廖曉荔,徐進(jìn)明,徐 洪,黃躍華,田鳳國

(重慶市涪陵區(qū)氣象局,重慶 涪陵 408000)

涪陵 2010年5月6日暴雨天氣過程分析

廖曉荔,徐進(jìn)明,徐 洪,黃躍華,田鳳國

(重慶市涪陵區(qū)氣象局,重慶 涪陵 408000)

利用常規(guī)資料和衛(wèi)星云圖及雷達(dá)回波等資料,對涪陵區(qū) 2010年5月6日出現(xiàn)的暴雨天氣過程進(jìn)行分析,結(jié)果表明:暴雨發(fā)生前涪陵區(qū)維持晴好天氣,積聚了大量不穩(wěn)定能量,動力和熱力條件促進(jìn)上升運動發(fā)展,生成中小尺度云團(tuán),中小尺度對流云團(tuán)則是造成這次暴雨的直接系統(tǒng)。

暴雨;冷空氣;對流云團(tuán)

1 引言

涪陵區(qū)暴雨年平均出現(xiàn) 2.6次,多集中在每年的 6—8月,尤以 6月下旬—7月上旬最多,暴雨初日最早出現(xiàn)在 4月9日 (2005年)。2010年涪陵區(qū)大雨開始于 3月23日,較歷年提前近 1個月。5月6日,在高空低槽、切變線和冷空氣的共同影響下,涪陵區(qū)出現(xiàn)了 2010年第一場暴雨,并伴有雷電和大風(fēng)。最強(qiáng)降水出現(xiàn)在我區(qū)長江以北,其中 3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)達(dá)大暴雨,對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)造成較大損失。從歷史資料統(tǒng)計對比來看,5月6日涪陵本站 24h降水量87.1mm,排歷史日最大降水量 17位,而轄區(qū)內(nèi)李渡區(qū)域自動站 24h降水量 152.6mm,為涪陵區(qū)有氣象歷史記錄以來最強(qiáng)的一次降水。李渡區(qū)域自動站自 6日 00時至 05時連續(xù)多個時次出現(xiàn)小時降雨量超過 20mm的雨量,在涪陵區(qū)氣象歷史記錄上也是首次出現(xiàn)。

2 過程概況與災(zāi)情

受中尺度對流云團(tuán)影響,5月5日 23時起,涪陵區(qū)西北部與長壽交界處的李渡開始出現(xiàn)降水,隨著強(qiáng)對流云團(tuán)的加強(qiáng)東移,我區(qū)長江以北地區(qū)自西向東出現(xiàn)短時強(qiáng)降水。最大降水量出現(xiàn)在李渡,為152.6mm,1h最大降水量達(dá) 40.7mm;城區(qū)降水量87.1mm,04—05時 1h降水量最大,為 38.8mm。此次降水過程雨勢強(qiáng),降雨集中,并伴有強(qiáng)雷電和局部地區(qū)的短時陣性大風(fēng),涪陵區(qū)多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同程度受災(zāi),造成 4人死亡,民房、農(nóng)作物、電力、交通、水利設(shè)施嚴(yán)重受損,全區(qū)因災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失近 2.1億元。

圖 1 李渡 5日 21時 -6日 20時逐時降雨量

3 天氣形勢

從此次暴雨的短期天氣形勢來看,是在高空低槽、切變線和冷空氣的共同影響下產(chǎn)生的。

如圖 2示,5日 08時 500hPa中高緯河套以北有低渦存在,河套中部有低槽,新疆到河套西部為強(qiáng)盛的西北氣流,形成西高東低的形勢。30°N多波動?xùn)|移,在四川中部到云南東北部有淺槽,重慶為偏西氣流控制;700hPa四川盆地西南部有低渦,北部和南部有切變線,盆地東部為西南氣流控制,有水汽輸送,急流位于東南沿海;850hPa重慶上空為偏東氣流,切變線位置偏東、偏南,低空急流位于東南沿海地區(qū)。

