值在16～20 m/s，低空源源不断的水汽输送提供了暴雨所需的水汽来源，强降水落区在850 hPa西南急流的左前方。此次过程的连续时次的水汽通量场可见，自孟加拉湾经广西北部、湖南南部到江西东北部，有1条强盛的水汽输送带，其最大中心值在22～26 g/（cm·hPa·s）（图4），为赣东北的持续性强降水输送充足水汽。

此次持续性暴雨过程的小时降水有明显的日变化特征，即在凌晨开始加强到下午减弱，这与低层西南气流风速的日变化相似，凌晨西南气流开始加强，到上午达到最大，中午开始减弱，到傍晚西南气流达到最小（图5）。对比分析17—20日3 d的850 hPa风场在116°E进行风场变化与3 h强降水的站数，表明随着对流层850 hPa层低层环流的变化，强降水的降水时段也相应变化，在05：00～08：00降水加强，傍晚至上半夜降水减弱。可见，850 hPa风场强弱的演变与地面小时降水的日变化有较好的对应关系。

4 极端强降水的异常特征

4.1 异常的环流形势和充沛水汽条件

此次持续性暴雨过程，玉山国家气象监测站的日降水量达到268 mm，为1961年有记录以来的历史第1位，出现极端强降水往往由环流形势异常、异常充沛的水汽输送等动力水汽因素造成的。极端强降水的出现离不开异常强盛的水汽条件，在南支槽前，有1条副热带高压西北侧的西南暖湿气流向赣东北输送，形成了1条明显的水汽输送通道。这条输送带上的水汽通量强于气候态，分析850 hPa水汽通量可见，该水汽通量值达12 g/（cm·hPa·s），远高于近5年同期气候态上该区域水汽通量平均值。同时，偏东风源源不断地从东海经浙江往赣东北输送水汽，偏北气流、偏东气流和西南气流，三股气流在赣东北汇聚，使得赣东北水汽含量异常偏强。在强盛的水汽输送和有利于水汽辐合的条件下，2022年6月上饶市极端暴雨天气过程中，赣东北3 d平均可降水量达50～60 mm，其相对于气候态明显偏强。可见异常充沛的水汽输送，以及怀玉山脉和武夷山脉起伏的地形对气流的强迫抬升都对极端强降水产生起到重要作用（图6）。

4.2 暴雨的中尺度对流雷达回波特征

2022年6月上饶市极端暴雨天气过程是在有利的大尺度环流背景下产生的。在动力和热力强迫作用下不断生成多个中尺度对流雨团，这些降水雨团不断产生强降水导致上饶市多站次累计雨量达到大暴雨或特大暴雨量级。中尺度对流系统的演变在多普雷雷达反射回波上看得更加明显。由玉山的降水反射率回波垂直廓线时间演变可见，在玉山站3 d的小时降水演变与对流系统的回波强度对应较好，20日08：00～14：00，玉山站3 d中降水最强降水时段，玉山的反射率回波中心强度可达50 dBz，对流降水回波具有低质心、发展高度高的特点（图7）。大于40 dBz的强回波区大多在0 ℃层以下，且对流高度可达10 km以上，是非常深厚的低质心热带型强对流系统，降水效率高，并且生命史长并稳定少动，最终导致玉山极端强降水。

5 结论

利用常规观测资料、卫星云图、地面加密观测资料及ERA5再分析资料等，对2022年6月18—20日上饶市持续性暴雨过程分析，得出以下结论：

（1）2022年6月上饶市极端暴雨天气过程持续性暴雨过程是一次典型的梅雨锋暴雨天气过程，由稳定的西太平洋副热带高压、南海和孟加拉湾季风的暴发、槽后弱冷空气以及西风带低压槽共同作用的结果。

（2）此次极端强降水上空，高空处于高空急流的入口区右侧的辐散区，对流层低层受冷暖切变线的影响、高低空急流的耦合这些均有利于低层暖湿气流的辐合和上升，武夷山脉和怀玉山脉起伏的地形对水汽的汇聚和低层偏东气流的辐合抬升作用。

（3）赣北锋生和低层急流的热力、动力强迫作用，触发中尺度降水系统的生成，高于气候态的异常强盛的西南和偏东的2支暖湿气流为中尺度降水系统输送源源不断的水汽和不稳定的能量。强降水区上空有强上升运动，低空强辐合高空强辐散进一步加强了上升运动，使得中尺度降水系统进一步加强。

（4）此次持续性暴雨过程的小时降水有明显的日变化特征，即在凌晨开始加强到下午减弱，这与低层西南急流风速的日变化是对应的，即凌晨西南急流开始加强，到上午达到最大，中午开始减弱，到傍晚西南急流达到最小。

（5）高于氣候态的大气可降水量的背景场，极端强降水出现的玉山站点的反射率回波中心强度可达50 dBz，对流降水回波具有低质心、发展高度高的特点。大于40 dBz的强回波区大多在0 ℃层以下，且对流高度可达10 km以上，是非常深厚的低质心热带型强对流系统，降水效率高，并且生命史长并稳定少动，最终导致玉山极端强降水。

参考文献

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