徐 明， 高 琦， 賴安偉， 許建玉

(1.武漢暴雨研究所，湖北武漢 430074；2.武漢中心氣象臺，湖北武漢 430074)

?

湖北一次大暴雨過程中兩個(gè)時(shí)段強(qiáng)降水資料的對比分析

徐 明1， 高 琦2， 賴安偉1， 許建玉1

(1.武漢暴雨研究所，湖北武漢 430074；2.武漢中心氣象臺，湖北武漢 430074)

利用NCEP/NCAR再分析資料、地面加密自動(dòng)站資料以及FY-2CTBB資料與多普勒雷達(dá)回波資料等，對2008年8月28～30日湖北盛夏一次大暴雨過程中的2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明，此次大暴雨過程主要發(fā)生在夜間至清晨，有2個(gè)降水明顯增強(qiáng)的時(shí)段，第2階段的平均降水強(qiáng)度和極值降水強(qiáng)度更大；第1時(shí)段強(qiáng)降水是由暖切變與中低層暖濕氣流影響造成，第2時(shí)段強(qiáng)降水主要是由東北冷氣流和深厚的西南暖濕氣流交匯，在中低層形成冷切，且伴隨著副高北抬加強(qiáng)，制約切變線停滯少動(dòng)，不斷觸發(fā)著對流的產(chǎn)生，形成強(qiáng)降水；強(qiáng)降水時(shí)段內(nèi)中尺度環(huán)境場特征有利于降水的發(fā)生，但第2時(shí)段各物理量比第1時(shí)段強(qiáng)，因此造成的降水強(qiáng)度更大；雨團(tuán)與云團(tuán)的活動(dòng)規(guī)律基本一致，中尺度對流復(fù)合體與此次暴雨過程關(guān)系密切；鑲嵌在回波帶中的對流回波單體與強(qiáng)降水的落區(qū)有較好的對應(yīng)關(guān)系，且夜晚至凌晨時(shí)段是對流單體發(fā)展的活躍期，往往能發(fā)展至最旺盛階段且有明顯的“列車效應(yīng)”；但第2時(shí)段中尺度對流系統(tǒng)相對第1時(shí)段組織結(jié)構(gòu)更有序、生命史也更長。

暴雨；強(qiáng)降水時(shí)段；強(qiáng)降水資料；對比分析

氣象觀測為天氣預(yù)報(bào)、氣候分析和科學(xué)研究提供重要的觀測事實(shí)。隨著氣象觀測的發(fā)展，越來越密集的自動(dòng)站觀測網(wǎng)以及衛(wèi)星、雷達(dá)等為天氣預(yù)報(bào)和分析提供了有力的支撐，同時(shí)也為利用觀測資料研究和提高暴雨預(yù)報(bào)水平提供了條件。利用觀測數(shù)據(jù)，國內(nèi)學(xué)者開展了暴雨的結(jié)構(gòu)特征及中尺度結(jié)構(gòu)特征研究[1-9]，而在對比研究具有相似特征的暴雨過程方面也進(jìn)行了諸多有益的嘗試[10-13]，如胡伯威等利用觀測資料對1998年7月21～22日鄂東沿江連日特大暴雨進(jìn)行了細(xì)致分析，認(rèn)為這次暴雨過程是由兩場特大暴雨組成，兩者起訖時(shí)間很相似，且均發(fā)生在相似的狹窄地段，并揭示了一種晚梅雨期特有的能把沿江東移的暴雨系統(tǒng)阻滯在鄂東形成連續(xù)和重復(fù)大暴雨的環(huán)流形勢[10]；韓玨靖等對發(fā)生在江蘇盛夏2次局地特大暴雨過程進(jìn)行了比較分析，結(jié)果表明大尺度鞍型場背景下副高和大陸高壓同時(shí)增強(qiáng)使得降水系統(tǒng)更集中，而副高相對較弱時(shí)，配合低層深厚的中尺度觸發(fā)系統(tǒng)，會(huì)使得局地降水強(qiáng)度更有暴發(fā)力[13]。趙瑋等利用北京地區(qū)高時(shí)空分辨率的地面自動(dòng)站資料、雷達(dá)、衛(wèi)星、風(fēng)廓線及NCEP再分析資料對2006年接連發(fā)生在北京的兩場暴雨做了觀測對比分析[14]。上述對于暴雨過程觀測資料的對比分析，大多偏重于同一區(qū)域但時(shí)間相隔較長的2次相對獨(dú)立過程，而對發(fā)生在同一暴雨過程中的2次強(qiáng)降水過程的對比分析較少。為此，筆者利用地面自動(dòng)氣象站及加密站觀測資料、探空、衛(wèi)星云圖和雷達(dá)資料等對2008年8月28～30日發(fā)生在湖北的一次大暴雨過程中的2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段進(jìn)行對比分析，以期加深對此類暴雨的了解和拓寬對此類暴雨的預(yù)報(bào)思路。

