閩西北山區一次致災暴雨的特征分析

張尾蘭，楊 鋒，嵇夏蘭

福建省泰寧縣氣象局，福建泰寧 354400

閩西北山區泰寧是暴雨高發區，常因暴雨導致嚴重的洪澇災害和地質災害。因此，對暴雨持續時間和落區的準確把握是為防洪抗災工作提供良好服務的先決條件。然而，不同影響系統下，暴雨的觸發機制不同，強降水的持續時間、降水強度和落區也都存在差異，尤其是突發的極端致災性暴雨天氣，精準預報的難度較大。

泰寧地處武夷山支脈杉嶺山脈東南側，是中緯度西風帶和熱帶東風帶交替影響的過渡，暴雨成因復雜，既有前汛期的鋒面系統暴雨，也有臺風等熱帶系統影響造成的暴雨[1-4]。近些年的觀測事實表明，暖區暴雨也是暴雨的重要組成部分，暖區暴雨往往強度大，降水集中，具有明顯的對流特征，易造成重大災害，對閩西北山區的危害更甚[5]。極端致災性暴雨天氣，往往持續時間長，強度大，易造成較嚴重的洪澇災害和地質災害。例如：2010年的“6·18”和2016年的“5·8”暴雨，影響系統和落區的差異較大，“6·18”強降雨引起福建泰寧山洪暴發、山體滑坡、路橋被毀、村莊受淹、房屋倒塌等，洪峰最高水位達281.5 m，超警戒水位4.2 m，給泰寧縣廣大人民群眾造成了巨大損失；“5·8”過程泰寧縣開善鄉池潭壩頭工地發生泥石流災害，失聯1人，遇難35人。對2016年的“5·8”致災暴雨進行分析，總結其基本特征，為閩西北致災暴雨預報預警提供可借鑒的經驗，以此提高預報預警能力。

1 暴雨過程分析

從圖1可以看出，2016年5月7日20:00—8日20:00雨區位置出現在福建西北部，累積降水量大，出現特大暴雨，特大暴雨落區分散(將樂、建寧、泰寧局部)，最大日雨量出現在梅口鄉300.9 mm。7 日08:00—10 日08:00，31個自動站降水量均超過100 mm，27個站降水量超過250 mm，4個站降水量超過400 mm，以泰寧縣梅口鄉508.6 mm為最大，其中泰寧縣開善鄉過程雨量為347.5 mm。

圖1 2016年5月7日20:00—8日20:00累積降水

1.1 致災暴雨特征

1.1.1 降水強度強此次暴雨過程1 h、3 h、6 h雨量最大值均出現在大布鄉，其次為開善鄉，第三是池潭壩頭，分別為8日03:00～04:00：64.2、52.0、40.2 mm；8日03:00～06:00：109.6、100.0、103.4 mm；7 日23:00—8 日05:00：171.0、155.3、150.1 mm。

1.1.2 強降水(≥20 mm/h)頻次高從圖2可知泰寧梅口鄉、開善鄉出現2次強降水過程時段，強降水出現頻次分別為9、7次。

圖2 2016年5月7日20:00—8日20:00梅口鄉、開善鄉逐小時降水柱狀圖

1.1.3 影響時段集中強降水主要集中在凌晨00:00～12:00，過程雨量梅口鄉為275.4 mm，開善鄉214.1 mm，分別占日總降水量的91.5%和87.6%(圖2)。

1.2 環流形勢分析

從圖3a可以看出2016年5月7日20:00 200 hPa福建上空喇叭口特征明顯，高層抽吸現象明顯。500 hPa高度場上中高緯為兩槽一脊，588線北界北抬至東南沿海，副高脊線在22°N，鄂霍次克海為低壓控制。500 hPa形勢分析場上(圖3b)長江中游有西風槽、廣西中部有一南支槽，南支槽前處西南急流控制，急流核最大風速20 m/s，閩西北處急流軸的南側。850 hPa急流核最大風速14 m/s，位于粵中到贛南，邵武為西南風12 m/s。切變線位于江南，在三明北面有風速輻合。925 hPa暖切在三明中部，切變線位于閩北至江南，在三明中部有明顯輻合。

圖3 2016年5月7日20:00高低空天氣系統實況分析配置圖(a)和500 hPa高度場(b)

從上述分析來看，500 hPa上在強降水發生前，中高緯環流為兩槽一脊型，為典型的福建暴雨型。副高位置適中，其西北側的西南急流為強降水的發生提供了必備的水汽條件。福建上空高層均有強輻散區，具有明顯的抽吸特征。過程中高空三層均有西南急流，暖切南側有明顯的風速輻合。高層輻散為強降水的發生提供了較好的動力條件。而暖區內風速的脈動也為強降水的發生提供了不穩定條件。

