2010年 6月 23-24日區(qū)域性暴雨天氣診斷分析

周 艷,白 慧,蒙 濤

(1.貴州省黔東南自治州氣象局,貴州 凱里 556000;2.貴州省凱里市氣象局,貴州 凱里 556000)

2010年 6月 23-24日區(qū)域性暴雨天氣診斷分析

周 艷1,白 慧1,蒙 濤2

(1.貴州省黔東南自治州氣象局,貴州 凱里 556000;2.貴州省凱里市氣象局,貴州 凱里 556000)

利用Micaps3常規(guī)資料和地面七要素自動氣象站和區(qū)域自動氣象站降雨資料,對 2010年 6月 23-24日黔東南州全州性暴雨天氣過程進行診斷分析,結(jié)果表明：副熱帶高壓東退,高原短波槽與山東低渦槽疊加及中低層低渦切變是造成暴雨發(fā)生的主要影響系統(tǒng);低空急流的建立及長時間維持為本次過程提供了充足的水汽條件;高低空急流的適宜配置所產(chǎn)生的動力場的耦合作用及大氣不穩(wěn)定能量長時間維持,是暴雨、大暴雨發(fā)生的重要條件。

暴雨;診斷分析;黔東南州

1 引言

2010年 6月 23日 08時 —24日 08時 ,四川、重慶、貴州、廣西、湖南、江西、福建出現(xiàn)強降水天氣過程,共有 76個站出現(xiàn)暴雨以上降水,19個站出現(xiàn)大暴雨以上降水,整體雨帶近東西走向,大暴雨區(qū)域位于 108～112°E,24～28°N。本文主要利用貴州黔東南州境內(nèi)地面七要素自動氣象站和區(qū)域自動氣象站降雨資料及Micaps3常規(guī)資料,對貴州省黔東南州境內(nèi)暴雨期間大尺度環(huán)流背景、影響系統(tǒng)、高低空急流配置、動力條件和水汽來源等條件進行分析,進一步弄清楚此次暴雨形成的物理機制,以期為今后預報此類暴雨提供一些參考依據(jù)和預報線索。

2 暴雨實況及災情

2010年 6月 23日 18時—24日 17時黔東南州出現(xiàn)大范圍的暴雨和大暴雨天氣,其特點是：①多短時強降水,共 119站次小時降雨量 ＞20mm/h,大風洞 50.9mm/h最大;②雷電強度強,范圍廣、持續(xù)時間長,大部分縣市雷電維持 5～6h;③范圍廣,全州 135個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨,15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)大暴雨,最大丹寨貓鼻嶺 132.9mm,降暴雨和大暴雨的鄉(xiāng)鎮(zhèn)占全州67.6%,遍及全州 16個縣市。暴雨造成山體滑坡、道路遇阻、大型水庫之一天柱魚塘水庫面臨重大安全考驗。大暴雨襲擊下,雷山縣出現(xiàn)山體滑坡沖毀房屋導致 2人死亡,全州損壞房屋 353間,直接經(jīng)濟損失近兩千萬元。

3 環(huán)流形勢及影響系統(tǒng)分析

3.1 500hPa形勢分析

6月 22日 500hPa中高緯兩槽一脊形勢,巴爾克什湖北部和亞洲東部為一低壓槽,貝加爾湖附近為一高壓脊。西太平洋副熱帶高壓 (以下簡稱副高)588線呈東西向帶狀分布,西脊點西伸到 100°E附近,北界位于兩廣北部。高原上氣流平直,多短波槽東移,東亞槽東移槽底向西南伸展,滇黔為西南氣流控制。23日 08時,川西有短波槽東移,東亞槽東移,槽底在山東西南部形成一個低渦,副高 588線東退至 104°E附近。23日 20時,副高東退南撤至兩廣沿海,四川東移的短波槽與山東低渦延伸出的槽合并疊加,影響貴州中東部—湖南北部,黔東南北部受影響。24日 08時,副高 588線斷裂,明顯東退南撤,低渦槽底東南移影響貴州南部—湖南中部;20時槽線南壓到兩廣南部,西南地區(qū)—湖南轉(zhuǎn)較強西北氣流控制,對貴州的影響結(jié)束。暴雨期間,副高脊線穩(wěn)定維持在 20～22°N之間,在 200hPa高度場上 40 m·s-1的高空急流引導下,從低槽南下的冷空氣長時間與副高北側(cè)的西南暖濕氣流在貴州南部、湖南和江西交匯對峙,形成產(chǎn)生連續(xù)暴雨的穩(wěn)定環(huán)流背景。