1 暴雨過程對比分析

2008年8月28日20：00～30日20：00，除鄂東南外，湖北大部地區(qū)出現(xiàn)了大到暴雨、部分地區(qū)大暴雨、局部地區(qū)特大暴雨。分析自動(dòng)站逐日降水量資料發(fā)現(xiàn)，雨帶自南向北、自西向東先后影響湖北，且降水過程具有來勢猛、范圍廣、持續(xù)時(shí)間長等特點(diǎn)。全省62縣市過程雨量>50 mm，其中30個(gè)縣市降水量達(dá)100～200 mm，7縣市降水量>200 mm。根據(jù)湖北省雨澇災(zāi)害的評定標(biāo)準(zhǔn)[15]，此次暴雨過程造成了孝昌、云夢、安陸、京山等地嚴(yán)重洪澇。28日20：00～29日20：00(圖1a)，雨帶呈準(zhǔn)東西向，暴雨區(qū)主要位于江漢平原的北部，中心位于應(yīng)城、孝感等地，日降水量達(dá)180 mm以上；29日20：00～30日20：00(圖1b)，雨帶呈西南—東北向，暴雨區(qū)面積有所擴(kuò)大，從江漢平原南部一直到北部的狹長強(qiáng)降水帶中有強(qiáng)度超過60 mm以上的降水，其中暴雨中心較前日略向北發(fā)展，主要位于孝感、安陸、云夢、孝昌等地，日降水量達(dá)200 mm以上。

對比強(qiáng)降水中心的安陸、云夢、應(yīng)城、孝昌、孝感5站28日20：00～29日20：00及29日20：00～30日20：00逐時(shí)雨量變化可知(圖2)，2次過程白天的降水強(qiáng)度均不是很大，只是在第2天的早晨有短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生。持續(xù)性的強(qiáng)降水過程主要發(fā)生在夜晚至清晨，存在2個(gè)降水明顯增強(qiáng)的時(shí)段，第1個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段主要集中在28日20：00～29日07：00(圖2a)，最大降水量為孝昌站的115 mm，平均降水量為95 mm，小時(shí)最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在應(yīng)城(28日21：00)，1 h降水量35.3 mm；第2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段主要集中在29日23：00～30日06：00 (圖2b)，最大降水量也出現(xiàn)在孝昌站，達(dá)160 mm，平均降水量為110 mm，小時(shí)最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在云夢(30日00：00)，1 h降水量45.8 mm。由于持續(xù)性的強(qiáng)降水過程主要發(fā)生在夜晚，降水峰值也主要出現(xiàn)在午夜和凌晨，白天則是降水相對減弱的時(shí)期，因此此次過程呈現(xiàn)出較為明顯的日變化特征，且第2階段的平均降水強(qiáng)度和極值降水強(qiáng)度均更大。

圖1 2008年8月28日20：00～29日20：00(a)和29日20：00～30日20：00(b)24 h累計(jì)降雨量分布(單位: mm)

圖2 2008年8月28日20：00～29日20：00(a)和29日20：00～30日20：00(b)安陸、云夢、應(yīng)城、孝昌、孝感站逐時(shí)雨量變化

2 大尺度環(huán)境場特征對比分析

28日20：00 500 hPa高度場上，亞洲高緯地區(qū)表現(xiàn)為兩槽一脊環(huán)流形勢，從蒙古國西部到新疆西北部以及我國東北地區(qū)為深厚的低壓槽，貝加爾湖以南蒙古國地區(qū)為高壓脊；中低緯地區(qū)為平直的西風(fēng)帶氣流，其上有短波槽活動(dòng)；西太平洋副高位置偏南，脊線呈西南—東北向，位于23°N附近，西脊點(diǎn)在120°E附近，584 dagpm線位于湖北東部。700 hPa高度場及850 hPa風(fēng)場上(圖3a)，川東低渦發(fā)展并向東延伸，在湖北上空形成一支暖式切變線；在切變線的南側(cè)，副高外圍西南暖濕氣流發(fā)展旺盛，并不斷向切變線地區(qū)輸送水汽。第1時(shí)段的強(qiáng)降水主要是由暖切變與中低層暖濕氣流造成的。

