張福林

（湖北省神農(nóng)架林區(qū)氣象局，神農(nóng)架 442400）

神農(nóng)架多發(fā)暴雨成因及對農(nóng)業(yè)的影響分析

張福林

（湖北省神農(nóng)架林區(qū)氣象局，神農(nóng)架 442400）

2014年，神農(nóng)架初秋降水異常，暴雨多發(fā)，局地降水強度大，對農(nóng)業(yè)影響嚴重。文章利用相關資料，對多發(fā)暴雨天氣成因及對農(nóng)業(yè)的影響進行分析。分析發(fā)現(xiàn)，神農(nóng)架山脈地形對暴雨強度和落區(qū)有較大影響，暴雨多發(fā)，使秋作物產(chǎn)量和質(zhì)量下降，甚至造成水毀農(nóng)田災害。

暴雨 環(huán)流 中尺度云團 地形作用 農(nóng)業(yè)影響

文章主要從2014年9月1日大暴雨個例出發(fā)，依據(jù)數(shù)值預報模式，結合衛(wèi)星、雷達資料和區(qū)域自動站資料，進行診斷分析，并就當?shù)氐匦螌Ρ┯暧绊戇M行探討，以期總結出該地域初秋多發(fā)暴雨的主要天氣系統(tǒng)和地形影響成因，為今后當?shù)乇┯觐A報和農(nóng)事活動，提供參考和決策。

1 降雨實況及農(nóng)業(yè)影響

2014年8月下旬至9月，鄂西山區(qū)神農(nóng)架發(fā)生了罕見的多發(fā)暴雨災害天氣，40 d內(nèi)降雨總量達1 208.8 mm（神農(nóng)頂站為例），期間出現(xiàn)了3次大暴雨和7次暴雨，是神農(nóng)架有觀測資料記錄以來，測到的最強多發(fā)暴雨過程（圖1 a）。同時，西南部暴雨強度大，頻率高（圖1 b），其中最強降水中心位于神農(nóng)頂和大九湖，且西南部面雨量普遍高于東北部。由于異常暴雨影響，全區(qū)受災人口 1 985 人，農(nóng)作物受災面積 723.47 hm2，成災面積699.87 hm2，絕收面積260 hm2。公路、河堤 、橋梁、電站、景區(qū)內(nèi)服務設施等受損嚴重，經(jīng)濟損失約 3 200 萬元。

2 環(huán)流背景特征

從歐洲中心中高度場（圖2 a）上可以看出，中高緯的200 hPa 高度上，為“二槽一脊”型。其中，低壓槽低值中心位于巴爾喀什湖以北地區(qū)，在貝加爾湖以西有一高壓脊，貝加爾湖以東及我國內(nèi)蒙以西地區(qū)，為較深厚的低壓槽。這種形勢有利于北方冷空氣在脊前偏強的西北氣流引導下，進入神農(nóng)架上空，形成極端降水；在神農(nóng)架附近的對流層中低層，為氣旋性環(huán)流，且有明顯的輻合，在低層存在氣旋性切變。而中緯度南亞高壓東側鄂西上空，為反氣旋性距平環(huán)流控制，持續(xù)維持偏西與偏北風的分流區(qū)，呈現(xiàn)為顯著的輻散，在神農(nóng)架地區(qū)形成了高層輻散與中低層輻合的相互配合，造成該地區(qū)強烈的上升運動。

在鄂西地區(qū)初秋，非極端降水時期（圖2 b），副熱帶高壓588線在鄂西地區(qū)初秋，降水期西伸一般能達到100°E 左右，這也是1年中，位置最偏西時期。在 500 hPa 高度上，副高西伸位置則到達95°E 附近，副高南側不斷有氣旋發(fā)展，低緯度熱帶氣旋活躍，促使副高位置少動，暴雨區(qū)正位于副高西北側。700 hpa有一支強盛的西南風急流，自西南地區(qū)延伸橫穿湖北，切變線呈東北-西南走向，位于河南中部-陜南-四川東南部一線，神農(nóng)架區(qū)位于切變線以南；850 hpa陜南與四川交界處有一弱低渦存在，神農(nóng)架區(qū)位于低渦的東南象限。

可見神農(nóng)架初秋，極端降水的形成與副熱帶高壓脊線的異常西伸北抬有著密切的聯(lián)系。在副熱帶地區(qū)，副熱帶高壓比以往位置更偏西偏北，這有利于的水汽沿副高邊緣向鄂西地區(qū)輸送，并與來自北方的冷空氣交匯于鄂西地區(qū)上空，從而形成強降水。分析7場暴雨和3場大暴雨發(fā)生期間的副高變化，大致表現(xiàn)為西伸北抬加強后，又東退，并由于熱帶低壓、臺風異常活躍，阻止副高南落。正是副高的西進東退與北側冷空氣系統(tǒng)的重建，而造成暴雨多發(fā)。

3 水汽動力條件

暴雨必不可少的條件之一是水汽。低層急流的配合，對初秋暴雨的水汽輸送起到了重要作用。暴雨過程中，神農(nóng)架水汽含量約為8～14 g/kg （圖3 a），并有2條水汽輸送軸線，一條呈南北向，說明水汽來自南海；另一條呈東西向，水汽來自西太平洋（圖3 b），這2條水汽通量相匯于暴雨區(qū)上風方，為暴雨提供源源不斷的水汽。而且，川南-湖北-河南持續(xù)維持西南至東北向的正渦度平流區(qū)，神農(nóng)架處在負垂直速度的大值區(qū)，對應較強的上升運動區(qū)，暴雨就發(fā)生在最強上升運動區(qū)，其南北各有一個負渦度區(qū)，有下沉運動補償。

