1. 引言
暖区暴雨一般是指发生在地面锋面南侧暖区，或是南岭附近至南海北部没有锋面存在、华南未受冷空气或变性冷高压脊控制时产生的暴雨[1]；对中国南方暖区暴雨的系统研究已经进行了几十年，包括天气条件的形成、类别和复合特征、触发机制和结构特征[2]；我国暴雨运行预报已由主观天气事件预报转向主客观综合定量降水预报，并提供预报不确定性信息，向概率定量降水预报推进[3]。目前，全球业务数值预报模式，中尺度数值模式对暖区暴雨的预报能力十分有限[4]。针对华南前汛期暴雨，早在1977~1979年，我国组织开展了第一次华南前汛期暴雨观测试验[5]。目前华南前汛期暖区暴雨尚未有统一的定义和分类标准，其形成与锋面系统和北方冷空气无关、天气尺度斜压强迫较弱是较普遍的共识[6]。杨艺亚[7]根据低层辐合线类型将暖区暴雨分为两类：偏南向辐合线型暖区暴雨和西南向辐合型暖区暴雨。刘希[8]用多个例对比分析表明，双低空急流是华南内陆和沿海共存双雨带形成的重要动力因子，偏南地转经向风是影响华南内陆雨带的主要动力因子，偏南非地转经向风是影响沿海暖区雨带的主要动力因子。马茜雅[9]研究表明广东海岸暖区暴雨事件的水汽大值区集中在对流层的低层800 hPa以下，大值中心位于900 hPa。暴雨过程中对流层低层大气存在明显的不稳定层结，低层辐合，高层辐散，与地形因素密切相关，易发于山脉迎风坡、喇叭口地形处[10] [11]。同时地形的动力条件的影响十分显著，降低地形，低层的偏南风降水越过阳江地区，向更北的位置输送，山前辐合减弱，降水位置北移和强度减弱[12]。目前，大尺度地形(例如青藏高原)对于降水的影响已经得到了广泛且深入的研究[13] [14]。但中小尺度地形往往与其他因素混合在一起，因此难以分辨中小尺度地形诱发暴雨的因素[15]。同时地形对降水影响非常复杂，尤其是在地形复杂且靠近高温高湿的沿海地区。夏季山区局地对流性暴雨过程多发生在凌晨及午夜，其形成的根本原因是山地环流所形成的辐合。目前各类短时强降水识别方法对于山区致灾性暴雨预报的适用性不强，应用效果较差。2022年6月20日，阳春市出现了一次大暴雨天气过程，虽然此次过程气象预报服务提前，预警及时，但在雨量量级、落区预报等方面还有待提高。因此有必要对此次过程做进一步的分析探讨，试图揭示出此类突发性天气过程的关键触发因子及其业务预报预警着眼点，为今后本地山区暴雨预报业务和预警服务提供一定的参考依据，更有针对性地解决实际预报问题。本研究使用ECMWF第五代大气再分析全球气候数据(ERA5)，其水平空间分辨率为0.25˚ × 0.25˚经纬度，时间分辨率为1 h。另外还采用地面观测数据、MICAPS资料、阳江探空数据(站号：59663)、海陵岛风廓线雷达数据、阳江雷达(YJ-SPOL) S波段地基多普勒雷达数据，结合模式数据开展中尺度特征分析研究。
2. 过程概况
2022年6月20日，阳春出现一次局地特征明显的强暴雨过程，过程最大降雨量出现在阳春国家基本气象站，为235.7 mm；2022年6月19日20:00至20日08:00 (北京时，下同)阳春的雨量实况见图1。此过程具有降水分布不均匀、雨窝特点明显、累计雨量大、小时雨强强特点。阳春本站连续4个时次小时雨强超过35 mm/h。本次降雨过程持续时间虽只有2~5 h，但小时雨强强，≥30 mm/h的区域覆盖了阳春东部地区，包括10个气象观测站(图2)，其中最大雨强达69.5 mm/h，可见强降水落区分布集中，时空局地性强。
Figure 1. The rainfall distribution map of Yangchun City from June 19, 2022, 20:00 to June 20, 2022, 08:00 (Unit: mm)
图1. 2022年6月19日20:00至6月20日08:00阳春市雨量分布图(单位：mm)
