江西省2018年4月12日大暴雨過程水汽條件分析

鐘思奕 袁冬關(guān) 李倩 郭水連

摘要：利用氣象再分析資料、常規(guī)氣象觀測資料等，對2018年4月12日江西省出現(xiàn)的大暴雨天氣過程中的水汽輸送情況進(jìn)行分析。結(jié)果表明，此次過程是暖區(qū)降水轉(zhuǎn)為鋒面降水，水汽主要來自于南海，通過西南氣流輸送;強(qiáng)降水的發(fā)生不僅要求暴雨區(qū)有較強(qiáng)水汽通量，而且暴雨區(qū)也必須是強(qiáng)水汽通量輻合區(qū)，暴雨中心位于水汽通量大值中心及水汽通量輻合中心，短時強(qiáng)降水出現(xiàn)的地區(qū)位于水汽通量的水平梯度最大處;此次暴雨850hpa12g/kg、925hpa14g/kg等比濕線對強(qiáng)降水的發(fā)生和結(jié)束具有很好的指示意義，且低層的指示時間優(yōu)先于高層;強(qiáng)降水的發(fā)生、加強(qiáng)、減弱和消亡與水汽的局地變化聯(lián)系緊密，可降水量的大小主要取決于水平水汽通量輻合的情況，水汽輸送帶的演變直接影響到暴雨發(fā)展過程。

關(guān)鍵詞：暴雨;水汽輸送;江西

中圖分類號：P458 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI編號：10.14025/j.cnki.jlny.2019.15.076

2018年4月12日至14日，江西省出現(xiàn)了一次中北部大范圍的大暴雨天氣過程，其中13日08時～14日08時有52個縣（市）出現(xiàn)暴雨，26個縣（市）出現(xiàn)大暴雨，24h最大降水量為213.8mm。暴雨是我國常見、多發(fā)的重大災(zāi)害性天氣，由其引發(fā)的泥石流、洪澇等自然災(zāi)害時有發(fā)生，造成國家社會經(jīng)濟(jì)和人民生命財產(chǎn)的損失都非常巨大，因此暴雨的預(yù)報與研究受到了高度重視。大氣中充足的水汽是形成暴雨的必要條件之一。我國南方、北方暴雨的水汽通道不同，北方暴雨的水汽主要是由西南急流、偏東急流或二者共同作用完成的，南方暴雨的水汽主要是由低空急流或高風(fēng)速帶輸送。肖安等對2012年4月江西一次大暴雨過程的水汽輸送進(jìn)行分析，并用WRF數(shù)值模式對過程水汽輸送條件進(jìn)行中尺度數(shù)值模擬，指出此次暴雨過程的水汽主要來自南海地區(qū)。當(dāng)整層水汽輸送值較小時，水汽輸送主要集中在中低層，但當(dāng)整層水汽輸送值較大時，水汽輸送的高度高度超過500hPa高度層。吳凡等分析了2014年5月江西一次暴雨過程的水汽輸送特征，得出來自西南、東南和東北方向的氣流在我國南方上空輻合，輻合中心值高達(dá)300×10⁶kg/s，且輻合趨于緯向型;單磊等對一次臺風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨水汽條件及輸送過程進(jìn)行了研究，表明產(chǎn)生暴雨的水汽來自黃海上空，水汽輸送高度主要在700 hPa以下，強(qiáng)降水發(fā)生時水汽凈流入較大，而降水發(fā)生前和降水結(jié)束后均呈現(xiàn)凈流出。

本文在了解此次特大暴雨各尺度基本特征的基礎(chǔ)上，對影響此次強(qiáng)降水過程的主要水汽輸送特征進(jìn)行定性分析，以期加深對此次大暴雨過程發(fā)生機(jī)制的認(rèn)知。

1暴雨過程概況

2018年4月12日08時～14日08時，受高空低槽，中低層切變和強(qiáng)盛西南急流影響，江西省出現(xiàn)了一次中北部大范圍的大暴雨天氣過程，其中，13日08時～14日08時先后有52個縣（市）出現(xiàn)暴雨，26個縣（市）出現(xiàn)大暴雨，24h最大降水量為213.8mm，最大降水強(qiáng)度為上饒市鄱陽縣古縣渡站點(diǎn)53mm/h、110.93mm/3h。暴雨過程中有142個測站降水量達(dá)到lOOmm以上。另外，上饒、南昌、鷹潭三市有11個站點(diǎn)3 h雨量超過70 mm。

