習(xí)水河流域兩次局地特大暴雨成因?qū)Ρ确治?/h1>
2017-03-27 11:50:21郭曉超萬雪麗鄒承立
中低緯山地氣象 2017年1期
肖 蕾，郭曉超，萬雪麗，鄒承立
(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563002；2.貴州省氣象臺，貴州 貴陽 550002)
習(xí)水河流域兩次局地特大暴雨成因?qū)Ρ确治?/p>
肖 蕾1，郭曉超1，萬雪麗2，鄒承立1
(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563002；2.貴州省氣象臺，貴州 貴陽 550002)
利用常規(guī)氣象觀測資料、NCEP/NCAR再分析資料以及雷達(dá)、衛(wèi)星等資料，對2013年6月21日和2014年8月11日遵義市習(xí)水河流域兩次局地特大暴雨的天氣形勢場，熱力、動力和水汽條件，結(jié)合地形特征進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明：①6.21暴雨大陸高壓控制我國中東部地區(qū)，受高壓阻擋，低層低渦切變主要影響四川中東部，低渦未整體東移，僅850 hPa冷式切變影響遵義西北部；8.11暴雨降水區(qū)中低層處于槽前正渦度區(qū)，高層200 hPa處于南亞高壓脊線附近，垂直方向上存在正向環(huán)流圈，受副高穩(wěn)定維持阻擋，中低層低渦切變及地面輻合線東移緩慢，較長時間停留在強(qiáng)降水區(qū)域。②兩次過程雷達(dá)回波反射率因子均呈帶狀分布，且回波移動方向與帶狀回波長軸一致，具有典型的“列車效應(yīng)”，剖面顯示均為低質(zhì)心結(jié)構(gòu)，降水效率高。③6.21暴雨能量條件比8.11暴雨好，但水汽條件和動力條件不及8.11暴雨。④受習(xí)水河谷地形影響，6.21暴雨和8.11暴雨強(qiáng)降雨落區(qū)分別與習(xí)水河谷赤水段和習(xí)水段走向一致。
特大暴雨；低渦；低空急流；列車效應(yīng)；地形影響
1 引言
暴雨量級以上的強(qiáng)降水是誘發(fā)山洪、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的主要原因。近年來，習(xí)水河流域強(qiáng)降水呈現(xiàn)多發(fā)趨勢，且具有突發(fā)性強(qiáng)、強(qiáng)度大、雨量分布極其不均勻的顯著特征，加上特殊的地形地貌特征，近年來因暴雨引發(fā)的山洪、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害危害嚴(yán)重，造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失[1]。許多學(xué)者對兩次或多次暴雨過程的環(huán)流形勢、物理量場，雷達(dá)回波和衛(wèi)星云圖特征開展對比分析[2-7]，研究廣泛而深入，成果豐富，為強(qiáng)降水預(yù)報提供技術(shù)支撐；也有許多學(xué)者對暴雨與地形的相關(guān)關(guān)系做了研究[8-9]，表明山區(qū)及河谷地形對強(qiáng)降水有明顯增幅作用，使降水效率更高，雨強(qiáng)更大。吳翠紅等[10]利用湖北省加密自動站資料、常規(guī)觀測資料等，分析了2012年6月29日、7月4日湖北省兩次大暴雨過程中峽谷地形的增幅機(jī)制特征對比，表明受峽谷地特殊地形影響，冷暖空氣相互對峙并配合峽谷地形的阻擋作用，迫使近地層水平流場、垂直流場發(fā)生改變，同時流入峽谷的地面氣流與復(fù)雜地形相互作用，在峽谷內(nèi)產(chǎn)生局地氣旋性小環(huán)流或氣流匯合區(qū)，地形性渦旋的生成對降水增幅起到關(guān)鍵作用；于小鼎等多位學(xué)者[10-11]對北京“7.21”特大暴雨開展研究，認(rèn)為低質(zhì)心的高效降水以及明顯的列車效應(yīng)是北京極端降水的重要原因。習(xí)水位于貴州北部，地處大婁山山系西北坡與四川盆地南緣的過渡地帶，東連貴州桐梓縣、重慶綦江區(qū)，西接貴州赤水市，南近貴州仁懷市、四川古藺縣，貴州北部習(xí)水地區(qū)為喀斯特地貌，海拔高差大，其獨特的地形地貌抗御自然災(zāi)害的能力弱，一旦發(fā)生極端降雨，極易形成山洪、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害及次生災(zāi)害。因此，對山區(qū)局地暴雨的繼續(xù)深入研究很有必要。本文針對貴州北部習(xí)水河流域2013年6月20—21日(以下簡稱“6.21暴雨”)和2014年8月10—11日(以下簡稱“8.11暴雨”)兩次特大暴雨過程進(jìn)行對比分析，分析暴雨的成因和機(jī)理，尋找該區(qū)域極端降水的預(yù)報著眼點，為今后暴雨預(yù)報提供可參考的依據(jù)。
2 暴雨實況和環(huán)流特征
2.1 暴雨實況
2013年6月20日20時—21日05時，貴州省遵義市習(xí)水、赤水出現(xiàn)強(qiáng)雷雨天氣，其中降水量超過50 mm以上的雨量站17個，最大為習(xí)水長嵌村206.4 mm，暴雨以上區(qū)域主要集中在習(xí)水縣境內(nèi)，強(qiáng)降雨雨帶東起習(xí)水縣隆興鎮(zhèn)，西止赤水長期鎮(zhèn)，沿習(xí)水河赤水段呈東南—西北向分布。強(qiáng)降雨時間主要集中在20日22時至21日03時，持續(xù)5 h。
2014年8月10日20時—11日08時，遵義市習(xí)水縣出現(xiàn)極端強(qiáng)降雨，有2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量達(dá)到特大暴雨量級，6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達(dá)到大暴雨量級，17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達(dá)到暴雨量級，過程最大降雨量333.2 mm，突破有氣象記錄以來該地的歷史極值，強(qiáng)降雨主要集中在習(xí)水河兩側(cè)，沿習(xí)水河谷呈西南—東北向帶狀分布。強(qiáng)降水時段主要集中在10日22時至11日04時，持續(xù)7 h。
兩次過程均出現(xiàn)在夜間至凌晨，8.11暴雨降雨特點呈現(xiàn)歷時短、強(qiáng)度大、雨量分布極不均勻，造成災(zāi)害重。強(qiáng)降雨持續(xù)時間僅為7 h，最大小時雨強(qiáng)81.2 mm出現(xiàn)在21日02—03時大坡鄉(xiāng)，且大坡鄉(xiāng)持續(xù)4 h雨量超過20 mm，連續(xù)2 h雨強(qiáng)超過60 mm。強(qiáng)降雨區(qū)域主要集中在習(xí)水河流域，習(xí)水縣東部鄉(xiāng)鎮(zhèn)僅為中雨量級，由于河道上游及兩側(cè)山坡降雨量大量匯集于習(xí)水河內(nèi)，導(dǎo)致河水猛漲，使得河流下游的洪澇災(zāi)害重。
2.2 環(huán)流特征
