一次副高西北側(cè)暴雨天氣過(guò)程分析

賴小紅，舒小軍，張 寶，閔新平

(1.貴州省榕江縣氣象局，貴州 榕江 557200;2.貴州省黔東南自治州氣象局，貴州 凱里 556000;3.貴州省臺(tái)江縣氣象局，貴州 臺(tái)江 556300)

一次副高西北側(cè)暴雨天氣過(guò)程分析

賴小紅1，舒小軍2，張 寶3，閔新平2

(1.貴州省榕江縣氣象局，貴州 榕江 557200;2.貴州省黔東南自治州氣象局，貴州 凱里 556000;3.貴州省臺(tái)江縣氣象局，貴州 臺(tái)江 556300)

該文利用常規(guī)觀測(cè)資料、區(qū)域自動(dòng)站雨量、FY－2E云頂亮溫TBB、NCEP 1°×1°6 h再分析資料繪制的水汽通量散度、垂直速度、假相當(dāng)位溫等物理量，綜合分析了2012年5月10日凌晨到早上發(fā)生在黔東南州南部的暴雨和大暴雨天氣過(guò)程。分析得出：此次暴雨天氣過(guò)程是由高空槽、中低層切變和地面東北路徑冷空氣共同影響，觸發(fā)中－β MCS造成;暴雨和大暴雨落區(qū)發(fā)生在MCS云頂TBB＜220 K的冷云覆蓋區(qū)域內(nèi);由于副高588線穩(wěn)定維持在廣西中部，貴州中南部受副高西北側(cè)西南氣流控制，系統(tǒng)南下受阻，冷暖空氣長(zhǎng)時(shí)間在貴州南部上空交匯，同時(shí)，9日08時(shí)850 hPa桂北—湘西有12～14 m/s的低空急流建立，貴州南部位于急流左側(cè)輻合區(qū)內(nèi)，充沛的水汽輸送和水汽輻合，加上強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)和高能量積聚，為暴雨的發(fā)生提供了充分必要條件;此次暴雨和大暴雨發(fā)生在月亮山西南氣流迎風(fēng)坡和雷公山與月亮山之間的喇叭口地形效應(yīng)區(qū)域內(nèi)。

黔東南;暴雨;低空急流;物理量;TBB

1 引言

黔東南位于貴州東南部，境內(nèi)地形起伏，溝壑縱橫，群巒疊嶂，河流遍布，從而造成山區(qū)天氣多變，氣候錯(cuò)綜復(fù)雜，暴雨和大暴雨是黔東南州夏季僅次于干旱的重大災(zāi)害性天氣，常造成江河水位上漲、引發(fā)山洪、滑坡、塌方、城鄉(xiāng)內(nèi)澇等災(zāi)害，給當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)造成不同程度的損失。由于黔東南地形地貌復(fù)雜，暴雨落區(qū)預(yù)報(bào)難度較大，不少氣象工作者從天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和氣候分析的角度出發(fā)，對(duì)黔東南暴雨作了大量的研究和探討［1－2］，得出了一些對(duì)預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)工作具有指導(dǎo)性的結(jié)論。萬(wàn)雪麗［3］在研究分析低空急流對(duì)貴州夏季暴雨的作用時(shí)，在統(tǒng)計(jì)分析的41次暴雨天氣過(guò)程中，有40次伴有低空急流。大量的研究［4－6］表明，低空急流是暴雨的主要觸發(fā)系統(tǒng)之一，是暴雨區(qū)持續(xù)輸送水汽、不穩(wěn)定能量以及有利的動(dòng)力結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定的垂直上升運(yùn)動(dòng)的重要角色。因此，低空急流建立與否，常作為暴雨預(yù)報(bào)的一個(gè)指示性系統(tǒng)。要提高黔東南暴雨的精細(xì)化預(yù)報(bào)水平，需不斷總結(jié)分析當(dāng)?shù)乇┯晏鞖鈧€(gè)例，積累預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，為當(dāng)?shù)攸h委政府提供更精準(zhǔn)、更科學(xué)的防災(zāi)減災(zāi)決策依據(jù)。

