歐陽(yáng)小娟

(南京信息工程大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院大氣科學(xué)系，江蘇南京 210044)

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2015年6月湖南一次暴雨天氣過(guò)程分析

歐陽(yáng)小娟

(南京信息工程大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院大氣科學(xué)系，江蘇南京 210044)

湖南是暴雨較為頻發(fā)的地區(qū)，暴雨天氣過(guò)程較多，對(duì)2015年6月湖南省的一次暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行分析，以明確該次暴雨天氣過(guò)程的特點(diǎn)。此次暴雨天氣過(guò)程前期降水強(qiáng)，后期減弱南壓，主要是受高空南支槽和中低層切變影響，地面有弱冷空氣侵入地面倒槽之中，冷暖空氣交匯，是一次較為典型的低渦冷槽型暴雨天氣過(guò)程。高空急流與中低層急流通過(guò)強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)互相促進(jìn)，急流的加強(qiáng)不斷輸送水汽，在湖南地區(qū)建立了持續(xù)的水汽通道，暴雨區(qū)域假相當(dāng)位溫等值線密集，有利于形成明顯的深厚濕對(duì)流環(huán)境場(chǎng)，促進(jìn)暴雨的形成和持續(xù)發(fā)展；在600～1 000 hPa，假相當(dāng)位溫都隨高度升高而減小，表明該地上空為對(duì)流不穩(wěn)定區(qū)域，K指數(shù)及不穩(wěn)定能量都較大，低層輻合抬升，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，形成多個(gè)連續(xù)的對(duì)流云團(tuán)不斷東移，有利于暴雨的維持和發(fā)展，從而造成了該次大范圍的暴雨天氣過(guò)程。

水汽；切變線；對(duì)流云團(tuán)；湖南省

1　暴雨過(guò)程概述

暴雨產(chǎn)生的洪水時(shí)常造成中小河流水位上漲、山塘水庫(kù)垮塌、農(nóng)田毀壞、 公路交通受阻，很容易誘發(fā)山洪、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，每年因暴雨及其引發(fā)的次生災(zāi)害造成國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)的損失都非常巨大[1]。暴雨是我國(guó)淡水資源的重要來(lái)源之一，它帶來(lái)的充沛降水對(duì)于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活及生態(tài)系統(tǒng)的平衡是不可或缺的。湖南屬于亞熱帶地區(qū)，處于東亞季風(fēng)氣候區(qū)的北側(cè)，湖南特殊的地形特點(diǎn)并且離太平洋較為靠近，境內(nèi)大部分地區(qū)為山地和丘陵，地形起伏，兩側(cè)為較大山系，形成喇叭口地形，有利于北方冷空氣進(jìn)入，湖南天氣既有大陸性氣候的冷空氣頻繁、日照豐富，又有海洋性氣候的臺(tái)風(fēng)活動(dòng)多、降雨旺盛，因此，湖南每年都會(huì)發(fā)生大范圍暴雨天氣過(guò)程，造成洪澇災(zāi)害的損失也是巨大的[2]。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，湖南省平均每年暴雨洪澇受災(zāi)面積達(dá)40萬(wàn)hm2，成災(zāi)面積在20萬(wàn)hm2以上。每年 4月份之后，隨著季風(fēng)活動(dòng)增強(qiáng)，湖南雨水開(kāi)始迅速增多，通常將4～9月稱為汛期，進(jìn)入汛期后，陰雨天數(shù)多，較大范圍大雨、暴雨頻繁發(fā)生。 2015年6月份，湖南省降雨較多，共出現(xiàn)了多次大范圍區(qū)域性暴雨天氣過(guò)程，全省6月份累計(jì)降雨量平均為236 mm，高于歷史同期，局地最大累積雨量達(dá)500 mm左右(圖1)。

圖1　湖南省2015年6月1日8：00～6月30日8：00累計(jì)降雨量Fig.1　Cumulative precipitation in Hunan Province on 8：00 from June 1 to 30，2015

1.1過(guò)程特點(diǎn)2015年6月6～8日，全省平均降雨量為45.5 mm，主要的強(qiáng)降雨集中在湘中及偏北地區(qū)，7日強(qiáng)降雨落區(qū)位于湘中以北地區(qū)，出現(xiàn)了成片的暴雨區(qū)，氣象站最大24 h雨強(qiáng)為113.8 mm(桃源)，8日暴雨區(qū)位于湘中(圖2)。據(jù)中小尺度自動(dòng)站統(tǒng)計(jì)，全省特大暴雨(>200 mm)站點(diǎn)3個(gè)，大暴雨(100.0～199.9 mm)站點(diǎn)189個(gè)，暴雨(50.0～99.9 mm)站點(diǎn)1 038個(gè)。洪江托口單日降雨量最大達(dá)227.2 mm(7日8:00～8日8:00)。

