喻長(zhǎng)建 陳姣榮 喻宇 鐘澤洲

（1 岳陽(yáng)市氣象局，岳陽(yáng) 414000；2 湘陰縣氣象局，湘陰 414600；3 汨羅市氣象局，汨羅 414400）

0 引言

洞庭湖區(qū)地處中緯度亞熱帶地區(qū)，是受氣象災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)，暴雨是洞庭湖區(qū)汛期主要災(zāi)害性天氣[1-3]。多年來(lái)許多學(xué)者對(duì)暴雨時(shí)空分布、日變化特征、高山站風(fēng)對(duì)特定區(qū)暴雨的作用和地形對(duì)暴雨的影響進(jìn)行了深入研究[4-8]，暴雨過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)分型對(duì)提高暴雨預(yù)報(bào)能力有很大的促進(jìn)作用[9-11]。葉成志等[12]根據(jù)地形作用對(duì)“碧利斯”臺(tái)風(fēng)造成的湖南大暴雨環(huán)流特征進(jìn)行了分析。喻長(zhǎng)建等[13]根據(jù)地形作用指出藥姑山、幕阜山、連云山山地是岳陽(yáng)盛夏強(qiáng)對(duì)流天氣的主要發(fā)源地。本文利用2015—2017年全市暴雨個(gè)例，統(tǒng)計(jì)了岳陽(yáng)暴雨空間分布規(guī)律，為暴雨預(yù)報(bào)落區(qū)、范圍提供有效參考；利用歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF，以下簡(jiǎn)稱EC）細(xì)網(wǎng)格850 hPa和700 hPa天氣形勢(shì)特征分析，為預(yù)報(bào)岳陽(yáng)暴雨強(qiáng)度、落區(qū)提供客觀、有效的科學(xué)依據(jù)。

1 岳陽(yáng)地形特征

岳陽(yáng)市西部為湖區(qū)、東部為山區(qū)（圖1）。華容縣位處北洞庭湖平原，湘陰縣位于南洞庭湖平原，臨湘市、平江縣為藥姑山、幕阜山、連云山山地，岳陽(yáng)縣、汨羅市則為湖區(qū)與山地的丘陵地帶。藥姑山位于臨湘市東側(cè)龍?jiān)脆l(xiāng)，海拔高度為1260 m，幕阜山主峰位于平江縣東北南江和虹橋之間，海拔高度1596 m，連云山主峰位于平江縣東南獻(xiàn)沖鄉(xiāng)，海拔高度1600 m，幕阜山、連云山呈東北—西南走向，兩山之間為東北—西南低谷山地，在山谷之間形成一條河流為汨羅江向西偏北流入洞庭湖，幕阜山北側(cè)也有一東北—西南低谷山地，也形成一條河流為新墻河向西流入洞庭湖，藥姑山、幕阜山、連云山呈南北向排列，是影響湘東北地區(qū)天氣的主要地形。

圖1 岳陽(yáng)市地形圖Fig. 1 Topographic map of Yueyang

2 暴雨資料來(lái)源及分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 資料來(lái)源及統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

暴雨資料來(lái)源于岳陽(yáng)國(guó)家氣象站和區(qū)域氣象站共計(jì)238站，以白天（08—20時(shí)）或夜間（20—08時(shí)）12 h成片≥10站雨量≥50.0 mm作為暴雨個(gè)例統(tǒng)計(jì)，以白天（08—20時(shí)）或夜間（20—08時(shí)）12 h成片≥3站雨量≥100.0 mm作為大暴雨個(gè)例統(tǒng)計(jì)。資料覆蓋時(shí)間段為2015—2017年。

在統(tǒng)計(jì)的暴雨個(gè)例中，以暴雨站數(shù)≥總站數(shù)的25%的個(gè)例作為全市性暴雨過(guò)程，全市性暴雨個(gè)例之外的暴雨分為區(qū)域性暴雨和跨區(qū)域暴雨，暴雨區(qū)集中在華容縣、岳陽(yáng)市區(qū)、臨湘市作為北部暴雨，暴雨區(qū)集中在岳陽(yáng)縣作為中部暴雨，暴雨區(qū)集中在湘陰縣、汨羅市、平江縣作為南部暴雨，暴雨區(qū)集中在平江縣、岳陽(yáng)縣東部、臨湘市東部作為東部山區(qū)暴雨，暴雨區(qū)同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)區(qū)域作為跨區(qū)域暴雨。

