姚 浪，吳 姍，王麗媛，羅 淼，趙春霞

(1.貴州省畢節(jié)市氣象局，貴州 畢節(jié) 551700;2.貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)氣象局，貴州 畢節(jié) 551700)

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金沙縣兩次大暴雨過程對比分析

姚 浪1，吳 姍2，王麗媛1，羅 淼1，趙春霞1

(1.貴州省畢節(jié)市氣象局，貴州 畢節(jié) 551700;2.貴州省畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)氣象局，貴州 畢節(jié) 551700)

該文利用自動站降水資料統(tǒng)計出金沙縣近10 a的兩次極端暴雨天氣過程(2007年7月30日和2015年8月18日)。利用常規(guī)實況觀測資料和NCEP/NCAR每6 h一次再分析全球格點資料(水平分辨率1°×1°)對金沙縣出現(xiàn)的兩次極端暴雨天氣過程進行對比分析，發(fā)現(xiàn)兩次暴雨過程的區(qū)別如下：主要影響系統(tǒng)不同，水汽的主要源地不同，水汽輻合的集中抬升高度不同，物理量垂直分布特征不同。

暴雨；診斷分析；低渦型；急流型；金沙縣

1 引言

金沙縣位于貴州省西北部，雨熱同季，降水量充沛。常見的災害性天氣有干旱、暴雨、冰雹等，其中以冰雹和暴雨出現(xiàn)頻次最高，影響強度最強[1]。在李應桃[2]等關(guān)于畢節(jié)市氣候變化特征的研究中提出，近些年畢節(jié)暴雨的出現(xiàn)頻次呈現(xiàn)增多趨勢。特別是極端暴雨天氣的頻發(fā)，常導致城市內(nèi)澇、房屋淹沒等次生災害，造成經(jīng)濟損失巨大。近年來城市暴雨天氣連連致使城市發(fā)生積水，例如“7·21”北京暴雨災害。暴雨天氣對城市的安全已經(jīng)構(gòu)成了嚴重的威脅，那么對金沙極端暴雨天氣的研究變得尤為重要。在金沙縣暴雨的研究中，胡躍文[3]等在遵義一次特大暴雨的分析時曾指出過位于金沙縣的低渦繼續(xù)發(fā)展東移對下游地區(qū)造成嚴重的暴雨災害天氣。本文對金沙縣城區(qū)歷史暴雨天氣過程進行篩選，查找出金沙縣近10 a來24 h降水量最大的兩次暴雨天氣過程，并針對金沙縣的這兩次暴雨天氣進行研究，以求探索出金沙縣極端暴雨的發(fā)生發(fā)展機制。

2 資料和方法

利用自動站降水資料查找出近10 a發(fā)生在金沙縣的24 h降水量最大的兩次極端大暴雨天氣過程，通過常規(guī)觀測資料、衛(wèi)星TBB資料和NCEP/NCAR每6 h一次再分析全球格點資料(水平分辨率1°×1°)對金沙縣出現(xiàn)的兩次大暴雨天氣過程進行天氣學分析，然后對比兩次天氣過程的物理量場和熱力條件以及垂直螺旋度差異，找出兩次暴雨天氣過程的發(fā)生發(fā)展機制和異同點。

3 兩次暴雨過程對比分析

3.1 降水特征

2007年7月30日(簡稱730過程)，金沙縣測站降水達到149.7 mm；2015年8月18日(簡稱818過程)，金沙縣測站降水達到152.5 mm，本站降水突破歷史極值。將730過程和818過程進行對比分析，兩次過程的小時雨強分布見圖1。730過程持續(xù)時間較長，強降水從29日夜間開始，到14時出現(xiàn)過程雨量峰值54.8 mm。818過程強降水發(fā)生在18日凌晨，過程最大小時降水發(fā)生在18日01時，小時雨強44 mm。兩次大暴雨天氣過程降水性質(zhì)相似，都以短時強降水天氣為主，并伴有大風、雷電等強對流天氣，并都對金沙縣造成較嚴重的經(jīng)濟損失。

