張達文,姚建春

(梅州市氣象局，廣東 梅州 514000)

1 概述

江淮氣旋是活動于我國江淮流域的重要天氣系統(tǒng)，是造成江淮地區(qū)暴雨的主要天氣系統(tǒng)之一，在春夏雨季出現(xiàn)最多，其中4—6月活動最盛[1-3]。江淮氣旋大多活躍于江淮地區(qū)，伴隨著江淮氣旋的生成和東移，在一定天氣系統(tǒng)配合下，給梅州帶來較大范圍的降雨過程，有時會造成非常嚴重的影響，如2013年5月18日夜間受江淮氣旋槽式切變影響，梅州出現(xiàn)大范圍的暴雨到大暴雨的降水，強降水造成27.516萬多人受災，死亡1人、失蹤1人，經(jīng)濟損失達5.181 2億元。

暴雨的預報一直是預報業(yè)務中的難點，雖然已有許多對不同天氣系統(tǒng)下梅州暴雨個例的環(huán)流特征進行了研究[4-7]，但缺少江淮氣旋對梅州暴雨的專門性研究。梅州位于廣東省東北部，從地理位置上看，距離江淮氣旋的主要源地和活動區(qū)域較近，在江淮氣旋東移過程中，容易受江淮氣旋的影響；從影響的天氣系統(tǒng)上看，梅州前汛期的暴雨主要是由西風帶系統(tǒng)的鋒面活動或低空急流造成的暴雨，而江淮氣旋的形成和移動過程往往伴隨有鋒面和低空急流的活動，因此，江淮氣旋與梅州暴雨有很大的關(guān)系。但是,江淮氣旋產(chǎn)生源地、強度及移動方向的不同，給梅州帶來不同程度的影響，有時會帶來大范圍暴雨過程，有時會帶來局地強降水的過程，有時僅出現(xiàn)陣雨或無降水的天氣，因此，有必要對江淮氣旋東移背景下，梅州暴雨的天氣過程進行深入研究，通過研究環(huán)流背景下引發(fā)梅州暴雨的成因、時空分布特點，可為梅州地區(qū)防洪調(diào)度工作提供科學依據(jù)。

2 資料和方法

1)資料

本文所使用的降水資料是2010—2019年3—6月梅州自動站日降水量(北京時間：20：20)資料。形勢場分析使用了2010—2019年NCEP再分析資料海平面氣壓場、高度場和風場，時間分辨率為6 h，水平分辨率為1°×1°。

2)氣旋識別方法

本文使用的氣旋識別方法是Lu(2017)改進的溫帶氣旋識別和追蹤方法，該方法使用了九點最低氣壓法確定氣旋中心，再通過尋找閉合等值線來確定氣旋范圍并對同一個氣旋進行追蹤，這種方法相比其他方法有更明顯的優(yōu)勢[8]。

3)暴雨過程定義

本文中使用的暴雨過程，是指當某個自動站觀測的日降水量達到50 mm且同時段有江淮氣旋過境，視為1次江淮氣旋引起梅州暴雨的過程。

4)天氣學統(tǒng)計方法

通過對天氣形勢圖的統(tǒng)計和對比分析，對造成梅州暴雨的江淮氣旋影響系統(tǒng)進行歸類分析。

3 江淮氣旋東移背景下的梅州暴雨

3.1 江淮氣旋東移背景下梅州暴雨的主要天氣系統(tǒng)分析

從大尺度角度江淮氣旋的形成過程分為兩類，一類是靜止鋒上的波動，另一類是倒槽鋒生氣旋[9]，是在北支槽與西南渦結(jié)合，河西冷鋒進入地面倒槽與暖鋒相接而產(chǎn)生的。兩類氣旋區(qū)分的著眼點是有無北支槽與西南渦的合并，江淮氣旋發(fā)生和發(fā)展必須具備3個條件，發(fā)生前必先產(chǎn)生西南渦，西南渦前部有1支西南急流，有冷空氣侵入西南渦后部[10]。

