2022年6月13日永安市大暴雨天气过程分析

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王丹平,罗苑苗,陈晓芳

福建省永安市气象局,福建永安 366000

永安市位于福建省中西部,受到低层切变及其南侧西南急流的共同影响,6月13日永安市出现了大暴雨天气过程,并伴有雷雨大风、短时强降水等强对流天气。此次过程持续时间长、降水强度大、影响范围广。统计6月13日08:00~14日08:00实况(图1),全市所有乡镇街道降水均超过100 mm,其中以小陶镇182.7 mm为最大,上坪乡169.1 mm次之,第三为洪田镇的163.5 mm;
最大小时雨强为59.4 mm,最大3 h雨强达112.8 mm,均出现在小陶镇。此次过程共造成全市道路交通、水利设施、房屋建筑、农业农村、城镇市政、学校教育、自然资源、文化旅游、供电通讯等合计损失约99 278.7万元,其中农作物受灾面积约1 474.7 hm2,损失合计24 890万元,占总损失的25.1%,严重影响了广大人民的生产生活和经济秩序。

图1 2022年6月13日08:00~14日08:00福建省雷电监测(a)、福建省累计降水(b)、永安市1 h降水极值(c)、永安市3 h降水极值(d)

从500 hPa环流形势(图2a)来看,13日08:00副高位于华南南部,中低纬地区多短波槽波动,福建位于副高北侧,受高空槽前西南气流影响。西南气流强盛,有利于水汽向福建省上空输送,江南、华南大部温度露点差为0℃~2℃,水汽条件好。在福建大部地区风速达16 m/s。在温度场上,在福建中部地区相对较暖,有利于暖区暴雨的形成。在低层环流形势上,13日08:00 850 hPa(图2b)切变线位于福建北部至江西、湖南南部一带,福建南部至华南南部为西南急流控制,温度露点差为0℃,有利于水汽和不稳定能量的输送[1-4]。从13日08:00 925 hPa(图2c) 来看,切变位于福建中部至华南一带,福建地区温度露点差0℃~1℃,水汽条件好,南部沿海存在低空急流。13日08:00 200 hPa(图2d)福建上空有高空气流辐散,低层辐合,高层辐散,有利于对流天气的发生发展。

图2 2022年6月13日08:00 500 hPa(a)、850 hPa(b)、925 hPa(c)、200 hPa(d)天气图

从地面图上来看(图3),13日08:00福建中南部至广东一带存在地面辐合线,温度露点差0℃~1℃,湿度条件好,水汽充沛。

图3 2022年6月13日08:00地面分析

经过13日14:00的中尺度分析(图4),500 hPa福建位于南支槽前西南气流影响,低层切变在福建中部维持,南北风交汇明显,切变南侧西南急流维持,有明显风速辐合,动力抬升条件好;
850 hPa比湿为14~16 g/kg,可降水量达55~60 mm,水汽条件好;
K指数中部达38℃,热力条件较好,且对应500 hPa垂直上升速度,综合考虑福建中南部地区对流条件好。

图4 2022年6月13日14:00中尺度分析

选取13日08:00邵武站和赣州站的探空(图5),永安北部的邵武站湿层深厚,达500 hPa以上。K指数达34.3℃,CAPE值不大,为24.7 J/kg;
从永安南部的赣州站探空来看,湿层同样深厚并延展到500 hPa以上,K指数达38.9℃,CAPE值为41.2 J/kg,SI指数为-0.26,南部对流条件较好。邵武和赣州站的抬升凝结高度均较低,零度层高度较高,邵武为5.4 km,赣州为5.3 km,导致暖云云层较厚,降水效率较高。

图5 2022年6月13日08:00探空图

从单站风廓线(图6)可以看出,13日12:30之前,低层以偏北气流为主,后转为西南气流,表征低层切变南压。中高层维持稳定的西南气流,结合天气实况,最强降水时段主要集中在10:00~14;00之间,稳定的西南风持续输送水汽,有利于暴雨的发生。

图6 2022年6月13日永安风廓线雷达时序图

4.1 水汽条件和动力条件

暴雨的发生需要充分的水汽供应、强烈的上升运动和较长的持续时间。分析13日08:00、20:00 850 hPa比湿场、500 hPa垂直速度场(图7)和08:00 850 hPa水汽通量散度场(图8),可以看出低层维持较高比湿,08:00为14~16 g/kg,20:00福建北部为12~14 g/kg,南部为14~16 g/kg,08:00和20:00均位于垂直速度上升区。08:00水汽通量辐合中心位于福建北部沿海,永安市水汽辐合明显。水汽水平方向上的输送和垂直方向上的运动为暴雨提供了充足的条件。

图7 2022年6月13日08:00(a)与20:00(b)850 hPa比湿、垂直速度

图8 2022年6月13日08:00 850 hPa水汽通量散度

4.2 热力条件

永安市08:00 K指数为28℃~32℃,预报14:00永安市K指数可达38℃;
08:00 850 hPa假相当位温(θse)>76℃,被明显的高温高湿气团控制,热力抬升作用能够加快上升速度。从SI指数上看,08:00永安市SI指数≤-2.0℃,易产生雷暴等强对流天气。

图12 基本反射率(a)、龙岩雷达0.5°仰角(b)、龙岩雷达1.5°仰角(c)、龙岩雷达2.4°仰角

永安市本次大暴雨天气过程最强时段为10:00~14:00,最大小时雨强达59.4 mm。13日10:00 850 hPa风廓线雷达水平风(图9)中看出,低层切变位于福建省中北部一带,永安市位于切变南侧西南气流中,切边南侧西南急流明显,在永安至龙岩一带有明显的风速辐合。09:30(图10),位于清流,连城一带强回波开始发展并逐渐靠近永安市,10:30,强回波已进入永安市并开始影响西部乡镇,11:30(图11),强回波继续发展并影响中南部大部分乡镇,12:30,强回波在西南气流引导下继续向东偏北方向移动,移速较慢,持续影响永安市。本次大暴雨过程雷达回波呈片状,范围较大且较均匀,在均匀的回波中有对流回波发生发展,表现为积云混合云降水回波特征,回波强度在35~50 dBz之间,部分强回波强度超过50 dBz。回波强度>45 dBz的区域出现了短时强降水,降水效率较高。截取12:17雷达图,在龙岩雷达的0.5°、1.5°和2.4°仰角基本反射率图上,永安南部乡镇均出现明显强回波,回波中心最大反射率因子达50 dBz以上,53 dBz反射率因子高度延展至5 km以上,有利于短时强降水的产生。

图9 850 hPa风廓线雷达水平风

图10 09:30福建雷达拼图

图11 11:30福建雷达拼图

(1)此次大暴雨过程主要在槽前西南气流,低层切变线和其南侧西南气流的天气背景下产生,湿层深厚。

(2)通过探空和中尺度分析发现,低层切变线在福建省中北部地区,永安市位于切变线附近,单站风廓线看出在12:30左右切变线过境,通过物理量分析发现,水汽条件、动力条件、热力条件较好,均有利于强降水的发生。

(3)此次过程持续时间长,降水回波持续影响永安市,最强降水时段出现在10:00~14:00。从雷达反射率因子图上看出在回波发展旺盛阶段,最强反射率因子达50 dBz以上,降水回波质心低,降水效率较高,强反射率因子发展高度高,厚度厚,强回波区在垂直高度上延展较高。雷达分析对短时强降水天气具有很好的指示意义。

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