圖1 兩次過程小時雨強分布圖Fig.1 Hour rainfall intensity of two processes

3.2 大尺度環(huán)流背景

圖2 兩次過程天氣系統(tǒng)配置圖，730過程(a)、818過程(b)Fig.2 Two weather systems configuration processes, process 730 (a), 818 process (b)

730過程，南亞高壓位于青藏高原，南亞高壓脊線從高原至四川東部一線，較818過程南亞高壓位置偏西，高空沒有強輻散區(qū)，500 hPa中高緯環(huán)流為兩槽一脊，高壓環(huán)流位于內(nèi)蒙古東部，從新疆北部、河套地區(qū)、貴州、云南東南部一線為階梯槽分布，副熱帶高壓588 hPa線覆蓋華南、江南一帶，其西脊點至110°E，北界點位于35°N。中低層切變線位于四川東部、貴州西部，切變線南部建立有12～16 m/s的偏西南風急流，為暴雨區(qū)輸送水汽和不穩(wěn)定能量。對比818過程，730過程高空槽發(fā)展得更為深厚，發(fā)展高度達到200 hPa，中低層有急流建立，為暴雨區(qū)提供充足的水汽和能量輸送，此次過程為副熱帶高壓阻擋西風帶系統(tǒng)東移南下并配合低空急流形成的一次暴雨天氣過程。818過程，高空為輻散區(qū)，中低層有西南低渦形成發(fā)展，屬于一次西南低渦型暴雨天氣過程。

3.3 水汽和抬升的異同

圖3 水汽通量(單位：g·cm-1·hPa·s-1)與水汽通量散度疊加圖(單位： 10-8g·cm-2·hPa·s-1)(a)2007年7月29日20時(700 hPa)；(b)2015年8月17日20時(850 hPa)Fig.3 vapor flux (unit:g·cm-1·hPa·s-1) and vapor flux divergence Overlay (Unit:10-8g·cm-2·hPa·s-1)(a) 20∶00 BT 29 july 2007(700 hPa); (b) 20∶00 BT 17 August 2015(850 hPa)

對比金沙縣兩次大暴雨天氣過程的水汽條件，發(fā)現(xiàn)兩次過程都有很好的水汽輸送通道建立，但水汽通道的源地不一樣。730過程的水汽通道主要建立在700 hPa，水汽來自孟加拉灣和南海。位于貴州西北部的水汽輻合區(qū)主要集中在700 hPa以上，水汽初始抬升高度較高。818過程，水汽通道在850 hPa建立，水汽來源主要是南海，貴州大部地區(qū)有很強的水汽輻合，在金沙發(fā)生強降水的時段內(nèi)，該區(qū)域水汽輻合持續(xù)增強。對比兩次過程，水汽強輻合區(qū)集中在高空槽前和低層切變線附近以及700 hPa急流出口區(qū)左側(cè)。兩次過程金沙縣上空附近的700 hPa比濕為11～13 g/kg，850 hPa比濕為14～16 g/kg，達到黔西北發(fā)生暴雨的標準。兩次過程的水汽條件充沛，不同點是兩次過程的水汽源地和水汽輻合高度不一樣。

圖4 沿27°N剖面風矢量和垂直速度等值線圖(單位：Pa·s-1)(a)2007年7月29日20時；(b)2015年8月18日02時Fig.4 Contour Cross-section along 27°N of Wind vector and Vertical Speed(unit: Pa·s-1) (a) 20∶00 BT 29 july 2007; (b) 02∶00 BT 18 August 2015

