付顯榮,池再香,段 榮
(1.貴州省六枝特區(qū)氣象局,貴州 六枝 553400;2.貴州省六盤水市氣象局,貴州 六盤水 553001;3.貴州省黔西南自治州氣象局,貴州 興義 552400)
夏季暴雨是不同尺度天氣系統(tǒng)相互作用的復雜非線性問題。為了揭示暴雨發(fā)生、發(fā)展的內(nèi)在機制和外部條件,許多氣象專家對以往發(fā)生在我國不同地區(qū)的暴雨天氣過程進行了診斷和數(shù)值模擬分析[1-3]。孫建華等[4]還對2002年中國暴雨試驗期間一次低渦切變上發(fā)生的中尺度對流系統(tǒng)進行了研究。在不同尺度的影響系統(tǒng)中,暴雨產(chǎn)生要有一定的大尺度環(huán)流背景,它可提供中尺度天氣系統(tǒng)形成的條件及環(huán)境場。陶詩言等[5]、馬艷等[6]、朱官忠[7]的研究表明,中尺度對流系統(tǒng)(MCS)才是直接造成暴雨的影響系統(tǒng)。在有利的大尺度環(huán)流背景下,只有滿足一定的物理條件,才能激發(fā)產(chǎn)生強對流天氣。陳忠明等[8]、池再香等[9-10]研究指出,西南低渦東部低空急流活動將影響低渦的維持與發(fā)展,切變線、低渦、輻合線、西風槽等也是西南地區(qū)降水天氣的常見低值系統(tǒng)。
2012年7月15日20 時—16日20 時(簡稱16日,北京時,下同)出現(xiàn)暴雨—大暴雨天氣過程。本文利用常規(guī)觀測資料、NCEP1°×1°再分析資料以及加密區(qū)域自動站降水資料,對2012年7月16日發(fā)生在貴州西部局地暴雨—大暴雨天氣過程進行診斷分析,以期更深入地認識貴州西部地區(qū)局地暴雨的成因,為預報服務提供參考依據(jù)。
7月15日20 時—16日20 時,六盤水市96 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)均出現(xiàn)不同量級的降水,其中:小雨25 個、中雨18 個、大雨26 個、暴雨24 個、大暴雨3 個,以水城縣化樂鄉(xiāng)的128.9 mm 為最大(圖1a),其1h 雨強達58.4 mm,出現(xiàn)在16日17 時—18 時(圖1b);縣氣象觀測站以六枝的53.9 mm 為最大,其次是水城的49.9 mm,盤縣最小,只有8.3 mm的降水(圖略)。
暴雨發(fā)生前的14日20 時,貴州為西南氣流,584 dagpm 線北界位置在貴州北部—云南北部;15日20 時,584 dagpm 線略有北抬,中高緯為兩槽一脊,588 dagpm 線位于華南,四川西南部有槽,貴州西部處于該槽前(圖2a);16日08 時,隨著588 dagpm 線東退,位于四川西南部的槽向東南移影響貴州西北部,貴州西部地區(qū)的暴雨隨之而產(chǎn)生(圖2b);16日20 時,隨著該槽南下到貴州南部,貴州西部的暴雨天氣過程結(jié)束,但四川多短波槽補充影響(圖2c),貴州西部的降雨天氣并未結(jié)束,16日夜間還存在小到中雨量級的陣性降水。
在暴雨發(fā)生前的14日20 時,四川西北部有切變,貴州為西南氣流;15日20 時山東—山西—四川北部有準橫切變,四川東部有西南低渦,重慶—貴州北部存在暖濕切變,貴州西南氣流較弱(圖3a);16日08 時,四川東部的西南低渦隨著暖濕切變南下到四川東南部—貴州西北部,貴州西部的暴雨隨之發(fā)生(圖3b);16日20 時,隨著西南低渦減弱消失,切變線東南移影響貴州中東部,貴州西部的暴雨天氣趨于結(jié)束,但四川仍有切變線補充,貴州西部的降水天氣維持,降水量級隨之減弱(圖3c)。
圖3 7月16日暴雨過程700 hPa 不同時次風場分布(陰影區(qū)為青藏高原,單位:m·s -1)(a)15日20 時;(b)16日08 時;(c)16日20 時
表1 2012年7月16日暴雨過程威寧站對流條件參數(shù)