3.2 中、低層切變影響系統(tǒng)及低空急流分析

分析 700hPa、850hPa流場表明：23日 08時,700hPa滇黔西南風增強,昆明—貴陽—桂林—湘贛南部—閩中一帶有一個西南風速≥12 m·s-1的極值軸,川東南有切變線生成;850hPa西南風增強,貴陽站風速從 6m·s-1增加到 12 m·s-1,“人”字形切變南壓到川東南—貴州北部。20時 700hPa貴州南部—兩廣—湘贛南部受西南低空急流影響,重慶—黔北上空有低渦生成。850hPa“人”字切變東移影響貴州西北部—重慶—貴州東北部—湘贛中部。24日 08時 (圖 1)700hPa低空急流南壓兩廣—福建一帶,低渦中心在湘西,切變西段影響貴州中北部;850hPa西南風增強為西南低空急流,從海南、廣西—廣東、湘南—閩南、贛南一帶,急流軸最大風速為 20 m·s-1,此時切變南壓到貴州南部—湘南—贛中—閩北部一線,切變北側(cè)偏東風增大到 10 m·s-1,輻合明顯增強;20時 700hPa西南急流南壓廣西南部—湘贛南部,低渦中心在湘贛之間,切變南壓影響貴州南部湘贛中南部一線,切變北側(cè)的東北風增大到 12 m·s-1。850hPa贛中有低渦生成,切變西段南壓兩廣,對貴州的影響結(jié)束。

圖 1 2010年 6月 24日 08時影響系統(tǒng)、暴雨區(qū) (實線)、急流及 850hPa流場

4 物理量場分析

4.1 水汽條件分析

通過分析濕度場表明：暴雨區(qū)正處于濕度大值區(qū);對流層下層深厚暖濕氣流為暴雨提供了足夠的水汽條件。從 700hPa的比濕和風場可以看出,23日 08時南海、孟加拉灣以及長江以南均處于 8g·Kg-1以上的高值區(qū)內(nèi),其中 10 g·Kg-1以上高值區(qū)西南部伸入孟加拉灣的濕舌,主體在高原東部 (90～110°E,20～30°N),這條寬廣的高濕度區(qū)向東北延伸至湘西邊緣。23日 20時～24日 20時 (圖 2 a),濕度范圍迅速擴大,10 g·Kg-1以上高值區(qū)向偏東方向延伸至東部沿海且濕度增強。850hPa南海、中南半島北部、孟加拉灣及長江以南為比濕 ＞12 g·Kg-1的濕區(qū),貴州中南部的濕度中心值維持在 14 g·Kg-1(圖 2 b),該寬廣的高濕度區(qū)呈東西走向,暴雨區(qū)處在該區(qū)中,高濕帶為強降雨提供了非常充沛的水汽條件。

4.2 動力條件分析

108～112°E,24～28°N范圍內(nèi)是這次過程主要的暴雨區(qū),24日 08時低渦處在該區(qū)域內(nèi)。分析該區(qū)域內(nèi)的動力條件表明,在暴雨強盛階段前 (圖略),對流層整層為負渦度,散度場主要以輻散為主,700hPa以下為弱的上升運動。在暴雨強盛階段(圖 3),對流層低層正渦度、散度和上升運動明顯增強,散度場為高層輻散、低層輻合、高層輻散強度遠大于低層輻合的強度,反映高層有強抽氣作用,而大氣強盛的抽氣作用的形成和維持是暴雨發(fā)生、發(fā)展的重要條件;渦度場由高低層負渦度中層正渦度結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橹械蛯诱郎u度高層負渦度,這種流場結(jié)構(gòu)是形成和維持抽吸作用的環(huán)境,24日 08時渦度最大值出現(xiàn)在 850hPa,強度可達 27.9×10-5s-1;23日 20時開始對流層內(nèi)基本為強上升運動,最大值出現(xiàn)在 24日 08時 300 hPa,超過 16.6×10-3hPa· s-1。

圖 2 24日 08時 700hPa(a)、850hPa(b)比濕場 (陰影;單位 ：g·Kg-1)以及流場

另外,從全風速經(jīng)向剖面圖 (圖略)可知,暴雨區(qū)位置總體位于高空急流右側(cè)、低空急流左側(cè),即高空和低空風速切變最大的疊加區(qū)域。高空急流右側(cè)是上升區(qū)與低空急流左側(cè)的上升區(qū)相重疊,在散度場上表現(xiàn)為高空輻散區(qū)和低層輻合區(qū)的垂直配置,形成深厚的、強烈的上升運動。有利的動力場決定了大暴雨的落區(qū)。高低空急流適宜配置而形成的高低層動力場的耦合是這次暴雨發(fā)生的主要動力條件。

圖 3 區(qū)域內(nèi)平均渦度 (空心圓,10-5s-1)、散度 (實心圓,10-5s-1)和垂直速度 (實方框,10-3hPa· s-1)

