黃遠(yuǎn)盼，林振敏，葛意活，楊勝才

（1.賀州市氣象局，廣西 賀州 542800；2.廣西氣象減災(zāi)研究所，南寧 53002）

2015年5月廣西一次連續(xù)性暴雨天氣過(guò)程診斷分析

黃遠(yuǎn)盼1，林振敏2，葛意活1，楊勝才1

（1.賀州市氣象局，廣西 賀州 542800；2.廣西氣象減災(zāi)研究所，南寧 53002）

利用micaps常規(guī)觀測(cè)資料對(duì)2015年5月14-23日廣西一次連續(xù)性暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行診斷分析，結(jié)果表明：（1）東亞大槽引導(dǎo)地面冷空氣南下不斷影響廣西，副熱帶高壓西北側(cè)的西南氣流有利于水汽和不穩(wěn)定能量的補(bǔ)充；華南地區(qū)一直處于兩高之間的低槽區(qū)，廣西持續(xù)受槽前正渦度平流的影響。200hPa南亞高壓東北部的分流區(qū)為暴雨的發(fā)生創(chuàng)造了良好的高空輻散條件。（2）活躍的西南季風(fēng)急流和中低緯度中尺度系統(tǒng)的配置是持續(xù)暴雨天氣產(chǎn)生的有利背景條件。（3）水汽條件和動(dòng)力條件的演變具有在桂西北獲得發(fā)展后向東擴(kuò)展的演變特征對(duì)暴雨預(yù)報(bào)有很好的指導(dǎo)意義

大尺度環(huán)流；中尺度分析；西南急流；物理量

1 引言

2015年5月14日至23日，廣西出現(xiàn)了一次連續(xù)性的強(qiáng)降雨天氣過(guò)程。根據(jù)5月14日20時(shí)至23 日20時(shí)廣西89個(gè)人工氣象觀測(cè)站觀測(cè)顯示，過(guò)程雨量大于250mm的有18站，最大降水落區(qū)位于桂林市永?？h558.5mm，過(guò)程雨量在100-249.9mm的有54站，最強(qiáng)降雨中心主要位于桂東北地區(qū)。本次連續(xù)性降雨過(guò)程分為三個(gè)主要時(shí)段，分別是5月15-16日、5月19-20日、5月22-23日，分別定義為過(guò)程一、過(guò)程二、過(guò)程三。其中降雨強(qiáng)度最強(qiáng)時(shí)段為過(guò)程二，桂林市荔浦縣大塘鎮(zhèn)18日20時(shí)至20日08時(shí)降雨量達(dá)418mm，其中18日22時(shí)至19日00 時(shí)3小時(shí)雨強(qiáng)高達(dá)217mm，19日19時(shí)小時(shí)雨量達(dá)117.7mm，為廣西前汛期降水少見(jiàn)。這次強(qiáng)降雨過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，過(guò)程雨量大，范圍廣，部分江河水庫(kù)水位暴漲，引發(fā)了洪澇及局地山體滑坡等災(zāi)害，造成了重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。5月是廣西前汛期降水的高峰期，經(jīng)常有連續(xù)性暴雨天氣的發(fā)生。一直以來(lái)，廣大氣象工作者對(duì)華南連續(xù)暴雨天氣做出了深入的研究和分析，取得了許多的研究成果。為了更好的做好廣西前汛期連續(xù)性暴雨天氣的預(yù)報(bào)工作，針對(duì)5月14-23日連續(xù)性暴雨天氣過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)特征和物理量演變特征進(jìn)行分析，為今后的暴雨預(yù)報(bào)提供參考。

2 環(huán)流形勢(shì)演變特征分析

2.1 大尺度環(huán)流特征分析

圖1 5月14至23日500hPa平均高度場(chǎng)和200hPa輻散場(chǎng)

