沈 茜，宗德孝，何 娟

(云南省昭通市氣象局，云南 昭通 657000)

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云南昭通“7·05”副高外圍極端強(qiáng)降水中尺度分析

沈 茜，宗德孝，何 娟

(云南省昭通市氣象局，云南 昭通 657000)

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料、FY-2E逐小時(shí)相當(dāng)黑體溫度(TBB)、自動(dòng)站實(shí)時(shí)觀測(cè)資料等，對(duì)云南昭通2016年7月5日副高外圍的極端強(qiáng)降水進(jìn)行中尺度分析。結(jié)果表明：副高西伸加強(qiáng)，觸發(fā)低層產(chǎn)生中小尺度系統(tǒng)，在近地面層弱冷空氣影響配合下，冷暖氣流交匯，產(chǎn)生降水；中尺度雨團(tuán)在副高的影響下在原地不斷的生成、發(fā)展、消亡是產(chǎn)生此次極端強(qiáng)降水的主要原因；700 hPa垂直螺旋度或垂直螺旋度梯度迅速增大，且對(duì)應(yīng)500 hPa垂直螺旋度為較大的正值或較小的負(fù)值的地區(qū)，有較強(qiáng)的降雨產(chǎn)生；地形抬升作用也是促成此次極端強(qiáng)降水的重要原因。

極端強(qiáng)降水；中尺度雨團(tuán)；螺旋度

1 引言

極端天氣事件是指天氣(氣候)的狀態(tài)嚴(yán)重偏離其平均態(tài)，在統(tǒng)計(jì)意義上屬于不易發(fā)生的事件，而極端降水也是極端天氣事件的一種。副高西側(cè)外圍氣流具有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性，產(chǎn)生的降雨過程具有分散性的特征，并且也經(jīng)常會(huì)有單點(diǎn)性極端強(qiáng)降水的發(fā)生，在預(yù)報(bào)時(shí)較難把握，所以有很多預(yù)報(bào)工作者們對(duì)于副高外圍的降水進(jìn)行了研究。陳瑞敏[1]等發(fā)現(xiàn)暴雨特別是局地短時(shí)暴雨的產(chǎn)生與中尺度系統(tǒng)有著直接的關(guān)系，而中尺度系統(tǒng)又是在有利的天氣尺度背景下發(fā)生發(fā)展的。王宗敏[2]等發(fā)現(xiàn)副高外圍對(duì)流雨帶由若干具有一定間隔的對(duì)流單體構(gòu)成，單體在隨對(duì)流層中層氣流的移動(dòng)中逐漸發(fā)展直至消亡；在副高西北側(cè)存在寬廣的帶狀中低云區(qū)，在晴空區(qū)和低云區(qū)交界處常常產(chǎn)生間斷的對(duì)流云帶，云帶上的對(duì)流單體常能達(dá)到MCC標(biāo)準(zhǔn)，有時(shí)它們能夠合并形成連續(xù)的帶狀對(duì)流云系。韋惠紅[3]等發(fā)現(xiàn)特大暴雨出現(xiàn)在強(qiáng)不穩(wěn)定能量條件下，高低空急流耦合引起次級(jí)環(huán)流觸發(fā)不穩(wěn)定能量進(jìn)一步釋放，對(duì)流有效位能的增強(qiáng)、發(fā)展、消亡較好的反應(yīng)了暴雨天氣過程演變情況。夏茹娣[4]等發(fā)現(xiàn)由于大尺度形勢(shì)(鋒面、副熱帶高壓、低空急流)穩(wěn)定維持，使強(qiáng)降水雨團(tuán)和中尺度對(duì)流云團(tuán)在同一地區(qū)此起彼伏，反復(fù)發(fā)生。董海萍[5]等發(fā)現(xiàn)當(dāng)云南地區(qū)具備有利的大尺度環(huán)流形勢(shì)時(shí)，其獨(dú)特的地形地貌致使在其近地層經(jīng)常會(huì)有一些中尺度輻合線附近頻繁產(chǎn)生，且大多為β中尺度系統(tǒng)，造成局地強(qiáng)降水。幕建利[6]等發(fā)現(xiàn)強(qiáng)降水主要發(fā)生在地面靜止鋒和鋒前暖區(qū)的中尺度切變線(或中尺度輻合線)和中尺度渦旋或中尺度輻合中心附近，中尺度渦旋內(nèi)的降水是由颮線上γ中尺度對(duì)流單體形成的“列車效應(yīng)”產(chǎn)生的，而中尺度切變線附近的降水則是由颮線的發(fā)展合并加強(qiáng)產(chǎn)生的。張國(guó)華[7]等發(fā)現(xiàn)強(qiáng)降水中心附近，中低層一般為垂直螺旋度的正值中心，高層垂直螺旋度為零或者負(fù)值，并且降水越強(qiáng)，螺旋度的正值也越大，降水強(qiáng)度增加的過程往往與中低層螺旋度的迅速增加相伴。尤紅[8]等發(fā)現(xiàn)當(dāng)中低層正螺旋度迅速增大，高層負(fù)螺旋度迅速減小或中低層正、高層負(fù)螺旋度中心增大、減小區(qū)重疊在同一經(jīng)度或緯度線附近時(shí)，對(duì)應(yīng)地面雨強(qiáng)最強(qiáng)和強(qiáng)降水范圍最大。