6.21暴雨期間，500 hPa中高緯為“兩槽一脊”，高壓脊位于貝加爾湖，貝湖西側(cè)80°E附近，38～70°N之間為深厚低槽(簡稱“巴湖低槽”)，在我國新疆地區(qū)形成閉合572 dagpm線環(huán)流，高壓脊東側(cè)低槽位于鄂霍次克海到我國東北地區(qū)(圖1a)。巴湖低槽是本次特大暴雨過程的重要引導(dǎo)系統(tǒng)，其分裂小槽南下到高原東側(cè)，與孟加拉灣低值系統(tǒng)在云南東部形成的低壓倒槽打通，云南東部到貴州西部處于槽前正渦度區(qū)，有利于該區(qū)域上升運動的發(fā)展，而貴州東部則受我國中東部地區(qū)大陸高壓后部的偏東南氣流控制。巴湖低槽分裂小槽引導(dǎo)低層低渦切變發(fā)展，而低層850 hPa長江流域處在大陸高壓底部吹偏東風(fēng)，與南海來的東南氣流在四川中東部形成輻合，隨著地面強(qiáng)冷空氣南下，在川渝北部地區(qū)形成東西走向冷鋒，導(dǎo)致低渦的形成和發(fā)展，由于我國中東部受強(qiáng)大的大陸高壓控制，加之后期副熱帶高壓的西伸增強(qiáng)與大陸高壓打通形成強(qiáng)大高壓系統(tǒng)，整個過程低渦并未移出四川，僅僅是低層850 hPa的冷式切變影響遵義西北部赤水、習(xí)水。
8.11暴雨500 hPa上(圖1b)亞歐中高緯為“多波動型”，中西伯利亞冷渦分裂低槽南下影響我國，位于河套以西至川南一線的低槽是500 hPa影響貴州的主要系統(tǒng)，貴州省受槽前西南氣流控制。槽前正渦度平流使得低層低渦的發(fā)展，在重慶西部形成低渦緩慢東移，同時在強(qiáng)降雨期間副高588 dagpm線穩(wěn)定維持在華南到江南東部，導(dǎo)致低渦東移緩慢，低渦冷式切變線在遵義市西部習(xí)水境內(nèi)停留時間較長。200 hPa貴州北部處于南亞高壓脊線附近強(qiáng)輻散區(qū)，高層輻散抽吸作用有利于對流上升運動的加強(qiáng)。地面資料顯示，在8月10日23時到11日05時，貴州省西部到重慶南部輻合線一直維持，呈東北—西南走向，長時間停留在習(xí)水河流域。
(a) (b) 圖1 2013年6月20日20 時(a) 和2014年8月11日20 時(b) 500 hPa高度場 (實線，單位: dagpm)、 溫度場分布(虛線，單位: ℃)和風(fēng)場(風(fēng)向桿，單位：m/s)Fig.1 The distribution of 500 hPa height (solid line, unit: dagpm), the temperature field distribution (dashed line, unit:℃) and wind (wind rod, unit: m/s) at 20∶00,June 20,2013(a) and at 20∶00,August11, 2014 (b)
3 物理量診斷分析
3.1 水汽條件
3.1.1 水汽含量 由于遵義本地?zé)o探空站，因此選取了周邊宜賓、重慶沙坪壩、威寧、貴陽4個探空站資料，而威寧海拔高于850 hPa高度，故850 hPa無威寧測站的資料。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)(見表1)兩次暴雨過程整層水汽含量都較高，達(dá)到遵義地區(qū)暴雨指標(biāo)。暴雨發(fā)生期間，8.11比6.21比濕高，特別是暴雨區(qū)水汽輸送通道上游的威寧、貴陽表現(xiàn)明顯，8.11本地水汽條件更有利于出現(xiàn)較大雨量，這一點從兩次過程最大雨量可以得到證實，6.21最大雨量為206.4 mm，而8.11最大雨量達(dá)到333.2 mm。
表1 2013年6月21日與2014年8月11日兩次過程 500、700、850 hPa比濕對比(單位：g/kg)
3.1.2 水汽輸送 Micaps實況資料850、700、500 hPa資料顯示，兩次過程均沒有高低空急流存在，但從雷達(dá)速度廓線圖得知，6.21暴雨在20日20時18分至21日03時20分之間1.6 km及以下存在超過12 m/s的東南風(fēng)低空急流(圖2a)，最大風(fēng)速達(dá)到18 m/s。雷達(dá)速度廓線圖同樣顯示，8.11暴雨在10日21時00分至11日02時38分，存在低空急流(圖2b)，從徑向速度圖顯示該時間段存在低空急流。從水汽通量和水汽通量散度，6.21暴雨強(qiáng)降雨區(qū)處于水汽通量大值中心右前側(cè)頂端，水汽通量輻合中心位置偏西偏南(圖2c)；8.11暴雨強(qiáng)降雨區(qū)域處于水汽通量中心左前側(cè)頂端，水汽通量散度在黔桂交界有輻合中心，強(qiáng)降雨區(qū)域處于水汽通量等值線密集區(qū)(圖2d)。
圖2 6月21日01時13分(b)和8月10日23時11分(b)風(fēng)廓線(單位：m/s)；6月20日20時和8月11日02時850 hPa 水汽通量(點線，單位：10-7g·cm-1·hPa-1·s-1)(c)和水汽通量散度(實線，單位：10-7g·hPa-1·cm-2·s-1)(d)Fig.2 June 21st 01∶13 (b) and August 10 th 23∶11 (b) wind profile (unit:m/s); June 20 th 20 and August 11th 02 850 hPa water vapor flux (line, unit:10-7.g/(cm*hPa*s)) (c) and water vapor flux divergence (solid line,unit:10-7.g/ (hPa*cm2*s)) (d)
3.2 動力因子分析
從6月20日20時850 hPa及以上高空圖可見(圖略)川東南至遵義市西北部存在正渦度中心，越往上層上升運動特征越不明顯，說明低層有弱的上升運動。
而8.11暴雨中心良村鎮(zhèn)(106.3°E、28.5°N)渦度垂直時間剖面(圖3a)上可見，在11日02時強(qiáng)降雨發(fā)生時低層存在正渦度中心，對應(yīng)400 hPa以上為負(fù)渦度，強(qiáng)上升運動到達(dá)300 hPa附近。10日20時垂直速度垂直空間剖面圖(圖3b)可見，貴州西北部從低層到400 hPa均為強(qiáng)的上升運動區(qū)，上升運動區(qū)到達(dá)200 hPa附近，垂直上升運動高度高，說明對流發(fā)展旺盛。這與實況貴州北部處于200 hPa南亞高壓脊線附近強(qiáng)輻散區(qū)相對應(yīng)。
3.3 熱力和不穩(wěn)定條件分析
6.21暴雨發(fā)生前的20日20時，貴州北部至陜甘南部為高能舌，貴州北部850 hPa能量值達(dá)到85 ℃。850 hPa與500 hPa假相當(dāng)位溫差值達(dá)到16～20 ℃，700 hPa與500 hPa假相當(dāng)位溫差值達(dá)到12～16 ℃(圖3c)，說明有較高的不穩(wěn)定能量存在。
8.11暴雨發(fā)生前的10日20時850 hPa假相當(dāng)位溫場(圖3d)得知，高能舌從云南向貴州延伸至重慶，遵義全市θse處在80 ℃以上的高能區(qū)內(nèi)，700 hPa和500 hPa均處在以青藏高原地區(qū)高能中心的大范圍高能區(qū)，貴州北部θse在72～80 ℃之間，850 hPa與500 hPa假相當(dāng)位溫差值達(dá)到10～12 ℃，700 hPa與500 hPa假相當(dāng)位溫差值達(dá)到10～12 ℃，有一定的不穩(wěn)定能量存在，高溫高濕有利于暴雨的形成和發(fā)展。就不穩(wěn)定能量而言，6.21暴雨條件好于8.11暴雨。
4 雷達(dá)回波特征
6.21暴雨，20日23時00分，習(xí)水附近有回波單體生成，不斷發(fā)展加強(qiáng)向西北方向移動，21日00時33分，回波單體后向又新生單體與之合并加強(qiáng)同時向西北方向移動經(jīng)過強(qiáng)降雨區(qū)域長嵌等地。速度圖20日21時09分至21日01時08分東南風(fēng)速超過12 m/s，風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流，之后隨著冷鋒靠近，邊界層冷平流入侵轉(zhuǎn)為風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流。
