2020年9月19日漳州市大暴雨過程分析

張建華，靳 婷

1.福建省華安縣氣象局，福建華安 363800；2.河南省駐馬店市氣象局，河南駐馬店 463000

在全球變暖的氣候背景下，近年來的大氣環流異常，暴雨、大暴雨事件常有發生，強降水造成的經濟和財產損失越來越大。暴雨是我國主要氣象災害之一，常導致山洪暴發、房屋沖塌、農田淹沒、交通和電訊中斷等，給國民經濟和人民生命財產帶來嚴重危害[1]。多年來，氣象工作者一直重點關注暴雨，針對暴雨機理成因，趙思雄等[2]詳細研究了中國暴雨機理。陳翔翔等[3]從大尺度環流背景和環境參數特征進行分析。劉雯等[4]在中小尺度系統特征方面進行了研究。目前，暴雨預報準確率還難以滿足地方政府部門決策和民眾防災需求，這就要求氣象工作者深入認識暴雨發生發展的大氣物理機制，提升暴雨預報準確率。

漳州市地處福建省東南部，境內地勢西高東低，呈現喇叭口地形。對于2020年9月19日漳州市中北部暴雨過程，選用常規氣象觀測數據、逐小時降水資料、多普勒天氣雷達產品和衛星云圖產品擬從高空環流形勢、物理量場方面進行多維度分析，探討了強降水發生發展機制，為福建地區強降水研究提供依據參考。

1 降水過程實況與特征

2020年9月19 日夜間，漳州市中北部出現強降水天氣過程，降水自西南向東北擴展。此次暴雨、大暴雨過程有以下特點：一是范圍廣，累積雨量大。統計2020年9月19日20:00~20日20:00 24 h降水量發現，雨量超歷史同期1倍多，全市有60個自動站雨量超過50 mm，10個自動站雨量超過100 mm，其中，華安縣沙建鎮最大為183.0 mm。二是短歷時強降水雨強大。全市有52個自動站小時雨強超過30 mm/h，最大小時雨強出現在華安縣沙建鎮，達85.0 mm/h，有6個自動站連續2 h的小時雨強超過30 mm/h，沙建鎮連續2 h累積雨量達最大151.3 mm，達到暴雨紅色預警標準。三是降水時段集中，夜雨特征明顯。強降水集中在20日凌晨，過程降水最強時段為19日23:00~20日03:00，自西向東移動。

2 環流背景與影響系統

從環流形勢（圖1）看，19日20:00亞洲中高緯地區呈兩槽一脊形勢，東北冷渦攜冷槽南下，東部沿海受低槽槽前西南氣流影響，588位勢高度線北界控制在長江中下游地帶，福建處在592位勢高度線外圍暖濕不穩定區域。700 hPa低渦冷切變線位于福建西北部，850 hPa低渦位置較700 hPa低渦位置偏北，700 hPa與850 hPa西南急流出口位置相近，位于福建西北部。隨著降水發生，西南急流發展加強，低渦隨低槽繼續向東、向南移動。漳州位于低渦切變線南側急流輻合帶上，福建位于200 hPa分流輻散區，低層925 hPa偏東風輻合區，低層加強偏東風為降水帶來了源源不斷的水汽。地面場上，福建受東、西路冷空氣影響，西路弱冷空氣冷鋒前沿壓至漳州市北部，冷暖交匯明顯，漳州北部和東部沿海有對流云團發展。

圖1 2020年9月19日20:00高空影響系統、500 hPa環流形勢和FY-2G紅外衛星云圖

3 暴雨云團生消

監測衛星云圖動態（圖2）發現，中-β暴雨云團A在16:00左右形成，云頂亮溫達-65℃，低槽帶上有多個對流云團。18:00對流云團A與單體云團合并形成對流云帶，降水趨于明顯。23:00對流云帶加強發展，新的暴雨云團發展，亮溫繼續下降，中心亮溫達到-71℃。同時，在云團西南部有新的暴雨云團B生成發展。暴雨云團發展旺盛，雨量分布不均，凌晨時段產生連續2 h≥30 mm/h的強降水，19日23:00~24日00:00，沙建鎮連續2 h累積雨量達最大151.3 mm，23:00~24:00降水最劇烈，達85.0 mm/h。04:00暴雨云團繼續東移，結構開始松散，降水逐漸結束。

圖2 19日16:00~20日04:00 FY-2G紅外衛星云圖

4 物理量分析

4.1 水汽條件

充足的水汽是產生暴雨的必要條件之一，大氣中水汽含量越高，越利于形成暴雨[5]。比濕是大氣水汽因子表征的重要指標，分析19日20:00比濕場（圖3a）可知，漳州地區850 hPa比濕均處在14 g/kg濕度大值區，伴隨降水發生，比濕濕舌明顯向北擴展，為暴雨的發生提供了充足的水汽條件。中低層加強的西南急流和近地面偏東風是暴雨的兩條水汽輸送通道，為暴雨提供源源不斷的水汽供應，西南暖濕急流同時加強了不穩定層結的不穩定性，促進強降水發生發展。

強降水的出現還離不開輻合上升的集中堆積。19日08:00降水發生前，850 hPa漳州無明顯水汽通量輻合，19日20:00福建中部沿海出現水汽通量散度負值區中心（圖3b），中心值為-1.6×10-6g ·s-1·cm-2·hPa-1，漳州水汽通量散度負值區在-1.2～-1.6×10-6g ·s-1·cm-2·hPa-1。隨著時間推移，水汽通量輻合區向東北延伸，20日凌晨強降水發生時段漳州有較強水汽輸送輻合，且水汽在強降水區域不斷堆積。

