許 霖 ，姚 蓉 *，陳紅專 ，蘇 濤 ，周 莉

（1.湖南省氣象臺(tái)，湖南 長(zhǎng)沙410118；2.氣象防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙410118；3.懷化市氣象局，湖南 懷化 419599）

暴雨是湖南最主要的災(zāi)害性天氣之一，湖南處于季風(fēng)影響區(qū)，主汛期暴雨過(guò)程頻繁，而極端降雨、持續(xù)強(qiáng)降雨則多出現(xiàn)在6—7月，其致災(zāi)性尤為嚴(yán)重，常導(dǎo)致洪澇災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害及城市積澇的發(fā)生。近年來(lái)我國(guó)學(xué)者對(duì)暴雨和極端降水天氣過(guò)程在時(shí)空變化特征[1-6]、天氣學(xué)診斷分析[7-13]、數(shù)值模擬[14-19]及預(yù)報(bào)方法探討[20-23]等方面都做了廣泛的研究，這些成果對(duì)于強(qiáng)降雨的成因和預(yù)報(bào)有重要指示作用。高濤等[4]分析了中國(guó)近50 a來(lái)極端降水事件，發(fā)現(xiàn)極端降水事件的頻率和強(qiáng)度均有升高的趨勢(shì)，但存在明顯的區(qū)域差異：長(zhǎng)江中下游、東南地區(qū)和西北的部分區(qū)域極端降水有增加趨勢(shì)，而華北、東北和西南的部分地區(qū)有減少趨勢(shì)。極端降水總是在有利的大尺度環(huán)流背景下，引發(fā)中小尺度對(duì)流性天氣系統(tǒng)產(chǎn)生的。武文博等[7]通過(guò)對(duì)1961—2014年中國(guó)東部地區(qū)降水資料和NCEP再分析資料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)極端降水的變化與大氣內(nèi)部的動(dòng)力作用和能量的傳播有密切的關(guān)系。岳甫璐等[14]利用WRF中尺度模式對(duì)2012年7月21—22日發(fā)生在北京的極端降水過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，探討了地形改變后對(duì)此次暴雨過(guò)程的影響。然而，極端降雨是小概率事件，日常業(yè)務(wù)值班中常對(duì)降水極端性的估計(jì)和強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間的預(yù)報(bào)都存在不足，此外，數(shù)值預(yù)報(bào)模式對(duì)強(qiáng)降雨的預(yù)報(bào)和模擬能力有限，且其發(fā)生機(jī)理尚未完全明了，因此極端降雨預(yù)報(bào)問(wèn)題仍是目前業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)和服務(wù)工作面臨的極具挑戰(zhàn)的難題。

2017年6月22日—7月2日湖南出現(xiàn)了一次罕見(jiàn)的大范圍持續(xù)暴雨、大暴雨過(guò)程，共有73縣市出現(xiàn)極端降水事件。受強(qiáng)降雨影響，湘江發(fā)生了流域性特大洪水，資水及沅江發(fā)生了大洪水，湘江、資水、沅江3條河流洪水同時(shí)在洞庭湖相遇，形成了洞庭湖區(qū)大洪水。雖然對(duì)此次強(qiáng)降水過(guò)程的落區(qū)和移動(dòng)特點(diǎn)有較好的預(yù)報(bào)，但對(duì)其極端性的把握明顯不足，因此有必要對(duì)此類極端降水天氣成因做深入的分析。本文利用常規(guī)探測(cè)資料、NCEP/NCAR再分析資料、株洲炎陵自動(dòng)站資料，分析該過(guò)程的背景場(chǎng)和極端降水成因，并探討湖南特殊地形對(duì)降水的影響，通過(guò)總結(jié)極端降水形成的關(guān)鍵因子，以期提高湖南極端降雨的預(yù)報(bào)預(yù)警準(zhǔn)確率，為預(yù)報(bào)及服務(wù)提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 降水特征

