李志強 肖詩堯 李望 肖妙妮

摘? 要：利用MICAPS實況資料和中國氣象局內(nèi)網(wǎng)、湖南省氣象局內(nèi)網(wǎng)資料對2018年6月19日晚和22晚月婁底市2次大暴雨過程進行對比分析。分析結(jié)果表明：2次過程均沒有低空急流建立，低空急流對暴雨及大暴雨而言不是必要條件，2次過程700Hpa水汽條件都很差，其水汽來源均來自850Hpa及其下層;“6.19”大暴雨由于冷式切變線穩(wěn)定少動，配合列車效應(yīng)產(chǎn)生;“6.22”大暴雨為925Hpa的暖式切變線附近的暖區(qū)降水，慢的環(huán)境風(fēng)場有利于對流云團在原地長時間的停留而產(chǎn)生極端降水。

關(guān)鍵詞：大暴雨;水汽條件;對比分析

中圖分類號：S16? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.11974/nyyjs.20181032057

引言

暴雨的預(yù)報一直是天氣預(yù)報業(yè)務(wù)中的難點，也是防汛抗旱工作中的重點;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風(fēng)活動多、降雨旺盛 ，因此，湖南每年都會發(fā)生大范圍暴雨天氣過程，造成洪澇災(zāi)害的損失也是巨大的[1] 。婁底市地處湖南省中部，各種類型的暴雨天氣在歷史上均有出現(xiàn);2018年6月19日晚和22日晚，婁底市接連出現(xiàn)了兩次大暴雨天氣過程，這2次過程的發(fā)生時間雖然相近，但成因卻明顯不同，且特征明顯，對這2次大暴雨過程的成因進行詳細(xì)分析，總結(jié)經(jīng)驗，可以為今后暴雨預(yù)報提供有益參考。

1? ? ?過程分析

1.1? ? ?6月19日晚暴雨過程分析

1.1.1? ? ?降水實況

19日20：00—20日08：00，婁底市全市出現(xiàn)暴雨52站，大暴雨7站。最大降水孫家橋165.5mm，最大小時雨強梓龍50.4mm。此次過程降水連綿不斷，最強降水時段為凌晨1：00和4：00左右，20日8：00后降水基本結(jié)束。

1.1.2? ? ?環(huán)流形勢分析

6月19日20：00，在200Hpa上，婁底市處于高壓環(huán)流東部，上空有弱的反氣旋性環(huán)流，500Hpa上處于588～584線之間，500～700Hpa都沒有明顯的系統(tǒng)，為弱的西北風(fēng)，850Hpa上，受低層弱冷空氣南下于南風(fēng)暖濕氣流交匯，從安徽東部到黔桂交界處產(chǎn)生一條很長的冷式切變線，且剛好經(jīng)過婁底市，而925Hpa的切變線則已經(jīng)壓到湘南位置，地面輻合線則位于850Hpa和925Hpa切變線之間。暴雨就發(fā)生在850hpa冷式切變線附近，整個降水系統(tǒng)穩(wěn)定少動，直至20日5：00左右開始向東略偏南方向移動。

1.1.3? ? ?降水環(huán)境條件分析

1.1.3.1? ? ?水汽條件

分析19日20：00上下層高空資料發(fā)現(xiàn)，這次過程的水汽輸送條件其實并不是太好，整個過程中低層均沒有急流輸送水汽，700Hpa是6～10m/s的西北風(fēng)，850Hpa為10m/s的西南風(fēng)，925Hpa是4m/s的偏南氣流。

從水汽通量散度場來看，850hpa和925hpa在整個湘中地區(qū)出現(xiàn)了大范圍的強水汽輻合區(qū)，而700hpa的水汽輻合則非常弱甚至沒有。可見此次過程水汽來源基本上是850hpa及其下層。

1.1.3.2? ? ?動力條件

觀察19日20：00 850Hpa和700Hpa渦度場，婁底市均處于正渦度區(qū)中，且隨著時間的推移略有增大，有利于擾動的生成和發(fā)展。

從19日20：00散度場看到，婁底市處于明顯的水平輻合區(qū)，不過輻合強度隨著時間卻略有減弱。

1.1.3.3? ? ?熱力條件

馬曉剛等指出南方地區(qū)24h強降水量與K指數(shù)呈弱正相關(guān)，且與K2正相關(guān)系統(tǒng)達0.987，可能出現(xiàn)暴雨及大暴雨K指數(shù)臨界值分別為：29.1℃、33.4℃[2]，19日20：00婁底市K指數(shù)高達41，且之后一直維持在40左右，非常有利于暴雨及大暴雨的產(chǎn)生。在暴雨發(fā)生前 ，地面能量特征線或“Ω”高能舌比地面氣壓場反映的更明顯 [3]。分析19日20：00 850hpa假相當(dāng)位溫場，在黔桂和湖南省交界處有一條能量峰區(qū)發(fā)展并指向湘中偏南位置，此后婁底市假相當(dāng)位溫一直維持在81～80左右，非常有利于暴雨及大暴雨出現(xiàn)。