國(guó)家氣象站和區(qū)域氣象站雨量資料均經(jīng)過(guò)質(zhì)量控制，在質(zhì)控中凡是出現(xiàn)一次缺測(cè)或失真數(shù)據(jù)的站點(diǎn)，該站點(diǎn)數(shù)據(jù)不參與統(tǒng)計(jì)。全市238個(gè)測(cè)站經(jīng)過(guò)質(zhì)量控制后，刪除62個(gè)數(shù)據(jù)失真測(cè)站，保留176個(gè)測(cè)站數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2.2 暴雨概況

2015—2017年全市共有暴雨過(guò)程61次，其中全市性暴雨10次，跨區(qū)域暴雨6次，區(qū)域性暴雨45次，61次暴雨過(guò)程中有大暴雨17次。

3 暴雨空間分布特征

3.1 全市暴雨平均雨量分布和暴雨頻次分布特征

2015—2017年全市61次暴雨過(guò)程平均雨量分布如圖2所示，平均雨量≥50.0 mm降水區(qū)主要出現(xiàn)在臨湘市東部的藥姑山區(qū)，分別是龍?jiān)?、觀山、許畈、明星、城南、詹橋、羊樓司、臨湘站、苗圃基地、桃礦站，平均雨量≥40.0 mm降水區(qū)主要出現(xiàn)在華容縣東部、岳陽(yáng)市區(qū)、臨湘市大部、岳陽(yáng)縣東北部、平江縣連云山區(qū)，最大降水中心出現(xiàn)在臨湘市龍?jiān)凑?，平均雨?5.0 mm。

圖2 岳陽(yáng)市暴雨平均雨量分布圖Fig. 2 Distribution of average rainstorm amount in Yueyang

圖3為2015—2017年全市61次暴雨過(guò)程頻次分布圖，暴雨頻次≥17次的區(qū)域分布在臨湘市的藥姑山區(qū)、平江縣的幕阜山區(qū)和連云山區(qū)。藥姑山區(qū)≥17次的暴雨區(qū)域有龍?jiān)础⒈谏?、詹橋、觀山、大云山和相思6個(gè)站，≥13次的有33站；連云山區(qū)≥17次的有蘆頭林場(chǎng)和石牛寨2個(gè)站，≥13次的有11站；幕阜山區(qū)≥17次的有幕阜山站，≥13次的有3站。

圖3 岳陽(yáng)市暴雨頻次分布圖Fig. 3 Frequency distribution of rainstorm in Yueyang

綜合圖2和圖3的暴雨規(guī)律，并結(jié)合圖1地形，通過(guò)分析得出：臨湘市東部的藥姑山區(qū)范圍廣，坡度平，非常有利于氣流的上升運(yùn)動(dòng)，加之洞庭湖蒸發(fā)的水汽正好由西南氣流輸送到藥姑山區(qū)，因而藥姑山區(qū)是岳陽(yáng)市暴雨最易產(chǎn)生和暴雨強(qiáng)度最大的地區(qū)；平江縣東南部的連云山區(qū)坡度較陡，山頂較高，有利于局地的上升運(yùn)動(dòng)，也是暴雨極易產(chǎn)生和局地暴雨強(qiáng)度較大的區(qū)域；平江縣東北部的幕阜山區(qū)雖有暴雨極易產(chǎn)生的區(qū)域，但暴雨強(qiáng)度均小于藥姑山區(qū)和連云山區(qū)；華容、湘陰地處湖區(qū)平原，暴雨頻次和強(qiáng)度都最小。綜合全市暴雨平均雨量分布和暴雨頻次分布，岳陽(yáng)市暴雨主要出現(xiàn)在東部山區(qū)，地形是岳陽(yáng)市暴雨出現(xiàn)頻率高和暴雨強(qiáng)度大的重要因素，天氣系統(tǒng)是暴雨出現(xiàn)的觸發(fā)因素。