20時(圖 3),500hPa河套地區(qū)的高空槽加深并緩慢東移,高原東部到盆地東部為一致的西南氣流控制;700hPa低渦緩慢移出,盆地北部和南部的切變線維持;850hPa重慶中部有弱的切變,廣西到重慶東側(cè)為偏南氣流,盆地東部有水汽輸送。高低空環(huán)流形勢分析表明,高層有低槽、中低層有切變線東移,低層盆地東側(cè)有偏南暖濕氣流,輸送水汽。西南暖濕氣流對暴雨的產(chǎn)生有重要的動力和熱力作用,為低層帶來潛在不穩(wěn)定的暖濕空氣。

圖 2 2010年5月5日 08時天氣形勢

圖 3 2010年5月5日 20時天氣形勢

高空冷平流和地面弱冷空氣的入侵是觸發(fā)強(qiáng)對流天氣的原因。5日 20時,500hPa新疆到河套西部為大范圍的負(fù)變溫區(qū),槽后強(qiáng)盛的西北氣流向盆地東部輸送冷平流;700hPa和 850hPa的強(qiáng)冷平流位于河套西部到盆地東部之間,分別有 -16℃和 -11℃的負(fù)變溫中心,表明高空冷平流強(qiáng)勁。重慶上空為暖平流或弱的冷平流區(qū),在強(qiáng)冷平流的沖擊下,易產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣。

5日 20時盆地大部為熱低壓控制,有利于潮濕不穩(wěn)定能量的聚集。高空河套地區(qū)的低槽加深發(fā)展,伴隨地面有冷空氣南下,在四川盆地北部有冷鋒,由于鋒后冷高壓強(qiáng)度較弱,冷空氣也較弱,隨著地面弱冷空氣入侵盆地,暖空氣被抬升而形成對流 (圖 14)。

4 物理量分析

中小尺度的對流云團(tuán)是造成此次暴雨的直接系統(tǒng),對流性天氣的形成必須具備 3個基本條件,即:水汽條件、不穩(wěn)定層結(jié)條件和抬升力條件。

4.1 水汽條件

水汽是產(chǎn)生暴雨的必要條件。水汽通量散度表示輸送來的水汽集中程度。5日 20時850hPa從廣西經(jīng)貴州、湖南到重慶為偏南風(fēng)控制,有水汽輸送。圖5為 5日 20時 850hPa水汽通量散度,可以看出,西南地區(qū)大部為水汽通量輻合區(qū),表明低層的水汽通道已經(jīng)建立,重慶地區(qū)有較充分的水汽供應(yīng)。

4.2 不穩(wěn)定層結(jié)條件

T-lnP圖是一種能用來直觀考察大氣穩(wěn)定性變化的工具,并得到穩(wěn)定度指標(biāo)。從重慶站 T-lnP圖(圖略)上可見,5日 20時 K指數(shù)為 34℃,沙氏指數(shù)為 -2.18℃,700hPa以上空氣濕度較小,中低層空氣濕度大,有強(qiáng)對流天氣發(fā)生的可能性。強(qiáng)的垂直風(fēng)切變可引起氣旋性渦度增加,從而對強(qiáng)對流天氣起到加強(qiáng)和維持作用,20時重慶站上空有明顯的垂直風(fēng)切變,有利于強(qiáng)對流天氣加強(qiáng)和維持。

5日 08時,500hPa新疆到河套西部強(qiáng)盛的西北氣流向盆地東部輸送干冷平流,使重慶大部地區(qū)500hPa的溫度露點差在 20℃以上異常干燥,由于中低層有偏南氣流輸送水汽,700hPa的溫度露點差迅速減小為 8～12℃,850hPa繼續(xù)減小到 4℃左右接近飽和。重慶地區(qū)上空這種上干下濕的大氣層結(jié)非常不穩(wěn)定,在有外力抬升的情況下,極易產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣。