2016年7月5日傍晚開始到6日白天，昭通市出現(xiàn)了一次區(qū)域性的暴雨天氣過程，在昭通市鹽津、水富、綏江三縣出現(xiàn)大暴雨(由于水富縣自動(dòng)站資料未上傳管理，所以下文不以討論)，其中鹽津中北部出現(xiàn)了特大暴雨。此次降雨過程的主要時(shí)間段為7月5日17時(shí)—7月6日04時(shí)，在12 h內(nèi)普洱站降雨量達(dá)316.5 mm，此為昭通市自有氣象資料以來觀測(cè)到的最大值。這次降水過程觸發(fā)大面山洪、兼有泥石流、滑坡、崩塌、過江洪水，10 h內(nèi)，死亡(失蹤)12人，造成農(nóng)業(yè)、交通、電力、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重?fù)p毀，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)7億多元。通過利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料、FY-2E逐小時(shí)相當(dāng)黑體溫度(TBB)、自動(dòng)站實(shí)時(shí)觀測(cè)資料等對(duì)此次降雨過程進(jìn)行中尺度分析，試圖找出造成此次極端強(qiáng)降水的中尺度條件。

2 降雨實(shí)況

2016年7月5日傍晚開始到7月6日白天，昭通市出現(xiàn)了一次極端的強(qiáng)降水天氣，其中鹽津、水富、綏江、永善、大關(guān)、昭陽(yáng)、魯?shù)?、巧家普降大—暴雨、局部特大暴雨。此次降雨過程具有范圍廣，降雨強(qiáng)度強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，并且自北向南發(fā)展，特大暴雨點(diǎn)集中的特點(diǎn)。從7月5日17時(shí)—6日17時(shí)，全市鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)特大暴雨3站，大暴雨5站，暴雨18站，大雨30站。降雨量大于150 mm的站次均出現(xiàn)在鹽津，分別為鹽津普洱(321.7 mm)，鹽津沿江(307 mm)，鹽津艾田(259.1 mm)，鹽津串絲(207.5 mm)，鹽津中和(207.5 mm)，鹽津?yàn)╊^(162.7 mm)。累積雨量最大的站點(diǎn)普洱站的最大小時(shí)雨量為64.8 mm。

圖1 7月5日17時(shí)—6日17時(shí)累積降雨量和普洱站逐小時(shí)降雨量(單位：mm)Fig.1 Cumulative rainfall from17∶00 on July 5th to17∶00 on 6th and Puer station hourly rainfall(unit:mm)