8.11暴雨，8月10日20時習(xí)水縣良村鎮(zhèn)出現(xiàn)風(fēng)暴單體，回波向東北方向移動，隨后，在地面輻合線附近回波單體后方陸續(xù)有新生單體產(chǎn)生并向東北移動合并，21時29分，習(xí)水河流域已發(fā)展為結(jié)構(gòu)緊密的帶狀回波。從10日21時57分到11日03時40分，良村鎮(zhèn)出現(xiàn)持續(xù)性的40～50 dBz的強(qiáng)回波區(qū)，在此期間，良村鎮(zhèn)出現(xiàn)了持續(xù)6 h短時強(qiáng)降水，其中有3 h雨強(qiáng)超過60 mm/h，且有2 h是連續(xù)出現(xiàn)的?？梢娏即彐?zhèn)的雨強(qiáng)強(qiáng)、持續(xù)時間長、累計雨量大，以至于致災(zāi)重。
圖3 良村鎮(zhèn)附近渦度垂直時間剖面(單位：l/s)(b),10日20時良村鎮(zhèn)附近垂直速度空間剖面圖(單位：hPa/s)(c); 6月20日20時和8月10日20時500 hPa與700 hPa(點線)和與850 hPa(實線)的假相當(dāng)位溫差(單位：℃)(d)Fig.3 The vorticity vertical time section near Liangcun Town (unit: l/s) (a), the vertical velocity space profile at August 10 th 20∶00 near Liangcun Town (unit: hPa/s) (b); the difference of potential pseudo-equivalent temperature between 500 hPa and 700 hPa (dot line)， between 500 hPa and 850 hPa (solid line) (unit:℃) at June 20 th 20∶00 (c)and August 10 th 20∶00 (d)
6.21暴雨與8.11暴雨強(qiáng)降雨區(qū)域雷達(dá)反射率因子均呈帶狀分布(圖4a、5b)，且回波移動方向與帶狀回波長軸一致，具有典型的“列車效應(yīng)”。俞小鼎等[12]指出，當(dāng)颮線的移動速度矢量基本平行于其走向時，颮線中的強(qiáng)降水單體依次經(jīng)過同一地點，即所謂的列車效應(yīng)，產(chǎn)生大的累積雨量。兩次特大暴雨過程從最大降雨區(qū)附近剖面顯示，強(qiáng)回波中心集中在當(dāng)時估算的0 ℃層以下，質(zhì)心較低(圖4c、4d)，研究表明，低質(zhì)心結(jié)構(gòu)降水效率較高[11-12]，降水系統(tǒng)中的暖云層越厚，越有利于高降水效率的產(chǎn)生[13]。從圖4a、4b對照來看，6.21暴雨，表現(xiàn)出回波單體之間緊密度較為松散，對流發(fā)展高度在8 km以下，8.11暴雨，回波單體之間結(jié)構(gòu)緊密，強(qiáng)回波中心質(zhì)心較低，暖云層厚，回波頂高達(dá)到10 km以上，對流發(fā)展旺盛。這也是6.21暴雨不及8.11暴雨強(qiáng)度大的重要原因之一。
5 衛(wèi)星云圖
6.21暴雨整個過程貴州境內(nèi)沒有單獨的云團(tuán)發(fā)展(圖5a)，而是四川地區(qū)發(fā)展起來的對流云團(tuán)右邊緣影響所致，強(qiáng)降雨出現(xiàn)在對流云團(tuán)右邊緣梯度較大的區(qū)域。從云頂亮溫看，整個過程TBB在-30 ℃以上，說明貴州境內(nèi)對流發(fā)展高度不高，對比分析發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)降雨區(qū)域出現(xiàn)在TBB等值線密集的地區(qū)，這與安昕等[14]的研究結(jié)果一致。從水汽圖像上得知，川南到滇北為大片白亮區(qū)域，20日21時開始遵義西部赤水西部邊緣開始逐漸白亮增濕，之后有所東擴(kuò)至習(xí)水西北部，維持到21日03時30分水汽圖變暗，說明隨著西北方向干冷平流的入侵，區(qū)域上空水汽含量開始變小，這與該地區(qū)強(qiáng)降雨時間吻合。
8.11暴雨從10日16時15分貴州省西北部畢節(jié)地區(qū)開始有中尺度對流云團(tuán)A發(fā)展(圖5b)，并不斷向東北方向擴(kuò)展增強(qiáng)。22時在云團(tuán)A的東北方向的習(xí)水有新的云團(tuán)B生成，之后A、B不斷發(fā)展壯大，到23時15分B云團(tuán)覆蓋了習(xí)水縣大部地區(qū)，沿習(xí)水河習(xí)水境內(nèi)段呈西南東北向橢圓狀。11日01時A、B云團(tuán)連接，B云團(tuán)不斷壯大，03時B云團(tuán)從橢圓狀逐漸轉(zhuǎn)向圓形,之后邊緣開始模糊，對流發(fā)展開始減弱，此時雨勢也逐漸減弱，到06時30分對流云團(tuán)迅速減弱，直至10時15分消失。從云頂亮溫TBB看，在00時15分云團(tuán)中心亮溫達(dá)到-58 ℃，此時正是強(qiáng)降雨中心雨強(qiáng)很大的時段，良村鎮(zhèn)雨強(qiáng)達(dá)到70 mm/h，強(qiáng)降雨時間內(nèi)，習(xí)水大部亮溫在-58～-30 ℃之間，說明云較頂高,對流旺盛，直到07時15分亮溫低值中心東移出習(xí)水，強(qiáng)降雨趨于結(jié)束。分析發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)降雨區(qū)域未出現(xiàn)在亮溫低值中心而是在TBB等值線梯度大值區(qū)。
圖4 6月 21日01時08分長嵌村附近雷達(dá)組合反射率(a)、8月10日23時32分雷達(dá)組合反射率(b)、6月21日01時08 分長嵌村雷達(dá)垂直剖面圖(c)和8月10日22時55分良村鎮(zhèn)雷達(dá)垂直剖面圖(d)(箭頭為回波移動方向)Fig.4 The radar reflectivity near Changqian village at June 21st 01∶08 (a), The radar reflectivity at August 10th 23∶32 (b), The radar vertical profile near Changqian village at June 21st 01∶08 (c) The radar vertical profile near Liangcun Town at August 10th 22∶55 (d) (arrows echo direction)
圖5 6月21日20時30分(a)和8月11日00時45分紅外云圖(b); 6月21日02時(c)和 8月11日00時15相當(dāng)黑體亮溫TBB分布(d)(單位：℉)Fig.5 The infrared cloud image at June 21st 20∶30 (a) and August 11th 0∶45 (b); The distribution of equivalent blackbody temperature TBB at June 21st 2∶00 (c) and August 11th 0∶15 (d) (unit: ℃)
6 地形的作用