圖2　湖南省2015年6月6～8日過(guò)程降雨量實(shí)況Fig.2　Actual situation of rainfall in Hunan Province from June 6 to 8，2015

1.2過(guò)程災(zāi)情該次過(guò)程共造成長(zhǎng)沙、湘潭、常德、益陽(yáng)、岳陽(yáng)等地區(qū)共147.10萬(wàn)人受災(zāi)，山體滑坡2處，3.80萬(wàn)人緊急轉(zhuǎn)移安置，2.62萬(wàn)余人需緊急生活救助；1 700余間房屋倒塌，7 600余間不同程度損壞；農(nóng)作物受災(zāi)面積9.45萬(wàn)hm2，其中絕收0.85萬(wàn)hm2；直接經(jīng)濟(jì)損失10.4億元。懷化、張家界、常德、岳陽(yáng)、邵陽(yáng)、婁底等地區(qū)重復(fù)受災(zāi)。

2　天氣形勢(shì)分析

2.1大氣環(huán)流形勢(shì)及影響系統(tǒng)此次暴雨天氣過(guò)程，副高與西風(fēng)槽分別穩(wěn)定維持在華南到川渝交界處一帶，有利于副高與西風(fēng)槽之間的西南氣流長(zhǎng)時(shí)間維持，中低層西南低渦是影響此次暴雨天氣過(guò)程的主要系統(tǒng)。6月7日8：00，500 hPa亞歐大陸中高緯度為緯向環(huán)流，烏拉爾山東部有一個(gè)冷渦中心，南支槽位于四川貴州一帶，湖南中北部處于槽前的西南氣流之中；7日20：00，500 hPa南支槽東移，副高北抬；700 hPa切變南壓至湘北，850 hPa低渦中心也南壓至湖南中北部，切變線位于湖南中部偏北，西南急流形成，位置與700 hPa切變線基本重合，湘東正好位于西南急流出口左側(cè)，高空輻散、低空輻合形成強(qiáng)烈抽吸作用，有利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。此外，地面冷空氣滲透南下，形成冷暖氣流的交匯，有利于暴雨的形成和發(fā)展。至 8日晚，隨著南支槽東移，中低層切變線開(kāi)始南壓至湘南，強(qiáng)雨帶隨著系統(tǒng)東移南壓至湘南，降雨強(qiáng)度也迅速減弱(圖3)。

圖3　2015年6月7日8：00 500 hPa高度場(chǎng)、850 hPa風(fēng)場(chǎng)疊加及天氣系統(tǒng)配置Fig.3　The 500 hPa height field，850 hPa wind field overlay and weather system configuration on 8：00 of June 7，2015

2.2大氣物理量特征場(chǎng)此次暴雨天氣過(guò)程從水汽條件、動(dòng)力條件以及熱力條件3個(gè)方面來(lái)看都非常有利，筆者選取相應(yīng)的物理量場(chǎng)進(jìn)行分析，探討物理量變化對(duì)暴雨的指示作用，分析此次暴雨天氣過(guò)程中各物理量對(duì)暴雨發(fā)生發(fā)展的不同作用。

2.2.1水汽條件。水汽是強(qiáng)降水的主要組成成分，只有源源不斷的水汽供應(yīng)才能使得強(qiáng)降水得以發(fā)生和持續(xù)。影響湖南地區(qū)的水汽來(lái)源主要有3支：一支來(lái)自孟加拉灣的西南水汽輸送；另一支來(lái)自南海的偏南水汽輸送；第三支是西風(fēng)帶的水汽輸送[3]。在云貴高原與青藏高原的相互作用下，來(lái)源孟加拉灣的水汽很容易在湖南地區(qū)聚集，使得該地區(qū)的水汽通量出現(xiàn)輻合。