5 探空資料分析

選取黔東南州周邊探空站貴州貴陽、廣西百色、河池、桂林 6月 22—24日探空資料 (表 1)表明：強降水發(fā)生時K指數(shù)≥36℃,沙氏指數(shù)SI＜0℃,對流有效位能 CAPE值快速增大超過 1 000 J·Kg-1,如 23日 20時貴陽CAPE值由 22日的 30.9 J·Kg-1增加到 2 887.7J· Kg-1,百色CAPE值由 14.5 J·Kg-1增加到 2 700.3J· Kg-1,河池由 328 J· Kg-1增大到 1 172·1 J.Kg-1,桂林由 148.9 J· Kg-1增大到2 620.9 J· Kg-1。沙氏指數(shù)較小,K指數(shù)較高,大氣層結(jié)不穩(wěn)定;對流有效位能均超過 1 000 J·Kg-1,不穩(wěn)定能量大;4站自地面向上到 200hPa,風向從南風轉(zhuǎn)為西北風,風速隨高度升高增大,具有中等偏弱的垂直風切變;4站整層的濕度均較大,且 0℃高度較高,不利于形成冰雹等強對流天氣,而產(chǎn)生由對流引發(fā)的強降水。24日 20時貴陽、河池、桂林沙氏指數(shù)SI由負轉(zhuǎn)正值,對流有效位能CAPE值顯著下降。綜上,說明強降雨發(fā)生前大氣層結(jié)具有不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),能量有明顯增大過程,強降雨發(fā)生后,能量釋放,能量逐漸減小。

表 1 探空站 K指數(shù) /℃、沙氏指數(shù) SI/℃、對流有效位能 CAPE/(J·Kg-1)

圖 4 2010年 6月 23日 18時-24日 09時黔東南州部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)逐時雨量

6 衛(wèi)星云圖、雷達回波演變及逐時雨量分析

23日 15時在遵義南部有較強的對流云團生成并迅速發(fā)展,向南緩慢移動,18時該對流云團外圍影響到黔東南北部邊緣。19-23時該對流云團面積不斷擴大,云頂溫度明顯下降,位置南移影響黔東南州中北部地區(qū),對應雷達回波圖上是中心強度為 30～45dBz的東西向帶狀回波,該回波長軸與環(huán)境風向接近垂直,屬于快速南移的強對流回波,所經(jīng)過區(qū)域出現(xiàn)短時強降水并伴強雷電;24日 00時對流云繼續(xù)南壓,雷達回波顯示為一片狀積層混合云降雨回波,回波西部仍呈現(xiàn)帶狀分布特征,強中心位于黔南中部—黔東南丹寨、雷山境內(nèi),強度在45dBz以上,構(gòu)成了此階段的強降雨雨團。隨后,該積層混合云降雨回波范圍擴大,一直駐留在黔南、黔東南南部,黔東南州中南部出現(xiàn)連片的雷陣雨天氣。10時左右降雨云團云頂溫度明顯上升,主體南移出貴州境內(nèi),由于降雨云團維持時間長 (10h),云團控制區(qū)域出現(xiàn)了成片的暴雨。

7 小結(jié)

①2010年 6月 23—24日在貴州東南部發(fā)生的區(qū)域性暴雨、大暴雨過程是在東亞地區(qū)兩槽一脊環(huán)流形勢下,主要影響系統(tǒng)是 500hPa高空低槽及中低層低渦切變。

②700、850hPa急流的建立及維持將來自孟加拉灣的水汽在貴州東部匯集,為這次暴雨過程提供了充沛水汽條件。

③這次暴雨初始時刻階段對流層內(nèi)正渦度、低層輻合高層輻散及強烈的上升運動“抽吸式”的動力配置條件,是這次暴雨過程的動力基礎。

④探空資料表明,沙氏指數(shù)較小,K指數(shù)較高,大氣層結(jié)不穩(wěn)定;對流有效位能均超過 1 000 J·Kg-1,不穩(wěn)定能量大;貴陽、百色、河池、桂林 4站風向均隨高度順時針轉(zhuǎn)動,具有中等偏弱的垂直風切變;濕度較大,0℃高度較高,不利于形成冰雹等強對流天氣,而產(chǎn)生由對流引發(fā)的強降水。

⑤分析衛(wèi)星云圖、雷達回波演變及地面區(qū)域自動站監(jiān)測顯示,降雨區(qū)域及強度與云圖及雷達回波之間有很好的對應關(guān)系。

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B

1003-6598(2010)增刊-0036-04

2010-09-10

周艷 (1982-),女,助工,主要從事短期天氣預報工作。