昌江流域特大暴雨过程强降水及天气形势特征分析

余俊杰，陈鲍发，马中元

(1.景德镇市气象局，景德镇 333000；2.江西省气象科学研究所，南昌 330046)

0 引言

景德镇是江西暴雨中心之一，暴雨、洪涝灾害频发，严重威胁昌江两岸的居民生活。1996年、1998年的流域性大洪水，受灾群众50多万人，直接损失近100亿元。2020年7月上旬，持续大暴雨再度引发特大洪涝，虽经过上游浯溪口水库调洪，但全市仍出现了仅次于1998年的大洪水。洪涝灾害仍然是景德镇市目前影响面最广、灾害最重的自然灾害，但从技术、城市防御能力上，由于不断提升对暴雨强度精准预报的水平，已逐步趋于可控。

气象学者一直致力于暴雨的研究，相关结果表明致洪暴雨在低空形成三高一低阻塞形势，切变线上低涡东移，切变线以南有低空急流，低层辐合、高层辐散，槽后冷空气侵入，明显的“列车效应”与后向传播，地面辐合线及中尺度涡旋、高低空系统耦合[1-11]，“上干下湿”“上冷下暖”，一定强度的对流有效位能和中层“干区”的卷入，在北面有西北偏西气流，南面有强盛西南气流时，地形对暴雨有明显增幅作用。文章将采用景德镇市气象和水文的地面降水观测资料、MICAPS常规资料，分析2008年以来昌江流域10次特大暴雨过程的强降水特征及天气形势特点，以期为景德镇市暴雨的预报和气象服务提供支撑与参考。

1 2008年以来的昌江流域特大暴雨过程

1.1 资料与特大暴雨过程的认定

对2008年以来景德镇市国家气象站、区域气象站和昌江流域水文观测站的降水资料进行统计，如任意24 h有1站出现250 mm以上的特大暴雨且有3站出现200 mm以上的大暴雨即为1次昌江流域特大暴雨过程。

1.2 特大暴雨的强降水特征

表1为2000—2020年昌江流域10次特大暴雨过程小时雨量，可以看到特大暴雨过程并不是逐小时平均分布，而主要是由多个时段的强降水造成，其余时段多为小雨，即有一定的突发性。

强降水持续最长的2个过程分别为2012-08-10T00：00—2012-08-10T11：00，12 h累积雨量377 mm，2018-07-05T20：00—2018-07-06T08：00，13 h累积雨量362 mm。每次特大暴雨过程都有3～6 h的强降水集中时段，个别暴雨过程6 h累积雨量可达200 mm以上，如2020-07-07T09：00—2020-07-07T14：00，累积雨量215.5 mm；2018-07-05T20：00—2018-07-06T00：00，仅4 h累积雨量234 mm。3 h强降水可达100 mm左右或以上，即可发布暴雨红色预警，如2016-06-19T07：00—2016-06-19T09：00，累积雨量170.5 mm。10次特大暴雨过程仅2008年、2013年未达到发布暴雨红色预警标准。短时强降水多为50 mm/h以内的强度，最强可达90 mm/h以上，如2018-07-05T22：00雨量为97.5 mm。平均每次特大暴雨过程出现6.2个时次≥20 mm/h和3.3个时次≥30 mm/h的降水，3～6 h的集中强降水的关注与预报成为特大暴雨预报服务的关键。

表1 2000—2020年昌江流域10次特大暴雨过程小时雨量统计 mm/h

1)时间段起始时是24 h特大暴雨起始时间，后面表格时间先加上起始时后转换为24小时制才是真正雨量统计时间。

2 天气形势特点

图1为2000—2020年昌江流域10次特大暴雨过程分析，可以看到影响昌江流域的特大暴雨主要天气系统有高空低槽、副热带高压、中低层西南急流和超低空西南急流、中低层切变线等。

图1 2000—2020年昌江流域特大暴雨过程(a)2008年；(b)2010年；(c)2012年；(d)2013年；(e)2016年；(f)2017年；(g)2018年；(h)2019年；(i)2020-07-07；(j)2020-07-08

10次景德镇市特大暴雨过程大部分伴有超低空西南急流。最强为2013-06-07，达19 m/s，即存在明显的超地转现象。多数特大暴雨中低层伴有低涡活动。低涡环流多位于景德镇东北部的皖南至皖东南，影响景德镇特大暴雨的低涡分为移动型和相对固定型两种，固定型主要位于皖东南，景德镇位于低涡的西南方，低涡西部的偏北气流不断带来冷空气，与赣东北的西南暖湿气流交汇。而移动型则多为低涡沿850 hPa切变线东移，每1次东移过程，均伴有1轮强降水发生。所有特大暴雨过程均伴有明显的高空低槽，前倾槽后部西北气流叠加在低层西南暖湿急流上，热力不稳定发展，在中层干冷气流的触发下，强降水剧烈发展。分流区多表现为北风与西北风之间的辐散，高空辐散带来明显的抽吸作用。低层辐合伴有明显的低压活动，有的形成小尺度气旋式旋转与辐合，有的形成区域性辐合中心，地面气旋式旋转与剧烈的辐合形成明显的上升运动。