此次暴雨天氣過(guò)程是6月7日上午從湘西北開(kāi)始自北向南逐步移動(dòng)的一次強(qiáng)降雨天氣過(guò)程，7日晚～8日白天降雨在湘中以北地區(qū)達(dá)到最強(qiáng)。從8日8：00的水汽通量和水汽通量散度(圖4)來(lái)看，此次過(guò)程的水汽主要是來(lái)源自印度孟加拉灣，湖南正好處于水汽輸送中心帶；同時(shí)北部也有冷空氣南下，在湘中以北形成南北氣流交匯的區(qū)域，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的水汽輻合，在湘中以北一線形成了明顯水汽輻合區(qū)，其中在湘西和湘東北有一個(gè)較大的水汽輻合中心區(qū)存在，2個(gè)水汽輻合中心區(qū)域的存在使得水汽在強(qiáng)烈的動(dòng)力抬升條件下，很容易觸發(fā)不穩(wěn)定能量并釋放，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了非常有利的不穩(wěn)定條件，在后續(xù)的12 h內(nèi)，水汽通量散度的大值區(qū)基本維持在湘中以北地區(qū)，大部均在-12×10-5g/(cm2·hPa·s)區(qū)域內(nèi)，此時(shí)暴雨也主要出現(xiàn)在湘中以北地區(qū)。20:00之后，水汽通量大值區(qū)快速南壓，同時(shí)強(qiáng)度減弱，暴雨區(qū)域也隨之移至湖南南部，隨著水汽輻合減弱，降雨強(qiáng)度迅速減弱。因此，來(lái)自孟加拉灣較強(qiáng)的西南氣流為湖南提供了充足的水汽，保證了暴雨發(fā)生和發(fā)展所需的水汽條件，該水汽輸送帶的水汽輸送一直維持到8日晚，以后水汽通量散度較之前時(shí)段已明顯減弱，水汽的輻合也迅速減弱，降水也隨之減弱并停止。因此，此次暴雨天氣過(guò)程水汽主要來(lái)自孟加拉灣，形成西南急流向湖南地區(qū)輸送，湖南水汽輸送帶的建立為暴雨發(fā)展提供了持續(xù)的水汽，水汽通量和水汽的輻合中心對(duì)暴雨有較好的指示作用，對(duì)流層低層水汽輸送帶的建立和持續(xù)為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了有利的水汽和不穩(wěn)定條件。

注：圖中箭頭代表水汽通量，單位：g/(cm·hPa·s)；陰影區(qū)代表水汽通量散度，單位：10-7·g/(cm2·hPa·s)疊加。Note：arrow represented water-vapor flux，with the unit of g/(cm·hPa·s)；shadow region was water-vapor flux divergence，with the unit of 10-7·g/(cm2·hPa·s).圖4　2015年6月8日8：00 850 hPa水汽通量和水汽通量散度Fig.4　The overlay chart of 850 hPa water-vapor flux and water-vapor flux divergence on 8：00 of June 8，2015

2.2.2動(dòng)力條件。 動(dòng)力抬升是暴雨發(fā)生發(fā)展的觸發(fā)條件，強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)有利于暴雨天氣的發(fā)生和持續(xù)，可從渦度、散度及急流等物理量特征來(lái)分析此次暴雨天氣過(guò)程的動(dòng)力觸發(fā)條件。

7日20：00，整個(gè)中低層湖南均處于正渦度區(qū)，至500 hPa也為正渦度，到200 hPa為負(fù)渦度，這種低層正渦度高層負(fù)渦度分布，說(shuō)明是低層輻合、高層輻散，從而形成強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動(dòng)，有利于暴雨的形成和發(fā)展[4]，隨后中低層正渦度增大，最大值約為13×10-5/s，大值區(qū)域有所南移，暴雨區(qū)域也隨之南壓到湘中一帶。此次暴雨天氣過(guò)程均出現(xiàn)了強(qiáng)的正渦度，正渦度中心出現(xiàn)的位置、時(shí)間同暴雨出現(xiàn)的地區(qū)、時(shí)間比較一致，正渦度強(qiáng)弱變化的區(qū)域和暴雨發(fā)生發(fā)展區(qū)域也非常一致，并且渦度發(fā)生發(fā)展到最強(qiáng)和降水的發(fā)生發(fā)展到最強(qiáng)也是較為一致的，暴雨發(fā)生的時(shí)段和強(qiáng)弱同渦度大小有著很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，此次暴雨天氣過(guò)程中，高層負(fù)渦度、低層正渦度的配置是非常有利于垂直上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展(圖5)。

圖5　2015年6月7日20：00 200(a)、850 hPa(b)渦度場(chǎng)Fig.5　Vorficity fields of 200(a)and 850 hPa(b)on 20：00 of June 7，2015

從散度場(chǎng)來(lái)看，7日20：00低層存在強(qiáng)烈的輻合，中心位于湘中以北區(qū)域，因此，低層大氣輻合，高層大氣的強(qiáng)烈輻散，有利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，促進(jìn)暴雨的發(fā)生和持續(xù)發(fā)展(圖6)。

圖6　2015年6月7日20：00 200(a)、850 hPa(b)散度場(chǎng)Fig.6　The 200(a)and 850 hPa(b)divergence fields on 20：00 of June 7，2015