29日20：00 500 hPa高度場上，高緯地區(qū)的蒙古國西部低槽在東移過程中不斷加深，中低緯地區(qū)仍有短波槽活動(dòng)，副熱帶高壓增強(qiáng)并逐漸向西向北推進(jìn)，西伸脊點(diǎn)位于110°E附近，對應(yīng)584 dagpm線位于湖北西部，呈東北—西南分布；該時(shí)刻地面圖上，冷高壓主體位于青海甘肅地區(qū)，冷鋒前沿已達(dá)湖北省西北部；850 hPa風(fēng)場上(圖3b)，切變線始終維持在湖北上空，切變線北側(cè)為東北—西南向的干冷空氣，南側(cè)為副高外圍西南暖濕氣流，第2時(shí)段的強(qiáng)降水主要是在低層冷空氣和深厚西南暖濕氣流交匯的過程中產(chǎn)生的，副高北抬加強(qiáng)，制約中低層切變線停滯少動(dòng)，冷空氣的楔入，觸發(fā)了對流的產(chǎn)生，形成強(qiáng)降水。

綜上所述，2次強(qiáng)降水過程均是由于500 hPa低槽不斷東移加深，促使暴雨區(qū)附近邊界層中尺度低渦和切變發(fā)展，配合副高外圍有比較強(qiáng)盛的西南暖濕氣流和地面氣流匯合等因素共同作用形成。但第1時(shí)段強(qiáng)降水是由暖切變與中低層暖濕氣流影響造成，第2時(shí)段強(qiáng)降水主要是由東北冷氣流和深厚的西南暖濕氣流交匯，在中低層形成冷切，且伴隨著副高北抬加強(qiáng)，制約切變線停滯少動(dòng)，不斷觸發(fā)著對流的產(chǎn)生。

注：等值線表示700 hPa高度場，單位為gpm;箭頭表示850 hPa風(fēng)場，單位m/s；黑色粗線表示切變線。D為低渦。圖3 2008年8月28日20：00(a)和29日20：00(b)700 hPa高度場、850 hPa 風(fēng)場

3 中尺度環(huán)境場特征對比分析

3.1 中尺度地面環(huán)境場28日20：00(圖4a)，地面風(fēng)場上在江漢平原的北部有一輻合區(qū)(圖中橢圓虛框內(nèi))，輻合區(qū)東側(cè)有一相當(dāng)位溫θe鋒面，暴雨區(qū)(圖中三角所示)位于輻合區(qū)東側(cè)偏東氣流和冷鋒南側(cè)；29日20：00(圖4b)，地面風(fēng)場上江漢平原上是一條東北—西南向的切變線(圖中虛線所示)，暴雨區(qū)位于切變線西北側(cè)偏北氣流中，由于前期的強(qiáng)降水和地面蒸發(fā)作用，鋒面兩側(cè)的溫差進(jìn)一步加大，暴雨區(qū)濕度幾乎為飽和狀態(tài)，θe鋒面較28日20：00明顯增強(qiáng)，且向南擴(kuò)展。

圖4 2008年8月28日20：00(a)和29日20：00(b)地面風(fēng)矢量和相當(dāng)位溫

3.2 中尺度高空環(huán)境場此次大暴雨過程主要發(fā)生在湖北的中東部地區(qū)，因此在此采用離強(qiáng)降水區(qū)較近的武漢探空站的資料比較2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段高空環(huán)境場物理量的差異。對比發(fā)現(xiàn)(表1)，強(qiáng)降水第2時(shí)段(29日20：00)各物理量均更有利于強(qiáng)降水的發(fā)生。對流有效位能(CAPE)在第1時(shí)段為938 J/kg，而第2時(shí)段則達(dá)2 110 J/kg，有利于強(qiáng)對流發(fā)展的能量條件第2時(shí)段較第1時(shí)段明顯大；大氣整層可降水量(Pw)第1時(shí)段與第2時(shí)段分別為56和71 mm，即第2時(shí)段比第1時(shí)段更具備強(qiáng)降水發(fā)生的濕度條件。強(qiáng)降水與溫度露點(diǎn)差有一定的相關(guān)性，降水強(qiáng)度越大，溫度露點(diǎn)差越小。第1時(shí)段和第2時(shí)段700 hPa的溫度露點(diǎn)差分別為6和0 ℃，即第2時(shí)段空氣中水汽更為飽和，有利于更強(qiáng)降水產(chǎn)生。地面抬升指數(shù)(LI)在2個(gè)時(shí)段均為負(fù)值，有利于對流的發(fā)展；K指數(shù)在第1時(shí)段為31 ℃，第2時(shí)段則達(dá)40 ℃，顯然，第2時(shí)段層結(jié)不穩(wěn)定能量更強(qiáng)。