本文利用常規(guī)觀測(cè)資料、貴州區(qū)域自動(dòng)站雨量、國(guó)家氣象中心提供的FY－2E云頂亮溫TBB資料、NCEP 1°×1°6 h再分析資料繪制水汽通量散度、垂直速度、假相當(dāng)位溫等物理量，對(duì)副高西北側(cè)的暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行綜合分析，以期對(duì)今后的暴雨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)工作能提供一些幫助。

2 過(guò)程概況

2012年5月9日夜間—10日早晨，貴州中部以西、以南地區(qū)出現(xiàn)暴雨和大暴雨天氣，根據(jù)貴州省地面七要素自動(dòng)氣象站和區(qū)域自動(dòng)氣象站監(jiān)測(cè)顯示，全省有9站大暴雨，93站暴雨，149站大雨，171站中雨，其中黔東南州南部榕江水尾187 mm(全省最大)，從江加鳩120 mm、下江113 mm大暴雨，榕江城關(guān)等14站暴雨，17站大雨，19站中雨。中雨以上降水主要分布在榕江、從江所屬的月亮山區(qū)(圖1a)。黔東南州強(qiáng)降水主要集中在10日02—05時(shí)，降水強(qiáng)度大、歷時(shí)短，從江下江02—03時(shí)1 h最大降雨量達(dá)77.8 mm(圖1b)。

圖1 2012年5月9日20時(shí)－10日20時(shí)黔東南各地累計(jì)降雨量分布(a)和水尾、加鳩、下江10日00—09時(shí)逐時(shí)降水量(b)

3 天氣背景及影響系統(tǒng)分析

5月9日08時(shí)500 hPa圖上(圖2a)，中高緯度地區(qū)為兩槽一脊形勢(shì)，烏拉爾山和亞洲東岸為低渦槽，貝加爾湖東部為高壓脊，高原氣流平直多波動(dòng)，河套南部—川東南高空槽東移，未來(lái)影響貴州;孟加拉灣東部南支槽維持，副高位于南海，588線穩(wěn)定維持在桂中—粵北一線，貴州受副高西北側(cè)西南氣流控制;700 hPa(圖2b)川東有低渦切變生成，貴州西部—云南東南部有南支槽東移，貴州在316線西北側(cè)西南氣流控制下，桂北—湘中西南風(fēng)風(fēng)速維持在12～14 m/s;850 hPa(圖2c)川東南到貴州北部有低渦切變生成，貴州受西南氣流控制，桂北—湘西西南風(fēng)速由8日20時(shí)8～10 m/s增強(qiáng)到12～14 m/s，形成低空急流，黔東南州南部恰好位于西南低空急流左側(cè)動(dòng)力和水汽強(qiáng)輻合區(qū)內(nèi)，為暴雨的發(fā)生提供了重要條件。9日08時(shí)地面圖上(圖2d)，貴州為均壓場(chǎng)，大部地區(qū)吹2 m/s的偏南風(fēng)，華東地區(qū)有冷空氣向西南方向入侵，冷空氣前鋒已達(dá)贛北—湘東北一帶，未來(lái)冷空氣由東北路徑影響貴州。

總之，本次暴雨和大暴雨天氣發(fā)生在副高西北側(cè)，強(qiáng)西南氣流的維持和加強(qiáng)，高空槽、中低層切變線在貴州南部停留時(shí)間較長(zhǎng)，加上地面東北路徑冷空氣的共同觸發(fā)，造成暴雨和大暴雨天氣。