3 強(qiáng)降水成因分析

3.1 形勢(shì)分析

7月5日14時(shí)500 hPa上，中高緯地區(qū)是一槽一脊，河套以東為高壓控制，以西為低槽區(qū)，副高西伸脊點(diǎn)位于116°E，27°N，長(zhǎng)江到河套之間為兩高之間的低值區(qū)，四川盆地西北部有一個(gè)短波槽，槽后西北氣流帶來冷平流和副高外圍輸送的暖濕氣流在昭通交匯。5日20時(shí)副高西伸脊點(diǎn)位于114°E，26°N，700 hPa(圖2a)上滇東北的西北部有一條切變線，北部灣有一個(gè)低值系統(tǒng)，偏南急流形成，昭通市有風(fēng)速輻合，從北部灣和孟加拉灣共同輸送來的水汽在切變線附近匯合，近地面層有冷空氣入侵，冷暖交匯，此時(shí)在昭通北部地區(qū)已經(jīng)開始降雨。6日02時(shí)，兩個(gè)反氣旋環(huán)流維持，副高西進(jìn)到112°E，700 hPa切變線(圖2b)壓到昭通市的西部到南部一帶，北部灣的低值系統(tǒng)隨著副高的加強(qiáng)西伸北抬而略有西移北上，地面熱低壓維持，此時(shí)雨帶依然集中在切變線附近。6日08時(shí)，副高繼續(xù)加強(qiáng)西伸北抬到110°E，28°N。由于副高西伸北抬，700 hPa(圖2c)切變線位置維持不變；副高繼續(xù)加強(qiáng)，昭通市受副高控制，水汽輸送切斷，降雨趨于結(jié)束。整個(gè)過程副高較強(qiáng)，在昭通市的東部地區(qū)降雨較小，主要的降雨區(qū)域集中在昭通市的北部到南部一帶。因副高穩(wěn)定少動(dòng)，系統(tǒng)原地生成發(fā)展消亡。西南暖濕氣流加大了對(duì)流不穩(wěn)定性，使得中尺度系統(tǒng)發(fā)展。

3.2 中尺度濾波

由于天氣尺度系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度還不能產(chǎn)生暴雨，暴雨主要是在中小尺度系統(tǒng)下產(chǎn)生的[9]。帶通濾波器[9]的功能是保留某一段的波而濾去其他部分的波。所以使用9點(diǎn)帶通濾波器來對(duì)700 hPa的風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行濾波，得到中小尺度的系統(tǒng)。

5日14時(shí)(圖略)，昭通市的西南部地區(qū)出現(xiàn)了一個(gè)閉合的中α尺度的低渦，5日20時(shí)，低渦環(huán)流的范圍變大，控制整個(gè)昭通地區(qū)，低渦中心位于昭通的西部，并且5日20時(shí)15分云帶中亮溫<-52 ℃的區(qū)域位于氣旋性環(huán)流的東側(cè)和586線之間，云團(tuán)A和云團(tuán)B分別生成于中尺度低渦的東南部和低渦南部輻合氣流最強(qiáng)的區(qū)域。5日14—20時(shí)，除東部以外，全市大部分地區(qū)都出現(xiàn)了降雨，降雨量最大的地區(qū)集中在東北部，隨著低渦的加強(qiáng)發(fā)展，降雨強(qiáng)度明顯增大，并且最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在低渦中心的東部。6日02時(shí)(圖3b)云系中亮溫在-52 ℃以下的區(qū)域仍然存在于586線和中尺度低渦之間，此時(shí)中尺度低渦的南部輻合明顯變小，云團(tuán)B已經(jīng)明顯減弱；在低渦的東南部云團(tuán)A仍然存在，但強(qiáng)度較5日20時(shí)有所減弱。降雨量最大的地區(qū)仍然集中在昭通市的北部地區(qū)，其中以鹽津、綏江兩個(gè)縣的降雨強(qiáng)度最大，此時(shí)最大雨強(qiáng)仍然位于低渦中心的東部。6日08時(shí)(圖略)，低渦減弱消失，降雨趨于結(jié)束。