綜上所述，2次強(qiáng)降水時(shí)段內(nèi)，中尺度環(huán)境場特征均有利于對流的發(fā)展和強(qiáng)降水過程的發(fā)生。第2時(shí)段內(nèi)各物理量比第1時(shí)段強(qiáng)，因此造成的降水強(qiáng)度更大。

表1 2008年8月強(qiáng)降水2個(gè)時(shí)段武漢探空站各物理量

4 衛(wèi)星云圖特征對比分析

從用FY-2CTBB資料反演的上述2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段每隔3 h的云頂亮溫及對應(yīng)時(shí)刻下一時(shí)次的1 h降水量可知，2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段江漢平原到鄂東一帶一直有中尺度對流復(fù)合體從上游東移或在原地生成，對應(yīng)下一時(shí)次的雨團(tuán)位置基本位于云頂亮溫的中心區(qū)。強(qiáng)降水第1時(shí)段，云團(tuán)主要從西北向東南方向移動(dòng)。28日20：00(圖5a)，湖北東部到河南分布著一個(gè)面積達(dá)幾百公里的中α尺度對流復(fù)合體(MCC1)，強(qiáng)度(云頂亮溫)在-32～-52 ℃，在冷云團(tuán)內(nèi)部孝感上空恰好有一個(gè)中γ尺度對流復(fù)合體A(MCS1)，強(qiáng)度在-52～-72 ℃，對應(yīng)下一時(shí)次(28日21：00)的雨團(tuán)主要位于這個(gè)MCS1附近，降水中心強(qiáng)度達(dá)27 mm/h；28日23：00(圖5b)，MCC1向東南方向移動(dòng)時(shí)，從其尾部新生出了中β尺度對流復(fù)合體B(MCS2，位于孝感上空)與C(MCS3)，強(qiáng)度在-32～-52 ℃，對應(yīng)下一時(shí)次強(qiáng)降水主要發(fā)生在MCS2與MCS3附近，中心強(qiáng)度為12 mm/h；29日02：00(圖5c)，MCC1繼續(xù)東移南下的同時(shí)從其尾部新生成了多個(gè)尺度各異的中尺度對流復(fù)合體，但強(qiáng)度均位于-32～-52 ℃，對應(yīng)下一時(shí)次的強(qiáng)降水主要位于這些對流復(fù)合體附近，雨區(qū)范圍明顯擴(kuò)大，中心強(qiáng)度達(dá)18 mm/h；29日05：00(圖5d)，尺度各異的對流復(fù)合體隨著MCC1東移南下的同時(shí)，或消失、或合并，對應(yīng)下一時(shí)次雨團(tuán)向南發(fā)展，中心強(qiáng)度維持在18 mm/h。強(qiáng)降水第2時(shí)段開始后，云團(tuán)呈現(xiàn)出從西南向東北移動(dòng)的規(guī)律。29日23：00(圖5e)，從江漢平原到鄂東分布著一條狹長的帶狀云系，在這個(gè)中α尺度對流冷云系(MCC2)內(nèi)部并列分布著多個(gè)中β尺度對流復(fù)合體(MCSs)，而強(qiáng)度強(qiáng)于冷云系本身，中心云頂亮溫為-52～-72 ℃，對應(yīng)下一時(shí)次強(qiáng)降水位于中β尺度對流復(fù)合體D(MCS4)與E(MCS5)北邊的孝感及其北部地區(qū)，中心強(qiáng)度達(dá)30 mm/h；30日02：00(圖5f)，MCC2冷對流云系繼續(xù)停留在鄂東部，其內(nèi)部多個(gè)MCSs已發(fā)展合并成尺度較大的中β尺度對流復(fù)合體F(MCS6)，其強(qiáng)度增強(qiáng)為-72 ℃以下，對應(yīng)下一時(shí)次強(qiáng)降水沿著MCS6的西北側(cè)呈現(xiàn)出西南—東北向分布，雨區(qū)范圍明顯擴(kuò)大，中心位于孝感附近，強(qiáng)度維持在30 mm/h以上；30日05：00(圖5g)，MCC2東移，范圍有所擴(kuò)大，其內(nèi)部的MCS6逐漸遠(yuǎn)離孝感向湖北東北方向發(fā)展，對應(yīng)下一時(shí)次雨區(qū)范圍明顯減小，降水強(qiáng)度減弱至12 mm/h；30日08：00(圖5h)，MCC2冷對流云系發(fā)生斷裂，一部分沿著鄂東北方向東移出省，另一部分從湘北向東進(jìn)入贛北部，殘留的云系造成下一時(shí)次孝感北部的降水，但降水已迅速減弱至6 mm/h；之后，無明顯對流云團(tuán)影響湖北。

