2021年8月18—19日福建中部沿海一次大暴雨過程分析

黃欣 林麗萱 林珠應

摘要 利用地面自動站常規資料、EC再分析資料和雷達資料，分析了2021年8月18—19日福建中部沿海大暴雨過程，從環流形勢和邊界層特征上進行分析，總結暴雨產生的初始條件，以期對暴雨過程預報提供經驗與參考。

關鍵詞 大暴雨;環流;物理量;系統配置

中圖分類號：P458.1+21.1 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）12–0043–02

福建省7—9月的降水是夏雨，暴雨降水量占年降水量的29.3%，為其后汛期，常有洪澇災害發生，均以沿海地區頻率為高，成災較重，是僅次于臺風災害的第二大氣象災害。強對流天氣具有尺度小、發展迅速、影響局地等特征，在預報中難度很大，無法滿足地方政府防災減災需求，但在短時預報預警時效內，可利用風廓線雷達、衛星云圖和物理量等資料，提高強對流天氣短時預報預警服務的準確性[1]。

暴雨的產生有天氣系統支撐，暴雨的形成需有適宜的環流流場：低空輻合、高空輻散可提供深厚的上升運動;中低層強勁的暖濕平流，會使氣層保持位勢不穩定;水汽通過邊界層向暴雨區大量輻聚和有利的地形動力抬升效應與之配合，會使暴雨強度大、歷時長。因此，連續性暴雨成因分析顯得尤為重要。

1 降水實況及特點

2021年8月18—19日福建中部、南部出現一次明顯強降水過程，其中大暴雨區域集中于中部沿海，即福州、莆田沿海一帶，其累計雨量、時空分布和降水強度均屬歷史罕見，具體特征：（1）暴雨區域分散，空間分布不均，大暴雨區域集中于福州長樂、福清和莆田城區一帶（圖1）。（2）降水時段集中、強度強。主要降水時段集中在18日16：00～23：00，小時雨強、10 min雨強和24 h累計雨量均以長樂羅聯鄉為首，小時雨強達97.6 mm/h。

2 環流背景形勢分析

暴雨是在一定天氣背景下配合中低層切變線、低渦、西南急流的共同影響產生的。從大尺度形勢圖來看，本次降水主要影響系統是高空槽和低層切變。從8月18日08：00和20：00 500 hPa高度場看，東亞大陸為兩槽一脊型，08：00高空槽南北走向，槽底由東海伸至浙南閩東沿海，副高偏南;20：00高空槽略有東移，副高減弱斷裂，福建中北部處于大陸高壓東側，西北干燥氣流。對應08：00 700 hPa、850 hPa低渦切變沿東海南伸至福建中北部，福建中部處于切變南側西南氣流，20：00切變南壓至海上。高空槽東移和低渦切變南壓為此次暴雨過程的發生提供了天氣系統條件。18日地面倒槽維持在福建北部、東海和日本西南部，夜間隨著高空槽北縮，切變入海，能量釋放，降水減弱。

3 物理量分析

3.1 水汽條件

充足水汽是暴雨發生發展和維持的必要條件之一[2]。常用比濕表示相對濕度，暴雨是在大氣飽和比濕達到相當大的數值以上才形成的。18日08：00 850 hPa比濕場上，從日本海、東海到我國江南、華南一帶比濕都達到12 g/kg，福建上空超過14 g/kg，表明低層濕度飽和。

水汽通量散度（A）是表征大氣運動引起的水汽聚集程度，A<0表示為水汽通量輻合區，水汽將增加，而負值越大，表明水汽的聚集程度越強。從18日08：00 850 hPa水汽通量散度場看，福建省到江西省有一負值中心，福建中南部水汽通量散度為-8 ～ -4 g/（cm2·hPa·s），表明有源源不斷的水汽向福建上空供應。

