平陽縣梅汛降水集中期暴雨預報指標研究

林健雄，米 鑫

平陽縣氣象局，浙江平陽 325400

平陽位于浙江省南部，東臨東海，西部山地曲折，又位于南北季風的交匯區，梅汛降水集中期是平陽發生暴雨的高頻時段。梅汛降水集中期暴雨給平陽經濟帶來巨大的損失，因此有必要對此時段暴雨預報進行研究。

梅汛降水集中期，受低、中、高緯多個大尺度環流系統共同影響，每年的環流形勢不同，使得每年的出入梅時間、梅汛期長短、梅汛期雨量大小存在一定的差異[1-3]。對典型梅雨期進行總結分析，有利于提高業務預報水平[4]。文章對2009—2018年梅汛降水集中期的環流形勢特點進行歸納，以2017年為典型個例，通過環流形勢、物理量場分析，歸納一些預報指標，為今后梅汛降水集中期暴雨預報提供一定的參考。

1 數據來源

資料來自美國NCEP/NCAR每日4次再分析資料，水平分辨率2.5°×2.5°，以及MICAPS資料，降水量資料為浙江省自動站觀測資料。

2 2009—2018年平陽縣梅汛降水集中期降水概況

2009—2018年，平陽縣梅汛降水集中期年平均降水量為299.2 mm，其中最大 為427.9 mm（2016年），最 小 為157.6 mm（2018年），入梅最早為5月2日（2016年），出梅最遲為7月17日（2010年），梅汛期平均時長為31.8 d。

3 暴雨物理量指標分析

研究表明，當K≥33（特別是在35以上）、抬升指數Li≤-3.0、水汽通量Q≥4.0 kg/（m·s）時，平陽縣梅汛降水集中期易發生降水天氣；在暴雨天氣研究時發現抬升指數Li與是否發生暴雨關系較小，因此，當K值在39左右、水汽通量Q在7～8 kg/（m·s）上下波動時，更易產生暴雨天氣[5]。

3.1 比濕（q）

分析表明，當平陽700 hPa q＞9.0 g/kg，850 hPa＞12 g/kg時，水 汽 含 量充足，易產生暴雨，暴雨概率在70%以上，水汽多來自孟加拉灣一帶西南季風。

3.2 K指數與抬升指數

將 每 日4個 時 次（02:00、08:00、14:00、20:00）的K指數、抬升指數、水汽通量分別取最大值、最小值和最大值。從圖1分析發現，2009—2018年平陽縣梅汛降水集中期的K指數均在33以上，最大為42，大約在37上下波動，其中K值在35以上的次數占77.5%，抬升指數在-5.5～0.5之間變化，圍繞-4.0波動，在-3.0以下的大約占了71.0%；對水汽通量而言，87.1%的降水發生在4～12 kg/（m·s），除2個離散點15和18外，其余值在8上下波動。以上分析表明，在研究期內，當K≥33（特別是在35以上）、抬升指數Li≤-3.0、水汽通量Q≥4.0 kg/（m·s）時，平陽縣梅汛降水集中期更易發生降水。

圖1 2009—2018年平陽縣梅汛降水集中期發生降水K指數、抬升指數Li（左）和水汽通量（右）散點圖

為研究平陽縣梅汛降水集中期出現暴雨是否與K指數、抬升指數和水汽通量存在一定的相關關系，現分別將3個物理量作有無暴雨的分類。

從K指數散點圖（圖2）中可以看出，2009—2018年發生暴雨的K值在33～40之間變化，但主要集中在39上下，無暴雨K值則在33～42之間變化，且并無明確的集中區間。從抬升指數Li圖中可見，無論是否有暴雨產生，Li值基本都在-2.0～-5.0，有暴雨和無暴雨在該區間內分別占83.3%和76.9%，表明抬升指數Li與是否發生暴雨關系較小。

圖2 2009—2018年平陽縣梅汛降水集中期有無暴雨K指數、抬升指數Li、水汽通量散點圖

從水汽通量圖可見，有暴雨發生時，水 汽 通 量 均 在4～12 kg/（m·s），且在7～8 kg/（m·s）上下波動，無暴雨發生時在3～18 kg/（m·s）之間變化，在9～11 kg/（m·s）上下波動，且離散程度大于有暴雨發生時的離散程度。

以上分析表明，在2009—2018年平陽縣梅汛降水集期間，當K值在39左右、水汽通量Q在7～8 kg/（m·s）上下波動時更易產生暴雨天氣。

在分析中發現，2009—2018年有暴雨發生時，K指數的趨勢線斜率基本為0，趨勢線接近平直，無暴雨發生時K值趨勢線斜率為正，表明K指標在研究產生暴雨天氣時更加穩定；無論是否有暴雨產生，抬升指數趨勢線斜率均為負數，水汽通量趨勢線斜率均為正數，表明抬升指數和水汽通量指標在表征是否有暴雨產生時穩定性較差，與越小的抬升指數和越大的水汽通量越有助于降水或者暴雨的產生。無暴雨發生時，K指數、抬升指數和水汽通量均存在更有利于有暴雨發生的值，例如K值42、抬升指數-4.5和水汽通量18 kg/（m·s），說明單一指數或物理量并非決定是否有暴雨發生的唯一指標，暴雨是否發生受多種要素影響，在實際預報時需綜合考慮。