綜上分析可知，2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段雨團(tuán)主要出現(xiàn)在孝感附近，其增幅均出現(xiàn)在晚上到次日凌晨時(shí)段，對應(yīng)的云團(tuán)活動(dòng)也表現(xiàn)出類似規(guī)律。這表明對流云團(tuán)活動(dòng)具有明顯的日變化，湖北夏季夜晚對流云團(tuán)往往從上游向東移入或在當(dāng)?shù)匦律l(fā)展，其強(qiáng)度有明顯增幅，而白天對流云團(tuán)活動(dòng)則迅速減弱。中尺度對流復(fù)合體與此次暴雨過程關(guān)系密切，孝感附近的強(qiáng)降水多是由尺度不一的中尺度對流復(fù)合體造成。第2強(qiáng)降水時(shí)段云團(tuán)活動(dòng)比第1強(qiáng)降水時(shí)段劇烈，對流活動(dòng)組織更嚴(yán)密、有序，造成的降水也更明顯。

5 多普勒雷達(dá)回波特征對比分析

多普勒雷達(dá)觀測到的雷達(dá)回波特征能比較清楚地揭示出云下是否有對流系統(tǒng)的活動(dòng)。降水的反射率因子回波大致可分為積云降水回波、層狀云降水回波、積云層狀云混合降水回波3種類型[16]。積狀云降水通常具有比較密實(shí)的結(jié)構(gòu)，反射率因子空間梯度較大，其強(qiáng)度中心的反射率因子通常在35 dBz以上，而層狀云降水回波比較均勻，反射率因子空間梯度較小，反射率因子一般大于15 dBz，而小于35 dBz。通常在雷雨天氣中，積云和層狀云的混合降水回波較為常見。利用武漢、宜昌、恩施和十堰四部雷達(dá)多普勒雷達(dá)拼圖資料對中尺度對流系統(tǒng)在雷達(dá)回波上的特征分析發(fā)現(xiàn)，此次大暴雨過程為積云層狀云混合降水回波引起的。

強(qiáng)降水第1時(shí)段的前期，雷達(dá)回波圖上呈現(xiàn)出一個(gè)類似“人”字形的降水回波帶，自西北向東南運(yùn)動(dòng)。降水回波帶中鑲嵌著多個(gè)形態(tài)各異、尺度不同的中尺度對流單體，單體的運(yùn)動(dòng)方向與回波帶走向不同，呈現(xiàn)出自南向北運(yùn)動(dòng)，而它們對強(qiáng)降水的貢獻(xiàn)也表現(xiàn)出明顯的差異。28日21：00孝感地區(qū)的應(yīng)城市經(jīng)歷了第1時(shí)段最強(qiáng)的降水過程，1 h雨強(qiáng)達(dá)35.3 mm；從雷達(dá)回波圖上(圖6a)分析可知，該時(shí)次的強(qiáng)降水主要是由鑲嵌在回波帶上的一個(gè)β中尺度對流單體造成的(圖中橢圓方框內(nèi))。該β中尺度對流單體呈準(zhǔn)東西向，最強(qiáng)回波中心達(dá)45 dBz，由南向北逐漸影響孝感，強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)，其主體正好位于孝感。此后，孝感地區(qū)的降水繼續(xù)受該β中尺度對流單體影響，直到29日00：00(圖6b)β中尺度對流單體在向北運(yùn)動(dòng)的過程中逐漸減弱消失，期間降水明顯減弱，降水中心在10 mm/h以下。從29日02：00(圖6c)開始，“人”字形回波逐漸演變?yōu)闇?zhǔn)東西走向的帶狀回波，回波帶上鑲嵌著多個(gè)對流單體，由于回波的移動(dòng)方向和回波的走向一致，形成“列車效應(yīng)”，多個(gè)對流單體不斷地經(jīng)過孝感地區(qū)(圖中橢圓方框內(nèi))，造成了孝感地區(qū)這一時(shí)段內(nèi)的強(qiáng)降水，雖降水極值較前期小，但也出現(xiàn)了25 mm/h 的強(qiáng)降水中心。在29日02：00～05：00除安陸外(30 mm)，孝感地區(qū)降水強(qiáng)度均維持在50 mm以上，接近占第1階段內(nèi)總降水量的6成，這個(gè)時(shí)段也是孝感地區(qū)第1時(shí)段內(nèi)的降水最高峰。

