江西昌江流域大暴雨短时强降水特征分析.pdf

第期气 象 水 文 海 洋 仪 器N o 年月M e t e o r o l o g i c a l,H y d r o l o g i c a l a n dM a r i n e I n s t r u m e n t sJ u n 收稿日期:基金项目:中国科学院战略性先导科技专项(A类 X D A )、国家自然科学基金项目(,)和江西省气象科技项目面上项目“袁河流域大暴雨短时强降水特征分析”(J X M )资助作者简介:蔡俊峰(),男,硕士,高级工程师主要从事预报服务和雷达保障工作通讯作者:马中元(),男,大学,高级工程师主要从事短临天气预报和预报技术研究工作江西昌江流域大暴雨短时强降水特征分析蔡俊峰,马中元,陈鲍发(景德镇市气象局,景德镇 ;江西省气象科学研究所,南昌 )摘要:为了做好昌江流域大暴雨预警预报工作,文章使用 年昌江流域大暴雨过程雨量和雷达拼图等资料对大暴雨中短时强降水特征、典型天气形势和回波特征等进行了分析,得出昌江流域大暴雨的天气形势主要分为典型梅雨型和副高边缘型,短时强降水典型回波形态有絮状回波带、回波短带和飑线回波带等.研究成果以期为昌江流域大洪水的预警预报提供参考依据.关键词:昌江流域;大暴雨;短时强降水;回波特征中图分类号:P 文献标识码:A文章编号:X()A n a l y s i so nc h a r a c t e r i s t i c so f s h o r t t e r mh e a v yr a i n f a l ld u r i n gh e a v yr a i n s t o r mi nC h a n g j i a n gr i v e rb a s i no f J i a n g x iC a i J u n f e n g,M aZ h o n g y u a n,C h e nB a o f a(J i n g d e z h e nM e t e o r o l o g i c a lB u r e a u,J i n g d e z h e n ;J i a n g x iM e t e o r o l o g i c a lS c i e n c eI n s t i t u t e,N a n c h a n g )A b s t r a c t:I no r d e r t od oag o o dj o bi ne a r l yw a r n i n ga n df o r e c a s t i n go f l a r g er a i n s t o r mi nC h a n g j i a n gr i v e rb a s i n,t h i sp a p e ra n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c so fs h o r t t e r m h e a v yr a i n f a l l,t y p i c a l w e a t h e rs i t u a t i o na n de c h oc h a r a c t e r i s t i c si nh e a v yr a i n s t o r mb yu s i n gt h er a i n f a l la n dr a d a rm o s a i cd a t ao fh e a v yr a i n s t o r mp r o c e s s i nC h a n g j i a n gr i v e rb a s i nf r o m t o I t i sc o n c l u d e dt h a t t h ew e a t h e rs i t u a t i o no fr a i n s t o r m i n C h a n g j i a n gr i v e rb a s i ni s m a i n l y d i v i d e di n t ot y p i c a l M e i y ut y p ea n ds u b t r o p i c a lh i g hm a r g i n T h et y p i c a le c h of o r m so fs h o r t t e r mh e a v yr a i n f a l l i n c l u d ef l o c c u l e n te c h ob a n d,e c h os h o r tb a n da n ds q u a l l l i n ee c h ob a n d,e t c T h er e s e a r c hr e s u l t sa r ee x p e c t e dt op r o v i d ear e f e r e n c e f o r t h ee a r l yw a r n i n ga n df o r e c a s t i n go f l a r g e f l o o d s i nC h a n g j i a n gr i v e rb a s i n K e yw o r d s:C h a n g j i a n gr i v e rb a s i n;l a r g er a i n s t o r m;s h o r t t e r mh e a v yr a i n f a l l;e c h oc h a r a c t e r i s t i c s引言景德镇市位于江西省东北部,是江西的暴雨中心之一,昌江流域由北向南贯穿景德镇市.