2014年3月11日至12日福建强对流天气过程分析

郑云义

（中国民用航空华东地区空中交通管理局福建分局，福建 福州 350000）

暴雨、强对流、降雪和大风沙尘天气是影响我国的最严重的气象灾害。其中暴雨和强对流天气由于自身具有发生发展突然、局地性变化快的特点，不但给暴雨和强对流天气的短期、短临预报工作带来巨大困难，而且暴雨和强对流天气发生时常常由于其短时降水强度大等因素给人民的生命财产带来巨大损失。而且，随着近年来全球化变暖趋势明显，各类极端气候和天气事件频发，暴雨和强对流天气也成为了人们关注的重点对象。

孙建华等人分析了发生在2012年7月21日的北京城区特大暴雨天气过程，讨论了发生暴雨天气过程时的天气形势，对北京地区的水汽通量、水汽通量散度、假相当位温和涡度散度进行中尺度分析和诊断发现7月21日北京城区的特大暴雨天气过程是高空和低空各系统配合良好的条件下的。刘淑媛等人对1998年6月28日至29日淮海地区的暴雨过程进行分析，发现西南涡东移激发出的江淮气旋以及中尺度对流辐合带在西南低空急流输送大量水汽的配合下是造成此次强降水的重要条件。何斌等人对2008年发生在浙赣皖三省的梅雨锋引起的暴雨过程进行分析发现高层冷空气入侵配合低层梅雨锋加剧了暴雨的发生发展。

福建地处我国东南沿海，是我国强降水和强对流天气的多发天气。从3月份起至6月份当北方干冷空气南下与南方的暖湿空气交汇后就会给福建带来强降水和强对流天气。从6月份起至9月份，随着中低纬太平洋上热带气旋发生发展，北上的台风与西太平洋副热带高压相配合也常给福建带来短时强降水天气。2014年3月11日至12日，受高层冷空气南下和浅层西南涡东移影响，福建大部地区均出现强降水和强对流天气。对此次过程的天气形势、物理量配置进行诊断分析为日后强降水和强对流天气积累经验。

1 资料和方法

本文所使用资料为常规高空和地面观测资料、FNL再分析资料。其中常规高空和地面观测资料为站点资料，由各个气象观测点对高空各层风向、风速、温度和露点和地面风向、风速、温度、露点、压强、天气现象等气象要素进行观测和探测。高空和地面观测资料分为08时（北京时，下同）和20时两个时次，在特殊情况下部分气象观测站点会在14时进行加密观测。FNL再分析资料是格点资料，由GDAS系统（即Global Forecast System and Data Assimilation，全球资料同化系统）根据各种实时天气数据进行再分析后同化出的资料，分辨率为1°*1°或者2.5°*2.5°，本文所使用的格点分辨率为1°*1°。FNL再分析资料包含02时、08时、14时、20时四个时次，从地面到高空各层共26层的气压、位势高度、温度、土壤情况、冰雪情况、相对湿度和纬向经向风向风速等资料。一般而言，FNL资料用于WRF模式的数值模拟和对天气过程的诊断分析。

本文首先对2014年3月11日至12日发生于福建大部地区的强降水和强对流天气过程的天气形势进行分析，明确此次过程的天气尺度的背景形势。进而利用FNL再分析资料对福建地区的水汽通量和水汽通量散度、假相当位温、涡度和散度进行诊断分析，分别分析此次过程的水汽条件、热力条件和动力条件。

2 天气过程分析

从2014年3与11日至12日，福建大部地区出现对降水和流天气，部分地区一天的降水量达到暴雨至大暴雨量级。其中仅11日08时至12日08时，建阳、光泽、武夷山等地区降水量超过50毫米，达到暴雨量级。其中建阳的降水量为104.1毫米，达到大暴雨量级。12日08时至13日08时，福州、泉州、宁德、漳州和龙岩降水量达到中雨量级。其中宁德的南部，泉州的西北部和漳州的北部部分地区降水量达到暴雨量级。伴随着强降水天气出现的还有强对流天气。强对流天气主要发生时段为11日夜间。根据福建省闪电探测仪显示，11日夜间，全省共出现闪电1934次。至13日，福建全省降水天气和强对流天气逐渐结束，只有局部地区出现小阵雨的天气。

分析地面和高空常规观测资料可以看出， 11日08时，高空500hPa上贝加尔湖低压槽有所东移南下，受其影响，在蒙古至我国内蒙古、山西地区北支槽有所发展。原处于云贵地区的南支槽也有所东移，目前处于湖南、湖北地区。由于贝加尔湖低压槽东移南下的影响，使得北支槽与南支槽在经向上有所重合，促进了两个系统的发展。此时，福建大部地区仍旧维持西北偏西气流。从850hPa上，原处于云贵地区的西南涡有所东移，气旋东侧切变也逐渐东伸发展影响湖南、湖北两省。而且气旋东南侧的西南风随着气旋的发展也有所加强。原处于东海地区的入海高压进一步东撤。此时福建为高压后部和切变东侧的共同影响下。

从温度场来看，暖中心位于西南涡西南侧，有利于西南涡的发展。广东、江西和湖南有暖脊北抬影响，配合东南气流的发展，有利于输送来自南海的水汽和热量。从08时地面图可以看出入海高压有所减弱。而且在广东、江西和湖南地区已经开始出现降水天气。至11日20时，随着贝加尔湖低压槽进一步东移南下移动至黑龙江北部地区，我国东北至华北地区均转为槽前西南气流影响。北支槽最南端处于山东至河南两省。而南支槽移动较慢，仍处于江西和两湖地区。至此，北支槽和南支槽构成了同位相叠加的形式，有助于进一步发展。福建受高空槽发展的影响已经转为西南偏西气流。

