一場強對流暴雨的中尺度分析

莊革富　蔣榮復　曾文慧

摘要根據自動站觀測資料、衛星云圖以及新一代天氣雷達資料，結合高低空流場以及各種物理參數的變化等，對2012年5月15日福建省仙游縣出現的午后強對流暴雨大風等中尺度天氣過程進行診斷分析。結果表明，此次強對流暴雨的流場垂直分布比較一般；低層雖有較強的SW氣流，但尚未達到急流程度；500 hPa也沒有前傾槽，但200 hPa有比較強的輻散氣流；高低空濕度垂直分布有利于對流不穩定天氣的產生，低層濕度大，高層濕度小，上干下濕，層結不穩定；從各種物理參數值看，5月14日20：00測站沙氏指數、對流有效位能Cape及假相當位溫等大部分物理參數均有利于強對流天氣的產生。

關鍵詞強對流；暴雨；中尺度；診斷分析

中圖分類號S161.6文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）12-03663-04

作者簡介 莊革富（1963- ），男，福建仙游人，工程師，從事短時和短期天氣預報、臺風暴雨天氣和強對流天氣預報等研究。

受南支槽東移、中低層切變線南壓以及低層SW急流等共同影響，2012年5月15日福建省仙游縣出現了強對流天氣，當日14：00～15：00部分鄉鎮雷電交加、狂風暴雨。境內金建、鯉城、榜頭、九鯉湖和常太等1 h雨量達30 mm以上，分別為30.3、30.3、72.0、69.2、40.7 mm。與此同時，金建和蓋尾還分別出現8～9級雷雨大風，其中金建瞬間極大風速達22 m/s的偏西大風為最大，蓋尾瞬間極大風速18 m/s偏東大風為次之。當日過程降水量九鯉湖達80.9 mm，為最大，榜頭77.9 mm為次之。此次強對流暴雨的特點是時間短促、時空分布極為集中，強風暴呈東北—西南向線性排列，從莆田市的奧柄、常太到仙游縣的九鯉湖、榜頭、鯉城、金建，象一條線劃過，強降水帶主要在仙游縣境內。筆者利用當日自動站資料、衛星云圖及新一代天氣雷達資料，結合高低空流場及各物理參數的變化等，對此次中尺度天氣過程進行診斷分析，試圖揭示此次過程的某些內在特征，以期為今后此類強對流暴雨預報提供某種借鑒。

1高空形勢分析

暴雨發生前的5月14 日20：00，低層切變線進一步東移南壓，但其南側SW氣流尚未達到急流程度，而 700 hPa SW急流開始建立[1]，500 hPa南支槽加深東移靠近，槽前SW氣流繼續增強，副高588 gpm線西側抵近東南沿海，福建仙游縣處在中低層切變線南側和副高西側加強的SW氣流中（圖1a1、b1、c1）。15日08：00，500 hPa南支槽進一步東移靠近；同時，中底層處在切變南側，底層SW急流開始建立[2]，測站位于急流附近（圖1a2、b2、c2）。15 日20：00， 500 hPa南支槽東移出海，中底層SW明顯減弱，急流消失（圖1a3、b3、c3）。另外，5月14 日20：00，在200 hPa高空圖上（圖2），測站上空有比較強的西北輻散流場，測站附近的NW氣流達16 m/s ，抽吸作用比較明顯[3-4]，使得低層氣流不斷地強烈抬升，大氣更加不穩定。綜上所述，850 hPa有較強的SW氣流的輻合擾動，500 hPa為前傾槽，200 hPa為較強的輻散流場，這是較典型的強對流暴雨天氣高低層流場配置。

2物理量場分析

2.1穩定度分析

2.1.1高空風場分布。5月14日20：00，強降水帶附近850 hPa為較強SW風（圖1a1），200 hPa為較強NW風（圖2），上冷下暖[5]，層結不穩定，有利于對流的發展。