通過對2010—2019年江淮氣旋造成的梅州暴雨過程統(tǒng)計，期間共累計發(fā)生24次暴雨過程，經(jīng)統(tǒng)計分析有以下特征：

① 500 hPa上江淮氣旋附近是明顯的槽區(qū)，有時江淮氣旋比較強時會形成閉合環(huán)流(見圖1a)。在華南上空出現(xiàn)的天氣形勢有波動槽東移、受偏西、西南或西北氣流控制4種，根據(jù)統(tǒng)計的結(jié)果(見表1)，受偏西氣流控制和波動槽東移的占79%以上，同時，還發(fā)現(xiàn)有波動槽的配合更容易引發(fā)大范圍的降水過程；

② 在低層850 hPa或925 hPa上通常有閉合的低渦，90%以上的江淮氣旋南側(cè)有1支低層西南急流(見圖1b)；

③ 地面形成閉合的低壓中心，氣旋東移過后引導冷空氣南下(見圖1c)。

表1 暴雨發(fā)生時華南上空500 hPa 各類天氣形勢統(tǒng)計

圖1 2010年6月25日08：00 500 hPa(a)、850 hPa(b)和海平面氣壓(c)

低層的天氣系統(tǒng)往往是導致強降水的重要原因，因此，本文將根據(jù)低層(850 hPa或925 hPa)天氣系統(tǒng)的不同，分為以下2類。

1)江淮氣旋中的槽式切變造成的暴雨

槽式切變線呈東北—西南走向，切變線南側(cè)偏南氣流的通常比較強，且在氣旋移動過程中不會明顯減弱(見圖2a、b)，暴雨發(fā)生在切變線附近的偏南氣流中，槽式切變東移南壓過后一般會引導冷空氣南下。此類型造成梅州暴雨最為常見，出現(xiàn)17次，占70%以上。

2)江淮氣旋中偏南氣流輻合造成的暴雨

主要是由江淮氣旋偏南象限西南風風速輻合造成的，風速的輻合形成可以分為兩類：一類是由江淮氣旋急流軸中的強風速中心向北推進形成的，如2013年6月25日08：00(見圖3a1)江淮氣旋南側(cè)急流中心在海南島附近，14：00(見圖3a2)急流中心逐漸向北推進至江浙沿海一帶，在此期間梅州上空處于輻合氣流當中；第二類是江淮氣旋東移過程中，其南側(cè)強偏南氣流逐漸靠近梅州上空形成，如2016年4月26日(見圖3b1、b2)江淮氣旋在東移過程中，強風速區(qū)也同時東移，在梅州會形成輻合降水。需要注意的是2次過梅州僅出現(xiàn)局地暴雨，其余地區(qū)只出現(xiàn)陣雨降水，但如果西南渦位置距廣東較近，在發(fā)展成為江淮氣旋前，其前部急流輻合更容易造成梅州大范圍的強降水過程，如2016年的4月12—13日在西南渦發(fā)展形成江淮氣旋過程中，因其前沿低層西南急流加強和靠近，梅州出現(xiàn)大范圍大到暴雨，因此，應對西南渦的發(fā)生和發(fā)展特別關(guān)注，尤其是其前沿低層急流的變化。

圖2 2010年4月22日08：00和2013年4月5日20：00 850 hPa高度場和風場

圖3 2013年6月25日08：00(a1)和14：0450(a2)、2016年4月26日08：00(b1)和14：00(b2)850 hPa高度場及風場

3.2 與梅州暴雨相關(guān)的江淮氣旋的活動區(qū)域、主要源地和移動路徑分析

江海氣旋的活動區(qū)域在洞庭湖地區(qū)、江西省大部分地區(qū)及蘇皖平原一帶(見圖4a)，江淮氣旋源地的位置和移動方向?qū)τ诿分荼┯臧l(fā)生有很大的影響。江海氣旋源地位置，一方面受大氣環(huán)流季節(jié)變化的影響，另一方面受下墊面的影響，據(jù)周越等人研究[11-13]，江淮氣旋主要發(fā)源于洞庭湖地區(qū)、鄱陽湖地區(qū)及大別山區(qū)東北側(cè)(見圖4b)，造成此分類的原因是因為浙江氣象局對江淮氣旋的空間范圍作了嚴格的定義[14]。