4 典型個例——2017年梅汛降水集中期

4.1 降水特征

梅汛期（6月9日—7月5日）期間平陽縣面雨量320.2 mm，較歷年梅雨量略偏多。降水東西分布均勻，累積雨量最大站為吳垟站（396.1 mm）。具體來看，6月中旬多降水天氣。其中11日、12日、13日、16日受梅雨帶影響出現明顯降水天氣，全縣普降大到暴雨。6月下旬多過程性降水天氣。受梅雨帶影響，25—27日累積降水量達大到暴雨。29日受副高邊緣影響出現午后雷陣雨天氣，西部局部有暴雨。

4.2 環流形勢

根據降水類型和天氣系統類型，將梅汛期分為2個階段分析：第一階段為6月9—28日，該階段的降水多為系統性降水，在全縣出現區域性暴雨。根據200 hPa高度場，浙南一帶受南亞高壓控制，北側為西風急流區，500 hPa高度上，貝湖高壓脊發展，形成單阻形勢，鄂霍次克海地區存在一個低壓槽，有利于冷空氣輸送南下，中緯度西太平洋副熱帶高壓呈帶狀分布，西伸脊點位于110°附近，120°E脊線在18°N～20°N，副高脊線位于18°N～20°N是浙江省梅汛期典型環流形勢的重要特征。副高西北側建立西南水汽通道，作為梅汛期降水的水汽主要來源，該通道的形成同時阻礙冷空氣進一步南下，使得西南暖濕氣流和北方冷氣團在浙北交匯，形成冷暖氣團故錮囚形勢。另由850 hPa平均流場和風速場得知，低層低緯度地區存在一股急流，即印度洋孟加拉灣一帶的西南急流，平均風速≥12 m/s，850 hPa風速≥12 m/s，即為低空急流，低空急流有利于上升運動，西南季風在梅雨形勢的建立和維持起到關鍵作用。

第二階段為6月29日—7月5日，此階段副高中心明顯西伸加強，脊線北抬，位于22°N之間，脊線邊緣為西南—東北走向，平陽縣該時段內位于副高邊緣，局地強對流及午后雷陣雨天氣高發。

4.3 暴雨個例診斷

2017年6月11—17日，平陽縣受850 hPa切變線、低渦，500 hPa高空槽等多系統持續影響，期間全縣面雨量163.7 mm，其中6月13日和6月16日出現過程峰值，面雨量分別為46.6 mm和55.9 mm，6月16日全縣各區域站暴雨覆蓋率達90%。接下來從渦度、散度、垂直速度進行診斷分析。

2017年6月16日，由120°E垂 直方向上的渦度、散度剖面圖知（圖3），在27°N附近，大致在500 hPa以下為正渦度區，500 hPa以上為負渦度區。結合散度場來看，500 hPa以下為負散度區，為輻合區，最小負值在-0.9～-1.2；500 hPa以上為正散度區，最大值達1.5，為輻散區。垂直方向上的動力特征為低層輻合，高層輻散。

圖3 2017年6月13日（左）和16日（右）120°E上渦度、散度垂直剖面圖

強烈的上升運動是暴雨形成的指標 之 一。在6月13日 和16日27.5°N、120°E上的ω剖面圖上（圖4），從1 000～500 hPa整層皆為負值，這表明大氣均為上升運動，其中6月16日00:00～14:00出現了1個負值中心，最小負值達-0.45 Pa/s。對比實況發現，此時平陽出現較強降水。由此可見，當整層降水量垂直運動較強時對應出現暴雨，強的上升運動對暴雨出現時段時有很強的指示作用。

圖4 2017年6月13日（左）和16日（右）120°E、27.5°N上空垂直速度變化圖

5 結論

（1）在平陽梅汛期期間，當700 hPa有q＞9.0 g/kg、850 hPa有q＞12 g/kg時，暴雨發生概率＞70%；當K指數在39左右、水汽通量Q在7～8 kg/（m·s）上下波動時，更易產生暴雨天氣。

（2）西南季風在梅雨期的建立和維持起到關鍵作用，其中低空急流≥12 m/s，有利于上升運動，對暴雨預報有一定指示性。

（3）整層ω為負時，為對暴雨出現時段有良好的指示作用，ω越強，暴雨觸發概率越高。發生暴雨時，高低空配置為低層輻合高層輻散。數值模式出現以上配置時，可作為暴雨預報的指標之一。