2021年6月底至7月初福建省一次大暴雨天气过程诊断分析

时间：2024-05-25

崔汗青，祝玉如，杨忠英

福建省武夷山市气象局，福建武夷山 354300

暴雨是一种常见气象灾害，经常会给当地造成巨大经济损失。目前，暴雨天气的预报研究已成为气象学者尤为关注的课题[1-2]。叶朗明等[3]通过剖析我国华南地区的一次极端降水过程发现，此次极端降水天气主要出现于出海变性高压脊后部,其主要启动机制是地面辐合抬升动力机制。江帆等[4]通过对2014年5月下旬福建龙岩一次暴雨天气过程进行分析发现，此次极端降水天气是在高空槽、南支槽、西南急流、中低层切变和地面弱冷空气的共同作用下形成的；高层辐散、低层辐合、正涡度区以及中低层垂直上升运动均处于福建省中南部，恰好和龙岩市实况降水落区相一致。许美玲等[5]通过对云南4次特大暴雨的形成原因进行分析，指出500 hPa干冷空气入侵，低空增暖增湿显著，西南气流的辐合、中低层低涡切变线加剧了能量和水汽的累积，这些共同促进了强降水天气的出现，一般在500 hPa槽后出现极端降水天气的概率较大。还有张勇等[6-9]也探讨了我国局部地区暴雨天气的天气形势，以及水汽、动力等物理量形成机制。

福建省地处我国东南沿海地区，地理坐标处于115°50′~120°40′E，23°33′~28°20′N之间，境内属亚热带季风气候，气候大体特点如下：夏无酷暑，冬无严寒，气候温暖，降水量丰富。鉴于福建省地理环流和气候特点等环境的影响，福建省各个地区夏天时常发生暴雨天气，一旦发生暴雨天气，时常会导致城市内涝、能见度下降，给城市交通运输、农业、通信系统等领域带来不同程度的影响。主要通过分析2021年6月底至7月初福建省一次大暴雨天气过程，以加深对福建省暴雨天气环流形势和物理量条件的认知，这对于不断提升福建省暴雨天气预报预测水平具有重要的指导意义。

1 天气实况

2021年6月底至7月初福建省西北部出现暴雨，局部地区大暴雨、特大暴雨天气过程。6月27日20:00至7月1日20:00期间，福建省降水量最多值主要集中在西北部，降水量整体上由西北部朝南边区域不断减少。

统计2021年6月27日20:00—30日20:00累计雨量可知，福建省累计降水量≥50.0 mm的有56个县（市、区）283个乡镇，其中，降水量≥100.0 mm的有17个县（市、区）87个乡镇；城区测站降水以光泽降水量最大，累计降水量达344.2 mm，乡镇测站以邵武水北镇降水量最大，累计降水量达482.5 mm。最大小时降水量为90.7 mm，出现在武夷山兴田镇。

此次福建省暴雨天气过程中，福建省邵武和武夷山均出现了降水极端事件（表1）。2021年6月27日20:00至28日20:00邵武降水量达188.6 mm，突破了1970年6月26日降水量极值（187.7 mm）的日降水量极值，历史排位第1名；2021年6月28日08:00～14:00邵武6 h降水量为165.9 mm，突破了1989年6月30日6 h降水量极值（139.6 mm）。历史排位第1名；2021年6月28日00:00—28日06:00武夷山6 h降水量为147.3 mm,仅次于2019年7月9日6 h降水量（157.2 mm），历史排位第2名；2021年6月28日03:00—28日06:00武夷山3 h降水量达119.3 mm，2019年7月9日3 h降水量（128.9 mm），历史排位第2名。

表1 2021年6月底至7月初福建省暴雨天气过程极端事件统计资料

2 天气形势

2.1 环流背景形势

在此次暴雨天气过程发生前期，2021年6月28日08:00 500 hPa形势场上中高纬环流形势主要呈“两槽一脊”型，贝加尔湖东边区域分布着高压脊，在它东边槽区移动的过程中不断分裂了低槽，东北区域存在冷涡，冷空气由中路不断南下发展对我国造成影响。副热带高压588线处于我国华南沿海一带，位置偏南，脊线处于16°N左右，有宽广的低槽处于中低纬区域长江一带。随着冷空气不断由高原东部顺着长江一带对我国华南一带造成影响，不断扩散的冷空气，与江西、福建一带的武夷山脉附近的低层暖湿气流共同积聚，形成适宜于强降水天气发生的良好条件。与此同时，南支槽处于黔中、黔南一带，地面辐合线主要分布在我国南部的赣、闽、浙3个省份。并且随着切变不断向东边区域发展，低空水汽越来越大，上升运动也逐渐变强，这些均为本次极端降水天气过程的出现提供了有利的环流形势条件。