(a) (b) (c)圖2 700 hPa風(fēng)場(chǎng)(a為7月5日20時(shí)，b為7月6日02時(shí)，c為7月6日08時(shí))Fig.2 Wind field in 700 hPa (a, 20∶00 on July 5th. b, 02∶00 on July 6th, c, 08∶00 on July 6th)

根據(jù)以上分析，在此次降雨過程中，云帶主要出現(xiàn)在中尺度低渦東側(cè)到南側(cè)和586線附近，并且TBB<-52 ℃的區(qū)域均出現(xiàn)在中尺度低渦和586線之間。雨強(qiáng)最大的地區(qū)出現(xiàn)在低渦中心的東部，降雨強(qiáng)度較強(qiáng)。

圖3 700 hPa濾波后流場(chǎng)(5日20時(shí)和6日02時(shí))，TBB值(單位：℃)(5日20時(shí)15分和6日02時(shí)15分)，586線(5日20時(shí)和6日02時(shí))Fig.3 After filtering the flow field in 700 hPa(20∶00 on 5th and 02∶00 on 6th), TBB(unit:℃) (20∶15 on 5th and 02∶15 on 6th ), 586 line(20∶00 on 5th and 02∶00 on 6th)

3.3 中尺度雨團(tuán)與相當(dāng)黑體亮溫(TBB)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

3.3.1 中尺度雨團(tuán) 一次暴雨天氣過程的降水總量并非由一次連續(xù)降水所組成，而由于此過程期間中尺度雨團(tuán)不斷生成和移動(dòng)的結(jié)果[9]。從自動(dòng)站觀測(cè)得到的逐小時(shí)雨量分布變化圖(圖略)看出， 5日18時(shí)有2個(gè)雨團(tuán)，分別位于彝良、鎮(zhèn)雄的交界處和鹽津北部，中心強(qiáng)度均為15 mm/h以上；19時(shí)昭通市南部局部地區(qū)也出現(xiàn)了中尺度雨團(tuán)，北部鹽津地區(qū)的雨團(tuán)加強(qiáng)，并且范圍變大，覆蓋了整個(gè)北部地區(qū)，中心強(qiáng)度加強(qiáng)為25 mm/h以上；20時(shí)南部的雨團(tuán)范圍擴(kuò)大，并且有向南移動(dòng)的趨勢(shì)，強(qiáng)度保持不變，北部雨團(tuán)則發(fā)展為一個(gè)強(qiáng)盛的中β尺度雨團(tuán)，強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，雨團(tuán)中心值加強(qiáng)到50 mm/h，在鹽津的艾田站出現(xiàn)了92.2 mm/h的較強(qiáng)降水；21時(shí)南部雨團(tuán)強(qiáng)度減小，分散為幾個(gè)獨(dú)立的雨團(tuán)，北部雨團(tuán)強(qiáng)度和范圍也有減小的趨勢(shì)，但中心一直維持在鹽津北部地區(qū)，中心強(qiáng)度為35 mm/h；22時(shí)以北部地區(qū)降水為主，有3個(gè)中尺度雨團(tuán)，其中在永善和大關(guān)交界處的雨團(tuán)剛發(fā)展起來，強(qiáng)度維持在35 mm/h，位于鹽津北部的雨團(tuán)持續(xù)減弱；23時(shí)位于鹽津北部的雨團(tuán)又開始加強(qiáng)，中心強(qiáng)度達(dá)55 mm/h，其余地區(qū)的雨團(tuán)明顯減弱；6日00—01時(shí)，北部的降雨減弱，南部的降雨加強(qiáng)；6日02時(shí)鹽津北部地區(qū)的雨團(tuán)，再度加強(qiáng)為一個(gè)中β尺度的雨團(tuán)，中心強(qiáng)度為55 mm/h；6日03時(shí)，鹽津北部中β尺度雨團(tuán)維持，但降雨強(qiáng)度減小到35 mm/h；6日04時(shí)以后，北部雨團(tuán)減弱消亡，全市的降雨趨于結(jié)束。