研究和實(shí)踐都表明，高低空急流是暴雨發(fā)生、發(fā)展最重要的大尺度動(dòng)力環(huán)境因素，特別是高低空急流作為一種動(dòng)量、熱量和水汽的高度集中帶，被認(rèn)為是給中緯度暴雨提供水汽和動(dòng)量的最重要的機(jī)制[5-6]。分析此次湖南暴雨過(guò)程發(fā)現(xiàn)，這次暴雨過(guò)程中，高中低空急流對(duì)暴雨的發(fā)展影響也是非常大的。湖南暴雨區(qū)一般是發(fā)生在高空急流右側(cè)和低空急流的左側(cè)[6]，低空急流帶來(lái)大量南方的暖濕空氣，在暴雨區(qū)低空形成強(qiáng)的水汽輸送帶。在此次暴雨天氣過(guò)程中，從200 hPa高空急流和850 hPa低空急流綜合圖(圖7)來(lái)看，8日高空已經(jīng)形成的急流軸，也就是高空急流核，最大風(fēng)速在40 m/s以上，高空急流主要形成強(qiáng)烈輻散作用[7]，從低空急流來(lái)看，8日低空急流風(fēng)速一般大于13 m/s，其兩側(cè)有很強(qiáng)的水平風(fēng)速切變[7]，最大達(dá)16 m/s，低空急流在暴雨的形成和發(fā)展過(guò)程中不斷輸送水汽，為暴雨的發(fā)生發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。此次暴雨天氣過(guò)程中，暴雨發(fā)生區(qū)域正好位于高空急流的右側(cè)及低空急流的左側(cè)，因此暴雨得以發(fā)生并持續(xù)發(fā)展。

注：藍(lán)色虛線，等值線間隔為5，風(fēng)速≥24 m/s；紅色實(shí)線，等值線間隔為2，風(fēng)速≥13 m/s。Note：As for the blue dash line，isoline interval was 5，wind speed ≥24 m/s.As for the red solid line，isoline interval was 2，wind speed ≥ 13 m/s.圖7　2015年6月8日8：00(a)、20：00(b)200 hPa高空急流和850 hPa的低空急流疊加Fig.7　The 200 hPa upper-level jet stream and 850 hPa low level jet stream on 08：00(a)and 20：00(b)of June 8，2015

綜上所述，此次過(guò)程中高層負(fù)渦度、正散度，低層正渦度、負(fù)散度的高低空配置以及高低空急流也是此次暴雨天氣過(guò)程得以持續(xù)發(fā)展的重要原因。

2.2.3熱力條件。熱力條件是對(duì)流性降水發(fā)生的有利因子，而系統(tǒng)性的暴雨過(guò)程往往是伴隨強(qiáng)烈的短時(shí)暴雨發(fā)生[8]。

從7日20：00長(zhǎng)沙站T-lnP圖(圖8)可以看到，K指數(shù)為42 ℃，SI指數(shù)為-4.12，不穩(wěn)定能量非常高，從風(fēng)隨高度的變化來(lái)看，700 hPa以下風(fēng)向?yàn)轫槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，垂直風(fēng)切變較大，因此低層增溫增濕為主造成的不穩(wěn)定，極大地促進(jìn)了暴雨的發(fā)生和發(fā)展[9，10]。

根據(jù)假相當(dāng)位溫θse和垂直速度沿110°E的剖面圖(圖9)分析，7日θse等值線相當(dāng)密集，能量鋒區(qū)較強(qiáng)，中層θse 線向下凹，低層θse線向上凸起，形成類似鞍形的結(jié)構(gòu)形勢(shì)場(chǎng)[11]，從相應(yīng)垂直速度來(lái)看，7～8日均有負(fù)垂直速度的大值區(qū)，其中心位于700～850 hPa附近，垂直伸展高度達(dá)到300 hPa，這樣的鞍形場(chǎng)結(jié)構(gòu)為典型的對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)，形成強(qiáng)的垂直運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生強(qiáng)的對(duì)流性天氣，有利于暴雨的發(fā)生和發(fā)展。

圖8　2015年6月7日20：00長(zhǎng)沙站T-lnPFig.8　The T-lnP of Changsha Station on 20：00 of June 7，2015

注：等值線，單位：K；陰影區(qū)，單位：Pa/s。Note： Unit of isoline was K；and unit in shadow area was Pa/s.圖9　2015年7日20：00(a)、8日8：00(b)、8日20：00(c)假相當(dāng)位溫和垂直速度沿110°E的經(jīng)向剖面Fig.9　Meridional cross-sections of potential pseudo-equivalent temperature and vertical speed on 20：00 of June 7(a)，08：00 of June 8(b)and 20：00 of June 8(c)，2015