4 山地地形作用影響

地形對暴雨的影響較大，地形性強迫抬升和輻合是觸發(fā)暴雨的重要機制，當山地走向與背風向交角較大時，暖濕氣流沿坡爬升，對流旺盛，雨量加大，形成迎風坡降雨中心，地形阻擋，也使降水系統(tǒng)移速減慢，雨時延長。神農(nóng)架林區(qū)地形復雜，高低相差懸殊，西南高東北低，神農(nóng)頂海拔3 106.2 m，主峰近似東西向，這種高海拔地形，對底層東南風或西南風的動力抬升與北方氣流的阻滯作用是暴雨持續(xù)時間較長的重要因素。積分時間越長，地形效應越明顯。除此之外，當天氣尺度系統(tǒng)所形成的不穩(wěn)定環(huán)境條件具備時，強迫上升可以激發(fā)對流發(fā)生，觸發(fā)中尺度雨團及中尺度系統(tǒng)。

此次多發(fā)暴雨，受神農(nóng)架地形影響很大，在相同環(huán)境背景下，神農(nóng)架西南部降水顯著多于東北部。因此證明，地形動力抬升和阻擋作用，在降水強度和分布上都起著關鍵作用。

圖1a 2014年8月23日至9月30日，神農(nóng)頂站各日降水量（單位：mm）

圖1b 2014年8月25至9月1日神農(nóng)架境內(nèi)累計降水量分布

圖2a 2014年09月1日08時EC 200 hpa高度場

圖2b 2014年08月31日20時綜合分析

5 衛(wèi)星云圖及多普勒雷達的應用

從實時的衛(wèi)星云圖動態(tài)變化看，β中尺度云團自西南向東北移動，移動過程中，不斷合并加強組成新的中尺度暴雨云團（圖4 a）。通過對多普勒天氣雷達的觀測分析發(fā)現(xiàn)，多次暴雨均為積層混合型絮狀回波，受神農(nóng)架山脈地形的影響，無論回波移動方向如何，較強回波均在迎風坡加強、移速減慢（圖4 b），對應降水加強。從當?shù)氐睦走_回波監(jiān)測看，各次暴雨大致分2個階段，首先以混合性降水為主，以后轉為穩(wěn)定性降水。

6 秋季暴雨對神農(nóng)架農(nóng)業(yè)的影響

神農(nóng)架秋作物種類多，主要糧食作物有玉米、水稻、紅薯等。此外，還有大豆、蔬菜等經(jīng)濟作物。農(nóng)業(yè)是當?shù)氐闹匾?jīng)濟來源之一。2014年，神農(nóng)架初秋，降水異常，暴雨多發(fā)、頻發(fā)，局地降水強度大，持續(xù)時間長，對玉米、中稻等作物成熟收獲影響較大，秋作物無法及時收獲，玉米子粒發(fā)生霉變，紅薯塊莖腐爛。長時間的多發(fā)暴雨，導致農(nóng)田內(nèi)澇，甚至造成水災。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可依據(jù)暴雨災害預測、預警信息及時排水，防止?jié)澈?。對已成熟作物及時搶收，減少損失。因此，加強初秋多發(fā)暴雨成因分析研究，及時發(fā)布暴雨災害預測、預警信息，對農(nóng)業(yè)防災、救災和抗災具有重要意義。

圖3a 2014年9月1日08時850 hpa比濕

圖3b 2014年9月1日08時850 hpa水汽通量散度

圖4a 2014年9月1日6∶30紅外云

圖4b 2014年9月1日03∶56神農(nóng)架雷達組合反射率

7 結論

（1）西太平洋副熱帶高壓、貝加爾湖低槽是鄂西初秋降水的主要影響系統(tǒng)。當貝加爾湖低槽深后，且副熱帶高壓偏西偏強，熱帶氣旋活躍時，有利于鄂西神農(nóng)架多初秋降水暴雨；對流層中低層長時間維持著氣旋性環(huán)流，低層水汽輻合明顯，導致暴雨甚至大暴雨頻頻出現(xiàn)。

（2）神農(nóng)架地形強迫抬升和輻合是觸發(fā)暴雨的重要機制。在相同環(huán)境背景下，神農(nóng)架西南部降水顯著多于東北部。由此證明，地形動力抬升和阻擋作用，在降水強度和分布上都起著關鍵作用。

（3）頻發(fā)暴雨正是多個β中尺度云團，由地形抬升觸發(fā)或經(jīng)川東移出時，在神農(nóng)架合并加強造成的。多普勒天氣雷達的觀測分析發(fā)現(xiàn)，受神農(nóng)架山脈地形的影響，回波移動中較強回波均在迎風坡加強、移速減慢，對應降水加強。

（4）初秋是收播的關鍵農(nóng)事季節(jié)，加強初秋暴雨，尤其多發(fā)暴雨成因分析研究，及時發(fā)布暴雨災害預測、預警信息，為農(nóng)業(yè)防災、救災和抗災提供決策依據(jù)，具有重要意義。