圖 6 2010年5月5日 08時 500hPa(a)、700hPa(b)、850hPa(c)溫度露點差分布圖

根據(jù)重慶和達(dá)州 5日 08時、20時和 6日 08時單站高空資料計算,可知:從 5日 08—20時四川盆地東部的能量迅速積聚,有發(fā)生對流性天氣的可能,5日夜間到 6日凌晨重慶中部和東南部發(fā)生強(qiáng)對流天氣后,大氣中的不穩(wěn)定能量得以釋放,重慶和達(dá)州的 SI(沙氏指數(shù))迅速上升,Cape(對流有效位能)迅速減小。

4.3 抬升條件

在低層輻合流場上空又有輻散流場疊加,那么抬升力更強(qiáng),常會造成嚴(yán)重的強(qiáng)對流天氣。從 5月5日 20時的散度場(圖 7)可見,暴雨區(qū)上空 200hPa為正散度區(qū),正散度中心為 28×10-5s-1,位于四川、甘肅和陜西三省交界處;暴雨區(qū)上空 850hPa為負(fù)散度區(qū),重慶東北部和湖北西部有 -8×10-5s-1的負(fù)散度中心。散度場的這種垂直分布表明,高層輻散明顯強(qiáng)于低層輻合,高層輻散形成的抽吸作用有利于低層輻合和對流上升運動的加強(qiáng)。

表 1 2010年05月05日 08時—06日 08時重慶、達(dá)州探空資料主要穩(wěn)定度指標(biāo)

圖 7 2010年5月5日 20時 200hPa(a)、850hPa(b)散度場

5 衛(wèi)星云圖特征

從 FY2E衛(wèi)星紅外云圖上可見,5月5日 20時四川東南部有低渦云團(tuán)?生成,重慶中部為少量低云覆蓋。22時低渦云系?發(fā)展東移,重慶中西部的長江以北地區(qū)有對流云團(tuán)?形成,受其影響,重慶中西部偏北局部地區(qū)出現(xiàn)雷陣雨。23時低渦云團(tuán)?繼續(xù)發(fā)展并向東北方向移動,對流云團(tuán)?范圍縮小強(qiáng)度增強(qiáng),中心位于長壽附近,長壽出現(xiàn)雷雨。6日 00時低渦云團(tuán)?和對流云團(tuán)?均迅速發(fā)展,向東北方向移動,重慶中部的長壽、墊江、涪陵在強(qiáng)對流云團(tuán)的影響下出現(xiàn)短時強(qiáng)降水和強(qiáng)對流天氣。01時,低渦云團(tuán)和對流云團(tuán)打通?,01時 30分云團(tuán)?發(fā)展強(qiáng)盛,結(jié)構(gòu)密實,云團(tuán)進(jìn)入到穩(wěn)定階段,重慶除東北部偏北和西部偏北地區(qū)外,均在強(qiáng)云團(tuán)的覆蓋下,重慶中部和東南部地區(qū)出現(xiàn)的強(qiáng)降水均由該云團(tuán)直接造成。

6 雷達(dá)回波特征

6.1 基本反射率因子

從重慶雷達(dá) 1.5°仰角的反射率因子圖上可見, 5日 23時 29分,長壽境內(nèi)有對流回波,回波有 2個強(qiáng)中心,一個中心強(qiáng)度?為 50—55dBz,向東北方向移動,另一個中心?達(dá) 60—65dBz,向東偏南方向移動,回波頂高均在 15～17Km。23日 47分,偏南的強(qiáng)回波中心?移入涪陵境內(nèi),涪陵和重慶交界處的李渡、石沱等地開始出現(xiàn)降水,之后涪陵境內(nèi)的強(qiáng)回波中心略有減弱,為 55～60dBz,強(qiáng)降水回波帶中不斷有強(qiáng)對流單體新生、合并,使得位于涪陵長江以北地區(qū)的強(qiáng)回波長時間維持,涪陵區(qū)北部出現(xiàn)短時強(qiáng)降水,并伴有強(qiáng)雷暴。