圖2 5月 9日08時(shí)500 hPa、700 hPa、850 hPa和地面形勢(shì)圖

4 物理量分析

4.1 水汽條件分析

5月9日08時(shí)700 hPa和850 hPa實(shí)況圖上(圖2b、2c)，黔桂地區(qū)比濕分別達(dá)9 ～10 g/kg、12 ～15 g/kg，水汽較充沛。沿暴雨中心榕江水尾25.7°N作水汽能量散度垂直剖面(圖3)可知，9日08時(shí)105～108°E在900～700 hPa之間有明顯水汽輻合，最強(qiáng)輻合中心在107°E上空800 hPa附近，中心值為 －25×10－3hPa·s－1，500 ～400 hPa之間有15 ×10－3hPa·s－1的水汽輻散中心(圖 3a);14 時(shí)水汽輻合區(qū)東移到106～109°E之間，輻合有所增強(qiáng)，中心值達(dá) －30×10－3hPa·s－1(圖略);20時(shí)105°E 以西和106～109°E之間分別有兩個(gè)水汽輻合區(qū)，中心強(qiáng)度分別為 －50 ×10－3hPa·s－1和 －70 ×10－3hPa·s－1以上，中層以上水汽輻散減弱(圖3b);10日02時(shí)強(qiáng)輻合區(qū)在107～109°E之間上空850 hPa附近，中心值達(dá) －50 ×10－3hPa·s－1以上，強(qiáng)水汽輻合區(qū)剛好在黔東南暴雨區(qū)上空，800～700 hPa對(duì)應(yīng)有20 ×10－3hPa·s－1的水汽輻散中心(圖 3c);08 時(shí)低層水汽輻合中心值減弱為－20×10－3hPa·s－1(圖3d)，降水也隨之減弱。暴雨天氣發(fā)生過(guò)程中強(qiáng)烈的水汽輻合為暴雨和大暴雨的發(fā)生提供了必要條件。

圖3 9日08時(shí)(a)、20時(shí)(b)、10日02時(shí)(c)、08時(shí)(d)沿25.7°N水汽通量散度垂直剖面圖

4.2 動(dòng)力條件分析

沿暴雨中心榕江水尾25.7°N作垂直速度鉛直剖面(圖4)可知，9日08時(shí)(圖4a)107～110°E之間存在上升運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心在108～110°E之間800 hPa高度上空，中心值為 －50×10－3hPa·s－1，20 時(shí)(圖4b)貴州中西部104 ～106°E 之間和貴州東部108～110°E之間分別有2個(gè)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，西部對(duì)流高度500 hPa以下，中心值為－40×10－3hPa·s－1，東部上升運(yùn)動(dòng)區(qū)最強(qiáng)，對(duì)流層中下層上升速度超過(guò) －100 ×10－3hPa·s－1，且對(duì)流發(fā)展到對(duì)流層中上層200 hPa附近;10日02時(shí)(圖4c)強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)在106～108°E上空 ，107°E附近上升運(yùn)動(dòng)最強(qiáng)，強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心到對(duì)流層中層500 hPa以上，中心值為 －100 ×10－3hPa·s－1，上升運(yùn)動(dòng)高度達(dá)到對(duì)流層中上層200 hPa附近，對(duì)流發(fā)展十分旺盛，影響區(qū)域和對(duì)應(yīng)時(shí)間與黔東南南部強(qiáng)降水區(qū)域和強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)間吻合;08時(shí)(圖4d)上升運(yùn)動(dòng)明顯減弱，降水減弱趨于停止。強(qiáng)降水發(fā)生期間，暴雨區(qū)維持劇烈的上升運(yùn)動(dòng)，為此次暴雨和大暴雨天氣提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力條件。

圖4 9日08時(shí)(a)、20時(shí)(b)、10日02時(shí)(c)、08時(shí)(d)沿25.7°N垂直速度鉛直剖面圖

4.3 能量條件分析

沿暴雨中心榕江水尾25.7°N作假相當(dāng)位溫θse垂直剖面(圖5)可知，在強(qiáng)降水發(fā)生前9日08時(shí)—20時(shí)貴州近地層為高溫高濕區(qū)，有暖舌向高層伸展，500 hPa高度附近有63℃以下冷中心，08時(shí)近地層暖中心為84℃，14時(shí)增大為90℃，20時(shí)達(dá)93℃，能量有明顯的增大、積聚過(guò)程，20時(shí)冷暖中心差絕對(duì)值由08時(shí)21℃增大到30℃，大氣垂直結(jié)構(gòu)為上冷下暖，大氣層結(jié)極不穩(wěn)定，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生。