圖4 江淮氣旋活動平的區(qū)域分布(a)和江淮氣旋生成源地分布(b)[11]

通過對直接造成梅州暴雨的江淮氣旋主要源地和移動路徑統(tǒng)計分析(見表2)，源地在洞庭湖、鄱陽湖以及大別山東北側(cè)的氣旋都有8次，在移動方向上可以分為偏東、東北、東南，其中偏東移動的最多，占70%以上，東北移動的次之，為5次，東南方向移動的最少，為2次，需要注意的是雖然江淮氣旋東南方向移動出現(xiàn)的次數(shù)比較少，但出現(xiàn)了極有可能會造成梅州地區(qū)的暴雨，尤其是30°N以南地區(qū)形成的。如果在西南渦向江淮氣旋發(fā)展過程中，若其在湖南—江西—福建一帶長時間維持，會給梅州帶來長時間的暴雨過程，如2016年4月12—13日和2019年6月13—14日發(fā)生的2次長時間暴雨過程，2次天氣過程江淮氣旋的位置偏南，離梅州較近，移動路徑以偏東為主(見圖5a、b)，給梅州帶來了大范圍的暴雨過程(見圖5c、d)；由于江河水位較高，降水范圍大、時間長的降水過程，引發(fā)了局地洪澇災害。因此應當留意離梅州距離較近的江淮氣旋給梅州造成大范圍和長時間暴雨，進而引發(fā)局地洪澇災害的影響。

表2 與梅州暴雨相關(guān)江淮氣旋源地與移動方向統(tǒng)計

圖5 2016年4月13日02：00(a)和2019年6月13日20：00(b)850 hPa形勢場及2016年4月12日08：00至13日08：00(c)、2019年6月12日20：00至14日20：00(d)降水量

4 暴雨天氣系統(tǒng)成因分析

4.1 低渦與切變線

低渦和切變線往往是相伴相生，江淮氣旋是低渦發(fā)展到比較強盛的一種形態(tài)，據(jù)統(tǒng)計，近10 a造成梅州暴雨的江淮氣旋90%以上都是由西南低渦發(fā)展演變而形成的。江淮氣旋后側(cè)一般有冷空氣入侵，南側(cè)有強的西南急流，因此，在江淮氣旋中一般都存在1支東北-西南走向的切變線，由于低空急流和冷空氣的相互作用，在切變線附近形成強烈的氣流輻合和劇烈的冷暖氣團交匯的過程，因此，切變線附近往往會出現(xiàn)劇烈的強降水過程，這是江淮氣旋槽式切變線造成梅州暴雨的主要原因。

4.2 低空急流

低空急流是造成華南暴雨的主要原因之一，據(jù)林良勛等人的統(tǒng)計華南75%暴雨在出現(xiàn)前1 d有低空急流，20%的暴雨與低空急流同時出現(xiàn)，只有5%的暴雨無低空急流配合[15]。由于江淮氣旋的產(chǎn)生需要足夠的水汽和熱量，江淮氣旋形成前必然有1支比較強盛的低空急流為其輸送水汽和不穩(wěn)定能量。低空急流造成梅州暴雨的原因，一方面是與冷空氣交匯形成切變線帶來強降水過程，另一方面是江淮氣旋在移動過程中，其南側(cè)西南急流隨著移動過程中與弱風區(qū)形成風速的輻合造成的強降水。根據(jù)統(tǒng)計，在江淮氣旋東移影響下，90%以上的梅州暴雨發(fā)生時伴有低空急流，在暴雨發(fā)生前梅州上空都有低空急流的存在。無論是槽式切變線造成的暴雨還是偏南氣流輻合造成的暴雨，都與江淮氣旋南側(cè)低空急流直接相關(guān)，因此，江淮氣旋南側(cè)的低空急流是造成梅州暴雨最直接的原因。