習(xí)水縣處于大婁山山系西北坡與四川盆地南緣的過渡地帶，境內(nèi)屬中山峽谷地貌，地勢東高西低，習(xí)水河由習(xí)水段(西南—東北走向)和赤水段(東南—西北走向)組成(圖6)，流域處于V型河谷地帶。6.21暴雨強(qiáng)降雨雨帶東起習(xí)水縣隆興鎮(zhèn)，沿習(xí)水河谷(赤水段)呈東南—西北向分布，到赤水長期鎮(zhèn)結(jié)束(見圖6空心正方形區(qū)域)。8.11暴雨雨帶沿習(xí)水河谷(習(xí)水段)呈西南—東北向帶狀分布，大暴雨雨帶分布跟河谷走向較為一致(圖6空心橢圓區(qū)域)。大量學(xué)者[11-16]針對河谷地形對暴雨的作用開展研究指出，河谷地形使水汽和能量聚集、地形抬升加強(qiáng)擾動，使降水效率更高、雨強(qiáng)更大。6.21暴雨，高層高壓后部東南氣流引導(dǎo)低層吹東南風(fēng)，雷達(dá)資料顯示回波單體為東南—西北向移動，與習(xí)水河(赤水段)走向一致；而8.11則是500 hPa槽前西南氣流引導(dǎo)低層吹西南風(fēng)，以至于回波移動方向呈現(xiàn)準(zhǔn)西南—東北方向移動，風(fēng)暴移動方向正好與習(xí)水河(習(xí)水段)河谷走向一致，習(xí)水河赤水段河谷相比習(xí)水段平坦得多(圖6)，河谷地形對降水增幅作用8.11暴雨比6.21暴雨更為有利，這也是8.11暴雨比6.21暴雨強(qiáng)度大的重要原因之一。
圖6 遵義市地形圖(空心橢圓為8.11暴雨過程的大暴雨落區(qū)、空心長方形為6.21暴雨暴雨落區(qū)、 空心橢圓與正方形重合地區(qū)為6.21暴雨過程大暴雨落區(qū))Fig.6 The Zunyi topographic map (Hollow ellipse: the heavy rain falling area of 8.11 heavy rain process; hollow rectangle: the rainstorm area of 6.21 heavy rain process; hollow oval and square overlap area: heavy rain falling area of 6.21 heavy rain process)
7 結(jié)論與討論
綜合以上分析，兩次過程在系統(tǒng)影響、雷達(dá)回波、地形因素等方面有一定相似性，也存在顯著差異。
相似性：①均受高空槽、低空切變線和地面冷空氣共同影響，系統(tǒng)移動過程中均受到東側(cè)高壓的阻擋；②強(qiáng)降雨期間都有低空急流的存在；③雷達(dá)回波均呈帶狀分布，有“列車效應(yīng)”，剖面顯示都為高降水效率的低質(zhì)心結(jié)構(gòu)；④衛(wèi)星TBB資料顯示強(qiáng)降雨均出現(xiàn)在亮溫梯度大值區(qū)；⑤都不同程度受到習(xí)水河谷地形影響。
差異性：①6.21暴雨是在大陸高壓強(qiáng)大及副高西伸增強(qiáng)背景之下，500 hPa巴湖低渦分裂低槽引導(dǎo)低層強(qiáng)冷空氣南下，低層低渦切變在川東地區(qū)形成與維持所致；8.11暴雨副高穩(wěn)定維持在華南沿海，高空低槽引導(dǎo)地面弱冷空氣南下及低層低渦切變形成和發(fā)展東移影響，低層低渦切變及地面中尺度輻合線移動緩慢，在強(qiáng)降雨區(qū)較長時間停留。②6.21 暴雨我國長江中下游地區(qū)整層為高壓控制，降水區(qū)處于高壓后部東南氣流區(qū)，對流伸展高度不高；8.11 暴雨500 hPa處于槽前正渦度區(qū)，高層處于200 hPa南亞高壓脊線附近，垂直方向上存在正向環(huán)流圈，對流發(fā)展旺盛。③物理量條件分析，水汽條件和動力條件8.11暴雨均優(yōu)于6.21暴雨，僅能量條件6.21暴雨高于8.11暴雨。④衛(wèi)星云圖顯示，6.21暴雨TBB在-30 ℃以上，8.11暴雨TBB在-58～-30 ℃之間。⑤6.21暴雨回波移動為東南—西北向，8.11暴雨回波移動方向為西南—東北向，風(fēng)暴移動方向正好分別與習(xí)水河谷赤水段和習(xí)水段V型河谷走向一致，河谷地形對降水增幅作用6.21暴雨不及8.11暴雨有利。
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Comparative analysis of the cause of two local extraheavy rainstorms in Xishui River Basin
XIAO Lei1,GUO Xiaochao1，WAN Xueli2，ZOU Chengli1
(1. Zunyi Meteorological Bureau of Guizhou Province，Zunyi 563002,China;2. Guizhou Meteorological Observatory，Guiyang 550002, China)
Based on conventional observation data, NCEP/NCAR reanalysis data , satellite imagery and radar data, comparative analysis on the weather situation, the heat, power and water vapor conditions for the two local extraordinary storm in Zunyi Xishui River Basin during June 21, 2013 and August 11, 2014 was done, combining with terrain features . The results show that: 1) 6.21, high pressure control in eastern China, stopped by high pressure, low vortex shear layer mainly affects the Middle East Sichuan, the whole vortex did not discernibly move eastward, only the 850hPa cold shear effect in northwestern Zunyi; 8.11, rainstorm precipitation area was located next to Trough the positive vorticity area in low-middle layer, high 200hPa in the vicinity of South Asia high ridge. There is a positive circulation on the vertical direction by the subtropical high, maintain stable block, low vortex shear and surface convergence line eastward slowly, stay a long time in the strong rainfall area. 2) the 6.21rainstorm energy condition is better than that of the 8.11 rainstorm, but the water vapor condition and the dynamic condition are less than the rainstorm of 8.11. 3) by the Xishui river valley topography, 6.21 rain and 8.11 heavy rain Rainfall zone were consistent respectively with Chishui section and Xishui section direction of Xishui valley.