由以上分析可知，中β尺度雨團(tuán)集中在昭通市的北部和南部地區(qū)。結(jié)合圖3分析可得，這些雨團(tuán)均生成在中尺度低渦的中心(昭通市南部)和中尺度低渦中心東部；當(dāng)中尺度低渦維持發(fā)展加強(qiáng)時(shí)，中尺度雨團(tuán)也在不停生成發(fā)展。在低渦中心的東部，即鹽津的北部地區(qū)，中β尺度雨團(tuán)一直在原地不斷生成發(fā)展消亡，從而引發(fā)局地極端強(qiáng)降水發(fā)生。

3.3.2 相當(dāng)黑體亮溫(TBB)分析 由逐小時(shí)TBB值分布變化圖可以看出(圖4)，17時(shí)15分開始，從滇東北到滇中有一些云系開始發(fā)展，18時(shí)15分可見云系連成帶狀；19時(shí)15分，帶狀云系內(nèi)有一些中β尺度的對(duì)流云團(tuán)在發(fā)展，昭通境內(nèi)可以看到有兩個(gè)中β尺度的對(duì)流云團(tuán)，云頂亮溫均低于-62 ℃，并且結(jié)構(gòu)密實(shí)。20時(shí)15分，昭通境內(nèi)的兩個(gè)中β尺度對(duì)流云團(tuán)A、B云頂亮溫低于-62 ℃的面積明顯變大，均發(fā)展為中α尺度的對(duì)流云團(tuán)。17時(shí)開始到20時(shí)，昭通的強(qiáng)降雨主要集中在鹽津縣的北部(在云團(tuán)a西北部TBB<-52 ℃的區(qū)域內(nèi))，19—20時(shí)雨強(qiáng)最大(此時(shí)對(duì)應(yīng)云團(tuán)A強(qiáng)烈發(fā)展)，云團(tuán)A西北部的TBB值迅速減小到-62 ℃。21時(shí)15分云團(tuán)A繼續(xù)發(fā)展，云頂亮溫達(dá)到-72 ℃以下；南部的云團(tuán)B已經(jīng)消亡， 20—21時(shí)的雨強(qiáng)有所減弱，降雨區(qū)域?yàn)樵茍F(tuán)西北部TBB值梯度最大的地方。22時(shí)15分云團(tuán)A略有減弱，中心亮溫值增大到-62 ℃，對(duì)應(yīng)此時(shí)的降雨強(qiáng)度基本維持，并且中尺度雨團(tuán)也位于云團(tuán)A西北部TBB值梯度最大的地方。23時(shí)15分，云團(tuán)A迅速消散減弱；對(duì)比22時(shí)15分的云圖可以看出，云團(tuán)A的西北部TBB值梯度明顯減小，但中尺度雨團(tuán)所在的位置TBB值依然維持在-52 ℃以下，此時(shí)間段內(nèi)主要降雨區(qū)域也位于TBB值梯度迅速減小的區(qū)域。6日00時(shí)15分，鹽津境內(nèi)的云系又有所發(fā)展，TBB值由-42 ℃減小到-52 ℃，降雨強(qiáng)度較前1 h有所減小，中尺度雨團(tuán)依然位于云團(tuán)北部TBB值梯度最大的地區(qū)。6日01時(shí)15分，云系持續(xù)減弱，主要降雨區(qū)域依然維持在鹽津北部地區(qū)，但降雨強(qiáng)度明顯減?。淮藭r(shí)鹽津北部的TBB值上升到-42 ℃，并且TBB值梯度明顯減小。6日02時(shí)15分，云團(tuán)A又重新發(fā)展，云團(tuán)西北部的TBB值梯度又明顯增大；01—02時(shí)中尺度雨團(tuán)也開始發(fā)展，降雨強(qiáng)度明顯增大。6日03時(shí)15分，隨著云團(tuán)A有所東移，鹽津北部地區(qū)的TBB值梯度又開始減小，降雨維持，但強(qiáng)度減小。隨著云團(tuán)逐漸東移減弱，降雨趨于結(jié)束。