1.1 極端降水特征

本輪過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)11 d，創(chuàng)湖南歷史新高；此外，日雨量和累積雨量共有73縣市達(dá)極端降水標(biāo)準(zhǔn)（基于湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)《湖南極端降水事件監(jiān)測(cè)方法與判別指標(biāo)》[24]，利用百分位法選取長(zhǎng)期降水序列高于90%的百分位值作為閾值，當(dāng)指標(biāo)值達(dá)到或超過(guò)對(duì)應(yīng)閾值時(shí)，認(rèn)為該值是極端值，所表征的事件為極端事件）。本文根據(jù)強(qiáng)降雨帶基本穩(wěn)定少動(dòng)的時(shí)段作為強(qiáng)降雨階段劃分標(biāo)準(zhǔn)，將本輪過(guò)程分為3個(gè)階段：6月22—25日強(qiáng)降水主要位于湘中以北地區(qū)，6月26—28日主要影響湘南地區(qū)，6月29日—7月2日強(qiáng)雨帶北抬至湘中以北及湘西南地區(qū)。省內(nèi)共有111縣市2247站累計(jì)雨量超過(guò)200 mm，其中92縣市1307站超過(guò)300 mm，62縣市618站超過(guò)400 mm，36縣市183站超過(guò)500 mm，13縣市28站超過(guò)600 mm，6個(gè)站超過(guò)700 mm，最大為923.8 mm，出現(xiàn)在婁底漣源安平。全省平均過(guò)程降雨量292.4 mm，較常年同期（81.74 mm）偏多257.8%，位居1951年以來(lái)歷史同期第一高位。

1.2 中尺度降水特征

本輪降雨過(guò)程中出現(xiàn)了大范圍短時(shí)強(qiáng)降水，表1為強(qiáng)降雨過(guò)程的3個(gè)階段不同強(qiáng)度雨強(qiáng)發(fā)生站次。第一階段6月22日20時(shí)—25日20時(shí)強(qiáng)降雨時(shí)段小時(shí)雨強(qiáng)≥20 mm有2471站次，≥50 mm有119站次；第二階段6月25日20時(shí)—28日20時(shí)湘南強(qiáng)降雨時(shí)段小時(shí)雨強(qiáng)≥20 mm有276站次，≥50 mm僅有4站次；第三階段6月28日20時(shí)—7月2日20時(shí)強(qiáng)降雨時(shí)段小時(shí)雨強(qiáng)≥20 mm有2513站次，≥50 mm有117站次。從表1中可以看出，第一、三階段降水強(qiáng)度大，出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水站次多，多中尺度雨團(tuán)活動(dòng)，第二階段湘南降水強(qiáng)度最小，且出現(xiàn)站次明顯偏少，對(duì)流性降水偏弱。

2 極端降水成因

2.1 有利的大氣環(huán)流背景

過(guò)程期間東亞中高緯大氣環(huán)流以經(jīng)向環(huán)流為主，呈一脊一槽型，貝加爾湖為阻高，阻高前部低渦帶動(dòng)橫槽緩慢南壓，西太平洋副高較為穩(wěn)定，脊線較長(zhǎng)時(shí)間維持在23°~24°N，較常年位置偏南，帶狀副高與北方冷渦對(duì)峙，導(dǎo)致了梅雨鋒雨帶在湖南擺動(dòng)。此外，副高邊緣存在高不穩(wěn)定能量和充沛的水汽輸送，在有利的大尺度環(huán)流背景與天氣尺度系統(tǒng)強(qiáng)迫、中低層低渦及切變線、地面輻合線等中小尺度系統(tǒng)影響和觸發(fā)下，導(dǎo)致湖南持續(xù)暴雨和大暴雨的發(fā)生。