extra heavy rainstorm; low vortex; low level jet; train effect; orographic influences
1003-6598(2017)01-0045-08
2016-10-13
肖蕾(1985—)，女，工程師，主要從事中短期天氣預(yù)報研究工作,E-mali:414919975@qq.com。
黔氣科合KF[2015]03號；遵氣科合KF[2016]04號；遵氣科合KF[2016]01號；2015年貴州省氣象局創(chuàng)新團(tuán)隊項目。
P458.1+21.1
B
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肖 蕾，郭曉超，萬雪麗，鄒承立
(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563002；2.貴州省氣象臺，貴州 貴陽 550002)
習(xí)水河流域兩次局地特大暴雨成因?qū)Ρ确治?/p>
肖 蕾1，郭曉超1，萬雪麗2，鄒承立1
(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563002；2.貴州省氣象臺，貴州 貴陽 550002)
利用常規(guī)氣象觀測資料、NCEP/NCAR再分析資料以及雷達(dá)、衛(wèi)星等資料，對2013年6月21日和2014年8月11日遵義市習(xí)水河流域兩次局地特大暴雨的天氣形勢場，熱力、動力和水汽條件，結(jié)合地形特征進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明：①6.21暴雨大陸高壓控制我國中東部地區(qū)，受高壓阻擋，低層低渦切變主要影響四川中東部，低渦未整體東移，僅850 hPa冷式切變影響遵義西北部；8.11暴雨降水區(qū)中低層處于槽前正渦度區(qū)，高層200 hPa處于南亞高壓脊線附近，垂直方向上存在正向環(huán)流圈，受副高穩(wěn)定維持阻擋，中低層低渦切變及地面輻合線東移緩慢，較長時間停留在強(qiáng)降水區(qū)域。②兩次過程雷達(dá)回波反射率因子均呈帶狀分布，且回波移動方向與帶狀回波長軸一致，具有典型的“列車效應(yīng)”，剖面顯示均為低質(zhì)心結(jié)構(gòu)，降水效率高。③6.21暴雨能量條件比8.11暴雨好，但水汽條件和動力條件不及8.11暴雨。④受習(xí)水河谷地形影響，6.21暴雨和8.11暴雨強(qiáng)降雨落區(qū)分別與習(xí)水河谷赤水段和習(xí)水段走向一致。
特大暴雨；低渦；低空急流；列車效應(yīng)；地形影響
1 引言
暴雨量級以上的強(qiáng)降水是誘發(fā)山洪、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的主要原因。近年來，習(xí)水河流域強(qiáng)降水呈現(xiàn)多發(fā)趨勢，且具有突發(fā)性強(qiáng)、強(qiáng)度大、雨量分布極其不均勻的顯著特征，加上特殊的地形地貌特征，近年來因暴雨引發(fā)的山洪、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害危害嚴(yán)重，造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失[1]。許多學(xué)者對兩次或多次暴雨過程的環(huán)流形勢、物理量場，雷達(dá)回波和衛(wèi)星云圖特征開展對比分析[2-7]，研究廣泛而深入，成果豐富，為強(qiáng)降水預(yù)報提供技術(shù)支撐；也有許多學(xué)者對暴雨與地形的相關(guān)關(guān)系做了研究[8-9]，表明山區(qū)及河谷地形對強(qiáng)降水有明顯增幅作用，使降水效率更高，雨強(qiáng)更大。吳翠紅等[10]利用湖北省加密自動站資料、常規(guī)觀測資料等，分析了2012年6月29日、7月4日湖北省兩次大暴雨過程中峽谷地形的增幅機(jī)制特征對比，表明受峽谷地特殊地形影響，冷暖空氣相互對峙并配合峽谷地形的阻擋作用，迫使近地層水平流場、垂直流場發(fā)生改變，同時流入峽谷的地面氣流與復(fù)雜地形相互作用，在峽谷內(nèi)產(chǎn)生局地氣旋性小環(huán)流或氣流匯合區(qū)，地形性渦旋的生成對降水增幅起到關(guān)鍵作用；于小鼎等多位學(xué)者[10-11]對北京“7.21”特大暴雨開展研究，認(rèn)為低質(zhì)心的高效降水以及明顯的列車效應(yīng)是北京極端降水的重要原因。習(xí)水位于貴州北部，地處大婁山山系西北坡與四川盆地南緣的過渡地帶，東連貴州桐梓縣、重慶綦江區(qū)，西接貴州赤水市，南近貴州仁懷市、四川古藺縣，貴州北部習(xí)水地區(qū)為喀斯特地貌，海拔高差大，其獨特的地形地貌抗御自然災(zāi)害的能力弱，一旦發(fā)生極端降雨，極易形成山洪、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害及次生災(zāi)害。因此，對山區(qū)局地暴雨的繼續(xù)深入研究很有必要。本文針對貴州北部習(xí)水河流域2013年6月20—21日(以下簡稱“6.21暴雨”)和2014年8月10—11日(以下簡稱“8.11暴雨”)兩次特大暴雨過程進(jìn)行對比分析，分析暴雨的成因和機(jī)理，尋找該區(qū)域極端降水的預(yù)報著眼點，為今后暴雨預(yù)報提供可參考的依據(jù)。
2 暴雨實況和環(huán)流特征
2.1 暴雨實況
2013年6月20日20時—21日05時，貴州省遵義市習(xí)水、赤水出現(xiàn)強(qiáng)雷雨天氣，其中降水量超過50 mm以上的雨量站17個，最大為習(xí)水長嵌村206.4 mm，暴雨以上區(qū)域主要集中在習(xí)水縣境內(nèi)，強(qiáng)降雨雨帶東起習(xí)水縣隆興鎮(zhèn)，西止赤水長期鎮(zhèn)，沿習(xí)水河赤水段呈東南—西北向分布。強(qiáng)降雨時間主要集中在20日22時至21日03時，持續(xù)5 h。
2014年8月10日20時—11日08時，遵義市習(xí)水縣出現(xiàn)極端強(qiáng)降雨，有2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量達(dá)到特大暴雨量級，6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達(dá)到大暴雨量級，17個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達(dá)到暴雨量級，過程最大降雨量333.2 mm，突破有氣象記錄以來該地的歷史極值，強(qiáng)降雨主要集中在習(xí)水河兩側(cè)，沿習(xí)水河谷呈西南—東北向帶狀分布。強(qiáng)降水時段主要集中在10日22時至11日04時，持續(xù)7 h。
兩次過程均出現(xiàn)在夜間至凌晨，8.11暴雨降雨特點呈現(xiàn)歷時短、強(qiáng)度大、雨量分布極不均勻，造成災(zāi)害重。強(qiáng)降雨持續(xù)時間僅為7 h，最大小時雨強(qiáng)81.2 mm出現(xiàn)在21日02—03時大坡鄉(xiāng)，且大坡鄉(xiāng)持續(xù)4 h雨量超過20 mm，連續(xù)2 h雨強(qiáng)超過60 mm。強(qiáng)降雨區(qū)域主要集中在習(xí)水河流域，習(xí)水縣東部鄉(xiāng)鎮(zhèn)僅為中雨量級，由于河道上游及兩側(cè)山坡降雨量大量匯集于習(xí)水河內(nèi)，導(dǎo)致河水猛漲，使得河流下游的洪澇災(zāi)害重。
2.2 環(huán)流特征
