副熱帶高壓控制下三清山兩次局地對流的分析

范從文

摘 要：副熱帶高壓內部通常是晴朗多云的天氣，但在特殊地形或天氣條件下局部也會出現降水。本文分析了2017年兩次副高控制下的三清山局地對流，結果發現，局地對流發生前，中低層水汽和不穩定能量已經較強，在三清山特殊地形的熱力和抬升作用后發展迅速，形成較明顯的短時降水。從雷達回波可以發現，雷達回波形狀與三清山地形完全相符，而且發展迅速，回波強度大，造成短時較強降水。

關鍵詞：副熱帶高壓;局地對流;地形

中圖分類號：P426.6 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）19-0156-03

Abstract： The subtropical high is usually sunny and cloudy in the interior， but precipitation may also occur locally under special topography or weather conditions. This paper analyzed the local convection in Sanqingshan under the control of two subtropical high in 2017. It is found that before the local convection occurs， the middle and lower layers of water vapor and unstable energy are already strong， and they develop rapidly after the heat and uplift of the special terrain of Sanqing Mountain， forming a relatively short-term precipitation. From the radar echo， it can be found that the shape of the radar echo is completely consistent with the Sanqingshan terrain， and it develops rapidly， and the echo intensity is large， resulting in short-term strong precipitation.

Keywords： subtropical high;local convection;topography

傳統氣候觀點認為，副熱帶高壓（以下簡稱“副高”）控制區特別是副高中心區域應該為一致的下沉氣流，人們以此來解釋副高控制區常見的少云晴熱天氣現象[1]。根據老預報員的經驗，副高中心都是很穩定的區域，人們很難預報到局地強降水。實際上，副高控制下也會產生大雨甚至暴雨天氣。本文分析了2017年7月12日和7月14日三清山迅速發展起來的局地對流過程。12日19：00引漿村1h降水23.6mm，14日三清山西北側引漿村1h降水9.7mm。產生此次局地對流的天氣類型少見，預報難度大。本文試分析導致三清山局地對流迅速發展的原因，為今后的預報提供一定的參考依據。

1 副高控制下的天氣形勢分析

1.1 形勢場分析

在7月12日的局地對流過程中，11日588線位于湖南東部，12日副高明顯加強，延伸至河南—云南一帶，如圖1所示，副高中心592線就在三清山南部，三清山位于590線內，并持續加強。中低層及地面三清山均由西南氣流控制，無明顯的輻合。

在7月14日的局地對流過程中上饒市由副高控制，三清山由590線控制，天氣形勢穩定。中低層及地面上，三清山均由弱西南氣流控制。

兩次過程均由副高控制，中低層無明顯影響系統，天氣形勢較好，無明顯不同。

1.2 濕度場分析

在7月12日的局地對流過程中，14：00三清宮地面空氣濕度小于60%，18：00濕度急劇增加至93%，同時漿水村濕度也急劇增加至92%，20：00已達到99%。7月14日過程中，14：00三清宮空氣濕度約60%，18：00濕度急劇增加至96，并且在三清山形成明顯的大值濕度中心，20：00已達到99%，濕度中心擴大至三清山北部。兩次過程中，三清山濕度在對流發生前均有一個急劇增加的過程，而三清山周邊的濕度卻遠遠低于80%。從濕度配合來分析，高層500hPa以上濕度較小，低層濕度在對流發展前明顯增加，從午后到傍晚逐漸達到近飽和狀態，上干下濕的濕度環境條件造成了三清山局地性的對流天氣。

1.3 穩定度分析

根據有關氣象資料，7月12日20：00整層濕度并不大，沙氏指數達到-4.41℃，[K]指數達到43℃，指示大氣層有較強的不穩定性。而7月14日20：00整層濕度也不大，沙氏指數達到-0.31℃，[K]指數達到32℃，表明大氣層也有較強的不穩定性。兩次過程中，從沙氏指數和[K]指數可以指示大氣層有較強的不穩定性。

從形勢場分析可以看出，三清山受副高控制，高層濕度也不大，中低層濕度也是在局地對流發展前1～2h才急劇增加，最終超過90，所以有弱降水很正常，可是實況是對流發展迅速，有明顯的區域性。所以本文著重從雷達回波的發展和減弱角度，分析三清山地形對局地對流的作用。

2 地形對局地對流的作用

2.1 三清山主要地形

三清山位于江西省上饒市玉山縣和德興市境內，地理坐標為東經117°58′20″～118°08′28″，北緯28°48′22″～29°00′45″，面積為229.5km2。三清山地處懷玉山脈腹地，地形是東、南、西三面陡峻，北面稍緩，如圖2所示。從山腳至山頂，水平距離5km，海拔由200m陡增至1 816m，地勢高差很大。主峰玉京峰海拔為1 816.9m，其是懷玉山脈的最高峰。三清山地處中亞熱帶，東距東海約340km，故受海洋性氣候影響，屬中亞熱帶季風氣候類型，兼具山地氣候特征。中尺度對流系統導致的雷暴和短時強降水發生時，西太平洋副熱帶高壓異常強盛，控制了中國東南部大部分地區[2]。三清山地形復雜多樣，有著獨特的區域環流特征，尤其是受懷玉峰山脈陡峭復雜的地形影響，中小尺度天氣系統活躍，天氣變化極具地方特色。