2.2 高低空急流配置

在過(guò)程的第一階段，200 hPa南亞高壓呈東西向帶狀控制從青藏高原到長(zhǎng)江以南的廣大區(qū)域，其北側(cè)為高空槽，高空西風(fēng)急流位置偏北。低空西南風(fēng)急流在過(guò)程開(kāi)始時(shí)就已經(jīng)建立，位置偏南，位于廣西境內(nèi)，在過(guò)程前期不斷加強(qiáng)北推，23日20時(shí)西南低空急流北推到湘北（圖1a），長(zhǎng)沙站西南風(fēng)達(dá)20 m/s，懷化站16 m/s。但由于高空急流位置偏北，高低空急流的耦合形式?jīng)]有建立，暴雨區(qū)的強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)主要來(lái)自低空急流北側(cè)的強(qiáng)風(fēng)速輻合以及切變線上的風(fēng)向切變，因此暴雨主要位于低空急流的出口區(qū)。24日08時(shí)（圖1b），西南低空急流仍維持在湘中以北，其北側(cè)強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致湘中偏北地區(qū)出現(xiàn)大范圍暴雨和大暴雨。24日08時(shí)后，低空急流明顯減弱南退，雨帶南移到湘中以南地區(qū)，200 hPa高空槽后高空急流逐漸減弱消失。

第二階段，低空急流減弱消失，切變維持在湘中以南，200 hPa高空槽進(jìn)一步加深，槽前西風(fēng)急流轉(zhuǎn)為西南風(fēng)高空急流并南壓，從26日20時(shí)的配置可看出（圖2a），湖南位于西南風(fēng)高空急流入口區(qū)的右側(cè)，但由于低空急流消失，并沒(méi)有建立高低空急流的耦合形勢(shì)，27日20時(shí)（圖2b），槽前高空急流進(jìn)一步南壓，湖南仍處在高空急流入口區(qū)的右側(cè)，同時(shí)高空槽西側(cè)西北氣流開(kāi)始加強(qiáng)，但由于低空西南風(fēng)較弱，高低空急流耦合形勢(shì)并沒(méi)有建立。

表1 湖南省6月22日20時(shí)—7月2日20時(shí)雨強(qiáng)統(tǒng)計(jì)

第三階段，低層西南風(fēng)加強(qiáng)，850 hPa低空急流重新建立并向北推進(jìn)，與此同時(shí)200 hPa東西向的南亞高壓斷裂，南亞高壓中心西移到青藏高原和印度半島之間，高空槽進(jìn)一步加深，槽前與槽后的高空急流也加強(qiáng)南壓。29日20時(shí)（圖3a），200 hPa西側(cè)的西北風(fēng)高空急流往東南方向推進(jìn)到我國(guó)西南地區(qū)東部，湖南處于西側(cè)高空急流出口區(qū)的左側(cè)和東側(cè)高空急流入口區(qū)的右側(cè)，兩支高空急流輻散區(qū)的疊加有利于高空強(qiáng)抽吸作用的加強(qiáng)，同時(shí)湘中以北地區(qū)處在低空急流出口的北側(cè)，高低空急流的耦合形勢(shì)建立，高空急流入口區(qū)的直接環(huán)流的上升支與低空急流出口區(qū)的間接環(huán)流的上升支重合，加強(qiáng)次級(jí)環(huán)流的形成，增強(qiáng)了暴雨區(qū)的上升運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致湘中以北出現(xiàn)大范圍暴雨和大暴雨，第三階段持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)、暴雨區(qū)范圍最廣，與耦合形勢(shì)的建立密切相關(guān)。耦合形勢(shì)一直維持到30日20時(shí)（圖3b），之后湘西南的低空急流南撤到廣西北部，1日20時(shí)低空急流進(jìn)一步往東南方向移動(dòng)，高空兩支急流合并成一支，湘東南仍然維持高低空急流的耦合形勢(shì)，湘東南仍有較強(qiáng)降水發(fā)生。

圖 1 200 hPa全風(fēng)速（黑色等值線，≥30 m/s，單位：m/s）、850 hPa全風(fēng)速（紅色等值線，≥12 m/s，單位：m/s）以及其后24 h降雨量（色斑，單位：mm）（a為23日08時(shí)；b為24日08時(shí)）