3.2 全市性大范圍暴雨強(qiáng)度分布特征

2015—2017年全市性大范圍暴雨過(guò)程共計(jì)10次，其平均雨量分布如圖4所示。平均暴雨區(qū)范圍包括華容縣南部、岳陽(yáng)市區(qū)、臨湘市中部、南部、岳陽(yáng)縣、湘陰縣北部、汨羅市北部、平江縣局部；＞75.0 mm暴雨范圍出現(xiàn)在岳陽(yáng)市區(qū)、臨湘市西南部、岳陽(yáng)縣中北部；最大降水中心出現(xiàn)在岳陽(yáng)市區(qū)東風(fēng)湖站，平均雨量85.1 mm。

從全市性大范圍暴雨過(guò)程出現(xiàn)的強(qiáng)度和范圍來(lái)看，全市性大范圍暴雨受天氣系統(tǒng)影響更明顯，地形也是全市性大范圍暴雨的重要影響因素。因而暴雨區(qū)從洞庭湖東岸一直伸展到臨湘市、岳陽(yáng)縣的東部山區(qū)。

圖4 岳陽(yáng)全市性暴雨強(qiáng)度分布圖Fig. 4 Distribution of heavy rainfall intensity in Yueyang

3.3 區(qū)域性暴雨分布特征

2015—2017年全市16次北部暴雨、7次中部暴雨、17次南部暴雨、11次東部山區(qū)暴雨個(gè)例，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后的176個(gè)測(cè)站數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)區(qū)域暴雨平均雨量。

圖5a～5d分別為北部暴雨、中部暴雨、南部暴雨、東部山區(qū)暴雨強(qiáng)度分布圖，北部暴雨平均雨量以華容縣東部、岳陽(yáng)市區(qū)、臨湘市大部雨量最大，最強(qiáng)暴雨中心出現(xiàn)在臨湘市許畈站，平均暴雨量64.4 mm；中部暴雨平均雨量以岳陽(yáng)縣中東部、臨湘市南部雨量最大，最強(qiáng)暴雨中心出現(xiàn)在岳陽(yáng)縣甘田站，平均暴雨量65.2 mm；南部暴雨平均雨量以湘陰縣東南部、汨羅市南部、平江縣南部雨量最大，最強(qiáng)暴雨中心出現(xiàn)在平江縣河?xùn)|站，平均暴雨量63.0 mm；東部山區(qū)暴雨平均雨量以平江縣東部地區(qū)雨量最大，最強(qiáng)暴雨中心出現(xiàn)在平江縣石牛寨站，平均暴雨量80.0 mm。

區(qū)域性暴雨綜合顯示，東部暴雨強(qiáng)度高于西部，藥姑山區(qū)暴雨不僅次數(shù)多，同樣強(qiáng)度大。平江幕阜山區(qū)既是南部暴雨中心，又是東部暴雨中心，有暴雨重疊區(qū)域，是岳陽(yáng)市區(qū)域性暴雨中心。

4 暴雨出現(xiàn)時(shí)的中低層形勢(shì)分型

為便于分析，選擇850 hPa、700 hPa的EC細(xì)網(wǎng)格數(shù)據(jù)資料較全的47次暴雨個(gè)例進(jìn)行天氣形勢(shì)分析，結(jié)果顯示，影響岳陽(yáng)市暴雨的中低層環(huán)流形勢(shì)主要有6種，分別是低渦急流型、低渦切變型、急流輻合型、暖切變影響型、切變控制型、切變東移南壓型。各類天氣形勢(shì)分型對(duì)應(yīng)的暴雨個(gè)例數(shù)、全區(qū)暴雨數(shù)、跨區(qū)暴雨數(shù)、區(qū)域性暴雨數(shù)和大暴雨數(shù)見(jiàn)表1。

圖5 北部暴雨（a）、中部暴雨（b）、南部暴雨（c）、東部（d）山區(qū)暴雨強(qiáng)度Fig. 5 Storm intensity in northern (a), central (b), southern (c) and eastern (d) mountainous areas respectively

表1 天氣形勢(shì)分型對(duì)應(yīng)的暴雨分類數(shù)（單位：個(gè)）Table 1 Classification of rainstorms for various weather patterns (unit: number of events)