Figure 2. The hourly rainfall sequence diagram for meteorological stations with rainfall ≥ 30 mm/h (unit: mm)
图2. 小时雨量 ≥ 30 mm/h的气象站点雨量时序图(单位：mm)
3. 环流形势
何立富等[16]总结提炼了3类华南暖区暴雨类型——边界层辐合线型、偏南风风速辐合型，以及强西南急流型的天气系统配置及触发因子。19日晚，500 hPa西风浅槽东移逼近广东，并不断有小波动影响(图3)。925 hPa上强盛的西南急流(图3)。粤西地面低压发展强盛。20日早晨随着地面辐合线北推，大气中不稳定能量得到释放，降水过程趋于结束。
(a)
(b)
Figure 3. The weather situation map for 500 hPa (a) and 925 hPa (b) on June 19, 2022, at 20:00
图3. 2022年6月19日20:00 500 hPa (a)，925 hPa (b)天气形势图
4. 暴雨发生的物理量条件
4.1. 水汽条件
暴雨发生、发展和维持必须有丰富的水汽供应。大暴雨或特大暴雨的降水率极强，因而必须有外界水汽向暴雨区迅速集中和不断供应。对于持久性暴雨，必须有水汽源源不断的输送，以补充暴雨发生不断耗损的水汽量。此次暴雨过程，低层水汽主要来自南海和北部湾，沿着西南急流和偏南风辐合方向传输。925 hPa最大比湿在21.5˚N~23.5˚N之间，呈南北带状分布。925 hPa 14 g/kg等比湿线对强降水的发生和结束有很好的指示意义[17]。通过925 hPa比湿分析发现，随着西南季风的爆发以及本地水汽的堆积，19日20时阳春比湿达19 g/kg，20日06时比湿仍达16~17 g/kg，表明此次过程低层具备了暴雨所需的水汽条件(图4)。
(a) (b)
(c) (d)
Figure 4. Specific humidity at 925 hPa on June 19, 2022 at 20:00 (a), 02:00 on June 20 (b), 04:00 (c), and 06:00 (d), 2022 (Unit: kg/kg)
图4. 2022年6月19日20:00 (a)，20日02:00 (b)，04:00 (c)，06:00 (d) 925 hPa比湿(单位：kg/kg)
4.2. 热力条件
暴雨开始前后，从阳江温度对数压力图分析得出：阳春处于高热力不稳定条件下，19日20时K指数达37.7℃ (图5)，阳春处于正不稳定能量区，20时对流有效位能(CAPE)为3236.6 J/kg，能量条件佳，并且低层湿层深厚，由低空至高空呈顺时针旋转，暖平流输送加强。0℃层在600 hPa以上且湿层条件好，850~500 hPa温度差22.3℃，满足短时强降水发生条件。同时从抬升凝结高度(LCL) 332 m到0℃层高度5078 m之间的厚度进行分析，可以看到如此厚的暖云层利于提升过程的降水效率。由垂直风切变分析可知，各层风切变均不明显，这种弱垂直风切变条件不易出现雷暴大风、冰雹等强对流天气；但对低质心对流风暴的形成发展非常有利。通过6月20日过程的雷达产品分析可以看出，强回波带集中在0℃层(5000 m)附近、对流单体主体位于0℃层以下，云中粒子以水滴为主，表明该过程是一次低质心、高效率的暖云强降水过程(图6)。
Figure 5. Yangjiang sounding chart for June 19, 2022, at 20:00
图5. 2022年6月19日20:00阳江探空图
Figure 6. 3D radar reflectivity map and cross-sectional view at 01:42 on June 20, 2022
图6. 2022年6月20日01:42雷达反射率3D图和剖面图
5. 触发机制及维持