圖2 200 hPa與850 hPa全風(fēng)速以及之后24 h降雨量（a為26日20時(shí)；b為27日20時(shí)）

2.3 熱力與不穩(wěn)定條件

假相當(dāng)位溫θse垂直剖面清楚地顯示鋒面活動(dòng)和不穩(wěn)定層結(jié)的情況，因此對(duì)比分析了此次過(guò)程不同階段θse和垂直速度的剖面圖。在第一個(gè)階段，從23日 20時(shí)沿 110°E 的剖面圖發(fā)現(xiàn)（圖 4a），θse具有鞍形場(chǎng)結(jié)構(gòu)：暴雨區(qū)北側(cè)為θse等值線密集帶（鋒區(qū)），鋒區(qū)在500 hPa以下呈陡立狀，500 hPa以上向北傾斜。鋒區(qū)的動(dòng)力強(qiáng)迫有利于低層能量和水汽向上輸送，同時(shí)θse的陡立區(qū)容易出現(xiàn)渦度的傾斜發(fā)展，是渦旋發(fā)展的重要區(qū)域；暴雨區(qū)低層為θse大值區(qū)，存在向高層伸展的高θse舌區(qū)，為對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)；中層θse等值線稀疏并向下凹，呈漏斗狀分布，為中性層結(jié)；高層為穩(wěn)定層結(jié)。強(qiáng)垂直上升運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)在鋒前暖區(qū)中，其結(jié)構(gòu)也呈陡立狀，θse的這種垂直分布是典型的有利于對(duì)流性天氣產(chǎn)生的模型。分析相對(duì)濕度和垂直速度的剖面圖（圖4b）可以發(fā)現(xiàn)，暴雨區(qū)存在從低層直達(dá)高層的相對(duì)濕度＞90%的深厚飽和氣柱，與強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)形成互耦結(jié)構(gòu)，飽和氣柱南北跨度大，湖南區(qū)域大都位于此高度高濕區(qū)內(nèi)，暴雨就發(fā)生在鋒前高溫高濕的不穩(wěn)定層結(jié)和強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)。

在過(guò)程的第二個(gè)階段，隨著系統(tǒng)的南壓，強(qiáng)降雨帶也南壓到湘中以南，從27日20時(shí)沿113°E的θse剖面圖發(fā)現(xiàn)（圖5a），雖然在暴雨區(qū)北側(cè)也存在θse的密集區(qū)和鞍形場(chǎng)結(jié)構(gòu)，但鋒區(qū)呈傾斜狀向北和向高層伸展;與第一階段鋒區(qū)在500 hPa以下呈陡立狀的結(jié)構(gòu)明顯不同，上升運(yùn)動(dòng)區(qū)雖然也位于鋒前暖區(qū)中，也呈傾斜狀，但上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度較第一階段弱，相對(duì)濕度的剖面圖上（圖5b），鋒前也存在高濕區(qū)；因此雖然第二階段強(qiáng)降雨也出現(xiàn)在鋒前高溫高濕的不穩(wěn)定層結(jié)區(qū)，但降雨強(qiáng)度較第一階段弱。

第三階段雨區(qū)北抬到湘中以北地區(qū)，從29日20 時(shí)沿 113°E 的 θse剖面圖發(fā)現(xiàn)（圖 6a），θse的垂直結(jié)構(gòu)具有與第一階段類似的不穩(wěn)定層結(jié)，暴雨區(qū)北側(cè)存在θse的密集區(qū)和鞍形場(chǎng)結(jié)構(gòu)，中低層θse呈陡立狀，鋒前暖區(qū)也是高濕區(qū)（圖6b）。與第一階段的區(qū)別是，垂直上升運(yùn)動(dòng)區(qū)雖然也呈陡立狀，但上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度較第一階段弱，而且強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)位置較高，位于400 hPa附近，另外中低層上升運(yùn)動(dòng)區(qū)之間有弱的下沉運(yùn)動(dòng)。在其后的演變中，強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心逐漸下降，30日20時(shí)強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心位于600 hPa附近，中心強(qiáng)度也逐漸加強(qiáng)。

圖 4 23日 20時(shí)沿 110°E 假相當(dāng)位溫（等值線，單位：K）、垂直速度（色斑，單位；Pa/s）（a）和沿 110°E相對(duì)濕度（等值線）、垂直速度（色斑，單位；Pa/s）（b）