6日 00時 48分,向東北方向移動的強(qiáng)回波?移動到墊江,中心最大強(qiáng)度為 68dBz,強(qiáng)中心出現(xiàn)“三體散射”現(xiàn)象。6日 01時 12分,強(qiáng)回波?移動到墊江和梁平交界處并出現(xiàn)明顯的“三體散射”現(xiàn)象,表明強(qiáng)回波處將會產(chǎn)生大風(fēng)和強(qiáng)冰雹,此時正是墊江縣沙坪鎮(zhèn)產(chǎn)生 11級大風(fēng)和冰雹的時間。

6.2 平均徑向速度

強(qiáng)對流天氣發(fā)生前,0.5°仰角的基本速度圖上,重慶中部為大片的負(fù)速度區(qū),2010年5月5日 23時 23分長壽和涪陵交界處出現(xiàn)一個閉合的正速度區(qū),即逆風(fēng)區(qū),該逆風(fēng)區(qū)的出現(xiàn)預(yù)示強(qiáng)降水的開始,其上有強(qiáng)烈輻合輻散,形成有利于暴雨產(chǎn)生的垂直環(huán)流結(jié)構(gòu),促使強(qiáng)回波維持。在同一時刻 2.4°仰角的基本速度圖上,則為大片的正速度區(qū)里嵌著負(fù)速度區(qū),表明重慶中部地區(qū)存在強(qiáng)的垂直風(fēng)切變。逆風(fēng)區(qū)、垂直風(fēng)切變與強(qiáng)降水區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系。

7 結(jié)論

通過對 2010年5月6日發(fā)生在重慶中部和東南部地區(qū)的強(qiáng)降水天氣過程的天氣形勢、物理量、衛(wèi)星云圖、雷達(dá)回波等資料的分析,得出以下幾點結(jié)論:

①此次暴雨雨勢強(qiáng),且降雨集中,并伴有強(qiáng)雷電和局部地區(qū)的短時陣性大風(fēng),涪陵區(qū)多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同程度受災(zāi)。

②此次暴雨影響系統(tǒng)是高空低槽、切變線和冷空氣。高空較強(qiáng)冷平流和地面弱冷空氣的入侵是觸發(fā)強(qiáng)對流天氣的原因。

③從物理量的分析可見,重慶地區(qū)具備對流性天氣的形成 3個基本條件是:西南地區(qū)大部為水汽通量輻合區(qū),表明低層的水汽通道已經(jīng)建立,有較充分的水汽供應(yīng);大氣具有強(qiáng)對流發(fā)生的不穩(wěn)定層結(jié)條件和明顯的垂直風(fēng)切變;低層輻合高層輻散形成的抽吸作用有利于低層輻合和對流上升運動的加強(qiáng)。

④低渦云團(tuán)和對流云團(tuán)的合并加強(qiáng)造成重慶中部和東南部地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降水。

⑤初始階段強(qiáng)回波有 2個強(qiáng)中心,一個向東北方向移動到墊江、梁平等地,另一個向東偏南方向移動到涪陵。涪陵區(qū)的強(qiáng)降水回波帶中不斷有強(qiáng)對流單體新生、合并,使得強(qiáng)回波長時間維持,并出現(xiàn)短時強(qiáng)降水,且伴有強(qiáng)雷暴;向東北方向移動的強(qiáng)回波出現(xiàn)“三體散射”現(xiàn)象,并產(chǎn)生大風(fēng)和強(qiáng)冰雹?；舅俣葓D上的逆風(fēng)區(qū)和垂直風(fēng)切變與強(qiáng)降水區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系。

[1] 朱乾根,林錦瑞,壽紹文,等.天氣學(xué)原理與方法[M].北京:氣象出版社,2000.

[2] 俞小鼎,姚秀萍,熊廷南,等 .多普勒天氣雷達(dá)原理與業(yè)務(wù)應(yīng)用[M].北京:氣象出版社,2006.

[3] 陶詩言 .中國之暴雨[M].北京:氣象出版社,1980.

P458

B

2010-09-10

廖曉荔 (1981-),女,工程師,主要從事天氣預(yù)報、氣候預(yù)測工作。

1003-6598(2010)增刊 -0015-05