這次暴雨過程的獨(dú)特性主要表現(xiàn)在：以對流性降水為主;強(qiáng)暴雨區(qū)空間范圍大，覆蓋江西中北部區(qū)域;經(jīng)過了暖切轉(zhuǎn)冷切的過程。

2環(huán)流形勢分析

這是一次暖區(qū)降水轉(zhuǎn)為鋒面降水的暴雨天氣過程，500hpa形勢場上中低緯地區(qū)短波槽東移，中低層存在暖濕的強(qiáng)盛西南急流。700hpa形勢圖上強(qiáng)度達(dá)到16-18m/s的西南急流在江西境內(nèi)維持近24小時。850hpa形勢圖上12日白天切變位于長江流域，隨著西南急流加強(qiáng)，切變北抬，13日白天受冷空氣南下影響，偏北風(fēng)力加大，切變南壓，13日晚徹底轉(zhuǎn)為冷切控制，切變在暴雨過程中始終維持，上游贛南風(fēng)速始終維持在14～18m/s，下游贛東北風(fēng)速始終維持在8m/s，這種強(qiáng)風(fēng)速輻合是造成江西省中北部大范圍暴雨天氣的重要原因之一。925hpa高度上存在強(qiáng)超低空急流，這種強(qiáng)超低空急流一方面為暴雨提供了充足的水汽條件，另一方面有利于暴雨區(qū)不穩(wěn)定層結(jié)的建立和觸發(fā)。江西省處于地面倒槽中，13日02～14時鋒面位于贛北。13日20時850hpa與500hpa溫差，以南昌站為例，達(dá)到27～C，從12日20時南昌站tlogp圖上看出整層大氣處于水汽飽和狀態(tài)，s1值為-1.56，K值為38。14日白天鋒面迅速南壓，雨勢減小，暴雨天氣過程結(jié)束。如圖1給出了700hpa、850hpa、925hpa地面形勢圖。

3水汽輸送的大尺度分析

3.1水汽來源

水汽通量能反映水汽路徑及大小，從圖2可以看出，12-13目的水汽供應(yīng)主要是南海水汽輸送帶，經(jīng)華南地區(qū)影響江西。

3.2比濕

由12日08時、12日20時、13日08時、13日20時850hpa、925hpa比濕分布（圖略）可以看出，12日暖區(qū)降水與13日鋒面降水過程中江西地區(qū)850hpa比濕始終為12g/kg以上，925hpa比濕始終為14g/kg以上，大值區(qū)基本覆蓋贛南北部、贛中和贛北地區(qū)。比濕最大值接近江西省出現(xiàn)暴雨的比濕閾值。對比分析暴雨區(qū)比濕與逐時降水。結(jié)果表明，此次暴雨850hpal2g/kg、925hpal4g/kg等比濕線對強(qiáng)降水的發(fā)生和結(jié)束具有很好的指示意義，且低層的指示時間優(yōu)先較高層。例如，12日08：00江西省處于lOg/kg與12g/kg等比濕線之間，到12日20：00增加至13g/kg，強(qiáng)降水開始;13目08：00～20：0012g/kg等比濕線一直覆蓋江西省，贛中北部降水增強(qiáng);14日08：00比濕減小至8～lOg/kg，而925hpa的等比濕線變化則先于850hpa，江西境內(nèi)13日20：00等比濕線已經(jīng)由14g/kg降至12g/kg，14日08：00比濕減小至8～9g/kg，與850hpa相當(dāng)。

3.3水汽通量

始終有一條強(qiáng)盛的水汽通量大值區(qū)在整個降水期間，經(jīng)兩廣和貴州一直延伸到湖南、江西兩省，西南氣流強(qiáng)盛，水汽通量大值區(qū)域沿西南氣流呈東北一西南向分布，為此次暴雨過程提供了充足的水汽供應(yīng)。