3　衛(wèi)星云圖

此次暴雨過(guò)程一開(kāi)始是貴州東部有小尺度的對(duì)流云團(tuán)開(kāi)始形成發(fā)展，并沿著副高邊緣向東北方向移動(dòng)進(jìn)入湖南境內(nèi)。從紅外云圖(圖10)上可以看到，7日9：00開(kāi)始，對(duì)流云系在湘西、湘北緩慢向東移動(dòng)，降水范圍及強(qiáng)度進(jìn)一步向東擴(kuò)大，湘北地區(qū)出現(xiàn)大范圍的強(qiáng)降水，湘北部分地區(qū)出現(xiàn)了暴雨，至14：15，湖南北部強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)已經(jīng)移至湘東北，而湖南西部又有對(duì)流云團(tuán)發(fā)展增強(qiáng)，云團(tuán)自西向東北方向移動(dòng)，并形成了一個(gè)東北—西南向的強(qiáng)對(duì)流云帶。因此，此次暴雨天氣過(guò)程，主要是對(duì)流云團(tuán)在移動(dòng)過(guò)程中不斷發(fā)展并有新的對(duì)流云團(tuán)生成，呈現(xiàn)明顯的“列車效應(yīng)”[12]，促進(jìn)了湘中以北暴雨的持續(xù)發(fā)展。

圖10　2015年6月7日9：15(a)、14：15(b)FY2D可見(jiàn)光云圖Fig.10　The FY2D visible cloud images on 9：15(a)and 14：15(b)of June 7，2015

4　多普勒雷達(dá)回波

此次暴雨天氣過(guò)程，降水前期是積狀云與層狀云的混合型降水回波，后期是較單一的層狀云為主的降水回波，總體上呈現(xiàn)出前期降水集中在湘中以北，后期降水南壓至湘南，強(qiáng)度減弱的特征。從多普勒雷達(dá)回波(圖11)上看，7日20：00湘西有一塊混合降水回波向東北移動(dòng)，強(qiáng)中心達(dá)到了45 dBz，該回波移速較快，回波強(qiáng)度大，降水效率高。懷化西部出現(xiàn)強(qiáng)降水回波，回波沿著承載層引導(dǎo)氣流向偏東方向移動(dòng)，輻合線附近不斷有回波生成，回波有組織地排列，形成明顯的“列車效應(yīng)”。至8日7：30時(shí)，雨帶已壓至湘中偏北的位置，呈東北—西南向，雨帶為以積狀云降水為主的混合降水，該降雨帶緩慢向東移動(dòng)，降雨不斷增強(qiáng)，“列車效應(yīng)”明顯，因此，“列車效應(yīng)”也是此次暴雨過(guò)程持續(xù)發(fā)展的重要原因。

圖11　2015年6月7日20：00常德(a)和8日7：30長(zhǎng)沙(b)雷達(dá)組合反射率Fig.11　Radar combination reflectivity in Changde City on 20：00 of June 7(a)and in Changsha City on 7：30 of June 8，2015 (b)

一般而言，反射率因子越大，雨強(qiáng)就越大[13，14]，此次暴雨天氣過(guò)程中，強(qiáng)回波中有多個(gè)對(duì)流單體呈線性排列，強(qiáng)回波區(qū)域高度較低，從7日 17：00常德雷達(dá)回波頂高可以看到(圖12)，回波頂高度與暴雨區(qū)域也有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，7日湘北回波頂高達(dá)到8～10 km，在回波頂高較大的區(qū)域，基本都是暴雨發(fā)生的區(qū)域，8日回波頂高降低，降水強(qiáng)度也隨之減弱。

圖12　2015年6月7日17：00常德多普勒雷達(dá)回波頂高Fig.12　Echo top hight of Doppler radar in Changde City on 17：00 of June 7，2015

從長(zhǎng)沙多普勒雷達(dá)垂直風(fēng)廓線產(chǎn)品(圖13)可以看出，7日湘中以北地區(qū)低層(1.5 km高度以下)已轉(zhuǎn)為偏北氣流，表明此時(shí)低層有冷空氣滲入，湘中以北上空存在明顯的北風(fēng)和西南風(fēng)垂直切變，強(qiáng)回波帶位于婁底、長(zhǎng)沙一帶，強(qiáng)回波高度在4 km左右?？梢?jiàn)，在這次大暴雨過(guò)程中，冷空氣的入侵[15]對(duì)暴雨的發(fā)生和持續(xù)發(fā)展有非常重要的催化劑作用[16，17]。

圖13　2015年6月7日長(zhǎng)沙多普勒雷達(dá)垂直風(fēng)廓線產(chǎn)品Fig.13　Vertical wind profile products of Doppler radar in Changsha City on June 7，2015