2.2 主要影响系统

2021年6月28日08:00，700 hPa切变线处在贵州省中部地区，850 hPa“144线”与700 hPa“308线”处于武夷山北边区域，有1个切变位于850 hPa，该切变呈人字形，850 hPa 低涡黔北和渝东相交区域的东段切变处于长江流域，南段和700 hPa切变在黔中叠加。暖区存在弱冷空气进入。

由2021年6月27日08:00—28日08:00 850 hPa温度场，此次暴雨天气过程降水最多区域福建省邵武上空出现负变温，切变南边区域的江西赣州和福建邵武分布着一西南风急流，数值达12.0 m/s以上，急流左侧出口区为福建南平北边位置，850 hPa邵武为西南，风速为12.0 m/s，700 hPa江西赣州和福建邵武之间存在风向辐合。其中，江西赣州处为西南风，风速为8.0 m/s，邵武站为西风，风速为14.0 m/s，低空急流左侧出口区属于正涡度、暖平流，携带了南方大量的水汽。地面辐合线处在赣、浙两省份相交一带。在500 hPa引导气流的影响下，地面辐合线触发的对流云活动越来越慢，6月28日07:00~14:00，对流云团由江西上饶南边区域由西北朝东南一带发展，沿武夷山山脉移动和发展，地形的强迫抬升促使降水强度不断增大，形成暴雨天气、大暴雨天气。

3 物理量场分析

3.1 水汽条件

暴雨天气的发生需要丰富的水汽条件。通过分析2021年6月28日—7月1日福建省暴雨落区对流层整层水汽通和辐合场发现（图1），有一条走向为东西向的显著的湿舌分布在孟加拉湾至我国江南、华南北边以及福建省上空，这意味着大气中水汽含量特别高，由西向东向福建西北一带输送的水汽十分丰富。分析850 hPa比湿场可知，850 hPa比湿中心主要处于闽西北一带，该地区比湿值总体处于14.0~16.0 g/kg之间，为此次大暴雨天气的发生带来了良好的水汽条件。

图1 2021年6月28日—7月1日暴雨落区对流层整层水汽通量和辐合场

3.2 动力条件

分析2021年6月28日08:00垂直速度场发现，福建西北部上升速度最强，垂直速度大值区与强降水落区相吻合。福建西北低空500 hPa 以下属于负值，上升运动十分显著，西南一带低涡大值区由西朝东边不断移动。200 hPa处属于正值，具备分流辐散作用。850 hPa处分布着西南急流，较强的上升运动能够促使低空水汽和热量传输至高空，促进水汽凝结和能量的转换，进而形成暴雨天气。

通过分析2021年6月28日14:00 925 hPa散度场进行发现，闽北一带分布着水汽辐合中心，中心值为-100×10-5s-1，福建省西北大多数区域处于强水汽辐合区。分析整层散度场可知，500 hPa以上高度层属于辐散区，500 hPa以下区域属于辐合区，辐合层比较深厚，这种高层辐散、低层辐合的配置形成了“抽吸”效应，促进了对流的不断发展，为福州强降水的产生提供了有利的动力条件，925 hPa散度辐合区与强降水落区相对应。

3.3 不稳定能量条件

在此次暴雨天气发生之前，2021年6月26日08:00开始，江南至华南北边一带K指数场均属于大值区，闽西北K指数达38℃以上，积累了大量的不稳定能量。通过分析2021年6月28日08:00福建省大暴雨落区邵武探空站探测资料可知，700 hPa高度层以下风向顺转，属于暖湿气流，湿层比较深厚，700 hPa 以上风向逆转，高层冷平流，低层暖平流，温度直减率为21.9℃，沙氏指数（SI）为-1.6℃，K指数为41.3℃。这些指标意味着大气层结非常不稳定，非常适宜强降水天气的形成。

通过分析2021年6月28日08：00福建省大暴雨落区邵武站垂直位温分析图可知（图2），位温线处于左方，θse值达到 70℃以上，θse和饱和θse处于右方，三条线主要为“喇叭口”型，对流层顶存在超低温，同时700~500 hPaθse与饱和θse基本上叠加；400 hPa 以下存在不稳定能量，400 hPa以上的不稳定能量伴随着高度的增加不断减小，高层为偏北风且存在辐散，低层为西南风，存在旋转辐合，高层冷平流、低层暖平流意味着大气层结呈不稳定性，并且有很强的垂直风切变，这些均推动了本次强降雨的发生发展。

图2 2021年6月28日08:00福建省大暴雨落区邵武站垂直位温分析图