2021年6月底福州地区一次强降水天气过程及成因分析

摘 要：利用地面观测资料、NCEP再分析资料、常规观测资料等，对2021年6月28—7月1日出现在福州地区的强降水天气过程成因进行分析。结果表明：此次强降水天气是在北方有利于引导弱冷空气南下的环流形势和副热带高压减弱东退及加强西伸北抬的背景条件下，低空西南急流加强北抬、高空槽与中低层低涡切变线共同配合造成的；地形强迫抬升作用直接增大了降水强度，形成了暴雨和大暴雨天气；高层辐散、低层辐合的配置对抽吸效应的出现较为有利，还加快了对流的发展，为福州强降水的出现提供了动力条件，且925 hPa处的散度辐合区与强降水落区有良好的对应关系；孟加拉湾到江南、华南北部和福建上空有1条明显的东西走向湿舌，说明有较高的水汽含量，自西向东水汽输送条件好，为福州地区强降水天气的出现提供了充足的水汽供应。

关键词：强降水；环流形势；物理量场；福州地区

中图分类号：P458.121 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）08–0-03

强降水是我国较为常见的灾害性天气之一，持续性强降水天气的出现极易引发洪水、泥石流等自然灾害，尤其是城市内持续性的强降水天气会导致人员伤亡、交通瘫痪。强降水的出现大都是中尺度天气系统造成的，发生时往往伴随着雷电、狂风等自然现象，对人民生命财产安全的危害较大，还严重威胁着国民生产建设的顺利开展[1]。同时，在全球范围内，极端降水事件出现次数不断增多[2-3]。由于我国地形条件复杂、国土面积辽阔，因强降水天气造成的灾害损失经常出现。福州地区每年都有不同程度的降水天气出现，极易引发洪涝灾害，进而造成房屋受损，交通瘫痪，损失巨大。因此，准确预报福州地区强降水天气过程显得十分重要，有利于灾前防御的准备工作。

当前，国内外针对强降水天气的分析研究相对较多，而大部分的研究主要是针对某地区、某时间发生的一次或多次暴雨天气过程个例进行分析。通过相关气象资料数据，有利于详细探究暴雨发生过程的低层及高层环流形势、动力结构、水汽条件、不稳定能量等，找出强降水天气过程特征，为当地强降水天气预报提供理论参考依据[4-5]。

例如，有学者对普洱市2016年5月22—23日强降雨天气过程诊断分析，发现此次强降雨主要受孟加拉湾低压及冷空气影响，MJO活动中心处于“湿窗口”时，孟加拉湾风暴“加纳”增强朝着东北方向移动，700 hPa低空急流及四川、云南切变线南下成为强降雨天气过程较好的动力条件；梁依玲等[6]对2021年5月16—20日发生在广西北部和中部的一次较强暴雨过程的特征和预报偏差进行分析，发现此次暴雨过程是由500 hPa多波动、低层切变线和地面冷空气共同影响造成的，地面冷空气移动速度是影响暴雨强度、雨带位置的重要因素；陈艳真等[7]分析了2016年4月23 日福建省暴雨过程成因，发现西南低空急流和超低空急流是此次暴雨的主要影响系统，暴雨主要位于超低空急流左前侧的辐合区内和地面层辐合线附近。因此，以2021年6月28—7月1日福州地区出现的强降水天气过程为例，分析了强降水天气出现时的环流形势、物理量场等，旨在提高福州地区强降水天气预报准确率，为日后同类型降水天气预报预警和气象服务提供参考。

1 研究区概况与资料来源

福州市简称“榕”，别称是榕城，古称闽都，福建省地级市、省会，地处福建省东部、闽江下游及沿海地区，介于25°15′～26°39′N、118°08′～120°31′E之间，东临我国台湾海峡，西靠三明市、南平市，南邻莆田市，北接宁德市，全市总面积11 968 km2。地貌属典型的河口盆地，以山地丘陵为主，属典型的亚热带季风气候，温暖湿润，四季常青。福州市历史悠久，文化底蕴深厚，建城已经有2 200余年历史。

