2014年3月11日至12日福建強對流天氣過程分析

鄭云義

（中國民用航空華東地區(qū)空中交通管理局福建分局，福建 福州 350000）

暴雨、強對流、降雪和大風沙塵天氣是影響我國的最嚴重的氣象災害。其中暴雨和強對流天氣由于自身具有發(fā)生發(fā)展突然、局地性變化快的特點，不但給暴雨和強對流天氣的短期、短臨預報工作帶來巨大困難，而且暴雨和強對流天氣發(fā)生時常常由于其短時降水強度大等因素給人民的生命財產(chǎn)帶來巨大損失。而且，隨著近年來全球化變暖趨勢明顯，各類極端氣候和天氣事件頻發(fā)，暴雨和強對流天氣也成為了人們關(guān)注的重點對象。

孫建華等人分析了發(fā)生在2012年7月21日的北京城區(qū)特大暴雨天氣過程，討論了發(fā)生暴雨天氣過程時的天氣形勢，對北京地區(qū)的水汽通量、水汽通量散度、假相當位溫和渦度散度進行中尺度分析和診斷發(fā)現(xiàn)7月21日北京城區(qū)的特大暴雨天氣過程是高空和低空各系統(tǒng)配合良好的條件下的。劉淑媛等人對1998年6月28日至29日淮海地區(qū)的暴雨過程進行分析，發(fā)現(xiàn)西南渦東移激發(fā)出的江淮氣旋以及中尺度對流輻合帶在西南低空急流輸送大量水汽的配合下是造成此次強降水的重要條件。何斌等人對2008年發(fā)生在浙贛皖三省的梅雨鋒引起的暴雨過程進行分析發(fā)現(xiàn)高層冷空氣入侵配合低層梅雨鋒加劇了暴雨的發(fā)生發(fā)展。

福建地處我國東南沿海，是我國強降水和強對流天氣的多發(fā)天氣。從3月份起至6月份當北方干冷空氣南下與南方的暖濕空氣交匯后就會給福建帶來強降水和強對流天氣。從6月份起至9月份，隨著中低緯太平洋上熱帶氣旋發(fā)生發(fā)展，北上的臺風與西太平洋副熱帶高壓相配合也常給福建帶來短時強降水天氣。2014年3月11日至12日，受高層冷空氣南下和淺層西南渦東移影響，福建大部地區(qū)均出現(xiàn)強降水和強對流天氣。對此次過程的天氣形勢、物理量配置進行診斷分析為日后強降水和強對流天氣積累經(jīng)驗。

1 資料和方法

本文所使用資料為常規(guī)高空和地面觀測資料、FNL再分析資料。其中常規(guī)高空和地面觀測資料為站點資料，由各個氣象觀測點對高空各層風向、風速、溫度和露點和地面風向、風速、溫度、露點、壓強、天氣現(xiàn)象等氣象要素進行觀測和探測。高空和地面觀測資料分為08時（北京時，下同）和20時兩個時次，在特殊情況下部分氣象觀測站點會在14時進行加密觀測。FNL再分析資料是格點資料，由GDAS系統(tǒng)（即Global Forecast System and Data Assimilation，全球資料同化系統(tǒng)）根據(jù)各種實時天氣數(shù)據(jù)進行再分析后同化出的資料，分辨率為1°*1°或者2.5°*2.5°，本文所使用的格點分辨率為1°*1°。FNL再分析資料包含02時、08時、14時、20時四個時次，從地面到高空各層共26層的氣壓、位勢高度、溫度、土壤情況、冰雪情況、相對濕度和緯向經(jīng)向風向風速等資料。一般而言，F(xiàn)NL資料用于WRF模式的數(shù)值模擬和對天氣過程的診斷分析。

本文首先對2014年3月11日至12日發(fā)生于福建大部地區(qū)的強降水和強對流天氣過程的天氣形勢進行分析，明確此次過程的天氣尺度的背景形勢。進而利用FNL再分析資料對福建地區(qū)的水汽通量和水汽通量散度、假相當位溫、渦度和散度進行診斷分析，分別分析此次過程的水汽條件、熱力條件和動力條件。