2.4 水汽異常

極端降水和持續(xù)強(qiáng)降水過(guò)程，常伴有超強(qiáng)的水汽輸送與匯合。從30 a平均和過(guò)程期間平均整層水汽通量上看（圖7），北澳冬季風(fēng)水汽輸送較常年同期有所加強(qiáng)，達(dá)到 350 kg·m-1·s-1以上，南亞季風(fēng)的水汽輸送大值中心較常年?yáng)|移，在孟加拉灣上空達(dá)到600 kg·m-1·s-1以上，加之西太副高南側(cè)輸送至南海的東風(fēng)水汽也有所加強(qiáng)，使得南海南部的水汽強(qiáng)度明顯提升。因此，來(lái)自孟灣、南海和副高南側(cè)的3條水汽通道源源不斷地將水汽輸送至湖南上空，使得湖南水汽較常年同期顯著增強(qiáng)，除湘西北外，其余大部分地區(qū)整層水汽通量達(dá)300 kg·m-1·s-1以上，其中湘南地區(qū)達(dá) 500 kg·m-1·s-1以上。

圖 5 27日 20時(shí)沿113°E 假相當(dāng)位溫（等值線，單位：K）、垂直速度（色斑，單位：Pa/s）（a）和沿 113°E 相對(duì)濕度（等值線）、垂直速度（色斑，單位：Pa/s）（b）

圖 6 29日 20時(shí)沿113°E 假相當(dāng)位溫（等值線，單位：K）、垂直速度（色斑，單位：Pa/s）（a）和沿 113°E 相對(duì)濕度（等值線）、垂直速度（色斑，單位：Pa/s）（b）

圖7 1981—2010年6月22日—7月2日平均整層水汽通量（a）和2017年6月22日—7月2日平均整層水汽通量（b）（單位：kg·m-1·s-1）

為了進(jìn)一步分析不同階段水汽異常對(duì)極端降水的貢獻(xiàn)，對(duì)降水期間不同時(shí)段的大氣可降水量及其異常進(jìn)行分析。大氣可降水量是指單位截面積垂直大氣柱內(nèi)所包含的水汽總量，6月22—24日湘中及以北地區(qū)整層可降水量超過(guò)55 mm，局地超過(guò)60 mm（圖8a），其中，24日整層可降水量超過(guò)常年同期2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，具有顯著的正異常，實(shí)況顯示強(qiáng)降水主要集中在湘中以北區(qū)域；25日暴雨、大暴雨落區(qū)南壓至湘中一帶，與之相對(duì)應(yīng)湘中地區(qū)的整層可降水量超過(guò)60 mm（圖8b）；26—27日強(qiáng)降水落區(qū)進(jìn)一步南壓，湘中及以南地區(qū)的整層可降水量超過(guò)50 mm（圖8c）；28—29日強(qiáng)降水北抬至湘中一帶，其整層可降水量達(dá)到50~60 mm；6月30日—7月1日整層可降水量超過(guò)55 mm的區(qū)域擴(kuò)大至整個(gè)湘中、湘西南以及湘東北地區(qū)（圖8d），呈東北西南走向，其中湘東北地區(qū)整層可降水量超過(guò)60 mm，超過(guò)常年同期2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，湘中、湘東北和湘西南出現(xiàn)大范圍大暴雨天氣；7月2日整層可降水量超過(guò)55 mm的范圍南壓至湘南地區(qū)，超過(guò)常年同期2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在湘東南地區(qū)。由此可見(jiàn)，在此次強(qiáng)降水過(guò)程期間，整層可降水量的演變和實(shí)際降水對(duì)應(yīng)良好，具有較好的指示作用。

3 地形對(duì)極端強(qiáng)降水的影響

湖南地勢(shì)復(fù)雜，東、南、西三面山地圍繞，中部丘崗起伏，北部平原、湖泊廣布，呈西高東低、南高北低、朝東北開(kāi)口的不對(duì)稱馬蹄形盆地。雪峰山自西南向東北貫穿省境中部構(gòu)成了典型的環(huán)形層狀地貌。湖南的土地利用類型以農(nóng)田和森林為主，城市多分布在以長(zhǎng)株潭為代表的經(jīng)濟(jì)區(qū)，岳陽(yáng)、常德所在的洞庭湖區(qū)主要以水體和農(nóng)田為主，地面水覆蓋面積廣闊，水汽條件常年較好。