圖3 喀什市1982—2022年開春期年際變化

4.2 動力條件

低層風速切變和水平風向切變是引起輻合上升運動的主要原因之一，通過散度場分析可知，19日08:00強降雨發生前，漳州市850 hPa散度為正值，為明顯輻散區。19日20:00漳州市位于散度輻合區，中心數值達-1.2 s-1，同時200 hPa散度場福建上空處于強盛分流輻散區，對應有1.2～1.6 s-1的強輻散中心，表明20:00降水開始時低層存在較強輻合上升運動，低空輻合高空輻散構成上升運動的必要條件，低層水汽輻合通過上升運動釋放凝結潛熱的正反饋作用加強了強降雨的發展。

垂直速度的垂直分布在一定程度上能揭示暴雨系統的垂直結構。在垂直速度上，對流層中低層垂直速度為負值，說明有較強烈的上升運動。分析850 hPa垂直速度可知：漳州850 hPa上維持大于-4 hPa/s的垂直速度，最大垂直速度出現在19日20:00，達-8 hPa/s。較強的垂直速度配合水汽條件，有利于暴雨的出現。低層輻合上升配合高層輻散下沉的高低空相互耦合貫通共同推動暴雨、大暴雨的發生發展與維持。

4.3 不穩定條件

強降水的產生需要有強烈的輻合上升運動帶動水汽向上輻合抬升，使低層暖濕大氣層結抬升凝結形成降水。假相當位溫（θse）是氣壓、水汽壓和溫度的函數，表征大氣暖濕能量特征，對流層中，低層假相當位溫顯著增加可造成對流不穩定。850 hPa假相當位溫場上：暴雨期間，漳州假相當位溫一直為72℃~76℃，持續處在高溫高濕不穩定區高能環境中。暴雨區能量、水汽條件充沛，這也是漳州地區大范圍強降水的能量維持機制。同時，假相當位溫舌自南向北往東北傾斜，其東、西側均存在低能中心區，表明有干冷空氣滲透，有利于增強大氣斜壓不穩定性，加劇降水的發展。

K指數指大氣穩定度，是一個綜合垂直溫度梯度、低層水汽含量和濕層厚度的氣團屬性量。K指數愈大，表明潛能愈大、大氣愈不穩定。19日08:00 K指數在32℃，20:00 K指數超過36℃，暴雨發生期間，福建處于水汽和熱量高能區，大氣極不穩定，在西南急流與低渦切變線共同激發下，不穩定能量釋放產生此次強對流降雨。

5 雷達回波分析

分析龍巖雷達組合反射率拼圖（圖4）可知，19日20:00龍巖南部有一片狀積云回波，龍巖南部回波發展增強并向偏東移動，22:00龍巖南部回波進入漳州北部華安縣境內，在華安縣沙建鎮重新生成一塊狀對流回波，并逐漸發展旺盛。22:47兩處回波匯合，進一步發展增強，并持續穩定少動，從開始到結束持續1小時48分，回波強度在45~55 dBz，超過50 dBz的對流回波，回波頂高延伸至5 km之上，積云對流發展旺盛，造成沙建鎮23:00小時雨強85 mm，2 h累積雨量151.3 mm。在低渦切變線和急流影響下，23:26回波發展成橫跨南靖—華安—長泰呈東北—西南向的帶狀對流回波，形成接近颮線的強對流系統回波帶，雷達回波中心強度超過55 dBz，并緩慢向東南移動。01:00在回波在龍文區緩慢少動，造成龍文區14個區域站小時雨強超30 mm，其中10個站小時雨強超50 mm，最強小時雨強84.7 mm，僅次于華安縣沙建鎮85.0 mm。后側入流通道導致帶狀對流彎曲斷裂位置發生極端短時強降水。在弱冷空氣偏北氣流冷入侵和喇叭口地形的共同作用下起到抬升作用，釋放對流不穩定能量，在漳州西南方向持續形成較強對流單體并向龍巖地區不斷移動，后向傳播機制形成明顯列車效應，帶來高效率降水。20日04:00回波基本移出，漳州市境內本輪強降水過程結束。

圖4 19日20:00（a）、22:47（b）、23:26（c）、 20日01:00（d）龍巖組合反射率

6 結論

（1）在低槽攜冷空氣和副熱帶高壓外圍不穩定形勢下，對流性強降水發生在低渦切變線南側急流帶上，天氣系統的配合提供了降水發生的動力條件，低層偏東風和中低層西南急流提供了降水的水汽來源，副熱帶高壓外圍高能高濕區為暴雨產生提供了能量條件，地面擴散冷空氣和中尺度系統形成了暴雨觸發機制。漳州市此次中北部大暴雨過程主要是夜間短歷時強降水引起的，小時雨強極端。

（2）中低層加強的西南急流和近地面偏東風是暴雨的兩條水汽輸送通道，為暴雨提供了源源不斷水汽的供應。較強水汽輸送輻合促使水汽在強降水區域堆積。低層水汽輻合通過上升運動釋放凝結潛熱的正反饋作用，加強了強降雨的發展。暴雨區能量、水汽條件充沛，假相當位溫舌自南向北往東北傾斜，在其東、西兩側存在低能中心區，干冷空氣滲透利于增強大氣斜壓不穩定性，加劇降水發展。

（3）在低渦切變線和急流影響下，積云對流發展旺盛，形成接近颮線的強對流系統回波帶，后側入流通道導致帶狀對流彎曲斷裂的位置發生了極端短時強降水。在弱冷空氣偏北氣流冷入侵和喇叭口地形的共同作用下起到了抬升作用，釋放了對流不穩定能量，形成后向傳播機制，造成明顯的列車效應，加劇了降水。