由暴雨區(qū)周邊貴陽(yáng)、河池、桂林9日08時(shí)探空資料(圖6)來(lái)看，3站均存在不穩(wěn)定能量，為暴雨的發(fā)生提供了充足的能量條件。

5 MCS云團(tuán)分析

從FY－2E TBB演變圖(圖7)可知，受冷鋒影響，9日19時(shí)在黔東南州丹寨、黔南州三都交界有一云頂亮溫TBB＜230 K的云團(tuán)(簡(jiǎn)稱A云團(tuán))生成，云團(tuán)發(fā)展快，20時(shí)冷云頂TBB＜210 K，且TBB＜220 K面積明顯增大，水平尺度達(dá)100 km左右，21時(shí)—10日01時(shí)A云團(tuán)逐漸東移南壓減弱，TBB＜210 K冷中心消失，TBB＜220 K面積也明顯減小。與此同時(shí)，受冷空氣和高空槽、中低層切變共同影響，22時(shí)在貴州西部畢節(jié)、六盤水、黔西南州、安順交界有TBB＜230 K的云團(tuán)(簡(jiǎn)稱B云團(tuán))生成，并迅速發(fā)展，23時(shí)出現(xiàn)TBB＜220 K冷云頂，面積明顯增大。01—02時(shí)減弱東南移到三都、榕江境內(nèi)的A云團(tuán)受高空槽和中低層切變移近影響，又重新快速得到發(fā)展、增強(qiáng)，出現(xiàn)TBB＜210 K的冷云頂，TBB＜220 K的面積明顯增大，TBB＜220 K的冷云覆蓋三都、榕江、從江、黎平大部，且冷云罩面積達(dá)2×103km2，TBB＜240 K的冷云罩面積1.6×104km2，水平尺度達(dá)150 km，屬于中β尺度MCS，此時(shí)黔東南州南部強(qiáng)降水開始。同時(shí)，貴州西部的B云團(tuán)開始發(fā)展到強(qiáng)盛時(shí)期，TBB＜220 K的冷云覆蓋黔西南州東北部、六盤水東部、畢節(jié)南部、安順、黔南州中西部，且冷云罩面積達(dá)2×104km2，TBB＜240 K的冷云罩面積6.3×104km2，水平尺度達(dá)370 km左右，屬于中α尺度MCS，貴州西部受此云團(tuán)影響，出現(xiàn)強(qiáng)降水。02—05時(shí)中β尺度MCS A云團(tuán)TBB＜210 K的冷云中心在黔東南州南部榕江、從江、黎平一帶維持，TBB＜220 K云體向南擴(kuò)展影響廣西東北部，此階段是中β尺度MCS A云團(tuán)從快速發(fā)展到最強(qiáng)盛及維持時(shí)期，也是黔東南州南部強(qiáng)降水最集中時(shí)段。在此期間，貴州西部中α尺度MCS B云團(tuán)緩慢東移，此期間也是貴州西部強(qiáng)降水最強(qiáng)、最集中時(shí)段，03時(shí)B云團(tuán)達(dá)最強(qiáng)，出現(xiàn)TBB＜200 K的冷云頂。暴雨和大暴雨落區(qū)出現(xiàn)在A、B云團(tuán)TBB＜220 K的冷云覆蓋區(qū)域內(nèi)。05時(shí)后A、B云團(tuán)均開始減弱，06時(shí)TBB＜210 K中心趨于消失，TBB＜220 K和TBB＜240 K的冷云罩面積減小，降水強(qiáng)度也明顯減弱，08時(shí)后云團(tuán)逐漸消散，降水趨于停止，過(guò)程結(jié)束。