地形與氣流相互作用的影響下，容易形成致災(zāi)性大暴雨，為研究湖南地形與降雨的關(guān)系，選取了過(guò)程中日雨量200 mm以上站點(diǎn)的時(shí)段，討論不同地形對(duì)極端強(qiáng)降水的影響。

3.1 6月22日20時(shí)—6月23日20時(shí)

沿著強(qiáng)降水中心（岳陽(yáng)站239 mm和臨湘站232.8 mm）作一條東北—西南走向的剖面（圖9），可以看到，日降水沿強(qiáng)降水中心的演變曲線上存在3個(gè)峰值，分別對(duì)應(yīng)圖9中的吉首、安化、岳陽(yáng)3個(gè)大暴雨區(qū)，其中吉首附近（110°E，28.2°N）的峰值最小，安化附近（110.5°E，28.8°N）和岳陽(yáng)附近（113.3°E，29.5°N）的降水較強(qiáng)。受低層偏西風(fēng)的作用，安化附近的強(qiáng)降水區(qū)位于地形背風(fēng)坡，山后的背風(fēng)波擾動(dòng)和動(dòng)力渦旋對(duì)降水有加強(qiáng)作用；岳陽(yáng)附近的迎風(fēng)坡為降水提供了一定的抬升條件，但是該區(qū)域山地低矮，強(qiáng)降水受地形的影響相對(duì)較小，該區(qū)域的強(qiáng)降水主要與湖區(qū)合適的溫濕條件有關(guān)。

圖8 6月24日08時(shí)（a）、25日08時(shí)（b）、27日08時(shí)（c）、7月1日08時(shí)（d）大氣整層可降水量（單位：mm）

圖9 22日20時(shí)—23日20時(shí)地形（陰影，單位：km）疊加降水（曲線，單位：mm）沿強(qiáng)降水中心連線剖面

3.2 6月29日20時(shí)—6月30日20時(shí)

沿著強(qiáng)降水中心（平江站236.2 mm、安化站202.3 mm和瀘溪站215 mm）作一條東北—西南走向的剖面（圖10），可以看到，日降水沿強(qiáng)降水中心的演變曲線上存在2個(gè)明顯的峰值，分別對(duì)應(yīng)的是圖10中所示的安化、瀘溪大暴雨區(qū)和平江、汨羅大暴雨區(qū)，降水演變曲線的峰值寬度較大，說(shuō)明大暴雨出現(xiàn)的范圍廣，強(qiáng)降水的影響區(qū)域大。從剖面圖的變化可以看出該時(shí)段內(nèi)的強(qiáng)降水與地形密切相關(guān)，峰谷交替、地形復(fù)雜的區(qū)域?qū)?yīng)著降水的峰值，兩個(gè)降水極值都出現(xiàn)在2個(gè)較高山峰之間的山區(qū)。

圖10 地形（陰影，單位：km）疊加降水（曲線，單位：mm）沿強(qiáng)降水中心連線剖面

為了更加直觀地展現(xiàn)地形與降水的關(guān)系，引入了地形坡度的概念，通常意義上的地形坡度是指地形海拔高度變化與水平距離的比值，表征地形的復(fù)雜和陡峭程度。沿強(qiáng)降水中心做剖面，求取該剖面上的地形坡度絕對(duì)值，得到地形坡度絕對(duì)值與降水的演變情況（圖11）。從圖11中可以看出地形坡度絕對(duì)值與降水量變化十分吻合，地形變化越劇烈降水強(qiáng)度越大。不同站點(diǎn)的降水日變化（圖12）顯示出，安化、瀘溪的降水演變特征相似，表現(xiàn)為全天均勻降水，降水時(shí)段長(zhǎng)，這與西部地形相對(duì)復(fù)雜有關(guān)，復(fù)雜地形的存在常常會(huì)增加降水時(shí)長(zhǎng)，使得降水趨于均勻；平江站降水時(shí)段集中，雨強(qiáng)很大，受天氣系統(tǒng)的影響相對(duì)明顯。

