陳海亮，鐘謝非，勞漢瓊，梁峰銘，鄺家豪

（湛江市氣象局，廣東湛江 524001）

暴雨是廣東比較頻發(fā)的災害天氣，廣東省內(nèi)對前后汛期暴雨的研究有很多，包括對暴雨的時空分布特征、氣候特征、暴雨區(qū)能量演變特征等都進行了詳細的闡述和論證［1-3］。針對雷州半島乃至華南地區(qū)的前汛期暴雨，也有氣象學者從暴雨產(chǎn)生的環(huán)流背景、暴雨維持的物理機制等方面進行了探討［4］。雷州半島地處廣東西南部，雷州半島首場暴雨一般出現(xiàn)在干季向雨季過渡時期，是緩解秋冬季旱情的關鍵性強降水，同時也帶來短時大風、雷暴、城鄉(xiāng)積澇等災害或引發(fā)的次生災害。雷州半島屬于熱帶季風氣候區(qū)帶，從氣候意義上看，可謂“長夏無冬，春秋相連”，只有習慣上的冬季［5］。2、3月份平均氣溫開始線性上升，溫濕條件已逐漸改善，很容易觸發(fā)強對流天氣。

2019年3月23日受西路冷空氣影響，雷州半島出現(xiàn)了強對流天氣，造成開年以來的首場暴雨，該次暴雨過程歷時短、強度強、雨量集中，導致了局部洪澇，給社會生產(chǎn)、群眾生活帶來了重大的影響。該場暴雨又恰逢3·23世界氣象日，群眾關注度高，也為氣象部門向社會和公眾展示高技術水平形象創(chuàng)造了契機。此類天氣形勢也是雷州半島前汛期強對流天氣較為常見的天氣形勢，分析其發(fā)生發(fā)展的機理，對雷州半島氣象預報預警服務有著重要意義。本研究利用自動站、多普勒雷達、風廓線等觀測資料，結合歐洲中期數(shù)值預報中心（ECMWF）分析場0.125°×0.125°逐6 h資料重點分析和討論該次過程鋒面南下影響的中尺度特征、對流的觸發(fā)與演變，以期為此類強對流天氣預報提供參考。

1 暴雨實況

受冷空氣鋒面南下和高空槽、切變線的共同影響，2019年3月23日湛江市的中北部和東南部出現(xiàn)了暴雨的降水過程。該次降水過程平均雨量29.1 mm，占當月的36%左右，是常年平均的55%。該次降雨過程超過100 mm的站點5個，超過50 mm的站點31個。雨區(qū)主要集中出現(xiàn)在廉江-遂溪-湛江東海島及雷州徐聞東部。這是一次近于西北-東南向條狀分布的、強度不均勻的降水過程（圖1）。最大降水出現(xiàn)在雷州半島東部的東海島寶鋼廠自動站，達264.3 mm，強降水時段出現(xiàn)在當日（23日）10：00—15：00（北京時，下同），最大時雨量78.1 mm出現(xiàn)在15：00。過程分為2個階段：（1）中北段降水自23日06：00廉江開始，至中午12：00在東海島結束，為鋒面觸發(fā)的暴雨降水過程；（2）14：00開始則是南海鋒前的偏東風向岸輻合并遇上雷州半島地面鋒面短暫錮囚觸發(fā)的暴雨，從東海島開始至20：00在徐聞結束。

圖1 2019年3月23日湛江市暴雨分布（單位：mm）

2 天氣形勢

3月21—22日呈塊狀的副熱帶高壓主體穩(wěn)定在南海南部地區(qū)，副高脊線維持在15°N左右，副高西脊點在110°E附近，中南半島到廣東南部為弱的南支槽區(qū)。21日20：00 925 hPa上在廣西到粵北的西南風與東北到東風輻合形成的低空切變線逐漸南壓，22日20：00切變線西段南壓到廣西的南部沿海，同時切變線北部的東北風加強。23日08：00東南風加大，925 hPa西段切變線南壓過程中逐漸轉變性質，掠過雷州半島后在鶯歌海轉為暖性切變，之后雷州半島為東南到偏東氣流控制。850 hPa切變線南下移速偏慢，22日08：00 850 hPa廣西到粵北的一支西南風與東北到東風形成的切變線逐漸南壓，22日20：00切變線西段南壓到廣西中部，北部灣到粵西北一帶的西南急流已經(jīng)減弱，且逐漸轉為偏南風場，到了23日08：00切變線在廣西中部擺動，南海西北部到北部灣繼續(xù)為偏南風場控制。與925、850 hPa切變線配合的地面圖上對應有一條冷鋒移速較快，22日20：00鋒面抵達廣西南部，23日02：00受冷空氣影響，北部灣北風加大。23日08：00 500 hPa（圖2a）副高北沿到達海南北部，雷州半島處于副高北部的邊緣，由于副高略有加強西伸，副高西北側的西風槽線緩慢東移。冷空氣從西路南下，20：00后（圖2b），雷州半島完全為冷氣團控制。在冷空氣南壓過程中，其主體也在偏北地區(qū)分裂出部分冷空氣從華東偏南地區(qū)沿海南下，巴士海峽一帶先轉東北大風，后從南海北部穿過，大風軸前沿伸到雷州半島的東岸，再次與雷州半島鋒區(qū)對峙，形成短暫的暖性錮囚鋒。錮囚鋒前的偏東急流帶來充沛的水汽和能量，在向岸輻合過程中，再次促使暴雨的發(fā)生，但暴雨的區(qū)域和時間的尺度上更小。