6.21暴雨期間，500 hPa中高緯為“兩槽一脊”，高壓脊位于貝加爾湖，貝湖西側(cè)80°E附近，38～70°N之間為深厚低槽(簡稱“巴湖低槽”)，在我國新疆地區(qū)形成閉合572 dagpm線環(huán)流，高壓脊東側(cè)低槽位于鄂霍次克海到我國東北地區(qū)(圖1a)。巴湖低槽是本次特大暴雨過程的重要引導(dǎo)系統(tǒng)，其分裂小槽南下到高原東側(cè)，與孟加拉灣低值系統(tǒng)在云南東部形成的低壓倒槽打通，云南東部到貴州西部處于槽前正渦度區(qū)，有利于該區(qū)域上升運動的發(fā)展，而貴州東部則受我國中東部地區(qū)大陸高壓后部的偏東南氣流控制。巴湖低槽分裂小槽引導(dǎo)低層低渦切變發(fā)展，而低層850 hPa長江流域處在大陸高壓底部吹偏東風(fēng)，與南海來的東南氣流在四川中東部形成輻合，隨著地面強(qiáng)冷空氣南下，在川渝北部地區(qū)形成東西走向冷鋒，導(dǎo)致低渦的形成和發(fā)展，由于我國中東部受強(qiáng)大的大陸高壓控制，加之后期副熱帶高壓的西伸增強(qiáng)與大陸高壓打通形成強(qiáng)大高壓系統(tǒng)，整個過程低渦并未移出四川，僅僅是低層850 hPa的冷式切變影響遵義西北部赤水、習(xí)水。
8.11暴雨500 hPa上(圖1b)亞歐中高緯為“多波動型”，中西伯利亞冷渦分裂低槽南下影響我國，位于河套以西至川南一線的低槽是500 hPa影響貴州的主要系統(tǒng)，貴州省受槽前西南氣流控制。槽前正渦度平流使得低層低渦的發(fā)展，在重慶西部形成低渦緩慢東移，同時在強(qiáng)降雨期間副高588 dagpm線穩(wěn)定維持在華南到江南東部，導(dǎo)致低渦東移緩慢，低渦冷式切變線在遵義市西部習(xí)水境內(nèi)停留時間較長。200 hPa貴州北部處于南亞高壓脊線附近強(qiáng)輻散區(qū)，高層輻散抽吸作用有利于對流上升運動的加強(qiáng)。地面資料顯示，在8月10日23時到11日05時，貴州省西部到重慶南部輻合線一直維持，呈東北—西南走向，長時間停留在習(xí)水河流域。
(a) (b) 圖1 2013年6月20日20 時(a) 和2014年8月11日20 時(b) 500 hPa高度場 (實線，單位: dagpm)、 溫度場分布(虛線，單位: ℃)和風(fēng)場(風(fēng)向桿，單位：m/s)Fig.1 The distribution of 500 hPa height (solid line, unit: dagpm), the temperature field distribution (dashed line, unit:℃) and wind (wind rod, unit: m/s) at 20∶00,June 20,2013(a) and at 20∶00,August11, 2014 (b)
3 物理量診斷分析
3.1 水汽條件
3.1.1 水汽含量 由于遵義本地?zé)o探空站，因此選取了周邊宜賓、重慶沙坪壩、威寧、貴陽4個探空站資料，而威寧海拔高于850 hPa高度，故850 hPa無威寧測站的資料。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)(見表1)兩次暴雨過程整層水汽含量都較高，達(dá)到遵義地區(qū)暴雨指標(biāo)。暴雨發(fā)生期間，8.11比6.21比濕高，特別是暴雨區(qū)水汽輸送通道上游的威寧、貴陽表現(xiàn)明顯，8.11本地水汽條件更有利于出現(xiàn)較大雨量，這一點從兩次過程最大雨量可以得到證實，6.21最大雨量為206.4 mm，而8.11最大雨量達(dá)到333.2 mm。
表1 2013年6月21日與2014年8月11日兩次過程 500、700、850 hPa比濕對比(單位：g/kg)
3.1.2 水汽輸送 Micaps實況資料850、700、500 hPa資料顯示，兩次過程均沒有高低空急流存在，但從雷達(dá)速度廓線圖得知，6.21暴雨在20日20時18分至21日03時20分之間1.6 km及以下存在超過12 m/s的東南風(fēng)低空急流(圖2a)，最大風(fēng)速達(dá)到18 m/s。雷達(dá)速度廓線圖同樣顯示，8.11暴雨在10日21時00分至11日02時38分，存在低空急流(圖2b)，從徑向速度圖顯示該時間段存在低空急流。從水汽通量和水汽通量散度，6.21暴雨強(qiáng)降雨區(qū)處于水汽通量大值中心右前側(cè)頂端，水汽通量輻合中心位置偏西偏南(圖2c)；8.11暴雨強(qiáng)降雨區(qū)域處于水汽通量中心左前側(cè)頂端，水汽通量散度在黔桂交界有輻合中心，強(qiáng)降雨區(qū)域處于水汽通量等值線密集區(qū)(圖2d)。
圖2 6月21日01時13分(b)和8月10日23時11分(b)風(fēng)廓線(單位：m/s)；6月20日20時和8月11日02時850 hPa 水汽通量(點線，單位：10-7g·cm-1·hPa-1·s-1)(c)和水汽通量散度(實線，單位：10-7g·hPa-1·cm-2·s-1)(d)Fig.2 June 21st 01∶13 (b) and August 10 th 23∶11 (b) wind profile (unit:m/s); June 20 th 20 and August 11th 02 850 hPa water vapor flux (line, unit:10-7.g/(cm*hPa*s)) (c) and water vapor flux divergence (solid line,unit:10-7.g/ (hPa*cm2*s)) (d)
3.2 動力因子分析
從6月20日20時850 hPa及以上高空圖可見(圖略)川東南至遵義市西北部存在正渦度中心，越往上層上升運動特征越不明顯，說明低層有弱的上升運動。
而8.11暴雨中心良村鎮(zhèn)(106.3°E、28.5°N)渦度垂直時間剖面(圖3a)上可見，在11日02時強(qiáng)降雨發(fā)生時低層存在正渦度中心，對應(yīng)400 hPa以上為負(fù)渦度，強(qiáng)上升運動到達(dá)300 hPa附近。10日20時垂直速度垂直空間剖面圖(圖3b)可見，貴州西北部從低層到400 hPa均為強(qiáng)的上升運動區(qū)，上升運動區(qū)到達(dá)200 hPa附近，垂直上升運動高度高，說明對流發(fā)展旺盛。這與實況貴州北部處于200 hPa南亞高壓脊線附近強(qiáng)輻散區(qū)相對應(yīng)。
3.3 熱力和不穩(wěn)定條件分析
6.21暴雨發(fā)生前的20日20時，貴州北部至陜甘南部為高能舌，貴州北部850 hPa能量值達(dá)到85 ℃。850 hPa與500 hPa假相當(dāng)位溫差值達(dá)到16～20 ℃，700 hPa與500 hPa假相當(dāng)位溫差值達(dá)到12～16 ℃(圖3c)，說明有較高的不穩(wěn)定能量存在。
8.11暴雨發(fā)生前的10日20時850 hPa假相當(dāng)位溫場(圖3d)得知，高能舌從云南向貴州延伸至重慶，遵義全市θse處在80 ℃以上的高能區(qū)內(nèi)，700 hPa和500 hPa均處在以青藏高原地區(qū)高能中心的大范圍高能區(qū)，貴州北部θse在72～80 ℃之間，850 hPa與500 hPa假相當(dāng)位溫差值達(dá)到10～12 ℃，700 hPa與500 hPa假相當(dāng)位溫差值達(dá)到10～12 ℃，有一定的不穩(wěn)定能量存在，高溫高濕有利于暴雨的形成和發(fā)展。就不穩(wěn)定能量而言，6.21暴雨條件好于8.11暴雨。
4 雷達(dá)回波特征
6.21暴雨，20日23時00分，習(xí)水附近有回波單體生成，不斷發(fā)展加強(qiáng)向西北方向移動，21日00時33分，回波單體后向又新生單體與之合并加強(qiáng)同時向西北方向移動經(jīng)過強(qiáng)降雨區(qū)域長嵌等地。速度圖20日21時09分至21日01時08分東南風(fēng)速超過12 m/s，風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流，之后隨著冷鋒靠近，邊界層冷平流入侵轉(zhuǎn)為風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流。