強(qiáng)降水第2時(shí)段，在雷達(dá)回波圖上有一條東北—西南向降水回波帶，回波帶中的對流單體運(yùn)動(dòng)方向與回波帶走向一致，表現(xiàn)出自西南向東北方向移動(dòng)。整個(gè)回波帶中的對流單體在一段時(shí)間(30日00：00～04：00)內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的“列車效應(yīng)”，不斷向孝感地區(qū)活動(dòng)發(fā)展?；夭ǖ慕M織結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)為尺度較小的強(qiáng)對流回波單體嵌套于尺度大的回波帶中。強(qiáng)降水的分布起初比較零散，只是在回波反射率較高(>30 dBz)的地方有幾個(gè)強(qiáng)降水中心，隨后逐漸發(fā)展成為一條東南—西北向的強(qiáng)降水帶，最后又減弱為幾個(gè)零散的強(qiáng)降水中心。降水過程中，強(qiáng)降水中心與強(qiáng)回波中心有較好的對應(yīng)關(guān)系。從圖1b及圖6d可知，30日00：00之前，回波帶主體位于孝感的西南側(cè)，孝感有一些強(qiáng)度較弱的對流單體在發(fā)展，對應(yīng)的1 h降水強(qiáng)度大多在10 mm以下。從30日00：00開始(圖6e)，在孝感的西南側(cè)不斷有對流單體移入、匯聚，呈現(xiàn)出明顯的“列車效應(yīng)”特征，形成了比較密實(shí)的降水回波，且對流回波帶南北范圍相對增大，對流單體位于回波帶的前沿，回波梯度較大，回波帶逐漸移近孝感的過程中強(qiáng)降水主要沿著回波帶前沿，回波梯度較大的地方分布。在30日00：00～04：00除孝感外(40 mm)，孝感地區(qū)降水強(qiáng)度均在80 mm以上，接近占第2階段內(nèi)總降水量的8成，其中云夢在30日00：00出現(xiàn)了45 mm以上的極值降水，這個(gè)時(shí)段是孝感地區(qū)第2時(shí)段內(nèi)的降水最高峰。從05：00開始(圖6f)，回波帶又變得相對分散，對流回波帶主體逐漸遠(yuǎn)離孝感向東北方向移動(dòng)，孝感附近的對流單體趨于消失，導(dǎo)致孝感地區(qū)的降水也逐漸減弱，1 h降水維持在5～15 mm。

注：a.28日20:00；b.28日23:00；c.29日02：00；d.29日05:00；e.29日23:00；f.30日02:00；g.30日05:00；h.30日08:00。圖中▲代表孝感所在地。圖5 2008年8月28～30日FY-2C TBB (陰影，℃)及下一時(shí)次1 h降水量(實(shí)線，mm)

綜上所述，2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段雷達(dá)回波圖呈現(xiàn)出的中尺度對流單體的活動(dòng)規(guī)律表現(xiàn)出許多相似的特點(diǎn)，即尺度較小的對流回波單體鑲嵌在尺度較大的回波帶中，強(qiáng)降水的落區(qū)與對流單體有很好的對應(yīng)關(guān)系；夜晚至次日凌晨時(shí)段是中尺度對流單體發(fā)展的相對活躍期，且往往能發(fā)展到最旺盛階段；對流單體的活動(dòng)在29日02：00～05：00以及30日00：00～04：00均有明顯的“列車效應(yīng)”，對應(yīng)著各個(gè)時(shí)段內(nèi)降水的最高峰?；谝陨系倪@些共同點(diǎn)，孝感地區(qū)分別在2 d的夜間時(shí)段經(jīng)歷了2次強(qiáng)降水過程。同時(shí)這2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段中的對流單體在其他方面又有明顯的不同，從水平分布上，第1時(shí)段的降水回波帶由“人”字形逐漸發(fā)展為帶狀回波，第2時(shí)段始終是一條東北—西南向的降水回波帶；從組織結(jié)構(gòu)上，第1時(shí)段的回波帶的對流單體主要位于回波帶中心，反射率因子空間梯度不大，而第2時(shí)段的降水，對流回波位于回波帶的前沿，反射率因子的空間梯度較大，因此第2時(shí)段降水也明顯比第1時(shí)段降水強(qiáng)；從影響孝感地區(qū)的對流單體生命史上，強(qiáng)降水第1時(shí)段影響孝感地區(qū)的是一個(gè)準(zhǔn)東西向的中尺度對流單體，其維持時(shí)間大約為4 h(28日20：00～23：00)，強(qiáng)降水第2時(shí)段影響孝感地區(qū)的是一個(gè)東北—西南向的中尺度對流單體，其維持時(shí)間大約為7 h(29日23：00～30日05：00)。通過進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，第2時(shí)段雷達(dá)徑向速度場上出現(xiàn)了牛眼，且維持了7 h，表明始終有一條中尺度低空急流穩(wěn)定存在，因此第2時(shí)段中尺度系統(tǒng)的生命史才能維持的更久。正是由于這些不同，孝感地區(qū)在2 d的夜間時(shí)段經(jīng)歷了2次強(qiáng)度有明顯差異的降水過程，同時(shí)第2時(shí)段明顯比第1時(shí)段降水強(qiáng)度更大。