圖2 5月14日20時(shí)高低空形勢(shì)配置

分析此次連續(xù)性暴雨期間中高緯度500hPa環(huán)流形勢(shì)特征可以發(fā)現(xiàn)（圖1），大尺度環(huán)流形勢(shì)由平直的西風(fēng)氣流逐漸轉(zhuǎn)為兩槽一脊的形勢(shì)。對(duì)5月14日至23日500hPa高度場(chǎng)做平均可以發(fā)現(xiàn)，亞洲東岸的地槽位于朝鮮半島到我國(guó)東海一帶，并南伸到長(zhǎng)江三角洲地區(qū)。暴雨發(fā)生期間，東亞大槽和烏拉爾山附近的脊強(qiáng)烈發(fā)展，貝加爾湖以東為寬廣的槽區(qū)，槽后西北氣流引導(dǎo)冷空氣直驅(qū)南下，從東路影響華南地區(qū)，暴雨期間廣西持續(xù)受地面冷鋒的影響，暖空氣在廣西上空交匯。低緯度地區(qū)環(huán)流形勢(shì)異常穩(wěn)定，副熱帶高壓加強(qiáng)西伸呈帶狀分布，588線位于20°N附近，廣西處于副熱帶高壓西北側(cè)西南氣流區(qū)，有利于水汽和不穩(wěn)定能量的補(bǔ)充；青藏高原上空為穩(wěn)定的大脊區(qū)，華南地區(qū)一直處于兩高之間的低槽區(qū)，廣西持續(xù)受槽前正渦度平流的影響。200hPa南亞高壓逐漸由菲律賓群島逐漸西移，5月15日南亞高壓中心移到中南半島上空并穩(wěn)定停留，廣西位于其中心東北部偏西北氣流區(qū)，與200hPa西風(fēng)帶構(gòu)成良好的高空輻散條件。

2.2 中尺度環(huán)流特征分析

圖3 5月15日20時(shí)高低空形勢(shì)配置

圖4 5月18日20時(shí)高低空形勢(shì)配置

圖5 5月22日08時(shí)高低空形勢(shì)配置

14日20時(shí)（圖2），低緯度地區(qū)500hPa高原槽東移影響，槽線位于105°E附近，廣西北部地區(qū)處于槽前正渦度區(qū)，有利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，700hPa桂北地區(qū)存在濕舌，溫度露點(diǎn)差小于2℃，850hPa桂北地區(qū)溫度露點(diǎn)差小于1℃，中低層水汽趨于飽和。700-850hPa西南急流建立，850hPa最大風(fēng)速達(dá)14m.s-1，中低層水汽和不穩(wěn)定能量輸送穩(wěn)定，桂北地區(qū)處于低空急流左側(cè)正渦度區(qū)。底層925hPa風(fēng)速明顯增大，桂林站風(fēng)速為12m.s-1，對(duì)底層水汽輸送及底層能量擾動(dòng)非常有利。分析14日20時(shí)地面形勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)，地面冷鋒位于長(zhǎng)江流域一帶，并逐漸向南移動(dòng)，桂北地區(qū)受西南低壓倒槽的影響。綜合以上分析，14日夜間在水汽和不穩(wěn)定能量充足的條件下，地面倒槽和500hPa槽前的正渦度平流觸發(fā)了過(guò)程一前期暖區(qū)暴雨的發(fā)展，造成了14日夜間河池東部到桂林西部地區(qū)的強(qiáng)降雨天氣。15日14時(shí)地面冷鋒南壓到桂北地區(qū)，地面冷空氣觸發(fā)對(duì)流云團(tuán)強(qiáng)烈發(fā)展。15日20時(shí)，850hPa低渦切變線南壓到桂林市南部一帶（圖3），呈東北-西南走向。低渦切變線南側(cè)急流旺盛，最大風(fēng)速達(dá)到了12m.s-1；700hPa中層的急流強(qiáng)盛，并且在桂北地區(qū)有西北氣流和西南氣流的輻合，對(duì)上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展有利，同時(shí)700hPa桂北地區(qū)出現(xiàn)明顯的干舌，在桂林到賀州一帶形成明顯的露點(diǎn)鋒，對(duì)觸發(fā)不穩(wěn)定能量的爆發(fā)非常有利。200hPa高空南亞高壓加強(qiáng)北抬，桂北地區(qū)處于南亞高壓東部分流區(qū)，這種高空輻散底層輻合的形勢(shì)配置，對(duì)上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展十分有利。綜合以上分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著850hPa切變線的南壓配合地面冷鋒的影響，15日白天桂北地區(qū)的降水由暖區(qū)暴雨向鋒面暴雨轉(zhuǎn)變。