强降水是福州雨季较为常见的灾害性天气，对其进行研究和预报显得十分重要。强降水天气在对当地气象、水文和生态环境产生影响的同时，还可以作用于当地社会经济方面。因此，分析福州地区强降水天气过程成因，对预防和应对自然灾害、确保人们生命财产安全等均具有十分重要的现实意义。

为了更好地理解和预测强降水天气过程，选用福州地区降水实况资料和NCEP全球再分析资料，对强降水天气的形成机制和影响因素进行更准确的描述和解释，为相关部门日常决策提供科学依据。

2 天气实况

受高空槽和低层切变的影响，2021年6月29日午后至傍晚全市出现大雨到暴雨，晋安区局部大暴雨。

统计29日12：00～20：00累计雨量，全市有10个县（市）区42个乡镇（街道）超50 mm，以晋安区茶园街道106.2 mm为最大；最大小时雨强70.5 mm，出现在罗源西兰乡（16：00～17：00）。福州市气象台2021年06月29日14：01发布暴雨橙色预警信号：未来3 h，福州市区和高新区的部分乡（镇、街）降雨量将达30～50 mm，局部超过50 mm。除长乐外，其余市县均已发布暴雨橙色预警信号。此次天气过程降水强度大，强降水天气主要集中在午后至夜间，影响范围较大，对当地交通运输、农业等产生均造成不同程度的影响。

3 环流形势

3.1 环流背景

结合强降水天气出现期间500 hPa环流形势，亚洲中高纬度地区的双阻形势稳定维持，高压脊几乎控制乌拉尔山和亚洲东北部地区，西伯利亚至蒙古国是低涡冷槽，槽底有短波槽分裂东移南压，引导弱冷空气从河套或华北地区扩散南下的大尺度环流形势持续维持，进而引发持续性降水天气。中低纬度地区的副热带高压先东退后西伸北抬，28日588 dagpm等值线从华南地区东退到菲律宾西部洋面上，高空槽逐渐影响福建省；29日副热带高压西伸北抬，588 dagpm等值线伸展至华南沿海，高空槽向东移动受到阻碍，并在福建省滞留摆动，进而引发全省大范围降水；7月1日副热带高压西伸北抬，短波槽东移影响福州地区，降水仍持续。

3.2 影响系统

2021年6月28日08：00，在强降雨天气出现过程中，有高空槽东移影响福建省，中低空处的切变线仍旧维持，夜间有弱冷空气从河套或华北地区补充南下；700 hPa切变线位于贵州省中部，850 hPa“144线”与700 hPa“308线”位于武夷山以北，而850 hPa处的切变线呈现出“人”字形分布。贵州省北部850 hPa存在低涡，同时与重庆相交的东部切线则出现在长江流域，贵州中部则是南段切线与700 hPa切变叠加，冷空气强度偏弱出现在暖区内。

在暴雨天气出现期间，福州地区上空有负变温，切变线南部江西赣州与福州存在西南风急流，风速超过12 m/s，福建南平以北位于急流左侧出口区，福州地区以西南风为主，风速在8.0 m/s，正涡度主要分布在低空急流左侧出口，而来自南方的大量水汽在暖平流的作用下不断朝着福州地区输送；江西与浙江交界处分布有地面辐合线（图1）。在500 hPa引导气流的作用下，地面辐合线直接触发了对流云，减弱了对流云活动强度；28日07：00～17：00，有对流云团出现在江西上饶南部地区，随着时间的推移，从西北方向不断发展至东南地区，同时沿着武夷山脉转移，而受到地形强迫抬升的影响，福州地区的降水强度增大，全市出现了不同程度的暴雨和大暴雨天气。

4 物理量场诊断

4.1 动力条件

垂直速度是天气分析和预报中使用频率较高的物理量，大气中的凝结和降水过程与上升运动之间的关系较为密切。在垂直运动的作用下，水汽、热量、动量及涡度均会垂直输送，直接影响后续天气系统的发生与发展。通过分析2021年6月28日08：00垂直速度场，降水落区直接对应垂直速度大值区。福州地区500 hPa