圖2 2019年3月23日中分析（a）和鋒面移動軌跡及20：00地面填圖（b）

3 冷鋒南壓提供暴雨的觸發(fā)條件

已有的研究表明，華南前汛期暴雨與冷空氣活動有密切關系，暴雨多發(fā)生在鋒前暖區(qū)內(nèi)，具有明顯的中尺度特征，或者它是由西風帶系統(tǒng)以一定的方式作用下，在暖濕空氣中形成的中尺度對流系統(tǒng)造成的［6］。不少學者也指出，冷空氣入侵對華南暴雨起主要觸發(fā)作用［7-8］。前汛期廣東的不穩(wěn)定大氣與水汽條件常處于時刻準備著發(fā)生暴雨的狀態(tài)，暴雨是否出現(xiàn)并在何時何地出現(xiàn)，與觸發(fā)條件密切相關［9］。

雷州半島也屬于季風區(qū)，在春季，溫濕條件逐步改善，在南海夏季風爆發(fā)前，850 hPa以下的低層盛行偏東風場，暴雨天氣的水汽和能量充足。該次冷空氣影響前，地面低槽發(fā)展，雷州半島鋒前增溫明顯，22日各站最高氣溫升到30℃以上。在該次春季暴雨天氣過程中，冷空氣西路南下先抵達北部灣海面，地面的冷鋒（圖2b）呈東北-西南走向向南移動，雷州半島自西北向東南先后轉北風，為該次暴雨天氣提供了觸發(fā)條件。由鋒面啟動的強降水向東南方向傳播，形成了廉江南部-遂溪北部-湛江東部走向分布的強雨帶。

4 暴雨發(fā)生的不穩(wěn)定層結和水汽條件

在觸發(fā)暴雨的條件中，強烈的垂直上升運動與動力抬升和層結不穩(wěn)定有關，其大小取決于對流發(fā)展的強弱。由2019年3月22日08：00—23日08：00 850 hPa假相當位溫（θse）的高能區(qū)位于中南半島中南部，高能舌從北部灣向粵西延伸，雷州半島位于340 K值覆蓋區(qū)內(nèi)，表明雷州半島對流不穩(wěn)定能量較為充足（圖略）。而在3月23日08：00θse500～800hPa分布上，中南半島到兩廣南部存在一條差動假相當位溫高值帶，副中心位于雷州半島上空，差值達-10℃，在暴雨發(fā)生發(fā)展期間，這條高值帶始終維持，23日20：00后才逐漸減弱，強降水也逐漸減弱，θse負差值意味著層結不穩(wěn)定，高差值變動加劇了層結的不穩(wěn)定，進而增強了上升運動，有利于暴雨的發(fā)生（圖3a）。葉愛芬等［10］認為850 hPa（或700 hPa）與500 hPa的溫度差可反映大氣的穩(wěn)定度，當850與500 hPa的溫度差超過25℃時，將可能出現(xiàn)強對流天氣，而當天t850-500（溫度差）達26℃（圖3b）。在23日08：00湛江站的垂直速度時間高度剖面圖（圖3c）上，當日垂直速度分布在14：00和20：00前后出現(xiàn)峰值區(qū)，其中，14：00的上升速度大值出現(xiàn)在925～850 hPa層，最大值達到了-12×10-1Pa／s以上，已經(jīng)達到了暴雨的抬升速度條件。此外，雷州半島925 hPa以上層的風場順時針旋轉，到500 hPa轉西南風場，表明暖濕氣流得以抬升到較高層，持續(xù)提供了抬升的熱力和渦度條件。

圖3 2019年3月23日08：00θse 500～850 hPa（單位：K）（a）；23日02：00 t850-500（單位：℃）（b）；23日08：00湛江垂直速度時間-高度剖面（c）