5月18日東亞大槽穩(wěn)定維持，槽后西北氣流引導(dǎo)地面冷空氣和底層切變線繼續(xù)南下影響廣西北部地區(qū)，受副熱帶高壓西伸北抬的影響，8-19日地面鋒面和低渦切變?cè)诠鸨钡貐^(qū)南北擺動(dòng)，對(duì)廣西上空對(duì)流云團(tuán)的生成十分有利。18日20時(shí)，850hPa切變線南壓到桂北，呈東北-西南走向（圖4）。切變線南側(cè)西南風(fēng)急流建立，最大風(fēng)速為12m.s-1，廣西上空處于低空急流左側(cè)正渦度區(qū)，底層輻合明顯。700hPa上空低壓槽東移到108°E附近，西南氣流明顯，對(duì)不穩(wěn)定能量的輸送有利。500hPa上空多高原波動(dòng)?xùn)|移，對(duì)上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展有利。200hPa高空西風(fēng)帶風(fēng)速較大，在廣西上空有分流區(qū)出現(xiàn)，對(duì)底層形成抽吸作用，有利于對(duì)流上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。

5月20-21日高原槽移出廣西，低空切變線和地面冷高壓逐漸減弱，西南氣流減弱明顯，出現(xiàn)2天的降雨間歇期。21日夜間，東亞大槽東移引導(dǎo)地面較強(qiáng)冷空氣南下補(bǔ)充影響廣西，同時(shí)西南季風(fēng)急流再度加強(qiáng)。22日08時(shí)（圖5），850hPa西南風(fēng)速達(dá)到了14m.s-1，并在廣西中部地區(qū)出現(xiàn)暖切變。700hPa西南風(fēng)也明顯增大，最高風(fēng)速達(dá)16m.s-1，在廣西中部地區(qū)出現(xiàn)速度輻合區(qū)，底層水汽和不穩(wěn)定能量輸送條件非常有利，500hPa高原槽東移到105°E附近，廣西處于槽前正渦度區(qū)，有利于對(duì)流上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。200hPa南亞高壓發(fā)展增強(qiáng)，廣西處于南亞高壓東北側(cè)分流輻散，整層大氣動(dòng)力上升條件較好。

綜合以上分析可以發(fā)現(xiàn)，過(guò)程一前期主要是在底層西南急流水汽和不穩(wěn)定能量輸送條件非常有利的條件下，地面低壓倒槽配合500hPa高空槽前正渦度的影響，觸發(fā)了前期暖區(qū)暴雨的發(fā)生，降雨強(qiáng)度強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間短。過(guò)程后期是在地面冷鋒、低空切變線、低空急流、高空槽和200hPa分流區(qū)的共同影響，造成了一次鋒面暴雨的天氣過(guò)程，具有降雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，降雨量大的特點(diǎn)。過(guò)程二主要是受地面準(zhǔn)靜止鋒和低空切變線的在桂北地區(qū)南北擺動(dòng)的影響，配合500-700hPa多波動(dòng)?xùn)|移和高空輻散，不斷的在桂北地區(qū)激發(fā)對(duì)流云團(tuán)的生成，造成了一次鋒面暴雨天氣過(guò)程。過(guò)程三主要是西南低空急流加強(qiáng)，配合地面冷空氣、高空槽前正渦度平流和200hPa分流區(qū)的共同影響，造成了一次鋒面暴雨過(guò)程。三個(gè)時(shí)段的降雨都具有較強(qiáng)西南低空急流的影響，并且西南風(fēng)急流減弱時(shí)，降雨也逐漸減弱，所以活躍的西南季風(fēng)急流和中低緯度中尺度系統(tǒng)的配置是持續(xù)暴雨天氣產(chǎn)生的有利背景條件。

3 物理量條件分析

通過(guò)對(duì)暴雨過(guò)程的物理量進(jìn)行分析診斷，找出在穩(wěn)定的大尺度環(huán)流條件下大氣的水汽、動(dòng)力和熱力不穩(wěn)定條件的演變特征。