5　數(shù)值預(yù)報(bào)模式在暴雨天氣過(guò)程的檢驗(yàn)分析

數(shù)值預(yù)報(bào)就是在給定初始條件和邊界條件的情況下通過(guò)數(shù)值求解大氣運(yùn)動(dòng)基本方程組的一種數(shù)值模擬，由已知初始時(shí)刻的大氣狀態(tài)預(yù)報(bào)未來(lái)時(shí)刻未知的大氣狀態(tài)。我國(guó)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，已逐步從引進(jìn)吸收與自主研發(fā)并重轉(zhuǎn)入了自主研發(fā)、持續(xù)發(fā)展的新格局，在國(guó)家級(jí)初步構(gòu)建了包括全球和區(qū)域模式預(yù)報(bào)系統(tǒng)、集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)及專業(yè)數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)在內(nèi)的較為完整的數(shù)值預(yù)報(bào)體系。目前，歐洲中心數(shù)值預(yù)報(bào)是我國(guó)業(yè)務(wù)使用主要模式。加強(qiáng)對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)模式的檢驗(yàn)，能有效提高對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)模式的訂正能力，從而進(jìn)一步提高暴雨預(yù)報(bào)能力。

對(duì)6月6～8日暴雨天氣過(guò)程500 hPa中低緯環(huán)流場(chǎng)進(jìn)行檢驗(yàn)分析(圖14)，可以發(fā)現(xiàn)EC24、48 h模式預(yù)報(bào)場(chǎng)與實(shí)際環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)基本一致，預(yù)報(bào)誤差較小。在對(duì)高空槽線的預(yù)報(bào)中，EC模式24 h預(yù)報(bào)的位置與實(shí)況場(chǎng)比較一致。但是在對(duì)副熱帶高壓位置和強(qiáng)度的模式預(yù)報(bào)中，模式與實(shí)況存在較大的差異，6～8日過(guò)程中，EC模式588線位于我國(guó)東部地區(qū)，而實(shí)況中588線向西延伸到孟加拉灣附近，EC模式預(yù)報(bào)場(chǎng)相對(duì)于實(shí)況比較，副高西伸脊點(diǎn)位置偏東，副高強(qiáng)度偏弱，并且隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的延長(zhǎng)，在24、48 h預(yù)報(bào)中同樣也出現(xiàn)了西伸脊點(diǎn)模式預(yù)報(bào)比實(shí)況位置要偏東的現(xiàn)象，即模式預(yù)報(bào)的副高偏弱。

注：黑線為實(shí)況場(chǎng)，藍(lán)線、紅線、綠線分別表示24、48、72 h預(yù)報(bào)。Note：Black line was actual field；blue line，red line and green line were prediction for 24，48 and 72 h，respectively.圖14　EC模式6日20：00 500 hPa高度場(chǎng)預(yù)報(bào)與實(shí)況對(duì)比Fig.14　Comparison between prediction and actual situation at 500 hPa height field on 20：00 of June 6 under EC mode

對(duì)于高空環(huán)流低槽系統(tǒng)，EC模式預(yù)報(bào)穩(wěn)定性較好，EC模式隨時(shí)效臨近預(yù)報(bào)強(qiáng)降雨強(qiáng)度逐漸減弱，對(duì)于584線低槽的預(yù)報(bào)情況，24～48 h預(yù)報(bào)低槽位置基本一致，72 h低槽預(yù)報(bào)位置較實(shí)況偏西。在實(shí)際預(yù)報(bào)中，應(yīng)當(dāng)關(guān)注模式臨近時(shí)刻的調(diào)整，增加對(duì)短時(shí)強(qiáng)降雨的預(yù)報(bào)檢驗(yàn)和訂正(圖15)。

注：黑線表示實(shí)況，紅線、綠線、藍(lán)線分別表示24、48、72 h預(yù)報(bào)。Note：Black line was actual situation；red line，green line and blue line were prediction for 24，48 and 72 h，respectively.圖15　EC預(yù)報(bào)7日8:00 500 hPa高度場(chǎng)與實(shí)況對(duì)比Fig.15　Comparison between actual situation and 500 hPa height field on 8：00 of June 7 by EC prediction

從850 hPa風(fēng)場(chǎng)6日8：00起預(yù)報(bào)檢驗(yàn)來(lái)看(圖16)，850 hPa風(fēng)場(chǎng)切變線實(shí)況主要位于湘東北到湘西南南部一線，南側(cè)西南急流最大風(fēng)速有13 m/s，EC模式24 h預(yù)報(bào)切變線位置主要在湘西、湘北一線，切變線位置明顯比實(shí)況偏北，南側(cè)最大風(fēng)速達(dá)14～15 m/s，強(qiáng)度略大于實(shí)況。