4.1 低渦急流型

850 hPa EC細(xì)網(wǎng)格初始場(chǎng)或3 h、6 h、9 h、12 h預(yù)報(bào)場(chǎng)2個(gè)時(shí)次以上在28.5°—29.5°N、110.5°—113°E范圍內(nèi)有低渦環(huán)流，低渦移動(dòng)方向?yàn)闁|偏北方向，低渦東側(cè)有≥16 m/s的西南急流存在。配合700 hPa EC細(xì)網(wǎng)格在28.5°—29.5°N、110.5°—112°E范圍內(nèi)有低渦環(huán)流，低渦中心落后于850 hPa，低渦東側(cè)有≥20 m/s的西南急流存在。形勢(shì)分型見(jiàn)圖6，此類過(guò)程降水強(qiáng)度大、范圍廣，暴雨區(qū)出現(xiàn)在低渦的東部、急流最強(qiáng)盛區(qū)域或急流出口區(qū)，9次過(guò)程有5次為全市性暴雨，1次跨區(qū)暴雨，3次區(qū)域性暴雨，其中7次過(guò)程出現(xiàn)大暴雨。

圖6 低渦急流型暴雨Fig. 6 Rainstorm affected by low vortex torrential type

4.2 低渦切變型

850 hPa EC細(xì)網(wǎng)格初始場(chǎng)或3 h、6 h、9 h、12 h預(yù)報(bào)場(chǎng)2個(gè)時(shí)次以上在28°—29°N、110.5°—113°E范圍內(nèi)有切變存在，切變線上有弱低渦環(huán)流，低渦沿切變向東偏北方向移動(dòng)，切變南側(cè)有12 m/s左右的西南急流。配合700 hPa EC細(xì)網(wǎng)格在28°—29°N、110.5°—113°E范圍內(nèi)有切變存在，切變線上有弱低渦環(huán)流，切變南側(cè)有12 m/s左右的西南氣流。形勢(shì)分型見(jiàn)圖7，此類過(guò)程降水強(qiáng)度較大、范圍集中，暴雨區(qū)主要出現(xiàn)在850 hPa切變南側(cè)、12 m/s西南氣流區(qū)附近，4次過(guò)程3次為本市南部區(qū)域性暴雨，1次為跨區(qū)暴雨，其中1次過(guò)程出現(xiàn)大暴雨。

圖7 低渦切變型暴雨Fig. 7 Rainstorm affected by low vortex shear type

4.3 急流輻合型

850 hPa EC細(xì)網(wǎng)格初始場(chǎng)或3 h、6 h、9 h、12 h預(yù)報(bào)場(chǎng)在湘中、湘南及洞庭湖區(qū)西南氣流逐漸加強(qiáng)，并出現(xiàn)成片≥14 m/s的西南急流，在洞庭湖區(qū)西部或北部出現(xiàn)≥8 m/s以上的風(fēng)速輻合。配合700 hPa的EC細(xì)網(wǎng)格在湘中、湘南及洞庭湖區(qū)出現(xiàn)成片的≥14 m/s的西南急流。形勢(shì)分型見(jiàn)圖8，此類過(guò)程降水強(qiáng)度大、范圍集中且較大，暴雨區(qū)出現(xiàn)在急流最強(qiáng)盛區(qū)域或急流出口區(qū)，10次過(guò)程有3次全區(qū)性暴雨，1次跨區(qū)暴雨，6次區(qū)域性暴雨，其中7次過(guò)程出現(xiàn)大暴雨。

圖8 急流輻合型暴雨Fig. 8 Rainstorm affected by rapid convergence type

4.4 暖切變影響型

850 hPa的EC細(xì)網(wǎng)格初始場(chǎng)或3 h、6 h、9 h、12 h預(yù)報(bào)場(chǎng)2個(gè)時(shí)次以上在28°—30°N、112°—115°E范圍內(nèi)有暖切變存在，切變北側(cè)為偏東氣流，切變南側(cè)為西南氣流，切變區(qū)域較寬廣。700 hPa的EC細(xì)網(wǎng)格形勢(shì)與850 hPa相近。形勢(shì)分型見(jiàn)圖9，此類過(guò)程降水強(qiáng)度較大、范圍較小，暴雨區(qū)出現(xiàn)在曲率最大的區(qū)域或風(fēng)速輻合最大的區(qū)域。5次過(guò)程均為區(qū)域性暴雨，其中1次過(guò)程出現(xiàn)大暴雨。