世纪以来,昌江流域有 a发生超警戒线的洪水,特别是 年和 年连续发生重大洪涝灾害,给当地经济建设和人民生命财产安全带来严重威胁.国内外专家一直重视对大暴雨和短时强降水的研究.邓虹霞等研究了 年江西 个区市所在城区出现的 次暴雨,个例中有 次伴随出现短时强降水,最长时间达到 h,最短时间气 象 水 文 海 洋 仪 器J u n h,有次出现大风天气.桂园园等采用天气学中尺度天气分析方法和雷达回波图像形态分析方法,对 年次鹰潭市城区暴雨过程进行分析.辛玮琦等对 年宜丰次大暴雨过程中短时强降水天气的演变与回波特征进行分析.肖云等认为袁河流域极端降水上空的水汽路径总体上可以归纳为条,来源于孟加拉湾附近、中南半岛南部和云南南部的西南水汽路径最多,占轨迹总数的 ,其次是来源于中国南海的南方路径,主要位于 m以下,占轨迹总数的 .陈鲍发等研究昌江流域特大暴雨过程中短时强降水的回波特征,表明强降水由大范围混合性降水中的强回波单体、强回波短带或其他回波导致,回波强度达 d B Z.雷达拼图上S T I产品信息不仅能反映强回波的移动信息,还可以分析出回波的辐合,对于短时临近预报有很好的参考价值.鲁坦等对 年河南春季暴雨进行了系统性分析,认为在高空槽前,地面倒“V”形槽容易自长江流域上游向东北方向伸展,随着地面气流辐合加强,锋生易发生于倒槽中.王啸华等对 和 发生在江苏地区梅雨期开始阶段和结束阶段的场暴雨进行中尺度天气系统演变和雷达回波参数等特征的对比分析,前者与多个线性排列的“逆风区”对应的强回波中心形成了“列车效应”;后者对流回波带上单体不断流入,在低空急流左前端合并成团状强对流区,分别是形成次暴雨的重要原因.陈明轩等认为雷暴顶高度与最大反射率因子呈反位相变化,雷暴最大反射率因子出现的高度均位于等温线之下()或其附近,雷暴的中心和反射率因子权重质心也基本位于等温线之下.张娇等利用淮河流域省:次日:逐日降水量资料,界定了 年淮河流域持续性强降水过程,并利用N C E P资料,应用合成分析方法对强降水过程和前期环流特征进行了研究.苏俐敏等 认为宜春单站 mm/m i n的超短时强降水是构成 mm/h和 mm/h短时强降水的重要组成部分.相关研究成果为昌江流域特大暴雨研究提供了参考依据 .资料与方法天气形势分析使用M I C A P S天气资料,雨量数据使用江西自动气象站(昌江流域)资料,雷达拼图使用江西W e b G I S雷达拼图资料,单部雷达数据使用景德镇S A雷达基数据以及其他资料等.全文使用北京时间(B T).将浮梁、景德镇、鄱阳个国家观测站作为昌江流域代表站,:次日:或:次日:流域上有个以上气象站雨量 mm,即算作个流域大暴雨日.大暴雨日统计时间为 年(a).每个大暴雨日分别统计:次日:和:次日:个时段,当个时段同时满足雨量 mm/h时,选取雨量最大值时段.经统计,年昌江流域共出现 次流域大暴雨.大暴雨特征与天气形势特征 大暴雨特征图为江西昌江流域大暴雨年变化、月变化、短时强降水日变化和代表站点分布趋势.由年变化可知,年,大暴雨日最少的是 和 年,各 出 现次;最 多 的 是 年,出 现 次;年是次高峰.a内平均每年有 个大暴雨日,大暴雨频次总体随年份呈上升趋势.由月变化可知,月都出现过大暴雨过程,但基本集中在每年的,月,个月内共出现 次大暴雨,占比 ,以月最多,而月次年月则无大暴雨.以雨强 mm/h为短时强降水标准,对大暴雨过程逐小时雨量进行统计,d有个高峰,分别出现在:,:和:,可以看到昌江流域大暴雨主要出现在上午和前半夜,:大暴雨出现频率较低,该时段几乎从未出现过强降水.从地域空间分布来看,各代表站中浮梁和景德镇大暴雨发生频率较高,平均每年在 次以上,鄱阳相对较少,a共出现 次.由此可见,昌江流域每年都会出现大暴雨,少则次,多则 次以上,主要出现在,月.而d之 中 强 降 水 主 要 分 布 于:,:和:,:几乎没有强降水出现.天气形势特征 T :出现典型的梅雨锋大暴雨.d a g p m副高特征线由浙江北部经赣东北、湖南中部伸至广西北部;h P a低槽位于 E附近,与梅雨锋相对应,h P a切变线从渤海湾经长江下游、赣北北部、湖南中北部伸向贵州,尺度较长.准东西向的切变线以南,在 h P a有多层西南急流,急流随高度向北倾斜,总体向赣东北汇聚;此时,h P a赣北北部至赣东北为形似剪刀的第期蔡俊峰,等:江西昌江流域大暴雨短时强降水特征分析分流辐散区,表明高空辐散明显.随着低槽东移,槽后偏北气流带来冷空气与西南暖湿气流剧烈交汇,槽前正涡度平流叠加在低层切变线之上,低层辐合触发对流,高空有辐散运动导致的抽吸作用,上升运动持续发展、加强,导致 h P a切变线至低层急流附近的强降水不断,出现致洪暴雨.