8.11暴雨，8月10日20時習(xí)水縣良村鎮(zhèn)出現(xiàn)風(fēng)暴單體，回波向東北方向移動，隨后，在地面輻合線附近回波單體后方陸續(xù)有新生單體產(chǎn)生并向東北移動合并，21時29分，習(xí)水河流域已發(fā)展為結(jié)構(gòu)緊密的帶狀回波。從10日21時57分到11日03時40分，良村鎮(zhèn)出現(xiàn)持續(xù)性的40～50 dBz的強(qiáng)回波區(qū)，在此期間，良村鎮(zhèn)出現(xiàn)了持續(xù)6 h短時強(qiáng)降水，其中有3 h雨強(qiáng)超過60 mm/h，且有2 h是連續(xù)出現(xiàn)的?？梢娏即彐?zhèn)的雨強(qiáng)強(qiáng)、持續(xù)時間長、累計雨量大，以至于致災(zāi)重。
圖3 良村鎮(zhèn)附近渦度垂直時間剖面(單位：l/s)(b),10日20時良村鎮(zhèn)附近垂直速度空間剖面圖(單位：hPa/s)(c); 6月20日20時和8月10日20時500 hPa與700 hPa(點線)和與850 hPa(實線)的假相當(dāng)位溫差(單位：℃)(d)Fig.3 The vorticity vertical time section near Liangcun Town (unit: l/s) (a), the vertical velocity space profile at August 10 th 20∶00 near Liangcun Town (unit: hPa/s) (b); the difference of potential pseudo-equivalent temperature between 500 hPa and 700 hPa (dot line)， between 500 hPa and 850 hPa (solid line) (unit:℃) at June 20 th 20∶00 (c)and August 10 th 20∶00 (d)
6.21暴雨與8.11暴雨強(qiáng)降雨區(qū)域雷達(dá)反射率因子均呈帶狀分布(圖4a、5b)，且回波移動方向與帶狀回波長軸一致，具有典型的“列車效應(yīng)”。俞小鼎等[12]指出，當(dāng)颮線的移動速度矢量基本平行于其走向時，颮線中的強(qiáng)降水單體依次經(jīng)過同一地點，即所謂的列車效應(yīng)，產(chǎn)生大的累積雨量。兩次特大暴雨過程從最大降雨區(qū)附近剖面顯示，強(qiáng)回波中心集中在當(dāng)時估算的0 ℃層以下，質(zhì)心較低(圖4c、4d)，研究表明，低質(zhì)心結(jié)構(gòu)降水效率較高[11-12]，降水系統(tǒng)中的暖云層越厚，越有利于高降水效率的產(chǎn)生[13]。從圖4a、4b對照來看，6.21暴雨，表現(xiàn)出回波單體之間緊密度較為松散，對流發(fā)展高度在8 km以下，8.11暴雨，回波單體之間結(jié)構(gòu)緊密，強(qiáng)回波中心質(zhì)心較低，暖云層厚，回波頂高達(dá)到10 km以上，對流發(fā)展旺盛。這也是6.21暴雨不及8.11暴雨強(qiáng)度大的重要原因之一。
5 衛(wèi)星云圖
6.21暴雨整個過程貴州境內(nèi)沒有單獨的云團(tuán)發(fā)展(圖5a)，而是四川地區(qū)發(fā)展起來的對流云團(tuán)右邊緣影響所致，強(qiáng)降雨出現(xiàn)在對流云團(tuán)右邊緣梯度較大的區(qū)域。從云頂亮溫看，整個過程TBB在-30 ℃以上，說明貴州境內(nèi)對流發(fā)展高度不高，對比分析發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)降雨區(qū)域出現(xiàn)在TBB等值線密集的地區(qū)，這與安昕等[14]的研究結(jié)果一致。從水汽圖像上得知，川南到滇北為大片白亮區(qū)域，20日21時開始遵義西部赤水西部邊緣開始逐漸白亮增濕，之后有所東擴(kuò)至習(xí)水西北部，維持到21日03時30分水汽圖變暗，說明隨著西北方向干冷平流的入侵，區(qū)域上空水汽含量開始變小，這與該地區(qū)強(qiáng)降雨時間吻合。
8.11暴雨從10日16時15分貴州省西北部畢節(jié)地區(qū)開始有中尺度對流云團(tuán)A發(fā)展(圖5b)，并不斷向東北方向擴(kuò)展增強(qiáng)。22時在云團(tuán)A的東北方向的習(xí)水有新的云團(tuán)B生成，之后A、B不斷發(fā)展壯大，到23時15分B云團(tuán)覆蓋了習(xí)水縣大部地區(qū)，沿習(xí)水河習(xí)水境內(nèi)段呈西南東北向橢圓狀。11日01時A、B云團(tuán)連接，B云團(tuán)不斷壯大，03時B云團(tuán)從橢圓狀逐漸轉(zhuǎn)向圓形,之后邊緣開始模糊，對流發(fā)展開始減弱，此時雨勢也逐漸減弱，到06時30分對流云團(tuán)迅速減弱，直至10時15分消失。從云頂亮溫TBB看，在00時15分云團(tuán)中心亮溫達(dá)到-58 ℃，此時正是強(qiáng)降雨中心雨強(qiáng)很大的時段，良村鎮(zhèn)雨強(qiáng)達(dá)到70 mm/h，強(qiáng)降雨時間內(nèi)，習(xí)水大部亮溫在-58～-30 ℃之間，說明云較頂高,對流旺盛，直到07時15分亮溫低值中心東移出習(xí)水，強(qiáng)降雨趨于結(jié)束。分析發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)降雨區(qū)域未出現(xiàn)在亮溫低值中心而是在TBB等值線梯度大值區(qū)。
圖4 6月 21日01時08分長嵌村附近雷達(dá)組合反射率(a)、8月10日23時32分雷達(dá)組合反射率(b)、6月21日01時08 分長嵌村雷達(dá)垂直剖面圖(c)和8月10日22時55分良村鎮(zhèn)雷達(dá)垂直剖面圖(d)(箭頭為回波移動方向)Fig.4 The radar reflectivity near Changqian village at June 21st 01∶08 (a), The radar reflectivity at August 10th 23∶32 (b), The radar vertical profile near Changqian village at June 21st 01∶08 (c) The radar vertical profile near Liangcun Town at August 10th 22∶55 (d) (arrows echo direction)
圖5 6月21日20時30分(a)和8月11日00時45分紅外云圖(b); 6月21日02時(c)和 8月11日00時15相當(dāng)黑體亮溫TBB分布(d)(單位：℉)Fig.5 The infrared cloud image at June 21st 20∶30 (a) and August 11th 0∶45 (b); The distribution of equivalent blackbody temperature TBB at June 21st 2∶00 (c) and August 11th 0∶15 (d) (unit: ℃)
6 地形的作用