从风速来看，原来处于我国南部沿海的急流也进一步北抬。850hPa上，西南涡东侧切变进一步发展。而且其南侧东南风也进一步加强。福建、江西和两湖地区均出现风速大于12m/s的西南急流。从20时地面场来看，此时850hPa西南急流影响的区域均出现了降水天气。至12日00时，850hPa上，江淮切变进一步发展，并形成江淮气旋。受江淮气旋发展的影响，气旋北侧东北风加强，使得在山东、河南和河北地区有冷平流；而气旋的南侧西南风也进一步加强，在福建、广东两省西南急流发展，并且在我国东南沿海地区有暖脊北抬福，建处于暖脊的影响下。至12日20时，我国东南沿海高空均转为槽后西北气流。浅层850hPa上随着江淮气旋入海后逐渐减弱以及北方冷空气南下影响，福建转为弱的切变影响。但是随着暖脊的东移入海，冷暖空气对峙的形式进一步减弱。至13日高空各层均转为槽后西北气流，福建全省降水天气趋于结束。

3 物理量诊断分析

3.1 水汽条件分析

通过对3月11日至13日福建出现强降水和强对流天气的天气形势进行分析可以看出，在11日夜间至12日白天这一时段为高空槽东移影响，浅层气旋发展，西南急流输送水汽和热量最多的时段。配合温度场上北方冷空气南下与南方暖脊交汇共同影响下，这一时段为降水强度最大的时段。而且，考虑到一般西南急流对水汽的输送主要表现在浅层925hPa和850hPa。因此，分析3月12日白天08时925hPa福建省水汽通量散度。通过3月12日白天08时925hPa水汽通量散度可以看出此时受西南低空急流向北输送水汽和热量的共同影响下，在广东、福建、江西地区出现了水汽辐合区。其中最大的水汽辐合中心出现在广东的中北部地区，辐合中心数值为0.3*g*。福建南部也出现了一个水汽辐合中心，数值为0.2*g*。福建的东侧为入海高压的影响下，为水汽的辐散。辐散中心数值为0.1*g*。广东以南的大片海区也均为水汽辐散区，表明向外输送了大量的水汽。由此可以看出随着西南涡东侧切变的东伸发展，促使了西南低空急流的发展，进而有助于西南风输送来自南海的水汽向广东、福建输送。在西南低空急流的水汽输送下，使得福建强降水得以发展，为3月11日至12日期间福建强降水和强对流天气的发展提供了充足的水汽条件。但是不足之处在于受到广东中北部强水汽辐合中心的影响，使得来自南海的部分水汽集中于广东中北部，对西南低空急流向福建输送水汽起到了一个削弱的作用。广东的强水汽辐合中心使得福建的北部出现了弱的水汽辐散区，影响了这一地区的降水发展。

3.2 动力条件

通过对3月11日至13日福建出现强降水和强对流天气的天气形势进行分析可以看出，此次天气过程500hPa高空槽的东移是促使西南涡东移发展的重要条件。850hPa上西南涡东侧切变的东伸发展进而形成江淮气旋是副将强降水和强对流天气的动力条件。因此，对3月12日08时850hPa上涡度场和散度场进行分析。12日00时福建北部至浙江南部，湖北、江西至浙江东部这一大片范围内，受江淮气旋发展的影响，均为正涡度区，有利于气旋性发展进而促进了上升运动的加强，为强降水和强对流天气的发展提供了动力条件。其中，湖北中部和福建的中北部均有强涡度中心。中心数值均达到了0.8。而广东的中东部以及台湾海峡为明显的负涡度区。且台湾海峡出现了中心数值为1的强负涡度中心，距离福建中北部的正涡度中心较近，出现了成对出现的情况。正负涡度中心成对出现有助于增强上升和下沉气流的循环发展，进而进一步促进气旋的发展。才能够散度场分析，江西东南部至福建西北部为强的辐合中心。在福建和江西边界处为最强的辐合中心，中心数值达到0.7*。而且综合散度场和涡度场来看，虽然最强的辐合中心与涡度中心不一致，但是强辐合中心为正涡度区且处于正涡度中心附近的区域。正涡度叠加辐合中心，有助于气旋性增加，上升气流的发展，为此次强降水和强对流天气提供了充足的动力条件。

4 结语

通过对2014年3月11日至12日福建强对流天气过程的天气形势进行分析发现，此次过程是发生在高层南支槽东移的情况下。且北支槽的东移南下与南支槽形成了同位相叠加的形势进一步加强了经向环流的发展。浅层江淮气旋在南支槽发展以及高空急流带来的正涡度平流的影响下逐渐东移发展。西南涡东侧的切变发展形成江淮气旋，进而造成北方干冷空气和南方暖湿空气的交汇是此次强降水和强对流天气过程的直接影响系统。而且850hPa上切变南侧的西南低空急流的发展有助于输送来自南海的水汽，为降水的发展提供充足的水汽条件；江淮气旋和切变的发展为此次降水提供了充足的动力条件；浅层冷暖空气的交汇是此次降水的热力条件。

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