圖4給出兩次過程沿27°N的風矢量和垂直速度等值線剖面圖(金沙位于107°E附近)，從圖a中可見730過程貴州西北部，從850～200 hPa均為上升運動區(qū)，在800～600 hPa附近為較強的上升區(qū)，中心強度為-3～-4Pa·s-1。對比818過程，上升運動發(fā)展的高度達到300 hPa附近，其對流發(fā)展高度不如730過程高，在中低層西部700 hPa附近有一個弱的次級環(huán)流生成，從風矢量圖上看，東部地區(qū)從850 hPa以上有較大的向上風矢量，這也表明818過程的對流發(fā)展起始高度低。但上升運動的發(fā)展高度不如730過程強，這也和兩次天氣過程的影響系統(tǒng)有較好的對應關(guān)系。

3.4 探空資料分析

兩次暴雨過程貴陽站探空資料對比分析(圖略)：730過程，貴陽站探空濕層深厚，有一定的不穩(wěn)定能量，其中si指數(shù)為-2.89，k指數(shù)為42，有利于雷暴大風、短時強降水等強對流天氣的出現(xiàn)。中層為強偏西南急流，為暴雨區(qū)提供水汽和熱力輸送。從垂直方向風切變發(fā)現(xiàn)低層為暖平流，高層為冷平流，這種高低空平流配置有利于中低層不穩(wěn)定能量的堆積，加劇強對流天氣的發(fā)展。818過程貴陽站探空Si指數(shù)達到-3.23,K指數(shù)達到44，不穩(wěn)定能量達到1 000以上，相比730過程，818過程發(fā)生時大氣層結(jié)更加不穩(wěn)定，更有利于對流性降水天氣的發(fā)生。

3.5 螺旋度的差異

螺旋度(也稱螺旋性)是表征流體邊旋轉(zhuǎn)邊沿旋轉(zhuǎn)方向運動的動力特性的物理量，最早用來研究流體力學中的湍流問題，在等熵流體中具有守恒性質(zhì)。[4]它反映了大氣的動力場特征，能很好地描述大氣運動的性質(zhì)和特點，螺旋度表達式可寫為風速矢量和相對渦度點乘的體積分：

3.6 衛(wèi)星TBB分析

分析兩次天氣過程云圖TBB演變，730過程對流云團在29日中午12時自貴州西部六盤水附近發(fā)展加強，對流云團中心云頂亮溫達到-60 ℃，下午16—20時對流云團緩慢東移北抬，金沙縣受對流云團北部影響，開始出現(xiàn)降水。30日凌晨對流云團中心經(jīng)織金、黔西緩慢東移，金沙縣上空對流云團云頂亮溫達到-40 ℃，截止到06時左右，第1次強降水天氣過程趨于結(jié)束。在30日12時，第2波對流云團自貴州西北部發(fā)展加強，對流云團中心亮溫達到-50 ℃，在14時左右對流云團中心東移影響金沙縣，對應金沙城區(qū)出現(xiàn)小時雨強54.8 mm。之后對流云團東移出金沙縣，本次強降水天氣過程趨于結(jié)束。818過程，對流云團自四川南部生成，東移南壓發(fā)展影響金沙縣，在8月17日20時強對流云團開始影響金沙縣，對流云團影響持續(xù)到18日凌晨，對流云團中心最低云頂亮溫接近-70 ℃，強度達到MCS。在后半夜強對流云團移出金沙縣。綜述，730過程，對流云團呈帶狀分布，818過程對流云團呈橢圓狀，這與兩次天氣過程的影響系統(tǒng)有關(guān)，818過程對流云團的發(fā)展更為旺盛，云團中心云頂亮溫較730過程更低。

圖5 沿27°N剖面螺旋度等值線圖 (單位：10-5hPa·s-2)(a)2007年7月29日20時；(b)2015年8月18日02時Fig.5 Contour Cross-section along 27°N of Helicity (Unit: 10-5hPa·s-2) (a) 20∶00 BT 29 july 2007; (b) 02∶00 BT 18 August 2015