習(xí)水縣處于大婁山山系西北坡與四川盆地南緣的過渡地帶，境內(nèi)屬中山峽谷地貌，地勢東高西低，習(xí)水河由習(xí)水段(西南—東北走向)和赤水段(東南—西北走向)組成(圖6)，流域處于V型河谷地帶。6.21暴雨強(qiáng)降雨雨帶東起習(xí)水縣隆興鎮(zhèn)，沿習(xí)水河谷(赤水段)呈東南—西北向分布，到赤水長期鎮(zhèn)結(jié)束(見圖6空心正方形區(qū)域)。8.11暴雨雨帶沿習(xí)水河谷(習(xí)水段)呈西南—東北向帶狀分布，大暴雨雨帶分布跟河谷走向較為一致(圖6空心橢圓區(qū)域)。大量學(xué)者[11-16]針對河谷地形對暴雨的作用開展研究指出，河谷地形使水汽和能量聚集、地形抬升加強(qiáng)擾動，使降水效率更高、雨強(qiáng)更大。6.21暴雨，高層高壓后部東南氣流引導(dǎo)低層吹東南風(fēng)，雷達(dá)資料顯示回波單體為東南—西北向移動，與習(xí)水河(赤水段)走向一致；而8.11則是500 hPa槽前西南氣流引導(dǎo)低層吹西南風(fēng)，以至于回波移動方向呈現(xiàn)準(zhǔn)西南—東北方向移動，風(fēng)暴移動方向正好與習(xí)水河(習(xí)水段)河谷走向一致，習(xí)水河赤水段河谷相比習(xí)水段平坦得多(圖6)，河谷地形對降水增幅作用8.11暴雨比6.21暴雨更為有利，這也是8.11暴雨比6.21暴雨強(qiáng)度大的重要原因之一。
圖6 遵義市地形圖(空心橢圓為8.11暴雨過程的大暴雨落區(qū)、空心長方形為6.21暴雨暴雨落區(qū)、 空心橢圓與正方形重合地區(qū)為6.21暴雨過程大暴雨落區(qū))Fig.6 The Zunyi topographic map (Hollow ellipse: the heavy rain falling area of 8.11 heavy rain process; hollow rectangle: the rainstorm area of 6.21 heavy rain process; hollow oval and square overlap area: heavy rain falling area of 6.21 heavy rain process)
7 結(jié)論與討論
綜合以上分析，兩次過程在系統(tǒng)影響、雷達(dá)回波、地形因素等方面有一定相似性，也存在顯著差異。
相似性：①均受高空槽、低空切變線和地面冷空氣共同影響，系統(tǒng)移動過程中均受到東側(cè)高壓的阻擋；②強(qiáng)降雨期間都有低空急流的存在；③雷達(dá)回波均呈帶狀分布，有“列車效應(yīng)”，剖面顯示都為高降水效率的低質(zhì)心結(jié)構(gòu)；④衛(wèi)星TBB資料顯示強(qiáng)降雨均出現(xiàn)在亮溫梯度大值區(qū)；⑤都不同程度受到習(xí)水河谷地形影響。
差異性：①6.21暴雨是在大陸高壓強(qiáng)大及副高西伸增強(qiáng)背景之下，500 hPa巴湖低渦分裂低槽引導(dǎo)低層強(qiáng)冷空氣南下，低層低渦切變在川東地區(qū)形成與維持所致；8.11暴雨副高穩(wěn)定維持在華南沿海，高空低槽引導(dǎo)地面弱冷空氣南下及低層低渦切變形成和發(fā)展東移影響，低層低渦切變及地面中尺度輻合線移動緩慢，在強(qiáng)降雨區(qū)較長時間停留。②6.21 暴雨我國長江中下游地區(qū)整層為高壓控制，降水區(qū)處于高壓后部東南氣流區(qū)，對流伸展高度不高；8.11 暴雨500 hPa處于槽前正渦度區(qū)，高層處于200 hPa南亞高壓脊線附近，垂直方向上存在正向環(huán)流圈，對流發(fā)展旺盛。③物理量條件分析，水汽條件和動力條件8.11暴雨均優(yōu)于6.21暴雨，僅能量條件6.21暴雨高于8.11暴雨。④衛(wèi)星云圖顯示，6.21暴雨TBB在-30 ℃以上，8.11暴雨TBB在-58～-30 ℃之間。⑤6.21暴雨回波移動為東南—西北向，8.11暴雨回波移動方向為西南—東北向，風(fēng)暴移動方向正好分別與習(xí)水河谷赤水段和習(xí)水段V型河谷走向一致，河谷地形對降水增幅作用6.21暴雨不及8.11暴雨有利。
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Comparative analysis of the cause of two local extraheavy rainstorms in Xishui River Basin
XIAO Lei1,GUO Xiaochao1，WAN Xueli2，ZOU Chengli1
(1. Zunyi Meteorological Bureau of Guizhou Province，Zunyi 563002,China;2. Guizhou Meteorological Observatory，Guiyang 550002, China)
Based on conventional observation data, NCEP/NCAR reanalysis data , satellite imagery and radar data, comparative analysis on the weather situation, the heat, power and water vapor conditions for the two local extraordinary storm in Zunyi Xishui River Basin during June 21, 2013 and August 11, 2014 was done, combining with terrain features . The results show that: 1) 6.21, high pressure control in eastern China, stopped by high pressure, low vortex shear layer mainly affects the Middle East Sichuan, the whole vortex did not discernibly move eastward, only the 850hPa cold shear effect in northwestern Zunyi; 8.11, rainstorm precipitation area was located next to Trough the positive vorticity area in low-middle layer, high 200hPa in the vicinity of South Asia high ridge. There is a positive circulation on the vertical direction by the subtropical high, maintain stable block, low vortex shear and surface convergence line eastward slowly, stay a long time in the strong rainfall area. 2) the 6.21rainstorm energy condition is better than that of the 8.11 rainstorm, but the water vapor condition and the dynamic condition are less than the rainstorm of 8.11. 3) by the Xishui river valley topography, 6.21 rain and 8.11 heavy rain Rainfall zone were consistent respectively with Chishui section and Xishui section direction of Xishui valley.
extra heavy rainstorm; low vortex; low level jet; train effect; orographic influences
1003-6598(2017)01-0045-08
2016-10-13
肖蕾(1985—)，女，工程師，主要從事中短期天氣預(yù)報研究工作,E-mali:414919975@qq.com。
黔氣科合KF[2015]03號；遵氣科合KF[2016]04號；遵氣科合KF[2016]01號；2015年貴州省氣象局創(chuàng)新團(tuán)隊項目。
P458.1+21.1
B
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