圖4 昭通市7月5日20時(shí)15分—6日01時(shí)15分逐小時(shí)TBB(單位：℃)Fig.4 Hourly TBB from 17∶15 on July 5th to 04∶15 on July 6th in Zhaotong

由以上分析可得，在此次過程中，當(dāng)中尺度對(duì)流云團(tuán)迅速發(fā)展或者迅速減弱的同時(shí)，伴隨著一些中尺度雨團(tuán)生成，并且中尺度雨團(tuán)多發(fā)生在對(duì)流云團(tuán)的西北部云頂亮溫較低的區(qū)域或者TBB值梯度最大的地區(qū)。在對(duì)流云團(tuán)西北部TBB<-52 ℃的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的中尺度雨團(tuán)雨強(qiáng)>25 mm/h。在TBB值迅速減小到-62 ℃或者TBB值梯度迅速增大的過程中，降雨強(qiáng)度較強(qiáng)，雨團(tuán)的中心雨強(qiáng)達(dá)到50 mm/h以上。此次過程中有兩次TBB值梯度迅速減小，并且TBB值梯度減小程度越大，對(duì)應(yīng)的小時(shí)雨強(qiáng)越強(qiáng)。TBB最低值達(dá)到-52 ℃以下時(shí)，TBB值梯度減小最大的地區(qū)雨強(qiáng)>35 mm/h。正因?yàn)閷?duì)流云團(tuán)在此次過程中一直在原地生成、發(fā)展、衰減導(dǎo)致了云團(tuán)西北部地區(qū)(鹽津的北部)不停地有中尺度雨團(tuán)生成，使得鹽津北部地區(qū)出現(xiàn)了極端強(qiáng)降水。

3.4 水汽條件分析

產(chǎn)生暴雨的必要條件之一是有源源不斷的水汽供應(yīng)。從700 hPa水汽通量場(chǎng)(圖5)可以看出，此次降雨過程的水汽源地有孟加拉灣、南海和北部灣。從水汽輸送的強(qiáng)度來看，最主要的水汽來源是南海和北部灣。北部灣處的低值系統(tǒng)東側(cè)的東南氣流和副高西側(cè)外圍的東南氣流共同輸送水汽到昭通市。從5日14時(shí)(圖5a)700 hPa的水汽通量場(chǎng)可以看出，此時(shí)已經(jīng)有水汽從源地向昭通輸送，昭通市的中部和北部地區(qū)水汽通量達(dá)到6 g·s-1·cm-1·hPa-1，這個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)著昭通出現(xiàn)降雨的主要區(qū)域，其中在昭通的北部明顯的可以看到一個(gè)水汽通量的中心，達(dá)到8 g·s-1·cm-1·hPa-1。說明在降雨發(fā)生前，昭通市已經(jīng)有水汽的積累，并且700 hPa水汽積累的大值區(qū)對(duì)應(yīng)其后出現(xiàn)的特大暴雨落區(qū)。到5日20時(shí)(圖5b)，水汽輸送明顯較14時(shí)有所增大，昭通市的大部地區(qū)水汽通量達(dá)到8 g·s-1·cm-1·hPa-1以上，其中在昭通的北部，即特大暴雨發(fā)生的地區(qū)，水汽通量達(dá)到12 g·s-1·cm-1·hPa-1。同時(shí)也可以看出在降雨發(fā)生過程中，700 hPa水汽通量的大值區(qū)和降雨落區(qū)對(duì)應(yīng)較好。

圖5 700 hPa水汽通量(單位：g·s-1·cm-1hPa-1)(a 為7月5日14時(shí)，b為7月5日20時(shí))Fig.5 Moisture flux in 700 hPa(unit: g·s-1·cm-1·hPa-1)(a, at 14∶00 on July 5th, b, at 20∶00 on July 5th)