超低空急流输送边界层暖湿气流，有利于建立位势不稳定，增强不稳定能量，并输送大量水汽，在急流前端的赣东北剧烈辐合，激发强烈的上升运动，导致强降水的发生、发展。景德镇多位于低涡的西南方，低涡西部的偏北气流不断带来冷空气，与赣东北的西南暖湿气流交汇，加剧了上升运动与降水强度。高空低槽不仅是在槽前有明显的正涡度平流，而且低槽移入赣东北后，槽后西北气流叠加在低层西南暖湿急流上，热力不稳定发展，地面气旋式地旋转与剧烈的辐合与高层分流区相配合，导致强降水的不断发生。

3 T-lnP图特征

从2000—2020年昌江流域特大暴雨过程T-lnP(图2)可以看到：对流有效位能强，特别是副高边缘型致洪暴雨，如2010-07-15T08：00，结构为粗状型，与梅雨型的细长结构形成对比；强大的不稳定能量、异常的位势不稳定等对暴雨有明显增强作用；特大暴雨发生时，边界层925 hPa西南风与850 hPa相当，低层弱南风(1～2 m/s)顺转为强西南风急流；明显暖平流特征还表现在中层和高层，有的伴有较为明显的中层干区，如2018-07-06T08：00，500 hPa的T-Td=24 ℃，中层干区叠加在低层水汽饱和区之上，加大了对流不稳定。

4 物理量参数统计

表2为2000—2020年昌江流域10次特大暴雨过程南昌探空物理量参数统计，可以看到：CAPE平均超1000 J/kg，最大2，941.4 J/kg，出现在2010-07-15T08：00；最小509.6 J/kg，出现在2020-07-08T08：00。K 指数平均达39 ℃或以上，最大44 ℃，出现在2018-07-05T20：00；最小36 ℃，出现在2008-06-09T20：00。沙氏指数SI平均在-1 ℃以下，负值最大-3.54 ℃，出现在2016-06-19T08：00；正值最大1.22 ℃，出现在2012-08-09T20：00。风暴强度指数SSI平均接近300，最大333.5 ℃，出现在2010-07-15T08：00；最小271.4，出现在2017-06-24T08：00。1000～500 hPa垂直风切变平均在12 m/s以上，最大20 m/s，出现在2013-06-06T20：00；最小4 m/s，出现在2010-07-15T08：00。0 ℃层高度平均达5100 m以上，最高5386 m，出现在2020-07-06T20：00；最低4800 m，出现在2019-05-26T08：00。-20 ℃层高度平均在8700 m以上，最高9228 m，出现在2018-07-05T20：00；最低8257 m，出现在2019-05-26T08：00。

图2 2000—2020年昌江流域特大暴雨过程T-lnP(a)2008年；(b)2010年；(c)2012年；(d)2013年；(e)2016年；(f)2017年；(g)2018年；(h)2019年；(i)2020-07-07；(j)2020-07-08

表2 2000—2020年昌江流域10次特大暴雨过程南昌探空物理量参数统计

由此可见，昌江流域特大暴雨过程层结有明显不稳定，并伴有较强的不稳定能量，其中CAPE平均在1000 J/kg以上、K指数达39 ℃以上、SI平均在-1 ℃以下。副高边缘型致洪暴雨的热力条件适宜，如2010-07-15。2018-07-05，500 hPa风速仅为4～6 m/s，中层弱风场结构导致降水系统移动缓慢，易造成局地的强降水，在暴雨预报服务过程中，要高度警惕500 hPa风速明显偏弱，而低层或边界层又有明显西南急流的风场垂直结构配置。

5 结束语

文章从强降水特征、天气形势特点、T-lnP图、物理量参数统计等方面分析了2000年以来昌江流域特大暴雨过程，主要结论如下：

1)降水强度在近10 a进入高峰期，集中强降水预报是特大暴雨预报服务的关键；

2)超低空急流输送边界层暖湿气流，低涡西部的偏北气流不断带来冷空气与西南暖湿气流交汇，高空低槽在槽前有明显的正涡度平流，槽后西北气流叠加在低层西南暖湿急流，降水强度显著增大；

3)特大暴雨T-lnP图对流有效位能强，中层有部分过程伴有明显干层，有利于对流不稳定的建立，从而加大降水强度；

4)特大暴雨过程中层结不稳定，并伴有较强的不稳定能量，中层弱风场结构与低层强西南急流的风场配置易导致极端性强降水发生。