注：a.28日21:00；b.29日00:00；c.29日02:00；d.29日22:00；e.30日00:00；f.30日07:00。圖中▲代表孝感所在地。圖6 2008年8月28～30日多普勒雷達(dá)拼圖及對應(yīng)時(shí)刻前1 h降水量

6 結(jié)論和討論

(1)2008年8月28～30日發(fā)生在湖北的一次大暴雨過程雨帶自南向北、自西向東先后影響湖北。持續(xù)性的強(qiáng)降水過程主要發(fā)生在夜晚至次日清晨，存在2個(gè)降水明顯增強(qiáng)的時(shí)段，第1個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段主要集中在28日20：00～29日07：00，第2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段主要集中在29日23：00～30日06：00，降水極值分別出現(xiàn)在28日21：00和30日00：00，白天則是降水相對減弱的時(shí)期，因此此次過程呈現(xiàn)出較為明顯的日變化特征，且第2階段的平均降水強(qiáng)度和極值降水強(qiáng)度均更大。

(2)2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段各自的環(huán)境場特征表明，2次強(qiáng)降水過程均是由于500 hPa低槽不斷東移加深，促使暴雨區(qū)附近邊界層中尺度低渦和切變發(fā)展，配合副高外圍有比較強(qiáng)盛的西南暖濕氣流和地面氣流匯合等因素共同作用形成的。第1時(shí)段強(qiáng)降水是由暖切變與中低層暖濕氣流影響造成，第2時(shí)段強(qiáng)降水主要是由東北冷氣流和深厚的西南暖濕氣流交匯在中低層形成冷切，且伴隨著副高北抬加強(qiáng)，制約切變線停滯少動(dòng)，不斷觸發(fā)著對流的產(chǎn)生。

(3)分析2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段內(nèi)中尺度環(huán)境場特征以及能量條件、溫濕參數(shù)、層結(jié)不穩(wěn)定等物理量條件，發(fā)現(xiàn)均有利于強(qiáng)降水的發(fā)生。但強(qiáng)降水第2時(shí)段各參數(shù)明顯比第1時(shí)段強(qiáng)，因此造成的降水強(qiáng)度也更大。

(4)分析逐小時(shí)的降水與云圖特征發(fā)現(xiàn)，2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段中，雨團(tuán)主要出現(xiàn)在孝感附近，其增幅均出現(xiàn)在晚上到次日凌晨時(shí)段，對應(yīng)的云團(tuán)活動(dòng)也表現(xiàn)出類似的規(guī)律。同時(shí)中尺度對流云團(tuán)與此次暴雨過程關(guān)系密切，孝感附近的強(qiáng)降水多是由尺度不一的中尺度云團(tuán)造成。后一強(qiáng)降水時(shí)段，云團(tuán)活動(dòng)明顯比前一強(qiáng)降水時(shí)段劇烈，對流活動(dòng)組織更嚴(yán)密、有序，造成的降水也更加明顯。

(5)此次大暴雨過程的2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段內(nèi)，雷達(dá)回波圖上呈現(xiàn)出的中尺度對流單體的活動(dòng)規(guī)律表現(xiàn)出許多相似的特點(diǎn)，基于這些共同點(diǎn)，孝感地區(qū)分別在2 d夜間的相似時(shí)段內(nèi)經(jīng)歷了2次強(qiáng)降水過程；但在其他許多方面，對流單體的活動(dòng)規(guī)律又表現(xiàn)出明顯的差異，受這些差異的影響，孝感地區(qū)在2 d的夜間時(shí)段經(jīng)歷了2次強(qiáng)度有明顯差異的降水過程，同時(shí)第2時(shí)段明顯比第1時(shí)段降水強(qiáng)度更大。

(6)筆者在利用實(shí)況資料對盛夏湖北一次大暴雨過程中2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段的特征進(jìn)行了比較研究后仍有不少困惑，中尺度系統(tǒng)在靠近孝感地區(qū)后，總能引起強(qiáng)降水發(fā)生，是否存在特殊的地形作用，這有待數(shù)值模擬和地形敏感性試驗(yàn)來揭示。

[1] 姚秀萍,于玉斌,趙兵科.梅雨鋒云系的結(jié)構(gòu)特征及其成因分析[J].高原氣象,2005,24(6):1002-1011.