圖11 湖南地形坡度絕對(duì)值和降水（單位：mm）剖面

圖12 平江、安化、瀘溪3站降水（單位：mm）日變化對(duì)比

3.3 6月30日20時(shí)—7月1日20時(shí)

隨著降水雨帶逐漸向南發(fā)展，長(zhǎng)沙和婁底大部分地區(qū)出現(xiàn)了大暴雨，其中長(zhǎng)沙日雨量238.2 mm，寧鄉(xiāng)日雨量218.9 mm。長(zhǎng)沙、寧鄉(xiāng)地區(qū)山地低矮，強(qiáng)降水受地形的影響相對(duì)較小，該區(qū)域的強(qiáng)降水主要與天氣系統(tǒng)和湖區(qū)附近合適的溫濕條件有關(guān)。相對(duì)濕度飽和區(qū)呈現(xiàn)東北—西南走向，貫穿整個(gè)湘中地區(qū)，與暴雨帶位置一致，長(zhǎng)沙、寧鄉(xiāng)為代表的湘東地區(qū)低層比濕＞18 g/kg，為該地區(qū)持續(xù)的強(qiáng)降水提供了充沛的水汽條件。

4 結(jié)論與討論

利用多種觀測(cè)資料以及NCEP再分析資料，選取一次湖南罕見(jiàn)的大范圍持續(xù)暴雨、大暴雨過(guò)程，針對(duì)其極端性進(jìn)行了成因分析，得到以下結(jié)論：

（1）西太平洋副高穩(wěn)定少動(dòng)，脊線位置較常年偏南，帶狀副高與北方冷渦對(duì)峙，導(dǎo)致梅雨鋒雨帶在湖南擺動(dòng)；中低層低渦及切變線、地面輻合線等中小尺度系統(tǒng)是湖南持續(xù)暴雨和大暴雨發(fā)生的觸發(fā)條件。

（2）高低空急流提供了有利的動(dòng)力條件。暴雨第一階段高空急流偏北，強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)來(lái)自低空急流北側(cè)的強(qiáng)風(fēng)速輻合和風(fēng)向切變；第二階段低空急流減弱消失，但高空急流南移，湘南位于高空急流入口區(qū)的右側(cè)輻散區(qū)；第三階段湖南處于西側(cè)高空急流出口區(qū)的左側(cè)和東側(cè)高空急流入口區(qū)的右側(cè)，兩支高空急流輻散區(qū)的疊加有利于高空抽吸作用的加強(qiáng)，同時(shí)低空急流再度加強(qiáng)北推，高低空急流的耦合有利于次級(jí)環(huán)流的形成，增強(qiáng)暴雨區(qū)的上升運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致湘中以北出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間、大范圍暴雨和大暴雨。

（3）3個(gè)階段暴雨區(qū)北側(cè)均存在θse的密集區(qū)和鞍型場(chǎng)結(jié)構(gòu)，鋒區(qū)的動(dòng)力強(qiáng)迫有利于低層能量和水汽向上輸送，同時(shí)暴雨區(qū)存在深厚飽和氣柱，與強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)形成互耦結(jié)構(gòu)，高溫高濕的不穩(wěn)定層結(jié)和強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)有利于暴雨的產(chǎn)生。

（4）水汽異常偏高也是造成極端降水的一個(gè)重要原因。來(lái)自孟灣、南海和副高南側(cè)的3條水汽通道的輸送使得湖南水汽較常年同期顯著增強(qiáng)。其中降水最顯著的第一階段和第三階段中整層可降水量超過(guò)常年同期2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，最大整層可降水量超過(guò)60mm，其大值區(qū)的演變與實(shí)際強(qiáng)降水區(qū)域?qū)?yīng)較好。

（5）湖南地勢(shì)復(fù)雜，地形對(duì)降水有一定的增幅作用。引入地形坡度概念后發(fā)現(xiàn)，地形坡度絕對(duì)值與降水量變化十分吻合，地形變化越劇烈降水強(qiáng)度越大，而復(fù)雜地形的存在常常會(huì)增加降水時(shí)長(zhǎng)，使得降水趨于均勻。