1、基金项目南通市气象局气象科技项目（NQK202002，NQK202003）。作者简介吴彩霞（1977），女，河北唐山人，硕士，高级工程师。研究方向：预报预测、防灾减灾。收稿日期 2022-07-05南通市一次特大暴雨成因及对农业的影响吴彩霞袁 晶张 琪顾天真梅一清（南通市气象局，江苏南通 226018）摘要2019 年 7 月在江苏南通出现了一次特大暴雨，此次暴雨过程对当地农业造成了极大影响。本文利用NCEP 再分析资料、FY-2G 风云卫星资料、自动气象观测站资料等监测数据，分析了特大暴雨成因及对农业的影响。结果表明：西风槽、中低层切变线和远距离热带风暴是造成特大暴雨的天气背景；一个由 中尺
2、度对流云团发展的 中尺度对流系统造成了强降水的产生；低层强锋生导致不稳定能量释放，是特大暴雨发生的触发机制。关键词特大暴雨；锋生；成因；防灾减灾；江苏南通中图分类号S422文献标识码A文章编号 1007-5739（2023）07-0145-04DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.07.041开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Causes of an Extremely Heavy Rainfall and Its Impact on Agriculture in Nantong CityWU CaixiaYUAN JingZHANG QiGU Tianzh
3、enMEI Yiqing(Nantong Meteorological Bureau,Nantong Jiangsu 226018)AbstractIn July 2019,an extremely heavy rainfall occurred in Nantong City,Jiangsu Province,which had agreat impact on local agriculture.Based on NCEP reanalysis data,FY-2G wind cloud satellite data,automatic weatherobservation station
4、 data and other monitoring data,this paper analyzed the causes of the extremely heavy rainfall and itsimpact on agriculture.The results showed that westerly trough,middle and low level shear line and long distancetropical storm were the weather background causing the extremely heavy rainfall.The hea
5、vy precipitation was caused by mesoscale convective system developed by mesoscale convective cloud.The low level strong frontogenesis leaded tothe release of unstable energy,which was the trigger mechanism for the occurrence of the extremely heavy rainfall.Keywordsextremely heavy rainfall;frontogene
6、sis;cause;disaster prevention and mitigation;Nantong Jiangsu1天气实况受高空槽、低层切变线和远距离台风共同影响，2019 年 7 月 17 日下午到 18 日凌晨在江苏省沿江中东部出现暴雨到大暴雨，局部特大暴雨，见图 1（a）。这次降水以短时强降水为主，最大强降水中心在南通如皋地区。南通市如皋站日降雨量 308.2 mm、最大小时降雨量 161.9 mm（20：0021：00），见图 1（b），降水强度之大为建站以来历史之最。这次暴雨造成如皋市部分农田被淹，瓜果受灾面积 53.33 hm2，金鱼养殖受灾面积 1 000 m2，防渗渠受
7、灾 2 000 m，人员死亡 1 人。本文通过对此次极端暴雨进行深入分析，以期加强暴雨预报能力，从而指导农民科学合理进行生产，将受灾损失降到最低。2环境条件2.1大尺度背景场2019 年 7 月 17 日 8：00 亚欧为三槽两脊，巴尔喀什湖和贝加尔湖之间有一低涡，贝加尔湖以东和鄂霍次克海以西各有一深厚低压槽。200 hPa 30N 为大陆高压控制，基本横跨华南，江苏省位于高压顶部西北气流分散区。500hPa处于西太平洋副高边缘 584 dapgm线和 588 dapgm 线之间的西南气流下，在江苏西部有一浅槽。700 hPa 和 850 hPa 长江中下游处于切变线附近，“1905”号热带风
8、暴“丹娜丝”位于菲律宾附近的洋面上。17 日 20：00 高纬度低涡加强，200 hPa 气流分散区西北气流加强，对流层中低层有东北低涡的高空槽延伸到江苏北部，槽后有冷空气不断南下，并且随着台风“丹娜丝”向偏北方向移动，副高减弱东退，现代农业科技2023 年第 7 期资源与环境科学145现代农业科技2023 年第 7 期资源与环境科学588 dapgm 线南落，700 hPa 和 850 hPa 江苏境内有切变线。17 日 20：0021：00 江苏发生局地特大暴雨时，“1905”号热带风暴“丹娜丝”在距离台湾省台东县东南方向约 420 km 的洋面上，距离江苏如皋约 1 400 km。造成此