從比濕場和水汽通量散度場說明暴雨上空水汽已經飽和，水汽供應充足，滿足了暴雨發生的水汽條件。

3.2 動力條件

動力條件的表征量有渦度、散度和垂直速度。下面從這3個方面分析此次暴雨過程的動力條件特征，常用垂直渦度表征系統強度。高層負渦度與低層正渦度相配置，可反映出較顯著的垂直上升運動。18日08：00、20：00 850 hPa和500 hPa渦度場上，850 hPa福建上空為正渦度，500 hPa為負渦度，為典型高層負渦度與低層正渦度相配置環流場，有強垂直上升運動，且渦度值在增大，表明系統強度不斷加強[3]。

散度場上，福建上空850 hPa散度值為負，是輻合區，而500 hPa散度值為正，是輻散區，且高層散度值大于低層散度值，利于上升運動維持。這樣高層輻散低層輻合抽吸作用為暴雨產生提供了動力抬升條件。垂直速度是表征大氣垂直運動，可引起水汽、熱量、動量和渦度等垂直輸送，omega<0，表明有上升運動，有利于對流發生發展。分析大暴雨長樂站omega分布情況，發現18日08：00至19日，從1 000 hPa到250 hPa均為負值，存在明顯的上升運動，在降水前期上升氣流伸至對流層中上層（圖2）。

4 探空圖分析

從福州站探空觀測產品分析，SI指數為負值，最大為-1.98℃，K指數達38℃以上，CAPE值達1 000 J/kg以上屬CAPE大值區;層結曲線、狀態曲線和露點曲線三線呈狹長型分布，低層空氣中水汽接近飽和，滿足上干下濕不穩定條件;層結曲線位于狀態曲線左側，均為正面積，表明福州地區上空整層存在較強對流性不穩定能量;低層東風隨高度變化轉為偏西氣流，風速逐漸加大，垂直風切變較大[4]。這些要素指標為對流性降水天氣發生發展提供了有利條件。

5 雷達產品分析

分析雷達回波可知，此次降水回波呈西南東北走向，莆田境內不斷有新單體生成，在福州東南部滯留時間長，云團移速緩慢，18日11：00～20：00降水回波處于發展階段，17：00～20：00達到峰值，最強回波為55 dBZ以上。20：00后隨著系統東移，回波減弱，降水也逐漸減小。

6 結論

（1）此次暴雨過程是高空槽和低層切變輻合共同影響下產生的結果，暴雨落區發生在副熱帶高壓斷裂邊緣及切變南側。

（2）本次強降水過程的主要原因是高層輻散正渦度、低層輻合負渦度、水汽條件充足、有較好的熱力條件、持續時間較長。

（3）本次暴雨過程雷達回波主要由55 dBZ以上強回波造成，回波降水效率高，低層存在風向風速輻合，強回波不斷疊置在福建中部沿海一帶，造成該區域局地特大暴雨。

參考文獻

[1] 林珠應，鄭中凱，林麗萱.2020年5月6-7日福建中北部暴雨過程分析[J].農業災害研究，2020，10（8）：78-79.

[2] 朱乾根，林錦瑞，壽邵文，等.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社，2007.

[3] 何宇暉，黃鵬樑， 陳艷真.2019年6月22日閩北一次暴雨過程分析[J].海峽科學，2021（5）：13-18，26.

[4] 方文維，樊佳明，朱紫云.2020年9月7-8日云霄縣暴雨到大暴雨天氣過程分析[J].海峽科學，2021（6）：59-63.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of a Heavy Rainstorm Process Along the Central Coast of Fujian from August 18 to 19， 2021

HUANG Xin et al （Fuzhou Changle District Meteorological Bureau， Changle， Fujian 350200）

Abstract The heavy rain process along the central coast of Fujian from August 18 to 19， 2021 was analyzed by using the routine data of ground automatic station， EC reanalysis data and radar data. In order to provide experience and reference for the forecast of rainstorm process， the initial conditions of rainstorm generation were summarized by exploring the circulation pattern and boundary layer characteristics.

Key words Heavy rain; Circulation; Physical quantity; System configuration