[2] 陳麗芳,高坤.梅雨鋒結(jié)構(gòu)特征及與鋒上渦旋擾動(dòng)關(guān)系的診斷分析[J].大氣科學(xué),2007,3(5):863-875.

[3] 趙玉春,王葉紅,崔春光.一次典型梅雨鋒暴雨過程的多尺度結(jié)構(gòu)特征[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2011,34(1):14-27.

[4] 劉丹妮,何金海，姚永紅，等.江淮流域梅雨環(huán)流結(jié)構(gòu)特征及其演變分析[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2011,27(4):465-474.

[5] 張端禹,徐明，李武階，等. 湖北一次梅雨大暴雨分析[J].氣象科技,2012,40(3):428-435.

[6] 王建捷,陶詩言. 1998梅雨鋒的結(jié)構(gòu)特征及形成與維持[J]. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào),2002,13(5):527-534.

[7] 張曉美,蒙偉光，張艷霞，等.華南暖區(qū)暴雨中尺度對流系統(tǒng)的分析[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2009，25(5):551-560.

[8] 趙宇,崔曉鵬,高守亭.引發(fā)華北特大暴雨過程的中尺度對流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征研究[J].大氣科學(xué),2011,35(5):945-962.

[9] 董海萍,趙思雄,曾慶存. 2004年初夏一次云南暴雨過程的中尺度系統(tǒng)及其水汽特征分析研究[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2011,27(5):657-668.

[10] 胡伯威,崔春光. 1998年7月21-22日鄂東沿江連日特大暴雨成因探討[J].大氣科學(xué),2001,25(4):479-491.

[11] 范梅珠,江吉喜. 1999、1998年長江流域暴雨成因分析[J].氣象,2011,27(4):38-41.

[12] 肖文清,胡文東，趙立斌，等.寧夏中北部兩次強(qiáng)暴雨過程綜合對比分析[J].高原氣象,2008,27(3):576-583.

[13] 韓玨靖,陳飛,沈建.江蘇盛夏兩次局地特大暴雨過程對比分析[J].氣象科學(xué),2012,32(12):110-119.

[14] 趙瑋,王建捷.北京2006年夏季接連兩場暴雨的觀測對比分析[J].氣象,2008,34(8):3-14.

[15] 郭廣芬,周月華，史瑞琴，等. 湖北省暴雨洪澇致災(zāi)指標(biāo)研究[J].暴雨災(zāi)害,2009,28(4):357-361.

[16] 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,2006:46-47.

The Comparative Analysis of Strong Precipitation Data in the Two Heavy Rainfall Times during a Torrential Rain Process in Hubei Province

XU Ming1, GAO Qi2, LAI An-wei1et al

(1.Wuhan Institute of Heavy Rain, Wuhan, Hubei 430074; 2. Wuhan Central Meteorological Observatory, Wuhan, Hubei 430074)

Using NCEP/NCAR daily reanalysis data, available intensive observations data, FY2C TBB and Doppler radar echo data, the comparative analysis about the two heavy rainfall times during a torrential rain process in Hubei Province from August 28 to 30 in 2008 was conducted The results show that the rainstorm occurred mainly during the night and early in the morning. There were two significantly precipitation enhancement time during the torrential rain process, the second stage had more obvious average intensity of precipitation and extreme precipitation intensity. The vortex shear and the low layer of warm air were affected by the first one, the Northeast air flow and the deep southwest warm wet air were current intersection, IT caused the formation of cold shear in the lower. The accompanied by the northward movement of subtropical high strengthening restricted the shear line stagnant affected the second one. The characteristics of environmental field scales were advantageous to the precipitation. The hourly rainfall and cloud characteristics of the two stage indicated that, they have the same movable regulation, the enhancement stage appeared in the night and early morning. It had a good relationship in the drop zone and precipitation convective echo in echo monomer. The night to early morning hours was the convective cells developing active period. They often can develop to the exuberant stage and has the obvious effect of "train". The second period of mesoscale convective system relative to the first period of organizational structure was more orderly, longer life history.

Torrential rain; Heavy rainfall times; Strong precipitation data; Comparative analysis

國家自然科學(xué)基金(40930951，41075038，40975025，4110507 3)；公益行業(yè)專項(xiàng)(GYHY201106003)。

徐明(1983- )，男，江蘇儀征人，工程師，碩士，從事暴雨機(jī)理研究。

2014-11-29

S 161.6

A

0517-6611(2015)02-200-06