由圖4 看出,16日14 時貴州西部為強的垂直上升運動(圖4a),到17 時,垂直上升運動繼續(xù)增強(圖4b),為暴雨的產(chǎn)生創(chuàng)造了有利條件;20 時貴州西部的垂直上升運動開始減弱,到23 時減弱為18 hPa·s-1,而貴州東北部和西南部垂直上升運動開始增強,其中心值為28 hPa·s-1(圖略);17日02時,貴州東北部和西南部垂直上升運動開始減弱,而東南部垂直上升運動開始增強,其中心值為30 hPa·s-1,到05 時東南部垂直上升運動繼續(xù)增強,其中心值為34 hPa·s-1(圖略);08 時,貴州較強的垂直上升運動減弱,強中心向東移,并移出貴州。隨著垂直上升運動強中心的移動,強降水落區(qū)也呈自西向東移動??傊?,垂直上升運動的變化與強降水落區(qū)有很好的對應關(guān)系。
圖4 7月16日暴雨過程沿26°N的垂直速度剖面圖(單位:hPa·s -1)(a)16日14 時;(b)16日17 時
朱乾根等研究得到地形與降水關(guān)系很密切,地形使系統(tǒng)性的風向發(fā)生改變,從而在某些地方產(chǎn)生地形輻合輻散,因而影響垂直運動和降水。
貴州西部自南向北處于烏蒙山脈地區(qū),在烏蒙山脈上,水城縣北部與赫章縣南部交界處有2 901 m的韭菜坪主峰。結(jié)合貴州西部暴雨發(fā)生前500 hPa高空槽和700 hPa 西南低渦和切變線的位置,可以判斷高空槽、西南低渦切變線在四川自西(北)向東(南)移動進入貴州西北部的赫章縣后受該主峰的影響,影響系統(tǒng)從該主峰的東側(cè)自西北向東南影響貴州,加上水城東部與六枝西部之間為海拔1 300 m左右的河谷,有利用該區(qū)域上空的水汽積聚。由此可見,此次貴州西部暴雨落區(qū)與該地形的作用有很好的對應關(guān)系。
利用常規(guī)觀測資料、NCEP1° ×1°再分析資料以及加密區(qū)域自動站降水資料,對2012年7月16日貴州西部局地暴雨天氣過程的環(huán)境條件和動力條件進行診斷分析,得到以下結(jié)論:
①在暴雨發(fā)生前,500 hPa 層有高空槽東移,700 hPa 層有西南低渦沿切變線向南移動等特征。
②在暴雨發(fā)生前,大氣層結(jié)處于高能不穩(wěn)定的狀態(tài)下,水汽輸送通道暢通,有充沛的水汽向暴雨區(qū)上空輸送,有利于強降水的持續(xù)。
③700 hPa 上的西南低渦沿切變線向南移動是造成貴州西部地區(qū)局地暴雨的直接原因,由加密區(qū)域自動站降水資料顯示,該中小尺度天氣系統(tǒng)的演變對貴州西部局地暴雨落區(qū)具有重要的指示意義。因此,綜合利用這些資料,可使短時臨近預報更加準確。
④在此次暴雨過程中,韭菜坪主峰引導天氣系統(tǒng)由其東側(cè)向下游移動,同時水城東部與六枝西部之間為河谷地形,使水汽在此處積聚,有利于此處的上升運動增強。所以,此次強降水落區(qū)與地形有密切的關(guān)系。
[1]鄒波,陳忠明.一次西南低渦發(fā)生發(fā)展的中尺度診斷[J].高原氣象,2000,19(2):141-149.
[2]周祖剛,張維桓,成新喜,等.“93·8”魯西南大暴雨的數(shù)值模擬[J].高原氣象,1999,18(2):171-1788.
[3]陳忠明,閔文彬,繆強,等.高原渦與西南渦耦合作用的個例診斷[J].高原氣象,2004,23(1):75-80.
[4]孫建華,張小玲,齊琳琳,等.2002年中國暴雨試驗期間一次低渦切變上發(fā)生發(fā)展的中尺度對流系統(tǒng)研究[J].大氣科學,2004,28(5):675-697.
[5]陶詩言,丁一匯,周曉平.暴雨和強對流天氣的研究[J].大氣科學,1979,4(3):227-238.
[6]馬艷,程麟生.暴雨中尺度系統(tǒng)不穩(wěn)定理論的數(shù)值試驗[J].高原氣象,1996,15(4):414-424.
[7]朱官忠.山東盛夏的一次強風暴過程的中尺度分析[J].氣象,1991,17(12):22-26.
[8]陳忠明,閔文彬.西南低渦活動的統(tǒng)計研究[A].青藏高原氣象學研究文集[C].北京:氣象出版社,2004:162-170.
[9]池再香,杜正靜,趙群劍,等.中尺度西南渦、切變線對“07·7”貴州西部暴雨影響的分析與模擬[J].高原氣象,2010,29(4):919-938.
[10]池再香,趙群劍,熊方,等.2007年貴州西部一次強降水天氣過程的中尺度特征[J].廣東氣象,2011,33(1):20-23.