從850 hPa水汽通量場(chǎng)(圖略)可以看出，5日14時(shí)也有水汽輻合，但沒有水汽輻合中心，只有東部地區(qū)的水汽通量達(dá)到6 g·s-1·cm-1·hPa-1，其余地區(qū)水汽輻合不明顯。到5日20時(shí)，水汽通量的中心也位于昭通的中部和北部地區(qū)，量級(jí)為6 g·s-1·cm-1·hPa-1。所以對(duì)比700 hPa和850 hPa的水汽通量可知，此次降雨過程的水汽輸送主要在700 hPa高度上，并且在降雨發(fā)生前和降雨發(fā)生的過程中，700 hPa上的水汽通量的大值區(qū)和特大暴雨產(chǎn)生的區(qū)域?qū)?yīng)較好。

3.5 垂直螺旋度分析

垂直螺旋度是垂直渦度和垂直速度的積，它的大小反映垂直方向上旋轉(zhuǎn)與沿旋轉(zhuǎn)軸方向運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱程度，所以垂直螺旋度在一定程度上不僅能反映系統(tǒng)的維持狀況，還能反映系統(tǒng)發(fā)展、天氣現(xiàn)象的劇烈程度[10]。垂直螺旋度在P坐標(biāo)系中計(jì)算表達(dá)式參見文獻(xiàn)[10]。

分析了500 hPa和700 hPa螺旋度隨時(shí)間的變化。在5日14時(shí)700 hPa上(圖6a)，昭通的北部地區(qū)螺旋度為正值，中心值為2×10-5m·s-2，對(duì)應(yīng)500 hPa上為0；到5日20時(shí)700 hPa上，昭通北部的螺旋度的大小和范圍明顯增大，出現(xiàn)了一個(gè)11×10-5m·s-2的中心，此時(shí)對(duì)應(yīng)的500 hPa上的螺旋度為-1×10-5m·s-2；而5日14—20時(shí)的降雨區(qū)域主要出現(xiàn)在鹽津北部、昭陽(yáng)和魯?shù)榻唤缣幍哪喜?，即?duì)應(yīng)700 hPa螺旋度中心的東北部和東南部等值線密集帶。6日02時(shí)，700 hPa上昭通北部的螺旋度正值區(qū)向北移，轉(zhuǎn)為負(fù)值區(qū)控制，強(qiáng)度減小，昭通的東部和南部邊緣螺旋度均為正值；500 hPa上昭通的東部和南部都是正值區(qū)，其余地區(qū)為0，此時(shí)降雨出現(xiàn)在鹽津的北部和永善的南部，其中鹽津北部雨區(qū)對(duì)應(yīng)的螺旋度分布為700 hPa上螺旋度正值區(qū)的東南部，即為螺旋度梯度最大的地方，對(duì)應(yīng)的500 hPa上螺旋度在0～1之間；永善南部對(duì)應(yīng)的700 hPa螺旋度為正值，較前一時(shí)次有所增大，而對(duì)應(yīng)的500 hPa上有一個(gè)5×10-5m·s-2的中心。由此可以得出，降雨開始時(shí)，700 hPa螺旋度或者螺旋度梯度迅速增大，降雨主要出現(xiàn)在700 hPa螺旋度正值區(qū)的東北部和東南部等值線密集處，或者正值區(qū)東南部螺旋度梯度最大的地方；而對(duì)應(yīng)的500 hPa上螺旋度為較大的正值或者較小的負(fù)值，且當(dāng)500 hPa上的值為0左右時(shí)，雨強(qiáng)最強(qiáng)。

3.6 地形的影響

此次過程降雨量分布不均，大暴雨和特大暴雨的區(qū)域主要出現(xiàn)在鹽津的北部、綏江東部和水富一帶。由海拔高度圖(圖略)可以看出，在鹽津的西部和西南部海拔均在1 000 m以上。選取鹽津站為代表站做風(fēng)向風(fēng)速隨高度的變化，可以看出低層鹽津站的風(fēng)向都是偏東風(fēng)，而出現(xiàn)大暴雨和特大暴雨的地區(qū)都位于迎風(fēng)坡，有地形抬升作用，也是一種觸發(fā)機(jī)制，加劇了降雨的發(fā)生。