9、次极端大暴雨发生的天气系统为 200 hPa 急流、低涡后部冷空气、700 hPa 和 850 hPa 切变线及远距离“1905”号热带风暴“丹娜丝”。2.2假相当位温假相当位温（se）是可以表征大气温度、湿度、气压的综合物理量，随高度向北倾斜分布与对流天气的发生发展有极大关联。通过对假相当位温沿 121E 做垂直剖面可知，17 日 2：00，31N 中低层 se值随高度递减，650700 hPa 有 344 K 的最小值中心，600 hPa以上 se值随高度递增，并且在 32N 附近有 se锋区存在，见图 2（a），表明中低层大气层结不稳定；17 日 8：00，650 hPa 最低值减小为
10、340 K，se锋区北移至 3234N，见图 2（b），并且等值线密集强度加大，说明锋区增强；17 日 14：00 se锋区继续北移至 3335N，600 hPa 附近出现 se小于 340 K 的中心，并且范围抬高至 450 hPa 附近，不稳定能量增强；17 日 20：00，600 hPa 的最小值中心增大为 346 K，范围缩小，se锋区移至 35N 以北，见图 2（c），锋区密集带也较前 2 个时次宽松，说明33.2 N33.0 N32.8 N32.6 N32.4 N32.2 N32.0 N31.8 N31.6 N119.5 E120.0 E120.5 E121.0 E121.5 E1
11、22.0 E311.5276.9242.2207.6173.0138.4103.869.234.60降雨量/mma180160140120100806040200时间降雨量/mmb注：a 为 17 日 8：0020：00 降雨量空间分布；b 为 17 日 8：00 至 18 日 8：00 强中心小时降雨量。图 12019 年 7 月 1718 日降雨量空间分布和强中心小时降雨量17 日 8：0017 日 14：0017 日 20：0017 日 2：0018 日 8：001 00095090085080075070065060055050045040035030026 N28 N30 N32 N
12、34 N36 N38 N40 Na气压/hPa1 00095090085080075070065060055050045040035030026 N28 N30 N32 N34 N36 N38 N40 Nb气压/hPa1 00095090085080075070065060055050045040035030026 N28 N30 N32 N34 N36 N38 N40 Nc气压/hPa注：a 为 8：00；b 为 14：00；c 为 20：00。图 22019 年 7 月 17 日 se沿 121E 垂直剖面不稳定能量释放，此时强降水开始。2.3水汽输送条件丛春华等1指出台风在远距离暴雨中的
13、作用：一是向暴雨区输送能量和水汽，使暴雨区增温增湿，引起暴雨发生；二是台风作为强扰动源向中纬度频散能量，触发对流，或使中纬度系统加强，造成暴雨发生。如皋发生暴雨时，“丹娜丝”东北侧的东南风和副高西部的东南气流叠加，形成了一支低空急流，向暴雨区输送暖湿水汽。通过分析和计算，此次暴雨过程的水汽输送主要集中在 700925 hPa 等压面之间，以 925 hPa 等压面附近最明显。分析 925 hPa 的水汽通量分布可知，16 日146开始，925 hPa 一直存在一个西北东南向的水汽通道，从海上伸向华北、东北地区。随着台风逐渐向北移，江苏地区的水汽通量不断增强，14：00 在江苏东南部地区水汽通量
14、大于 15 g/（hPacms），但水汽通量散度在 0 附近，见图 3（a）。20：00 江苏东南部的水汽通量增强到 20 g/（hPacms），水汽通量散度也形成了一个-4.010-7g/（hPacm2s）的辐合中心，见图 3（b）。这说明暴雨发生前，南通如皋地区的水汽有一个快速增加的过程，为该地区暴雨的产生和维持提供了充沛的水汽。40 N35 N30 N25 N110 E115 E120 E125 E130 E40 N35 N30 N25 N110 E115 E120 E125 E130 E2020ab403530252015105水汽通量/（ghPa-1cm-1s-1）注：a 为 14：
15、00；b 为 20：00。水汽通量散度单位为10-5ghPa-1cm-2s-1。图 32019 年 7 月 17 日 925 hPa 水汽通量（阴影）和水汽通量散度（红线）合成图3中尺度特征分析3.1中尺度云图特征研究发现，空间尺度 20200 km 的 中尺度对流系统往往是产生强降水和强对流天气的直接原因2。李改琴等3指出，造成河南 2005 年 7 月 22 日台风远距离暴雨的直接原因就是强中尺度对流系统的形成和维持。通过分析 FY-2G 卫星 TBB 资料发现，7 月17 日 17：00 在东北低涡槽前对流云团后方发展生成一个 中尺度对流云团。随着中低层切变线南侧西南气流增强，对流云团发
16、展增强，云团 TBB 核心温度迅速下降，最强冷中心位于盐城南部和南通北部交界处，由 发展为 中尺度对流云团。20：00 强降水发生前，最强冷中心范围扩大并南移至南通中北部如皋境内。20：0021：00 云团结构完整，呈现近圆形，具有组织性。相应实况出现了最强降水，如皋市最大雨强达到 161.9 mm/h。22：00 随着冷空气南下，云团东移南压至江苏南部，南通地区雨势减弱，江苏境内降水也随着云团南压逐渐减小。3.2触发暴雨中尺度云团原因分析3.2.1远距离台风的锋生造成暴雨云团触发。借助锋生函数可以从定量的角度来分析具体的天气现象、气象要素的变化状况4。假相当位温是一个综合量，其含有气压、温度和湿度，并且在假绝热、干绝热和湿绝热等过程中均守恒5-6。此次降水过程正处于梅雨期，空气湿度较大，上升下沉运动可近似看成湿绝热过程，因而取 se为其中一个参数计算锋生函数。由于暴雨云团的发展比降水要早，这次计算锋生函数不考虑非绝热变化对锋生的影响，只考虑锋生水平项和锋生垂直项。沿暴雨中心做了经向剖面，发现在暴雨发生地上空 850 hPa 以下均有锋生，大值区在 900950 hPa 之间，并且 1