注：黑色表示實(shí)況，紅色、綠色、藍(lán)色分別表示24、48、72 h預(yù)報(bào)。Note：Black line was actual situation；red line，green line and blue line were prediction for 24，48 and 72 h，respectively.圖16　EC預(yù)報(bào)6日8：00 850 hPa風(fēng)場(chǎng)與實(shí)況對(duì)比Fig.16　Comparison between actual situation and 850 hPa wind field on 8：00 of June 6 by EC prediction

因此，在高空環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)的預(yù)報(bào)中，EC模式對(duì)高空槽線的預(yù)報(bào)與實(shí)況場(chǎng)較為接近，但是在對(duì)副熱帶高壓的預(yù)報(bào)強(qiáng)度與實(shí)況有點(diǎn)偏差，對(duì)低層風(fēng)場(chǎng)的預(yù)報(bào)中，EC模式預(yù)報(bào)的切變線位置明顯比實(shí)況較為接近，西南急流強(qiáng)度略大于實(shí)況，模式預(yù)報(bào)的切變位置與實(shí)況大致相當(dāng)，在降水的模式預(yù)報(bào)中，模式較好地預(yù)報(bào)出了此次過(guò)程暴雨發(fā)生的時(shí)間和區(qū)域，但在暴雨的強(qiáng)度和落區(qū)上，和實(shí)況相比有一定的偏差。

6　結(jié)論

此次暴雨天氣過(guò)程前期降水強(qiáng)、后期減弱，突發(fā)性強(qiáng)，范圍廣，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，造成了湖南大范圍暴雨的發(fā)生。通過(guò)以上分析，得出如下結(jié)論：

(1)此次持續(xù)性暴雨過(guò)程是在高空槽、中低層切變線以及地面弱冷空氣共同影響下產(chǎn)生的，對(duì)流強(qiáng)盛，地面有弱冷空氣侵入造成冷暖氣流交匯，都符合暴雨形成和發(fā)展的主要條件。

(2)充分的水汽條件是暴雨發(fā)生和發(fā)展的重要條件之一。此次暴雨過(guò)程中，濕層深厚，水汽條件充足，并且有冷空氣滲入，湖南中北部的水汽輻合與暴雨發(fā)生區(qū)域和強(qiáng)度有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(3)高低層渦度和散度的配置所形成的抽吸作用有利于暴雨的發(fā)生和發(fā)展。低層正渦度對(duì)應(yīng)的輻合要與高層負(fù)渦度對(duì)應(yīng)的輻散有較好的配合，高層正散度與低層負(fù)散度的配置促進(jìn)了垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。

(4)假相當(dāng)位溫、K指數(shù)、沙氏指數(shù)等與暴雨發(fā)生及發(fā)展呈顯著相關(guān)，K指數(shù)、沙氏指數(shù)已達(dá)到湖南出現(xiàn)暴雨的指標(biāo)條件；紅外云圖也是明顯地表征了對(duì)流云團(tuán)的發(fā)生和發(fā)展，對(duì)流云團(tuán)的強(qiáng)度變化和移動(dòng)路徑也非常清晰地指示了暴雨發(fā)生的時(shí)間、強(qiáng)度和移動(dòng)發(fā)展趨勢(shì)。因此，關(guān)注對(duì)流云團(tuán)的發(fā)展和移動(dòng)軌跡也是暴雨預(yù)報(bào)的重要方法之一。

(5)多普勒雷達(dá)產(chǎn)品在短時(shí)強(qiáng)降水的監(jiān)測(cè)以及短時(shí)臨近預(yù)報(bào)中有重要的指示作用。此次暴雨天氣過(guò)程中，“列車效應(yīng)”的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了大范圍暴雨的持續(xù)，回波頂高能充分反映暴雨強(qiáng)度和落區(qū)。因此，充分利用雷達(dá)觀測(cè)資料也是暴雨預(yù)報(bào)的重要措施之一。

(6)數(shù)值預(yù)報(bào)在暴雨預(yù)報(bào)中起到了主要的作用，數(shù)值預(yù)報(bào)模式的準(zhǔn)確度決定了預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)度。此次大范圍暴雨天氣過(guò)程中，整體來(lái)說(shuō)數(shù)值預(yù)報(bào)模式準(zhǔn)確度還是較高的，但是由于暴雨發(fā)生、發(fā)展也帶有很多不確定因素，數(shù)值模式預(yù)報(bào)目前還不是很完美，特別是在暴雨精細(xì)化預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度方面還存在著一定的不確定性。因此，在暴雨預(yù)報(bào)工作中，要做好數(shù)值預(yù)報(bào)模式與實(shí)況的誤差分析，并及時(shí)作出相應(yīng)的訂正。

[1] MADDEN R,JULIAN P R．Detection of a 40-50 day oscillation in the zonal wind in the tropical Pacifc[J]．J Atmos Sci，1971，28(5)：702-708．

[2] 李崇銀．大氣中的季節(jié)內(nèi)振蕩[J]．大氣科學(xué)，1990，14(1)：325．

[3] LI C Y．Actions of summer monsoon troughs(ridges) and tropical cyclone over South Asia and moving CISK mode[J]．Scientia sinica，1985，28：1197-1206.