1.1.4? ? ?衛(wèi)星云圖和雷達回波演變分析

1.1.4.1? ? ?衛(wèi)星云圖分析

19日下午婁底市曾下過一陣?yán)钻囉?，之后系統(tǒng)消散，19日19：00開始，衛(wèi)星云圖上又有新的云團發(fā)展，到20：00時3個大的云團已經(jīng)發(fā)展旺盛，中心分別位于懷化中部、婁底中部、湘潭和株洲交界處;到22：00，幾個云團已經(jīng)發(fā)展成片，形成了一個橫跨湘中的東北西南向?qū)α髟茙?，且維持在這些地區(qū)。

1.1.4.2? ? ?雷達回波演變

整個過程雷達回波基本如下圖所示，不斷有強回波自懷化南部及邵陽西部生產(chǎn)，大片的東北-西南向積層混合云回波帶向東略偏北方向移動（如圖所示）與衛(wèi)星云圖云帶對應(yīng)，大量強度約50dbz的強回波鑲嵌在較弱的回波中，新回波從產(chǎn)生到移出我省路徑和舊回波基本一致，強度不一的降水回波不斷的經(jīng)過婁底市南部，造成明顯的列車效應(yīng)。

1.1.5? ? ?模式檢驗

1.1.5.1? ? ?風(fēng)場檢驗

19日20：00 EC模式各層風(fēng)場與實況對比，風(fēng)速基本一致，差異主要是：20：00EC預(yù)報場850hpa切變位于益陽北部，而且直至20日08：00才剛剛南壓到婁底西北部，而實況顯示19日20：00 850hpa切變就已經(jīng)壓到了湘中，700hpa EC模式為偏西風(fēng)，實況風(fēng)向為西北風(fēng)。

1.1.5.2? ? ?降水量預(yù)報與實況對比

EC和T639都報了大暴雨中心但是位置不對且EC總體報的偏小，GFS基本上沒有報出這次過程。

1.2? ? ?6月22日晚暴雨過程分析

1.2.1? ? ?降水實況

22日20：00—23日08：00婁底市出現(xiàn)暴雨27站。大暴雨1站，最大降水杏子100.1mm，最大雨強76.7mm。暴雨區(qū)比較分散，各區(qū)域暴雨出現(xiàn)的時間有明顯差異，主要的降水時段是20：00—21：00，4：00—5：00，在23日8：00前降水就明顯減弱。

1.2.2? ? ?環(huán)流形勢分析

22日白天，婁底市位于一個減弱北推的降水系統(tǒng)內(nèi)，陰天為主，南風(fēng)加強，全市有微量降水，最高氣溫30～31℃，20：00氣溫還有26～27℃。

22日20：00，婁底市位于200Hpa氣流的輻散區(qū)，500Hpa上位于584線與588線之間，700Hpa在婁底市北面有偏北風(fēng)和偏南風(fēng)的輻合，但是切變表現(xiàn)得不明顯，850Hpa婁底市北面有冷式切變線，而且整體還在北移，925Hpa有暖切在發(fā)展，且附近出現(xiàn)了地面輻合線。22日晚的暴雨落區(qū)與地面輻合線并不是十分對應(yīng)，它們分散的出現(xiàn)在925Hpa暖切附近的西南氣流中。

1.2.3? ? ?降水環(huán)境條件分析

1.2.3.1? ? ?水汽條件

分析22日20：00上下層高空資料發(fā)現(xiàn)，700～925Hpa分別為6m/s、10m/s、4～6m/s的西南氣流，都沒有達到急流標(biāo)準(zhǔn)。

分析20：00、02：00、08：00水汽通量散度場，850Hpa和925Hpa都有大范圍的強水汽輻合區(qū)在，且強度總體強于6.19暴雨，中間有減弱時段，然后又加強，同6.19暴雨，700Hpa的水汽輻合也比較弱。