2.1.2各物理參數分析。根據福州和廈門測站5月14日20：00的探空資料，可以看出當時福州和廈門的沙氏指數SI分別為-4.12、2.18 ℃，可以推測強降水帶附近沙氏指數SI為-3.15 ℃，說明當時強降水帶附近的大氣層很不穩定；福州K指數達38 ℃，而廈門的K指數僅27 ℃，可以推測強降水帶附近K指數32.5 ℃左右，比較不穩定；福州和廈門的對流有效位能Cape分別為2 000.8、2 035.1 J/kg，仙游縣強降水帶附近的對流有效位能Cape可測算為2 018.0 J/Kg。根據有關文獻，當對流有效位能Cape>2 000 J/Kg時，發生強對流暴雨的可能性大[6]。另外，14日20：00，福州和廈門的假相當位溫Δθse分別為4.9、3.1 ℃，說明當時該區域500 hPa比850 hPa的位溫低得多，測站附近大氣層結非常不穩定。

2.2濕度場分析

2.2.1暖平流。14日20：00，測站風向從850 hPa到500 hPa是明顯順轉的，夾角為90°，且兩者風速大，說明當時測站上空有很強的暖平流[7]，層結不穩定。

2.2.2水汽通量。15日08：00，850～700 hPa測站附近水汽通量大，尤其是850 hPa達12 g/（cm·hPa·s），而500 hPa水汽通量較?。▓D3）。這種上干下濕的水汽通量配置，使得強降水帶附近濕不穩定狀態將維持較長的時間。

2.2.3相對濕度。5月14日20：00～15日20：00 850 hPa有高濕中心自西向東向測站靠攏，強降水帶上空有深厚的濕氣層（圖4）。

3天氣雷達回波特征

從雷達基本反射率拼圖（圖5）可以看到，從5月15日13：04開始，仙游縣東北方向有帶狀強回波南壓，強回波帶強度大多在45～55 dBz，局部超過55～60 dBz[8]。到了15：09左右，強回波帶逐漸移出仙游縣，與上述天氣形勢的演變基本相符，當時測站附近有源源不斷的SW～NE向的強對流單體——列車效應（MCS）。 注：a1、b1、c1為14日20：00；a2、b2、c2為15日08：00；a3、b3、c3為15日20：00。

4衛星云圖特征

從衛星云圖（圖6）可以看出，5月15日08：00～15：00有強對流云團快速東移南壓的過程。另外，從衛星水汽圖像IR3上（圖略）還可以看出，當時測站附近存在短時快速線狀的中尺度對流復合體MCC[9]。

5降水數值預報產品的釋用

根據2012年5月14日20：00～15日20：00 24 h降水數值預報預報產品（圖7），中央臺當時仙游縣降水預報落區為0～5 mm；而日本降水預報也明顯偏少，測站附近僅5～10 mm。

6本站氣壓的時空分布

5月14日20：00～15日17：00，本站氣壓最大振幅2.9圖32012年5月14日20：00 850 hPa（a）、700 hPa（b）和500 hPa（c）T639水汽通量圖42012年5月14日20：00（a）、15日08：00（b）和15日20：00（c）EC相對濕度分布注：7結論與討論

（1）此次強對流暴雨的流場垂直分布比較一般。低層雖有較強的SW氣流，但尚未達到急流程度。500 hPa也沒有前傾槽，但200 hPa有比較強的輻散氣流。高低空配置不是很理想，但還是出現了強對流暴雨天氣。

（2）高低空濕度垂直分布有利于對流不穩定天氣的產生，低層濕度大、高層濕度小，上干下濕，層結不穩定；從各種物理參數值看，5月14日20：00測站沙氏指數、對流有效位能Cape及假相當位溫等大部分物理參數均有利于強對流天氣的產生；此次暴雨范圍不大，但比較集中，呈線性分布，尤其是短時強降水非常明顯，與上述各種不穩定氣象要素的相互綜合作用息息相關。

（3）此次強對流暴雨過程本站氣壓不是太低，但當日14：00前3 h有較明顯的負變壓。與以往常見的強對流暴雨天氣前后本站氣壓的跳躍式變化有所不同，對以后仙游縣此類強對流暴雨預報有一定啟示。

參考文獻

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