充沛的水汽是暴雨發(fā)生的必備條件。圖4為該次過程中23日14：00的水汽情況。

圖4 2019年3月23日14：00 925 hPa水汽通量（單位：g·cm-1·hPa-1·s-1）（a）和大氣柱水總量（單位：kg／m2）（b）

由圖4可以看出，23日14：00 925 hPa水汽通量大值軸線呈東南-西北向（圖4a），雷州半島處于此水汽通量大值區(qū)的前沿，大值中心為20 g·cm-1·hPa-1·s-1。850 hPa上水汽通量大值區(qū)則為偏南-北向（圖略），兩條水汽通量大值軸線在雷州半島上空交匯，為雷州半島產(chǎn)生強降水提供充沛的水汽來源。在湛江站23日08：00垂直速度時間-高度剖面圖（圖3c）上，垂直濕度飽和層也伸到850 hPa以上。在23日14：00 925 hPa水汽通量散度（圖略）上，有一個輻合中心位于雷州半島的東岸，大值中心為-10×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1，雷州半島上空大氣柱水汽總含量達到50 mm、局地60 mm上（圖4b）。分析表明該次過程水汽充沛且主要是對流層低層的水汽輸送。

5 低層偏東急流向岸輻合再次引發(fā)半島東部暴雨

常越等［11］指出從渤海黃海經(jīng)東海向西南方向輸送至華南地區(qū)的東北風是華南前汛期暴雨的另一條水汽輸送帶。另外，也有研究表明中國80%的暴雨與低空急流有關［12］。該次暴雨過程中雷州半島東部的東海島地區(qū)經(jīng)歷不同影響次級系統(tǒng)的疊加影響。3月23日12：00前雷州半島東部地面一直盛行東南風，前半段暴雨由鋒面引起；而14：00—20：00的暴雨則由偏東急流引起，其中寶鋼基地先后在這兩個系統(tǒng)影響下發(fā)生特大暴雨（圖5）。東海島寶鋼廠基地自動站位于湛江觀測站約25 km的偏東南方、湛江雷達站約3.5 km的偏西北方，距離東岸海岸線約4 km，地勢平坦，海岸線幾近以北-南向直線分布。硇洲島位于其南端，向東突出海岸線，與東海島海岸線形成了“L”形向南海的開口。23日14：00湛江觀測站受冷空氣影響，上空已出現(xiàn)鋒面逆溫，但此時850 hPa以上仍為偏南風，并且濕度隨高度迅速減小。風廓線圖上（圖5b），300 m高度14：18后開始轉東北風，而在600 m高度（約為950 hPa高度）仍維持偏東大風（風速12 m／s左右，達急流的標準）直到18：00。在14：00地面圖上，寶鋼基地自動站風向已轉東北風，而距離約20 km的硇洲島自動站仍為偏南風，在地面形成了中尺度的低壓區(qū)，當另一股冷空氣從南海南下抵達，風力疊加形成東到東北風急流（圖5a-b）。已有研究證實急流核左前側輻合區(qū)的次級環(huán)流上升是對流系統(tǒng)產(chǎn)生的觸發(fā)機制之一［13-15］。低空急流不僅能把低層水汽、熱量集中往下游輸送，造成或增大下游地區(qū)位勢不穩(wěn)定，且能在其左前方范圍內(nèi)造成強烈的輻合上升運動［16］。雷州半島東岸受偏東急流對岸輻合影響，形成了強烈的抬升氣流。此時底層的水汽通量大值區(qū)和水汽通量散度輻合中心也處在東岸和雷州半島的東南部，因而引起了小區(qū)域的強降水。在23日14：00地面的風場中（圖5c）可以看出，在東海島形成了閉合的中尺度的小渦旋，維持時間在幾小時之內(nèi)，之后隨著控制南海西北部海面的東北風逐漸南移，雷州半島東岸的強降水也逐漸南移減弱。這類中小尺度對流系統(tǒng)的產(chǎn)生與暖濕不穩(wěn)定條件以及合適的環(huán)流條件是密不可分的，同時還與地形、海陸分布引起的局地輻合作用有聯(lián)系。

圖5 湛江雷達站2019年3月23日15：00風廓線圖（a）、EC 2019年3月23日20：00地面風場（b）、東海島2019年3月23日14：00地面分析（c）

6 結論

1）冷空氣西路南下，冷鋒進入南支槽，形成鋒面倒槽，是造成該次暴雨過程的主要原因。當強降水在鋒面啟動后，強降水區(qū)向著右前方的東南方向傳播。

2）當雷州半島地面鋒面與南海鋒面在雷州半島東部形成短暫錮囚鋒，是本地半島東部的局地強降水的有利條件，也是該次過程出現(xiàn)局地特大暴雨的原因。

3）該次過程強降水區(qū)域與850 hPa假相當位溫高值區(qū)、θse差高值帶、850與500 hPa溫差大值區(qū)及垂直速度大值區(qū)對應，為暴雨的發(fā)生提供有力條件。

4）該次降雨過程925及850 hPa均勻明顯的水汽通量大值區(qū)，為降雨提供充足的水汽。

5）降雨發(fā)生前雷州半島的水汽和能量等條件非常有利，而冷空氣成為該次過程的觸發(fā)條件。