Diagnostic Analysis of Two Torrential Rainfall Events in 2020 in Shenzhen-Shanwei Special Cooperation Zone
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摘要: 利用ERA5再分析、地面观测和雷达资料等，对广东省深圳汕尾特别合作区(下称“深汕区”)2020年5月20—22日(简称过程1)和2020年6月6—8日(简称过程2)两次极端性的特大暴雨过程中的降雨实况、环流形势、物理量、雷达回波特征等进行对比分析。结果表明：两次过程均是在有利的大尺度环流背景下发生，低层的西南急流持续带来充沛的水汽，同时低空暖湿气流的输送使暴雨落区低层长时间处于高能高湿区控制，强烈的辐合上升运动也提供了很好的动力条件，并在海上暖湿气流北推与陆上偏冷气流沿汕尾莲花山脉南下共同作用下形成地面辐合线，且特殊地形起到滞留作用。不同点是过程1暴雨落区低层风速更大，加强更明显，中尺度能量锋区强度更强，回波形态为海上北移至深汕区南侧辐合线附近迅速发展加强的强单体回波，稳定少动并伴有中γ尺度涡旋特征。过程2中水汽通量大值区较偏北，暴雨落区大气层结不稳定状态维持更长时间，垂直运动大值区高度范围更宽，回波形态为强降水回波在长时间维持的地面辐合线附近不断触发并形成列车效应的线状强回波带。Abstract: Using the ERA5 reanalysis data, observational data from automated weather stations, and local radar data, this paper presents a comparative study to analyze the rainfall, weather patterns, physical parameters, and radar echo characteristics during two extreme torrential rainfall events on May 20—22, 2020 (Process 1) and on June 6—8, 2020 (Process 2) in the Shenzhen-Shanwei Special Cooperation Zone (SSCZ). The results show that both of the two events occurred under the background of favorable largescale circulation, and low-level jet (LLJ) streams provided sufficient water vapor. Meanwhile, the transport of low-level warm and humid airflow kept the low level of the rainstorm area under the control of high energy and high humidity for a long time, and the strong convergent upward motion provided favorable dynamic conditions. A surface convergence line was formed under the influence of a warm and moist airflow from the ocean and a southward cold airflow along the Lianhua Mountain. The difference was that the low-level wind speed in the rainfall area was stronger and the strengthening was more obvious, and the intensity of the mesoscale kinetic energy front was stronger in Process 1. In Process 2, the large value of water vapor flux was more northerly, and the unstable atmospheric stratification in the rainfall area was maintained for a longer period of time. The height range of the large value area of vertical motion was wider. The radar echo of Process 1 was a strong mono echo moving northward to the surface convergence line of the SSCZ. Subsequently, it developed rapidly and moved less, and was accompanied by a meso-γ-scale vortex. In Process 2, the radar echo was a linear strong echo that was triggered continuously near the long-maintained surface convergence line and thus the"train effect"was developed.
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图 3 850 hPa高度场、风场(风向杆) (a、b)及925 hPa高度场、风场(风向杆) (c、d)
阴影区风速≥12 m/s。a、c. 2020年5月21日23:00；b、d. 2020年6月8日02:00。
图 5 850 hPa(a、c)及925 hPa(b、d)风场(箭头)、水汽通量(单位：g/(cm·hPa·s))
a、b. 2020年5月21日23:00；c、d. 2020年6月8日02:00。
图 7 2020年5月21日23:00(a)、6月8日02:00(b)单时次925 hPa假相当位温水平场，过程1(c)、过程2(d)单点(小漠站)假相当位温(单位：K)高度-时间剖面图
图 8 两次过程(a、b)单时次200 hPa散度水平场，两次过程(c、d)的单时次散度沿22.75 °N的高度-经度剖面图
单位：10-5 s-1。a、c. 2020年5月21日23:00；b、d. 2020年6月8日02:00。
图 9 两次过程(a、c)的单时次垂直速度(单位为：10-2 Pa/s)沿22.75 °N的高度-经度剖面图，沿115 °E(b、d)的高度-纬度剖面图
a、b. 2020年5月21日23:00；c、d. 2020年6月8日02:00。
图 11 2020年5月21日23:42回波特征
a. 沿240 °方位角的基本反射率剖面图(单位：dBZ)；b. 垂直积分液态水含量(VIL，单位：kg/m2)；c. 沿240 °方位角的径向基速度剖面图(单位：m/s)；d. 径向速度图(单位：m/s)，红圈为正负速度对。
图 13 2020年6月8日02：30回波特征
a. 沿260 °方位角的基本反射率剖面图(单位：dBZ)；b. 垂直积分液态水含量(VIL，单位：kg/m2)；c. 沿260 °方位角的径向基速度剖面图(单位：m/s)；d. 1.5 °仰角基速度图(单位：m/s)。
图 14 5月21日22时(a、c)和5月22日00时(b、d) 10 m风场(a、b，矢量，单位：m/s；橙虚线为辐合线；阴影为地形)以及雷达组合反射率(c、d，单位：dBZ)
图 15 6月7日22时(a、c)和6月8日01时(b、d)10 m风场(a、b，矢量，单位：m/s；橙虚线为辐合线；阴影为地形)以及雷达组合反射率(c、d，单位：dBZ)
表 1 深汕区2020年“0522”(过程1)与“0608”(过程2)特大暴雨过程实况对比
特大暴雨过程 Rmax/mm T/h M/mm W/(m/s) P1 P2 P3 “0522”(过程1) 361.8 3 153.7 28.7 28 8 1 “0608”(过程2) 665.3 9 139.1 21.6 146 38 2 注：Rmax、T、M、W、P1、P2、P3分别表示过程最大降水量、≥50 mm/h时次、1 h滑动最大降水量、过程最大风力、≥20 mm/h站次、≥50 mm/h站次、≥100 mm/h站次。 
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