1.3 觸發機制分析

1.3.1 邊界層內有淺薄的冷空氣侵入從圖4可以看出，此次過程中，在地面形勢分析場上華南一帶存在冷舌影響，有一彎曲冷鋒，閩西北處倒槽頂端。

圖4 2016年5月8日02:00地面形勢場分析

受武夷和南嶺山脈阻擋，冷鋒停滯于25°N附近，但邊界層內有淺薄的冷空氣侵入暖區，造成抬升不穩定。加上邊界層內水汽通量輻合，淺薄冷空氣侵入有利邊界層內，水汽向暴雨區輸送。同時冷空氣勢力較弱，一般不發展到850 hPa，當冷空氣入侵接近850 hPa高度，降水一般減弱，因為冷空氣加厚，破壞不穩定層結，也破壞了低層水汽供應。在熱力條件方面，此次過程為冷槽暖脊型，925 hPa上江西北部有-10 ℃以上的降溫區，冷空氣的南侵觸發了三明北部地區不穩定能量的釋放。在水汽條件方面，比濕為16 g/kg，存在水汽高濕軸。

1.3.2 地形對暴雨的作用地形動力抬升作用。武夷山脈位于福建和江西兩省邊境，而武夷山脈以西是較為平坦的平原，武夷山脈山峰海拔大多在1 000 m以上，峨嵋峰主峰海拔1 714 m。當天氣系統東移通過平坦的平原后，經過高聳的山峰時速度減緩，過山時良好的動力抬升作用，有利于強降水的發生和維持。

泰寧梅口鄉海拔均在300 m以上，位于武夷山脈東側，天氣系統翻山時降水加強，強降水落區正好位于其上空；泰寧梅口鄉位于金溪的河谷地帶，兩側山脈明顯，地形收縮造成輻合加強，強降水受喇叭口地形收縮作用明顯。

1.4 物理量特征分析

此次過程邵武站濕層高度達600 hPa(圖5a)，贛州站達700 hPa(圖5b)，濕層厚度一般，但贛州站上干下濕明顯，并存在明顯的逆溫層。低層邵武站為偏東氣流，贛州站為西南氣流，在閩西北有風速輻合。K指數在三明的上游區域贛州站達39 ℃，沙氏指數為-3.65，邵武站K指數為41 ℃，沙氏指數為-3.31，對流條件較好，有利于暴雨的產生。

圖5 2016年5月7日20:00溫度對數壓力圖

2 利用多普勒雷達、風廓線雷達、加密區域自動站資料分析致災暴雨局地特征變化

2.1 多普勒雷達

2016年5月7日18:00左右，江西境內有一條短的颮線(圖6a)，向福建省西北部移動，20:30左右颮線開始進入南平(圖6b)；21:00左右，颮線開始進入三明，三明建寧、泰寧等地開始先后出現強降水(圖6c)；最強的降水主要集中在21:00至翌日06:00，其中02:00～04:00最強，8日03:00～04:00建寧均口鎮出現了此次暴雨過程的小時最強降水71.7 mm；強降水回波進入泰寧后新生回波源源不斷，一直持續到8日19:00左右。

圖6 2016年5月7日18:00(a)、20:30(b)、21:00(c)組合反射率因子圖

從2016年5月7日21:02在0.5°(圖7左)和2.4°(圖7右)仰角上多普勒雷達速度圖上看出，北部風向風速輻合明顯，2 km高度上有30 m/s的低空急流，且風速輻合明顯，5 km高度處西南急流明顯。

圖7 2016年5月7日21:02在0.5°(左)和2.4°(右)仰角上多普勒雷達速度圖

在雷達組合反射率上能發現一個或多個“列車效應”，速度圖上影響區域強降水時段上均存在強風速輻合和低空急流。

2.2 風廓線雷達

風廓線雷達數據上2016年5月7日20:00至8日02:00 850 hPa、925 hPa上南風加強風速輻合明顯，邵武南側為一致的西南風，輻合區與強降水區基本一致。最強降水時段，在風廓線上都能看到明顯的風速輻合，持續時間較短1～3 h，其對應強降水時段基本一致反映出風廓線雷達在短時強降水預警中的重要指示作用。

2.3 加密區域自動站

2016年5月8日06:00在強降水區的西側金饒山1 803 m 和941 m上有2個自動站，其中高處為12 m/s的偏北風，而低處為2 m/s的偏南風，垂直風切變明顯，有利于強中尺度系統發生發展(圖8)。

圖8 2016年5月8日06:00區域自動站10 min風實況圖

3 小結與討論

(1)此次致災暴雨是明顯的暖區暴雨過程，環流形勢為福建暴雨典型形勢。高層抽吸特征明顯，西南急流顯著，有靜止鋒切變維持和暖切南側有明顯的風速輻合，近地層有輻合線存在；具有累積降水量大、降水強度強、最大小時雨強強、影響時段集中、強降水頻次高等特點。

(2)出現邊界層冷空氣侵入，地形動力抬升和喇叭口地形收縮作用為特大暴雨形成提供很好的條件；三明上游贛州站有很好的對流條件，K指數及沙氏指數均有利強降水的產生。

(3)在雷達組合反射率上有多個“列車效應”，速度圖上影響區域強降雨時段存在強風速輻合及低空急流的出現。

(4)最強降水時段，在風廓線上能看到明顯的風速輻合，持續時間較短為1～3 h，其對應強降水時段基本一致。加密自動站上存在中尺度輻合。