19日20时后，偏南风辐合上岸，地面辐合线稳定少动(图7)。对于局地尺度的暴雨，其雨量分布同样与地形有密切关系，阳春东部地区为丘陵，对南边喇叭口地形的暖湿气流有明显的抬升作用，加剧了对流的发生、发展。地面中尺度辐合线从19日20时至20日06时基本维持少动，使得降水云系在阳春东部不断发展和维持。20日06时后，随着地面辐合线北抬，降水系统也随之减弱并逐步移出阳春。
(a)
(b) (c)
Figure 7.10 m wind field map at 20:00 on June 19, 2022 (a), 04:00 on June 20 (b), and 06:00 (c)
图7. 2022年6月19日20:00 (a)、20日04:00 (b)、06:00 (c) 10 m风场图
6. 中尺度对流系统特征分析
6.1. 卫星资料分析
通过FY-4A红外云图分析，中尺度对流系统MCS是造成此次强降水过程的主要系统，全过程可分为3个主要阶段。第一阶段是MCS发展阶段，19日20时至20日01时(图8(a)~(c))，冷云顶膨胀，云顶温度迅速下降，逐渐出现V型顶点。第二阶段是MCS成熟阶段，20日01至03时(图8(d)、图8(e))，在原来单体的地方又有新单体出现，整个系统呈准静止状态，此阶段冷云盖面积最大、椭圆形、色调白亮、四周为卷云砧。第三阶段是MCS消散阶段，06时前后(图8(f))，最冷的云顶变暖，色调变暗云罩解体，冷云盖面积减小，云砧与母体分离并向下风散去，云区解体。
Figure 8. Evolutionary illustration of FY-4A meteorological satellite IR1 at 20:30 on June 19, 2022 (a), 23:15 (b), 00:15 on June 20 (c), 00:55 (d), 03:20 (e), and 05:55 (f)
图8. 2022年6月19日20:30 (a)，23:15 (b)，20日00:15 (c)，00:55 (d)，03:20 (e)，05:55 (f) FY-4A气象卫星IR1演变示意
6.2. 雷达资料分析
应用阳江天气雷达逐6 min观测资料进行分析，19日20时前后在阳春河口、潭水、岗美镇附近开始有对流云团在原地生成(图9(a))，22时45分在电白北部生成并不断发展往东北方转移(图9(b))，并有新回波不断生成补充(图9(c))；01时40分前后，雷达反射率因子增强，形成一条呈东北西南向的带状回波，最强回波超过55 dBZ (图9(d))，在此期间马水气象站的降水达到了64.1 mm/h、潭水气象站的降水达到了69.5 mm/h。此后，强回波缓慢东北移影响阳春市区(图9(e))。此外，在电白生成的云团向东北移的过程中，其移向与回波带的走向平行，形成了“列车”效应，造成潭水–马水–市区一带的强降水。
Figure 9. Yangjiang weather radar composite reflectivity factor at 20:00 on June 19, 2022 (a), 22:45 (b), 01:00 on June 20 (c), 01:40 (d), and 03:15 (e)
图9. 2022年6月19日20:00 (a)，22:45 (b)，20日01:00 (c)，01:40 (d)，03:15 (e)阳江天气雷达组合反射率因子
7. 结论
1) 6月19日20时至20日08时，阳春东南部普降暴雨到大暴雨，部分地区伴有7到8级短时大风。此次降雨过程具有降水分布不均匀、雨窝特点明显、累计雨量大、小时雨强强的特点；
2) 此次降雨的主要成因有两个：强盛的西南季风、地面辐合线维持；
3) 高温、高湿环境条件有利，在地面中尺度辐合线抬升触发下，有利于产生低质心的对流风暴，提升降雨效率；
4) 在辐合抬升运动触发下易引发初始对流；而地面辐合线的长时间稳定维持使得降水回波在这一带不断发展和维持，雷达回波形成“列车效应”，是造成暴雨天气直接原因。