圖7 5月9日22時(shí)－10日08時(shí)A、B云團(tuán)TBB演變圖

6 地形影響分析

自黔東南州加密區(qū)域自動(dòng)站投入業(yè)務(wù)應(yīng)用以來(lái)，我們發(fā)現(xiàn)，黔東南的暴雨和大暴雨中心已發(fā)生變化，由原來(lái)的雷公山西部變成州南部月亮山西部和南部地區(qū)，近年來(lái)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，黔東南大暴雨發(fā)生在此區(qū)域居多。主要原因是月亮山位于黔東南州西南部，呈西北東南走向，是西南氣流的迎風(fēng)坡，且三都—榕江又處在雷公山和月亮山之間的峽谷低洼地帶，具有喇叭口地形效應(yīng)，西南風(fēng)在此輻合，對(duì)降水有明顯的增幅作用。此次暴雨和大暴雨天氣是在副高西北側(cè)強(qiáng)西南氣流影響下，天氣系統(tǒng)在此區(qū)域停滯時(shí)間較長(zhǎng)，加上特殊有利的地形作用，產(chǎn)生局地性強(qiáng)降水。

7 小結(jié)

①本次暴雨天氣過(guò)程是在副高588線穩(wěn)定維持背境影響下，500 hPa高空槽、中低層切變和地面東北路徑冷空氣共同影響，觸發(fā)中尺度MCS生成造成，暴雨和大暴雨落區(qū)落區(qū)在MCS云頂TBB＜220K的冷云覆蓋區(qū)域內(nèi)。

②暴雨發(fā)生前，貴州南部位于副高588線西北側(cè)較強(qiáng)西南氣流控制下，桂北低空急流建立，黔桂一帶850 hPa比濕達(dá)12～15g/kg，從南海和孟灣均有充沛的水汽輸送至暴雨落區(qū)上空，中低層水汽輻合增強(qiáng)，為暴雨的發(fā)生提供了充足的水汽條件。

③暴雨發(fā)生期間，上升運(yùn)動(dòng)達(dá)到對(duì)流層中上層，對(duì)流發(fā)展十分旺盛，且強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)域和對(duì)應(yīng)時(shí)間與強(qiáng)降水發(fā)生區(qū)域和時(shí)間相吻合，為強(qiáng)降水的發(fā)生提供了持續(xù)的動(dòng)力條件。

④暴雨發(fā)生前假相當(dāng)位溫θse有明顯的增大過(guò)程，且500 hPa冷中心與近地層暖中心之差的絕對(duì)值由08時(shí)21℃增大到30℃，大氣垂直結(jié)構(gòu)為上干冷下暖濕，大氣層結(jié)極不穩(wěn)定，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生。

⑤月亮山迎風(fēng)坡和喇叭口地形效應(yīng)，是黔東南州南部暴雨和大暴雨落區(qū)預(yù)報(bào)不可忽略的重要因素，在今后的預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中需要進(jìn)一步總結(jié)，掌握其規(guī)律性。

［1］白慧，鄧學(xué)軍，池再香.黔東南州一次連續(xù)性暴雨天氣過(guò)程分析［J］.貴州氣象，2006，30(2)：9－13.

［2］顧欣，田楠，潘平珍.黔東南暴雨氣候特征及其地形影響分析［J］.氣象科技，2006，34(4)：19 －24.

［3］萬(wàn)雪麗，楊靜.低空急流對(duì)貴州夏季暴雨的作用分析［J］. 貴州氣象，2007，31(3)：16 －18.

［4］顧清源，肖遞祥，黃楚惠，等.低空急流在副高西北側(cè)連續(xù)性暴雨中的觸發(fā)作用［J］.氣象，2009，35(4)：59－67.

［5］賈顯鋒，楊宇紅，黃歸蘭，等.一次低空急流導(dǎo)致的深秋連續(xù)大暴雨過(guò)程分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(28)：13 691－1 3693.

［6］曹春燕，江崟，孫向東.一次大暴雨過(guò)程低空急流脈動(dòng)與強(qiáng)降水的關(guān)系分析［J］.氣象，2006，32(6)：102－106.

P458.1+21.1

B

1003－6598(2012)05－0014－05

2012－06－07

賴小紅(1971—)，女，助工，主要從事地面測(cè)報(bào)及預(yù)報(bào)服務(wù)工作。