2 天氣過程分析

從2014年3與11日至12日，福建大部地區(qū)出現(xiàn)對降水和流天氣，部分地區(qū)一天的降水量達到暴雨至大暴雨量級。其中僅11日08時至12日08時，建陽、光澤、武夷山等地區(qū)降水量超過50毫米，達到暴雨量級。其中建陽的降水量為104.1毫米，達到大暴雨量級。12日08時至13日08時，福州、泉州、寧德、漳州和龍巖降水量達到中雨量級。其中寧德的南部，泉州的西北部和漳州的北部部分地區(qū)降水量達到暴雨量級。伴隨著強降水天氣出現(xiàn)的還有強對流天氣。強對流天氣主要發(fā)生時段為11日夜間。根據(jù)福建省閃電探測儀顯示，11日夜間，全省共出現(xiàn)閃電1934次。至13日，福建全省降水天氣和強對流天氣逐漸結(jié)束，只有局部地區(qū)出現(xiàn)小陣雨的天氣。

分析地面和高空常規(guī)觀測資料可以看出， 11日08時，高空500hPa上貝加爾湖低壓槽有所東移南下，受其影響，在蒙古至我國內(nèi)蒙古、山西地區(qū)北支槽有所發(fā)展。原處于云貴地區(qū)的南支槽也有所東移，目前處于湖南、湖北地區(qū)。由于貝加爾湖低壓槽東移南下的影響，使得北支槽與南支槽在經(jīng)向上有所重合，促進了兩個系統(tǒng)的發(fā)展。此時，福建大部地區(qū)仍舊維持西北偏西氣流。從850hPa上，原處于云貴地區(qū)的西南渦有所東移，氣旋東側(cè)切變也逐漸東伸發(fā)展影響湖南、湖北兩省。而且氣旋東南側(cè)的西南風隨著氣旋的發(fā)展也有所加強。原處于東海地區(qū)的入海高壓進一步東撤。此時福建為高壓后部和切變東側(cè)的共同影響下。

從溫度場來看，暖中心位于西南渦西南側(cè)，有利于西南渦的發(fā)展。廣東、江西和湖南有暖脊北抬影響，配合東南氣流的發(fā)展，有利于輸送來自南海的水汽和熱量。從08時地面圖可以看出入海高壓有所減弱。而且在廣東、江西和湖南地區(qū)已經(jīng)開始出現(xiàn)降水天氣。至11日20時，隨著貝加爾湖低壓槽進一步東移南下移動至黑龍江北部地區(qū)，我國東北至華北地區(qū)均轉(zhuǎn)為槽前西南氣流影響。北支槽最南端處于山東至河南兩省。而南支槽移動較慢，仍處于江西和兩湖地區(qū)。至此，北支槽和南支槽構(gòu)成了同位相疊加的形式，有助于進一步發(fā)展。福建受高空槽發(fā)展的影響已經(jīng)轉(zhuǎn)為西南偏西氣流。

從風速來看，原來處于我國南部沿海的急流也進一步北抬。850hPa上，西南渦東側(cè)切變進一步發(fā)展。而且其南側(cè)東南風也進一步加強。福建、江西和兩湖地區(qū)均出現(xiàn)風速大于12m/s的西南急流。從20時地面場來看，此時850hPa西南急流影響的區(qū)域均出現(xiàn)了降水天氣。至12日00時，850hPa上，江淮切變進一步發(fā)展，并形成江淮氣旋。受江淮氣旋發(fā)展的影響，氣旋北側(cè)東北風加強，使得在山東、河南和河北地區(qū)有冷平流；而氣旋的南側(cè)西南風也進一步加強，在福建、廣東兩省西南急流發(fā)展，并且在我國東南沿海地區(qū)有暖脊北抬福，建處于暖脊的影響下。至12日20時，我國東南沿海高空均轉(zhuǎn)為槽后西北氣流。淺層850hPa上隨著江淮氣旋入海后逐漸減弱以及北方冷空氣南下影響，福建轉(zhuǎn)為弱的切變影響。但是隨著暖脊的東移入海，冷暖空氣對峙的形式進一步減弱。至13日高空各層均轉(zhuǎn)為槽后西北氣流，福建全省降水天氣趨于結(jié)束。