圖9 暖切變影響型暴雨Fig. 9 Rainstorm affected by warm shear type

4.5 切變控制型

850 hPa的EC細(xì)網(wǎng)格在湘北有東北—西南向切變緩慢東移南壓進(jìn)入洞庭湖區(qū)，維持時(shí)間在12 h以上，切變北側(cè)為東北（偏北）氣流，切變南側(cè)為西南氣流（大多≥12m/s），切變移距12 h大多≤1個(gè)經(jīng)緯距。當(dāng)850 hPa切變壓至岳陽(yáng)北部時(shí)，700 hPa一般為≥12 m/s的西南急流，暴雨區(qū)在岳陽(yáng)北部或中部，多為區(qū)域性暴雨。當(dāng)850 hPa切變壓至岳陽(yáng)南部時(shí)，700 hPa一般有切變相配合，并出現(xiàn)≥12 m/s的西南急流，暴雨區(qū)在岳陽(yáng)南部或東部山區(qū)，并可出現(xiàn)大暴雨。形勢(shì)分型見(jiàn)圖10，此類過(guò)程降水強(qiáng)度較大、范圍集中且較大。11次過(guò)程中其中1次為全區(qū)暴雨，2次為跨區(qū)暴雨，8次為區(qū)域性暴雨，其中2次過(guò)程出現(xiàn)大暴雨。

圖10 切變控制型暴雨Fig. 10 Rainstorm affected by shear control type

4.6 切變東移南壓型

850 hPa的EC細(xì)網(wǎng)格在湘北有東北—西南向切變東移南壓南壓過(guò)洞庭湖區(qū)，影響時(shí)間在6～9 h，切變北側(cè)為偏北氣流，切變南側(cè)為西南急流（大多≥12 m/s），切變移距6 h超過(guò)2個(gè)經(jīng)緯距。配合700 hPa的EC細(xì)網(wǎng)格一般為≥14 m/s西南急流，或有小槽或切變影響洞庭湖區(qū)。形勢(shì)分型見(jiàn)圖11。此類過(guò)程降水強(qiáng)度較大，范圍集中，多為區(qū)域性暴雨，暴雨區(qū)主要出現(xiàn)在850 hPa切變南側(cè)、西南急流區(qū)附近。當(dāng)850 hPa西南急流風(fēng)速≥20 m/s時(shí)有大暴雨出現(xiàn)。8次過(guò)程均為區(qū)域性暴雨，其中2次過(guò)程出現(xiàn)大暴雨。

圖11 切變東移南壓型暴雨Fig. 11 Rainfall affected by shear-eastward-moving and south-pressure type

5 小結(jié)與討論

藥姑山區(qū)范圍廣、坡度平，非常有利于氣流的上升運(yùn)動(dòng)，加之洞庭湖蒸發(fā)的水汽正好由西南氣流輸送到藥姑山區(qū)，因而藥姑山區(qū)是岳陽(yáng)市暴雨最易產(chǎn)生和暴雨強(qiáng)度最大的地區(qū)；連云山區(qū)坡度較陡、山頂較高，有利于局地的上升運(yùn)動(dòng)，也是暴雨極易產(chǎn)生和局地暴雨強(qiáng)度較大的區(qū)域；幕阜山區(qū)雖有暴雨極易產(chǎn)生的區(qū)域，但暴雨強(qiáng)度小于藥姑山區(qū)和連云山區(qū)。地形是岳陽(yáng)市暴雨出現(xiàn)頻率高和暴雨強(qiáng)度大的重要因素，天氣系統(tǒng)是暴雨出現(xiàn)的觸發(fā)因素。

低渦急流型降水強(qiáng)度大、范圍廣，多為全市性暴雨或大暴雨；急流輻合型降水強(qiáng)度大、范圍集中且較大，多為區(qū)域性暴雨或大暴雨；切變控制型降水強(qiáng)度較大、范圍集中、多為區(qū)域性暴雨或跨區(qū)暴雨；低渦切變型、切變東移南壓型降水強(qiáng)度較大、范圍集中，多為區(qū)域性暴雨；暖切變影響型降水強(qiáng)度較大、范圍較小，多為區(qū)域性暴雨。