图江西昌江流域大暴雨变化情况 T :出现典型的副高边缘型大暴雨.随着高空低槽东移,副热带高压明显东撤南压,h P a槽线移至皖东南至赣东北,在安徽中部 h P a有个低涡,低涡中心有切变线从安徽中部、鄂东南伸向湖南北部,低槽位于切变线以东,形成了前倾槽结构,槽后偏北气流叠加在低层西南暖湿气流之上,对流不稳定加剧.此时,h P a南昌至衢州为区域性冷中心,气温为,较周边偏低;上冷下暖,对流发展.h P a西南气流将南海水汽输送至低涡中心,与低涡东部东南气流输送东海水汽构成个水汽通道,为形成大暴雨区提供了充沛的水汽条件.随着低涡的旋转,西部冷空气南下,触发飑线回波带,带状回波向南移动,与暖区对流系统合并,强降水区范围明显扩大,后逐渐南下,导致整个赣东北、赣中东北部出现大暴雨,局部特大暴雨.昌江流域大暴雨的天气形势主要分为典型梅雨型和副高边缘型.在梅雨季节,副热带高压、中低层切变线、低空急流呈平行结构,h P a低槽位于 E附近,低槽东移带动北方冷空气南侵,与西南暖湿气流在副高以北的赣东北持续交汇,随着低层切变线的南北摆动,梅雨锋雨带也呈规律性南北移动.而在前期江西大部受副热带高压控制,低槽东移,副热带高压南落,在副热带高压北部边缘出现大暴雨,如果此时在湖北、安徽等地有低层低涡配合,低涡后部的冷空气侵入副高西北部边缘高能、高湿的西南气流中,不稳定能量得到充分释放,那么会造成大暴雨或特大暴雨而引发洪水.短时强降水回波特征文章对江西昌江流域大暴雨短时强降水的雷达回波进行统计、归类和分析,其典型回波形态有絮状回波带、回波短带和飑线回波带等.赣东北被大范围的混合型降水回波覆盖,其中有多个 d B Z或以上絮状回波团,絮状回波团中分别有多个 d B Z以上强回波单体,单体结构密实,相对孤立并稳定在一地,T:/T:,絮状回波团中的强单体稳定在景德镇等地,造成 mm/h的强降水.赣东北有条东北西南向的回波带,浮梁位于回波带前强单体处,强单体中心强度在 d B Z以上,稳 定 少 动,处 于 浮 梁 地 区,导 致 T :/T :浮梁出现 mm/h的强降水.九江及安徽交界处有条明显的东北西南气 象 水 文 海 洋 仪 器J u n 向飑线回波,景德镇处于飑线回波带前强单体处,单体中心在 d B Z以上并且稳定维持,T :/T :,位于强回波单体中心的景德镇出现 mm/h的强降水.赣东北有条明显的飑线回波带,回波带的西南位置(鄱阳附近)伴有超级单体,中心强度在 d B Z以 上,造 成 T :/T :鄱阳出现 mm/h的强降水.由此可见,昌江流域大暴雨短时强降水典型雷达回波主要有絮状回波带、飑线回波带上超级单体、飑线回波带前强单体或飑线与飑线前单体合并等,絮状回波带多出现于典型梅雨锋上;飑线回波带多出现在副高边缘,与低涡后部冷空气侵入有关.强降水回波中心强度可达 d B Z,如 d B Z以上强回波在一地稳定维持,可导致 mm/h的强降水发生.结束语文章分析了江西昌江流域 年大暴雨过程及其短时强降水特征,得出昌江流域大暴雨的天气形势主要分为典型梅雨型和副高边缘型,易造成持续大暴雨或特大暴雨而引发洪水.短时强降水典型雷达回波主要有絮状回波带、飑线回波带上超级单体、飑线回波带前强单体或飑线与飑线前单体合并等,絮状回波带多出现于典型梅雨锋上,而飑线回波带多出现在副高边缘,与低涡后部冷空气侵入有关.昌江流域是长江中下游重要的水源涵养地和居民生活用水地,自北向南流经浮梁、景德镇、鄱阳等地,因此未来进一步提升昌江流域暴雨预报质量,对提高该区域的防灾减灾能力有重要的意义和作用.参考文献:邓虹霞,智海,马中元,等 年江西汛期设区市城区暴雨回波特征分析J气象科学,():桂园园,马中元,齐永胜,等 年鹰潭市城区暴雨天气与回波特征分析J自然灾害学报,():辛玮琦,马中元,谌云,等宜丰短时强降水雷达回波特征分析J沙漠与绿洲气象,():肖云,努尔夏提,马博涵,等袁河流域极端降水事件成因分析J海洋气象学报,():陈鲍发,马中元,王立志,等江西昌江流域特大暴雨短时强降水回波特征分析J气象,():鲁坦,徐文明,俞小鼎,等 年河南春季暴雨特征及 影响 系 统分 析J气 象 与环 境科 学,():王啸华,郑媛媛,徐芬,等 年江苏南部两场大暴雨对比分析J气象科学,():陈明轩,俞小鼎,谭晓光,等北京 年“”突发性对流强降水的雷达回波特征分析J应用气象学报,():张娇,郭品文,王东勇,等淮河流域持续性强降水过程的环流变化特征J大气科学学报,():苏俐敏,夏文梅,马中元,等 年江西宜春四类短时强降水特征分析J气象科学,():刘胜男,冯典,郭大梅,等秦岭山区东麓一次短时强降水特征及成因分析J中低纬山地气象,():邹德全,邹承立,熊凯,等近 a遵义市暴雨洪涝灾害变化特 征及 成 因分 析J中 低 纬山 地气 象,():胡萍,夏阳,蔡成瑶,等梵净山区域暴雨过程中小时降水雷达回波特征分析J中低纬山地气象,():潘岑,罗俊才,苏静文,等贵州夜间降水特征与暴雨预警发布现状分析J中低纬山地气象,():代瑞华,方启云印江县汛期短时强降水时空分布特征及“三个叫应”服务J中低纬山地气象,():