3 物理量診斷分析

3.1 水汽條件分析

通過對3月11日至13日福建出現(xiàn)強降水和強對流天氣的天氣形勢進行分析可以看出，在11日夜間至12日白天這一時段為高空槽東移影響，淺層氣旋發(fā)展，西南急流輸送水汽和熱量最多的時段。配合溫度場上北方冷空氣南下與南方暖脊交匯共同影響下，這一時段為降水強度最大的時段。而且，考慮到一般西南急流對水汽的輸送主要表現(xiàn)在淺層925hPa和850hPa。因此，分析3月12日白天08時925hPa福建省水汽通量散度。通過3月12日白天08時925hPa水汽通量散度可以看出此時受西南低空急流向北輸送水汽和熱量的共同影響下，在廣東、福建、江西地區(qū)出現(xiàn)了水汽輻合區(qū)。其中最大的水汽輻合中心出現(xiàn)在廣東的中北部地區(qū)，輻合中心數(shù)值為0.3*g*。福建南部也出現(xiàn)了一個水汽輻合中心，數(shù)值為0.2*g*。福建的東側(cè)為入海高壓的影響下，為水汽的輻散。輻散中心數(shù)值為0.1*g*。廣東以南的大片海區(qū)也均為水汽輻散區(qū)，表明向外輸送了大量的水汽。由此可以看出隨著西南渦東側(cè)切變的東伸發(fā)展，促使了西南低空急流的發(fā)展，進而有助于西南風輸送來自南海的水汽向廣東、福建輸送。在西南低空急流的水汽輸送下，使得福建強降水得以發(fā)展，為3月11日至12日期間福建強降水和強對流天氣的發(fā)展提供了充足的水汽條件。但是不足之處在于受到廣東中北部強水汽輻合中心的影響，使得來自南海的部分水汽集中于廣東中北部，對西南低空急流向福建輸送水汽起到了一個削弱的作用。廣東的強水汽輻合中心使得福建的北部出現(xiàn)了弱的水汽輻散區(qū)，影響了這一地區(qū)的降水發(fā)展。

3.2 動力條件

通過對3月11日至13日福建出現(xiàn)強降水和強對流天氣的天氣形勢進行分析可以看出，此次天氣過程500hPa高空槽的東移是促使西南渦東移發(fā)展的重要條件。850hPa上西南渦東側(cè)切變的東伸發(fā)展進而形成江淮氣旋是副將強降水和強對流天氣的動力條件。因此，對3月12日08時850hPa上渦度場和散度場進行分析。12日00時福建北部至浙江南部，湖北、江西至浙江東部這一大片范圍內(nèi)，受江淮氣旋發(fā)展的影響，均為正渦度區(qū)，有利于氣旋性發(fā)展進而促進了上升運動的加強，為強降水和強對流天氣的發(fā)展提供了動力條件。其中，湖北中部和福建的中北部均有強渦度中心。中心數(shù)值均達到了0.8。而廣東的中東部以及臺灣海峽為明顯的負渦度區(qū)。且臺灣海峽出現(xiàn)了中心數(shù)值為1的強負渦度中心，距離福建中北部的正渦度中心較近，出現(xiàn)了成對出現(xiàn)的情況。正負渦度中心成對出現(xiàn)有助于增強上升和下沉氣流的循環(huán)發(fā)展，進而進一步促進氣旋的發(fā)展。才能夠散度場分析，江西東南部至福建西北部為強的輻合中心。在福建和江西邊界處為最強的輻合中心，中心數(shù)值達到0.7*。而且綜合散度場和渦度場來看，雖然最強的輻合中心與渦度中心不一致，但是強輻合中心為正渦度區(qū)且處于正渦度中心附近的區(qū)域。正渦度疊加輻合中心，有助于氣旋性增加，上升氣流的發(fā)展，為此次強降水和強對流天氣提供了充足的動力條件。

4 結(jié)語

通過對2014年3月11日至12日福建強對流天氣過程的天氣形勢進行分析發(fā)現(xiàn)，此次過程是發(fā)生在高層南支槽東移的情況下。且北支槽的東移南下與南支槽形成了同位相疊加的形勢進一步加強了經(jīng)向環(huán)流的發(fā)展。淺層江淮氣旋在南支槽發(fā)展以及高空急流帶來的正渦度平流的影響下逐漸東移發(fā)展。西南渦東側(cè)的切變發(fā)展形成江淮氣旋，進而造成北方干冷空氣和南方暖濕空氣的交匯是此次強降水和強對流天氣過程的直接影響系統(tǒng)。而且850hPa上切變南側(cè)的西南低空急流的發(fā)展有助于輸送來自南海的水汽，為降水的發(fā)展提供充足的水汽條件；江淮氣旋和切變的發(fā)展為此次降水提供了充足的動力條件；淺層冷暖空氣的交匯是此次降水的熱力條件。

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