4.3 與副熱帶高壓的相互作用

副熱帶高壓的加強及其低值系統(tǒng)的發(fā)展是華南低空急流形成的主要原因之一，因此,有必要對副熱帶高壓位置和江淮氣旋共同影響下梅州暴雨進行分析。當梅州處于副高邊緣時，若江淮氣旋槽式切變線南下到副高邊緣附近，更容易觸發(fā)激烈的降水過程，如2013年5月19日02：00(見圖6)，梅州正處于副熱帶高壓邊緣地區(qū)(圖6a)，江淮氣旋中心位于渤海，其后部的槽式切變線南壓(圖6b)，引導弱冷空氣南下(圖6c)，與副高邊緣的偏西南氣流交匯于江西、福建與梅州交界處，18日夜間到19日早晨梅州北部出現(xiàn)暴雨的降水過程(圖6d)，雨量最大的蕉嶺縣廣福鎮(zhèn)，19日03：00到06：00連續(xù)小時雨強在30 mm以上，此次天氣過程中 850 hPa的切變線最南端在江西、福建一帶，并沒有進入廣東，因此，注意當系統(tǒng)在周邊省(尤其是比較靠近福建、江西)活動并可能產(chǎn)生大的降水，要充分考慮偏向梅州的可能性。

圖6 2013年5月19日02：00 500 hPa(a)、925 hPa(b)、海平面氣壓(c)及19日降水量(d)

4.4 無明顯降水的江淮氣旋過程

江淮氣旋在春夏季是非常常見的天氣系統(tǒng)，但并不是每一個江淮氣旋的產(chǎn)生、移動過程都會造成梅州暴雨，即使有些天氣過程伴隨著槽式切變的南下。總體來說，無明顯降水過程的江淮氣旋有以下特征：

1)江淮氣旋生成位置偏北，移動方向以偏東和東北為主，冷空氣過弱或者華南地區(qū)受高壓控制，導致江淮氣旋的槽式切變線沒有南下影響；

2)雖然有槽式切變線，由于偏南氣流過弱，或者移動過程中偏南氣流減弱明顯，不至于形成明顯的降水過程。如2018年3月5日的1次江淮氣旋槽式切變南下過程(見圖7)，雖然在850 hPa前期西南急流強盛(見圖7a)，但到達南嶺附近時急速衰減，轉(zhuǎn)為弱南風影響梅州(見圖7b)，給梅州造成的降水也僅僅是小雨量級的降水(見圖7c)。

5 結(jié)語

通過分析2010—2019年形勢場和梅州降水資料，得出在江淮氣旋東移背景下，梅州暴雨有以下特征：

圖7 2018年3月5日02：00(a)和5日08：00 850 hPa高度場合風場

1)90%以上江淮氣旋是由西南低渦f發(fā)展形成的；江淮氣旋南側(cè)的低空急流是造成梅州暴雨最主要原因；

2)低層系統(tǒng)造成梅州暴雨的主要分為槽式切變線和其前沿偏南氣流輻合，70%以上都是槽式切變線南壓造成的，暴雨多發(fā)生在切變線附近強偏南風氣流中;

3)中層在梅州上空有波動槽的配合更容易出現(xiàn)大范圍暴雨過程；

4)江淮氣旋處于湖南、江西、福建一帶時，并且移動方向以偏東移或東南移時，更容易給梅州帶來暴雨；

5)江淮氣旋槽式切變線南壓到副高附近時會觸發(fā)強烈的強對流天氣。