圖6 兩次過程TBB分析(單位：℃) (a)2007年7月29日20時；(b)2015年8月18日00時Fig.6 TBB analysis of two process (Unit: ℃) (a) 20∶00 BT 29 july 2007; (b) 00∶00 BT 18 August 2015

4 結(jié)論與討論

本文對比分析金沙縣兩次大暴雨天氣過程，對其降水強度、天氣形勢、影響系統(tǒng)、動力熱力條件進行分析，得出結(jié)論如下：

①金沙縣兩次大暴雨天氣過程的主要影響系統(tǒng)不同，730為急流型暴雨，818為低渦型暴雨。

②兩次過程的發(fā)生，金沙縣附近的絕對水汽含量充足，但兩次暴雨過程的主要水汽源地不同，水汽的主要抬升高度不同。

③探空資料分析得出，兩次過程金沙附近大氣層結(jié)極不穩(wěn)定，有不穩(wěn)定能量積聚。

④兩次暴雨過程的垂直物理特征分布不同，730過程金沙附近整層抬升運動分布比較均勻，抬升高度達到300 hPa附近，而818過程整層抬升高度低于730過程，但輻合強度更強。

⑤從垂直螺旋度分析，發(fā)現(xiàn)因主要影響系統(tǒng)不同，兩次過程的垂直螺旋度分布不同，在衛(wèi)星TBB分析中也體現(xiàn)出，730過程對流云團呈帶狀分布，而818過程以橢圓形對流云團為主，這也反映了急流型暴雨和低渦型暴雨的本質(zhì)區(qū)別。

通過對金沙縣近10 a出現(xiàn)的這兩次極端暴雨的分析，了解了兩次極端暴雨天氣的發(fā)展機制和異同點，對今后從事金沙縣暴雨天氣預報有一定的意義，但本文主要利用天氣尺度分析，接下來仍將從短臨和中小尺度繼續(xù)研究金沙縣的極端暴雨的形成機制和預報方法。

[1] 萬漢蕓, 陳曉燕, 周翠芳. 畢節(jié)地區(qū)近50a氣候變化特征[J]. 貴州氣象, 2005, 29(6):27-29.

[2] 李應桃, 劉麗萍, 袁芳菊,等. 畢節(jié)市氣候變化特征分析[J]. 貴州氣象, 2009, 33(4):19-22.

[3] 胡躍文, 王紅麗. “95.6.24”特大暴雨分析[J]. 貴州氣象, 1995(5):27-31.

[4] 岳彩軍. Q矢量、螺旋度、位渦及位渦反演在臺風暴雨研究中的應用進展[J]. 暴雨災害, 2014(3):193-201. DOI:doi:10.3969/j.issn.1004-9045.2014.03.001.

[5] 楊越奎, 吳寶俊. “91.7”梅雨鋒暴雨的螺旋度分析[J]. 氣象學報, 1994(3):379-384.

The comparative analysis of two major rainstorms in Jinsha County

YAO Lang1,WU Shan2,WANG Liyuan1,LUO Miao1,ZHAO Chunxia1

(1.Bijie Meteorological Bureau, Bijie 551700, China; 2.Qixingguan Meteorological Bureau of Bijie City, Bijie 551700, China)

The precipitation statistics data was used to study the two extreme rainstorms of Jinsha County in recent ten years-730 and 818, and conventional observational data and NCEP/NCAR 6 h reanalysis data(horizontal resolution of 1°×1°) were used to make a comparative analysis of two major rainstorms in Jinsha County. It is found that two procedures have different major storm affecting system, the main source of water vapor is different, the focus lifting height of moisture convergence is different, the Vertical distribution of physical quantities is different.

rainstorm; diagnostic analysis; vortex type; jet type; Jinsha County

1003-6598(2016)06-0054-05

2015-12-29

姚浪(1989—)，男，助工，主要從事短時臨近天氣預報工作，E-mail:452334633@qq.com。

P458.1+21

B