2.2 地形的熱力作用

受太陽輻射的直接加熱作用影響，山區地表的溫度直減率小于周邊自由大氣。例如，三清宮（1 533m）與山下引漿村（437m）高度相差1 096m。關于兩次過程的平均氣溫，兩個站點相差-4.8℃。若以大氣溫度直減率0.6℃/100m計算，同高度自由大氣溫度是-6.6℃，則三清宮和引漿村兩點的水平溫差為1.8℃。顯然，山上相對于同高度周圍大氣來說是熱源，這種溫差有利于形成局地熱力環流，即山區為上升運動，四周為下沉氣流，而上升空氣可以觸發對流發展。熱量這種不均勻分布也影響大氣穩定度，使不穩定能量增加。熱力抬升作用比系統性上升作用要弱，只能形成強度不大的局地性降水，而且時間短，平均降水量不大。下墊面的熱力差異使三清山山區的局地熱對流發展起來。

2.3 地形的抬升作用

氣流遇到山脈被迫抬升，使得氣流的上升作用增強，從而觸發不穩定能量的釋放，形成對流天氣。同時，地形的抬升也有助于將底層的水汽集中向上輸送，使水汽輻合層增厚，產生陣性弱降水。由于特殊的山脈地形作用，三清山南側多為東北西南向的氣流，不容易形成迎風坡氣流。而三清山西北側呈喇叭口地形，經常遇到西北向的迎風坡氣流，故三清山西北側的局地對流較容易發展起來。

3 雷達資料分析

在7月12日的局地對流過程中，17：48三清山西北側有回波明顯生成與發展，同時根據圖2可以看出，雷達回波的生成與三清山地形剛好相同。由風向可以看出，西北側有明顯的地形輻合。當西北氣流遇到三清山山體時，迎風坡地形的強迫抬升使得垂直氣流增強，形成對流單體。對流單體由于山脈阻擋在山坡前維持，并且山前多個單體逐漸向山體靠近;同時，降水蒸發冷卻與摩擦拖曳產生的下沉氣流緊貼迎風坡地表下泄（由三清宮和引漿村東南氣流可以看出），與西北氣流對沖輻合引起對流區域由山坡向山前擴展，引起對流發展。在18：00，對流云團發展迅速，強度增大至60dBz，并且移速緩慢，長時間停留在三清山西北側迎風坡，維持少動。此時，沿三清山最強回撥中心作剖面，人們可以發現回波生長高度達18km，大于40dBz的回波中心也伸展到13km，表示云層非常深厚。在19：00，回波減弱，降水明顯減弱，此次局地對流減弱并逐漸消失。7月12日三個時次的雷達圖如圖3所示。

在7月14日的局地對流過程中，16：12，回波也在三清山西北側發展，由引漿村和三清宮風向看出，地形引起的弱風速輻合開始生成。回波在17：18時明顯增加到60dBz，同時回波單體分成兩塊，其一在懷玉峰附近，另外一塊回波維持在三清山。此時沿三清山最強回撥中心作剖面，人們可以發現回波生長高度達19km，云層很深厚。在17：36之后，回波迅速減弱，三清山局地對流結束。7月14日三個時次的雷達圖如圖4所示。

兩次局地對流過程都是在三清山的西北側發展起來的，發展期間，山腳引漿村為西北氣流，而山腰的三清宮站點為東南氣流，由于地形作用，山體西北側形成弱的風速輻合。在局地對流發展最強時，從回波中心的剖面可以發現，對流云發展高度較高，云層發展深厚，對流較強。局地對流回波形狀與三清山地形完全相符，并且兩次局地對流發展迅速，回波強度大，位置少動，但是持續時間較短，只形成短時較強降水。

4 結論

在副高控制下，三清山天氣形勢較好，高層濕度較低，而中低層濕度從午后到傍晚逐漸達到近飽和狀態，在對流發生前急劇增加，而且大氣不穩定性較強，比較容易形成局地對流天氣。在三清山特殊地形的熱力和抬升作用下，局地對流發展迅速，形成較大的短時降水。從雷達回波可以發現，三清山局地降水有發展迅速、回波強度大、位置少動、持續時間較短等特點，而且雷達回波形狀與三清山地形形狀完全相符，通常都是從三清山西北側發展起來的，迎風坡形成弱的地形風速輻合。

參考文獻：

[1]嚴紅梅，黃艷.金華地區一次副熱帶高壓控制下強對流天氣過程診斷分析[J].大氣科學研究與應用，2013（1）：125-131.

[2]李強，王中，白瑩瑩，等.一次區域性大暴雨過程中尺度診斷分析[J].氣象科技，2011（4）：435-441.