圖6 700 hPa垂直螺旋度(單位：10-5m·s-2) (a為5日14時(shí)，b為5日20時(shí)，c為6日02時(shí))Fig.6 Vertical helicity at 700 hPa(unit: ×10-5m·s-2)(a 14∶00 on July 5th;b 20∶00 on July 5th;c 02∶00 on July 6th)

4 結(jié)論

①此次降雨過程是一次典型的副高外圍單點(diǎn)對(duì)流性暴雨，500 hPa上從四川盆地西部到云南的東部為低槽控制，副高西伸加強(qiáng)；700 hPa上有中小尺度渦旋產(chǎn)生，近地面層有弱冷空氣影響，副高外圍的偏南暖濕氣流與冷空氣在昭通交匯，有利于降水出現(xiàn)。

②影響此次降雨過程的是中β尺度低渦，雨強(qiáng)最大的區(qū)域出現(xiàn)在低渦的東部；產(chǎn)生降雨的中尺度云系主要出現(xiàn)在中尺度低渦東側(cè)到南側(cè)和586線附近，并且TBB<-52 ℃的區(qū)域均出現(xiàn)在中尺度低渦和586線之間。

③中尺度雨團(tuán)在原地不斷的生成、減弱、衰亡，是造成此次極端強(qiáng)降雨和單點(diǎn)性特大暴雨的主要原因；中尺度雨團(tuán)多發(fā)生在對(duì)流云團(tuán)的西北部云頂亮溫較低的區(qū)域或者TBB值梯度最大的地區(qū)；云團(tuán)內(nèi)最小的TBB值對(duì)應(yīng)較強(qiáng)的降雨強(qiáng)度。

④此次降雨的主要水汽來源是孟灣和北部灣，700 hPa的水汽輸送與此次降雨的區(qū)域?qū)?yīng)較好；地形抬升作用加劇了此次降雨的發(fā)生。

⑤在此次降雨過程中， 700 hPa螺旋度或螺旋度梯度迅速增大時(shí)，對(duì)應(yīng)出現(xiàn)明顯降雨，并且降雨區(qū)域出現(xiàn)在700 hPa螺旋度正值區(qū)的東北部和東南部等值線密集處，或者正值區(qū)東南部螺旋度梯度最大的區(qū)域，而對(duì)應(yīng)的500 hPa上螺旋度為較大的正值或者較小的負(fù)值。

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Mesoscale analysis of the extreme precipitation around subtropical high of Zhaotong "7·05"

SHEN Qian，ZONG Dexiao，HE Juan

(Zhaotong Meteorological Bureau，Zhaotong 657000, China)

Mesoscale analysis was conducted to the extreme precipitation which is around subtropical high of Zhaotong in July 5th, 2016 by using NCEP/NCAR reanalysis data with the resolution of 1°×1°and a FY-2E hourly quite blackbody temperature(TBB) and real-time automatic weather station observation data. The results show: subtropical high advances westward and intensifies and trigger low layer and generate small-scale system. Surface layer weak cold influences cold and warm intersection to produce precipitation. Mesoscale rain clusters ongoing generation, development and demise in place under the subtropical high influence is the main reason of the extreme precipitation. It has significant amount of rainfall generated where the vertical helicity or vertical gradient increases rapidly spiral in 700 hPa and corresponds to 500 hPa vertical helicity to a large positive or small negative area. Topographic uplift is the main reason for the extreme precipitation.

extreme precipitation; mesoscale rain cluster; helicity

1003-6598(2016)05-0051-07

2016-08-14

沈茜(1989—)，女，助工，主要從事短臨及短期天氣預(yù)報(bào)工作，E-mail:shenqiankai@126.com。

云南省氣象局科研項(xiàng)目(TQ201608)。

P458.1+21.1

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