[4] WANG B，RUI H．Synoptic clima tology of transient tropica lintraseasonal convection anomalies:1975-1985[J]．Meteor Atmos Phys,1990,44(1):43-61．

[5] LAWRENCE D M，WEBSTER P J．The boreal summer intraseasonal oscillation:Relationship between northward and eastward movement of convection[J]．J Atmos Sci，2002，59(9)：1593-1606．

[6] 陶詩(shī)言.中國(guó)之暴雨[M].北京：科學(xué)出版社，1980：8．

[7] 錢鵬，蔣薇，孔啟亮，等.一次持續(xù)大范圍暴雨過(guò)程診斷分析[J].氣象科學(xué)，2012，32(2)：188-193．

[8] 李曉容，濮梅娟，王嘯華，等.江蘇一次大暴雨過(guò)程的診斷與中尺度分析[J].氣象科學(xué)，2012，32(1)：53-61．

[9] 吳瓊，錢鵬，郭煜，等.江蘇一次持續(xù)性梅雨鋒暴雨過(guò)程診斷與分析[J].氣象科學(xué)，2014，34(5)：549-555．

[10] 寧責(zé)財(cái)，王式功，馬敏勁，等.北京一次暴雨過(guò)程數(shù)值模擬和診斷分析[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，50(6)：847-859．

[11] 閔愛(ài)榮，廖移山，楊荊安.2010 年 4-10 月我國(guó)主要暴雨天氣過(guò)程簡(jiǎn)述[J].暴雨災(zāi)害，2011，30(1)：90-96．

[12] 萬(wàn)蓉，鄭國(guó)光.地基GPS在暴雨預(yù)報(bào)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].氣象科學(xué)，2008，28(6)：697-702．

[13] 廖移山，李俊，閔愛(ài)榮，等.一次暴雨過(guò)程的數(shù)值模擬分析[J].高原氣象，2008，27(3)：558-566.

[14] 中國(guó)氣象局.暴雨年鑒：2008[M].北京：氣象出版社，2011．

[15] 袁恩國(guó)，廖移山，李勁，等.江漢平原突發(fā)性暴雨的中-β尺度研究[J].氣象學(xué)報(bào)，1995，53(A01)：604-612．

[16] 廖移山，李俊，王曉芳，等.2007年7月18日濟(jì)南大暴雨的β中尺度分析[J].氣象學(xué)報(bào)，2010，68(6)：944-956．

[17] 張振東，魏鳴，王皓.用GPS水汽監(jiān)測(cè)資料分析一次強(qiáng)對(duì)流性降水過(guò)程[J].氣象科學(xué)，2013，33(5)：492-499．

Analysis of a Heavy Rainfall Process in Hunan Province in June 2015

OUYANG Xiao-juan

(Department of Atmospheric Sciences, College of Continuing Education, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing, Jiangsu 210044)

Heavy rainfall is more frequent in Hunan Province. A heavy rainfall process in Hunan Province in June 2015 was analyzed in order to identify its characteristics. The early rainfall was relatively strong, and the late rainfall weakened and moved?southwards, which was mainly affected by the high altitude southern trough and low level shear line. A weak cold air invaded the ground inverse trough. Thus, the intersection of cold and warm air was a typical heavy rainfall process with low vortex cold trough type. Upper-level jet stream and low-level jet stream promoted each other through strong vertical movement, which continually strengthened the jet stream to transport water vapor. A continuous passage of water vapor was established in Hunan Area. Pseudo-equivalent temperature contours was intensive in the area of heavy rainfall, which was helpful to form a clear deep moist convection environmental field, and to promote the formation and sustainable development of heavy rainfall. Within the range of 600-1 000 hPa, pseudo-equivalent temperature decreased with the increase of height, showing that there was convective instability over the area. K index and unstable energy were both relatively large; low-level convergence uplifted, which triggered the release of instable energy, which led to the eastward movement of continuous convective cloud clusters. It was conducive to the maintenance and development of the heavy rainfall, resulting in a wide range of this rainstorm.

Water vapor; Shear line; Convective cloud clusters;Hunan Province

歐陽(yáng)小娟(1971- )，女，湖南隆回人，助理工程師，從事天氣觀測(cè)和暴雨預(yù)報(bào)研究。

2016-05-30

S 161.6

A

0517-6611(2016)24-188-07