高度以下，有较强的垂直上升运动，且以负值为主，而西南地区存在低涡大值区，从西向东转；200 hPa高度处有明显的分流辐散，且垂直上升速度主要为正值；850 hPa高度处存在西南急流，且上升运动强度加大，有利于低空处的水汽和热量输送至高空处，为水汽凝结作用和能量的转换提供了有利条件，促进了暴雨天气的发生与发展。此外，结合欧洲中心模式对流参数，在福州北部地区存在最强上升速度，且垂直速度大值区同暴雨落区之间有良好的对应关系。

散度是对速度场辐合及辐散强度进行衡量的物理量。结合2021年6月29日14：00 925 hPa散度场，在福州中北部地区存在水汽辐合中心，中心数值达到100×10-5/s，除福州西南和东南小部分地区外，全市其他区域均表现为宽广的水汽辐合区，且强度较大；而在500 hPa高度处，福州西北部的闽清一带则存在最强辐散中心。通过分析整层散度场，500 hPa高度以上主要是辐散区，以下则表现为深厚的辐合层，这种高层辐散、低层辐合的配置有利于抽吸效应的出现，同时加快了对流发展，为降水提供了良好的动力条件，促进了福州地区强降水天气出现，且925 hPa超低空处存在散度辐合区，与强降水落区有良好的对应关系。

4.2 热力条件

2021年6月26日08：00，强降水天气还未出现前，

江南到华南以北的K指数均较大，福建东部的K指数则在38 ℃以上，有大量不稳定能量堆积。6月28日08：00 700 hPa高度以下，随着高度的增加，风向呈现出顺时针旋转，以暖湿气流为主，还有深厚的湿层存在；在700 hPa高度以上，随着高度的升高，风向以逆时针方向旋转，高、低层分别是冷平流、暖平流，温度下降幅度在21.9 ℃左右，沙氏指数为-1.6 ℃，K指数为41.3 ℃。从这些指标看出大气层结极不稳定，对强降水天气的形成较为有利。

对降水落区的垂直位温进行分析发现，左侧是位温线所在位置，假相当位温值超过70 ℃，右侧分别有假相当位温与饱和假相当位温，3条线的“喇叭口”状分布明显；对流层顶部存在超低温，700～500 hPa高度处叠加有假相当位温与饱和假相当位温；400 hPa高度以下存在不稳定能量，表现为西南风，主要是旋转辐合；400 hPa高度以上的不稳定能量随着高度的升高而减少，存在偏北风，且以辐散为主，低层暖平流与高层冷平流的这种配置，说明大气层结极不稳定，再加上垂直风切变的强度较大，加快了强降水天气的出现。

4.3 水汽条件

充足的水汽供应是强降水天气出现的首要条件。在强降水天气出现期间（图2），不同对流层整层比湿场走向与低空急流保持一致，而孟加拉湾到江南、华南北部和福建上空有1条明显的东西走向湿舌，说明有较高的水汽含量，自西向东水汽输送条件好，为福州地区强降水天气的出现提供了充足的水汽供应。通过对850 hPa高度处的比湿场进行分析发现，在福建西北部一带存在比湿中心，对应的比湿数值在14.0～16.0 g/kg之间，良好的水汽条件对强降水天气的发生与发展有推动作用。

4.4 中尺度分析

通过对福州地区2021年6月29日强降水天气过程系统配置进行分析发现，500 hPa与850 hPa高度处，福建省西北部存在显著的流线，而福州地区恰好位于流线南侧的湿区。此外，福州中北部上空的上升速度与比湿中心明显，且上升速度与比湿大值区均与暴雨落区有很好的对应关系。

5 结论

（1）此次强降水天气是在北方有利于引导弱冷空气南下的环流形势和副热带高压减弱东退及加强西伸北抬的背景条件下，低空西南急流加强北抬、高空槽与中低层低涡切变线共同配合造成的。

（2）地形强迫抬升作用直接增大了降水强度，形成了暴雨和大暴雨天气。

（3）高层辐散、低层辐合的配置有利于抽吸效应的出现，还加快了对流的发展，为福州强降水的出现提供了动力条件，且925 hPa处的散度辐合区与强降水落区有很好的对应关系。

（4）孟加拉湾到江南、华南北部和福建上空有1条明显的东西走向湿舌，说明有较高的水汽含量，自西向东水汽输送条件好，为福州地区强降水天气的出现提供了充足的水汽供应。

参考文献

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