1.2.3.2? ? ?動力條件

22日20：00850hpa和700hpa渦度場，婁底市均處于正渦度區(qū)中，且低層渦度較于19日晚明顯更大。

從22日20時散度場看到，婁底市處于明顯的水平輻合區(qū)，輻合強度較19日晚也明顯更強。這使得22日晚的對流性降水較19日晚更明顯。

1.2.3.3? ? ?熱力條件

22日20：00婁底市K指數(shù)高達40，之后下降到35，23日08：00又上升到39左右，是一個先降后升的過程，恰好當(dāng)日強降水的發(fā)生中間有間歇，兩者表現(xiàn)較為一致。 分析22日20：00 850hpa假相當(dāng)位溫場，在黔湘交界處有一條能量峰區(qū)指向湘中，婁底市恰好位于高能脊頂，此后婁底市假相當(dāng)位溫一直維持在79～77左右，具備較高的能量條件。

1.2.4? ? ? 衛(wèi)星云圖和雷達回波演變分析

1.2.4.1? ? ?衛(wèi)星云圖分析

從衛(wèi)星云圖上看，22日晚整個降水過程中強降水云團的產(chǎn)生總體上沿著925hpa切變發(fā)展方向生成，但并不連續(xù)，相鄰的強降水云團也不一定是依次生成的，整個過程表現(xiàn)的非常分散;每個生成的降水云團降水都很強，而且移動緩慢，經(jīng)過的區(qū)域很少重復(fù)，圖11中，婁底市21：00東南角的云團在杏子站1h下了76.7 mm，占總降水量77%，05：00婁底市西部的細(xì)小云團，在游家站1h下了50.5mm的降水，占總降水量65%，1h極端降水特征非常明顯。

1.2.4.2? ? ?雷達回波演變

從雷達回波上看，22日晚強降水過程中，降水回波常呈東西向分布，總體向北緩慢移動，1h內(nèi)會明顯減弱或消失，數(shù)小時之后才有新的降水回波經(jīng)過原區(qū)域，大部分地區(qū)整個暴雨過程只有2塊強降水回波經(jīng)過。

從雷達圖垂直剖面來看，22日晚50dbz以上的強降水回波可以擴展到6km及以上，對流發(fā)展旺盛，雖然經(jīng)過同一區(qū)域的云團很少，但是幾乎所有產(chǎn)生的強風(fēng)暴都造成了強降水。

1.2.5? ? ? 模式檢驗

1.2.5.1? ? ?風(fēng)場檢驗

檢驗EC 20：00和08：00各層模式風(fēng)場與實況不管是風(fēng)向和風(fēng)速上都基本一致。

1.2.5.2? ? ?降水量預(yù)報與實況對比

從面雨量上看，22日晚的降水量不及19日晚，不過湖南省還是出現(xiàn)了3個大暴雨中心，EC、GFS、T639對這次過程都有明顯的漏報，T639雖然報出1個大暴雨中心但位置也有所偏差。

2? ? ?結(jié)論與討論

通常預(yù)報員預(yù)報暴雨或大暴雨，會比較在意是否有低空急流的建立，但是這2次大暴雨過程雖然成因迥異，但是各層都沒有低空急流，尤其是700hpa的水汽輸送和水汽輻合都特別弱，其中19日晚還是4～6m/s的西北風(fēng)，這說明這個時段暴雨及大暴雨天氣的出現(xiàn)，低空急流并非必要條件，而且暴雨區(qū)并不是特別依賴700hpa的水汽輸送，其水汽來主要來源可以是850Hpa及其以下。

19日晚的大暴雨過程由冷式切變線觸發(fā)，雖然有著充足的能量條件，但其水汽條件一般，動力抬升作用也不是很強，絕大部分暴雨點的最大小時雨強只有20～30mm，極個別的40～50mm，但最終產(chǎn)生了大范圍的暴雨到大暴雨，這完全是降水系統(tǒng)穩(wěn)定少動，上下游降水云團反復(fù)經(jīng)過同一區(qū)域造成的結(jié)果，說明列車效應(yīng)可將總降水量放大2～3倍以上。

22日晚的大暴雨過程由暖式切變觸發(fā)，有著與19日晚相近的能量條件，同樣水汽條件一般，但是動力較好，最終發(fā)展起來的強對流風(fēng)暴影響到了婁底市絕大部分地區(qū)，造成5個暴雨中心，1個大暴雨中心，最大小時雨強超過19日晚，這次過程動力條件和能量條件都較好，利于對流云團的產(chǎn)生，但是水汽條件較差，沒有明顯的水汽通道，不利于云團的維持發(fā)展及新云團的生成，強降水的產(chǎn)生完全是因為強對流云團小時雨強大且移動緩慢在原地停留時間較長導(dǎo)致，因而在水汽條件一般的情況下，慢的環(huán)境風(fēng)場更利于極端降水的產(chǎn)生;從模式降水降水預(yù)報與實況對比可以看出，目前模式對于暖切附近的強對流降水預(yù)報能力還非常弱。

參考文獻

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