12日08時～20時，水汽通量大值區(qū)位于華南地區(qū)（圖2a、2b），夜間隨著西南急流加強(qiáng)，13日08時切變北抬，水汽通量大值區(qū)往東北向移動（圖2c），13日白天由于北方冷空氣南下，在冷暖空氣交匯的切變區(qū)域也有較大的水汽輸送，偏北風(fēng)力加大，切變南壓，轉(zhuǎn)為鋒面降水。13日20時，水汽通量大值區(qū)在江西境內(nèi)（圖2d）。且13日08：00～20：00，水汽通量等值線在贛北有一個明顯加密的過程，即梯度增加，暴雨降水集中區(qū)時次在13日14-17時，暴雨過程中3小時雨量最強(qiáng)的兩個站點(diǎn)均出現(xiàn)在該時次，分別為110.9mm與84.2mm，且最強(qiáng)降水落區(qū)為南昌、上饒、鷹潭，這與水汽通量梯度最大處相吻合，水汽輸送帶的演變直接影響到暴雨發(fā)展過程。14日08時江西境內(nèi)水汽通量迅速減小為4g/（cm·hPa·s）（圖2e）。對比500hpa水汽通量2g/（cm·h Pa·s），是明顯的上千下濕層結(jié)。

3.4水汽通量散度

4月12日08：00，在貴州、湖南、湖北、陜西存在較大值中心，圖略。此時江西省西部處于水汽聚集區(qū)，沒有水汽通量散度的大值區(qū)，與降水實(shí)況對比可知，接下來的6h湖南中北部、湖北、陜西、河南南部一帶出現(xiàn)了大范圍的中等強(qiáng)度降水，湘東與贛西交界處局部有短時強(qiáng)降水，其他地區(qū)均無明顯降水相符合。12日20：00與13日08：00水汽通量散度大值中心在不斷發(fā)展并逐漸南壓，12日20：00南壓至湖北、湖南交界處，在湖南、湖北、江西北部建立一個水汽通量散度大值區(qū)，13日08：00大值中心繼續(xù)南壓至湖南境內(nèi)。12日晚江西中北部開始出現(xiàn)大范圍降水。13日20：00，北方冷空氣南下，冷暖空氣對峙，水汽通量散度大值帶由西南一東北走向轉(zhuǎn)為東一西走向，江西省處于水汽積聚中心和水汽通量散度的大值區(qū)。對應(yīng)降水實(shí)況，13日14：00到17：00在贛北和贛中北部出現(xiàn)了過程最大雨強(qiáng)，大范圍的短時強(qiáng)降水，落區(qū)位置與水汽通量散度非常吻合。13日20：00，在江西、湖南、貴州有一條東北、西南向的水汽通量散度大值帶，如圖2（d）所示，為江西暴雨的持續(xù)提供了充足的水汽供應(yīng)。到14日08時，水汽通量散度大值區(qū)已經(jīng)減弱，水汽積聚消散，對比實(shí)況，雨自北向南逐漸停止。

4結(jié)論

此次過程是暖區(qū)降水轉(zhuǎn)為鋒面降水的大暴雨天氣過程，此次降水時水汽主要來自于南海，通過西南氣流輸送。

從實(shí)況分析可知，此次暴雨過程是由兩次強(qiáng)降水天氣過程組成：一次是12日暖切中的暴雨;一次是13日冷空氣南下，暖切轉(zhuǎn)冷切造成大范圍暴雨。

強(qiáng)降水的發(fā)生不僅要求暴雨區(qū)有較強(qiáng)水汽通量，而且暴雨區(qū)也必須是強(qiáng)水汽通量輻合區(qū)，暴雨中心位于水汽通量大值中心及水汽通量輻合中心，短時強(qiáng)降水出現(xiàn)的地區(qū)位于水汽通量的水平梯度最大處。

此次暴雨850hpal2g/kg、925hpal4g/kg等比濕線對強(qiáng)降水的發(fā)生和結(jié)束具有很好的指示意義，且低層的指示時間優(yōu)先于高層。

強(qiáng)降水的發(fā)生、加強(qiáng)、減弱和消亡與水汽的局地變化聯(lián)系緊密，可降水量的大小主要取決于水平水汽通量輻合的情況，水汽輸送帶的演變直接影響到暴雨發(fā)展過程。