3.1 水汽條件分析

水汽通量散度的定義為在單位時(shí)間單位體積內(nèi)匯合進(jìn)來(lái)或輻散出去的水汽質(zhì)量。它與暴雨等的發(fā)生密切相關(guān)，尤其是超低空水汽通量的輻合是形成暴雨的根本條件。分析本次連續(xù)暴雨天氣過(guò)程的水汽通量散度可以發(fā)現(xiàn)，水汽通量輻合區(qū)主要在低層925hPa。14日20時(shí)在桂西北到桂中一帶為水汽通量散度負(fù)的大值區(qū)，最強(qiáng)水汽輻合中心位滇黔桂三省交界地區(qū)，大值中心水汽通量散度值達(dá)-35g/（hPa·cm2·s），強(qiáng)烈的低層水汽輻合使得對(duì)流云團(tuán)在桂西北地區(qū)發(fā)展，并在西風(fēng)氣流的引導(dǎo)下向東移動(dòng)發(fā)展，給桂北地區(qū)帶來(lái)強(qiáng)降雨天氣。15日20時(shí)，在廣西北部地區(qū)出現(xiàn)-25g/（hPa·cm2·s）的水汽通量輻合中心，強(qiáng)烈的水汽輻合造成了15日夜間強(qiáng)降雨天氣。19日20時(shí)在滇黔桂三省交界地區(qū)又有強(qiáng)水汽通量散度負(fù)值中心形成，散度中心值為-50g/（hPa· cm2·s）（圖6），20日08負(fù)值中心移到桂東（圖7），說(shuō)明在桂西北地區(qū)對(duì)流發(fā)展旺盛，并在西風(fēng)氣流的引導(dǎo)下東傳影響桂北地區(qū)。22日08時(shí)，在滇黔桂三省交界地區(qū)再次出現(xiàn)水汽通量輻合大值中心，輻合中心向東南移動(dòng)，并在22日20時(shí)至23日08時(shí)在桂東地區(qū)維持。綜合以上分析可以發(fā)現(xiàn)，水汽通量散度輻合中心在桂西北地區(qū)形成，在西風(fēng)帶氣流的引導(dǎo)下東傳影響廣西大部地區(qū)是本次連續(xù)性暴雨天氣的水汽演變的主要特征。

3.2 動(dòng)力條件分析

圖7 5月19日20時(shí)925hPa水汽通量散度場(chǎng)

圖8 5月22日08時(shí)925hPa水汽通量散度場(chǎng)

圖9 5月14日20時(shí)850hPa垂直速度場(chǎng)

圖10 5月15日20時(shí)850hPa垂直速度場(chǎng)

分析本次過(guò)程的垂直速度特征可以發(fā)現(xiàn)，在三個(gè)降雨時(shí)段開(kāi)始前，在滇黔桂交界地區(qū)700-850hPa都出現(xiàn)了負(fù)垂直速度大值中心，并隨著降雨的發(fā)展，垂直速度負(fù)值中心向東擴(kuò)展。14日20時(shí)，在850hPa滇黔桂交界出現(xiàn)-11hPa/s的氣流上升區(qū) （圖8），700hPa同樣在相同位置有-20hPa/s的氣流上升區(qū)，15日20時(shí)上升氣流中心向東擴(kuò)展，整個(gè)廣西上空都處于垂直速度負(fù)的大值區(qū) （圖9）。19日20時(shí)到20日08時(shí)，22日08時(shí)至23日08時(shí)700-850hPa同樣有垂直速度大值中心由桂西北逐漸向東擴(kuò)展。分析三個(gè)降雨時(shí)段中低層的渦度場(chǎng)演變，同樣發(fā)現(xiàn)在降雨出現(xiàn)前在桂西北地區(qū)有渦度大值中心生成，并隨著降雨的發(fā)展向東移動(dòng)。綜合以上分析，本次連續(xù)性降雨天氣過(guò)程的動(dòng)力上升區(qū)也是在桂西北地區(qū)生成，在西風(fēng)帶系統(tǒng)的引導(dǎo)下向東移動(dòng)影響廣西大部分地區(qū)。

3.3 不穩(wěn)定能量條件分析

圖11 5月19日20時(shí)假相當(dāng)溫沿24°N剖面圖

對(duì)本次連續(xù)性降雨天氣過(guò)程的假相當(dāng)位溫沿24°N做剖面可以發(fā)現(xiàn)，分析強(qiáng)降雨過(guò)程中假相當(dāng)位溫的時(shí)間和空間分布特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在連續(xù)性降雨天氣過(guò)程中，700hPa以下θse都在70℃以上，特別是在過(guò)程二中，19日20時(shí)700hPa以下的 θse達(dá)80℃以上（圖11），說(shuō)明本次連續(xù)性降雨天氣過(guò)程的不穩(wěn)定能量十分充沛。分析θse隨高度的變化可以發(fā)現(xiàn)，925-500hPaθse隨高度逐漸減小，這種 ?（θse）/?p＞0的配置有利于大氣不穩(wěn)定對(duì)流的發(fā)展。分析三個(gè)強(qiáng)降雨時(shí)段的K指數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)降雨落區(qū)的K指數(shù)都達(dá)到了36℃以上，部分時(shí)段K指數(shù)達(dá)到了40℃，說(shuō)明本次強(qiáng)降雨天氣過(guò)程的不穩(wěn)定條件能量十分豐富，有利于強(qiáng)降雨天氣的發(fā)生。

綜合以上物理量分析可以發(fā)現(xiàn)，本次強(qiáng)降雨天氣過(guò)程的水汽、動(dòng)力和不穩(wěn)定能量十分有利于暴雨天氣過(guò)程的發(fā)生。其中水汽條件和動(dòng)力條件都是在桂西北地區(qū)開(kāi)始堆積，并觸發(fā)對(duì)流云團(tuán)的發(fā)展，在西風(fēng)帶氣流的引導(dǎo)下逐漸向東擴(kuò)展影響廣西發(fā)部分地區(qū)，造成廣西大部地區(qū)的強(qiáng)降雨天氣過(guò)程，在暴雨預(yù)報(bào)中可以關(guān)注桂西北地區(qū)物理量能量的演變情況。

4 小結(jié)

（1）穩(wěn)定的大尺度環(huán)流背景是本次連續(xù)性強(qiáng)降雨發(fā)生的有利條件。東亞大槽的穩(wěn)定發(fā)展，引導(dǎo)冷空氣直驅(qū)南下，從東路影響華南地區(qū)，廣西持續(xù)受地面冷鋒的影響，冷暖空氣在廣西上空交匯。副熱帶高壓穩(wěn)定維持，其西北側(cè)的西南氣流有利于水汽和不穩(wěn)定能量的補(bǔ)充；青藏高原上空為穩(wěn)定的大脊區(qū)，華南地區(qū)一直處于兩高之間的低槽區(qū)，廣西持續(xù)受槽前正渦度平流的影響。200hPa南亞高壓東北部的分流區(qū)為暴雨的發(fā)生創(chuàng)造了良好的高空輻散條件。

（2）暴雨過(guò)程良好的中尺度系統(tǒng)配置對(duì)暴雨強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間有關(guān)鍵性的作用。高空槽、低空切變線、低空急流、地面冷鋒的共同影響，引發(fā)了本次持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的鋒面暴雨天氣。其中活躍的西南季風(fēng)急流和中低緯度中尺度系統(tǒng)的配置是持續(xù)暴雨天氣產(chǎn)生的有利背景條件。

（3）本次強(qiáng)降雨過(guò)程的水汽、動(dòng)力和不穩(wěn)定能量十分符合典型暴雨的形成條件。暴雨過(guò)程中低層水汽輻合條件良好，上升氣流十分明顯，不穩(wěn)定能量充足。其中水汽條件和動(dòng)力條件的演變具有在桂西北獲得發(fā)展后向東擴(kuò)展的演變特征。在預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中可以關(guān)注桂西北地區(qū)物理量場(chǎng)和高空引導(dǎo)氣流的演變情況。

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Diagnostic analysis on a consecutive rainstorm process appearing in May 2015 of Guangxi

Huang Yuan-pan-1，Lin Zheng-Ming-2，Ge Yi-huo-1，Yang Sheng-cai-1
（1.Hezhou Municipal Meteorological Service，Hezhou Guangxi 542800；2.Guangxi Meteorology Disaster Reduction Institute，Nanning，530022）

Based on conventional observation data of MICAPS，a consecutive rainstorm process appearing in May 2015 of Guangxi was analyzed.The results show that:（1）East Asia deep trough guides ground cold waves constantly influencing Guangxi，southwest airflow of northwest edge of subtropical high is advantageous to the supplement of water vapor and instability energy.The south China area has been in the low trough area between two high troughs，Guangxi continuously was affected by positive vortices advection.Northeast diverging area of 200 hPa South Asia high created good upper divergence for the occurrence of heavy rain. （2） Configuration of active southwest monsoon rapids and low-latitude mesoscale system is good background of thunderstorms and consecutive heavy rain weather.（3）The evolution characteristic of moisture conditions the evolution of the dynamic conditions developing in northwest Guangxi and then expanding eastward has very good guidance for rainstorm forecast.

large-scale circulation；mesoscale analysis；southwest jet；physical quantity

P458.1+21.1

A

1673-8411（2015）04-0059-05

2015-06-18

廣西自然科學(xué)基金（2011GXNSFA018008）資助

黃遠(yuǎn)盼（1985—），廣西南寧人，工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)工作。