賴錫柳 劉蕾 李亞琴 覃靖
摘要 利用柳州市氣象站資料、micaps資料、雷達資料及ncep再分析數(shù)據(jù)對2019年6月22~23日柳州市大暴雨天氣過程進行綜合分析,結果表明此次過程各層系統(tǒng)配合較好,高層輻散、高空槽東移、低層切變線、低空急流和超低空急流相配合以及地面冷鋒觸發(fā),共同導致大暴雨過程發(fā)生,該過程與水汽條件、不穩(wěn)定條件、動力條件等物理量場均具有較好對應關系。同時,地形對降水過程起到一定增幅作用,過程為明顯颮線影響過程,列車效應明顯,維持時間較長,颮線后部層狀云降水明顯,導致暴雨過程發(fā)生。
關鍵詞 柳州;暴雨;颮線;列車效應
中圖分類號:P426.616 文獻標識碼:A 文章編號:2095-3305(2020)04-0-04
DOI:10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.04.047
柳州市位于廣西中北部,屬于中亞熱帶季風氣候,夏季暴雨常有發(fā)生,柳州融水、融安一帶為廣西暴雨中心,而柳州南部和北部地勢差異較大,短時強降水和持續(xù)性暴雨以及其導致的地質災害對柳州影響巨大。對柳州氣象站建站至2018年12月31日數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計可知,持續(xù)1天暴雨占92.3%,持續(xù)2天暴雨占7.1%,持續(xù)3天暴雨占0.6%。2019年6月22—23日,柳州市受高空槽、低層切變線、低空急流、超低空急流以及地面冷空氣共同影響,出現(xiàn)連續(xù)兩天大到暴雨、局部大暴雨天氣過程。
大量學者對暴雨發(fā)生、發(fā)展以及預報做了相應研究。劉國忠等[1]對2010年6月28日廣西極端特大暴雨進行分析,結果表明該次過程為低渦暴雨型,強不穩(wěn)定能量及層結存在、850 hPa以下低層輻合、700 hPa附近明顯渦旋、整層大氣上升運動、850 hPa以下層高濕及水汽強烈輻合是此次過程主要物理量特征。張丁丁等[2]對2015年冬季廣西一次大范圍暴雨過程進行分析,研究表明此次過程是500 hPa南支槽、850 hPa切變線和低空急流共同作用下造成。藍柳茹等[3]對2017年7月1日至2日柳州市特大暴雨過程進行分析,結果表明此次強降雨發(fā)生在西太平洋副熱帶高壓和南亞高壓穩(wěn)定維持環(huán)流背景下,由高空槽、低渦切變、中低空急流和地面冷空氣共同影響產(chǎn)生。楊晶等[4]對2012年遼寧地區(qū)暴雨天氣個例進行分析,研究表明此次大暴雨過程是副熱帶、西風帶、熱帶系統(tǒng)共同作用結果。余建華等[5]對2013年閩北大暴雨過程進行分析,結果表明高層低槽東移、低層低渦切邊東移南壓、切邊南側風速輻合造成該次過程發(fā)生。孟明霞等[6]對2017年陜西商南縣大暴雨過程進行分析,結果表明東路冷空氣和副高是該次過程主要影響系統(tǒng)。
利用氣象常規(guī)資料、micaps資料、柳州雷達資料及NCEP 1°X 1°再分析資料,對2019年6月22—23日大暴雨過程影響系統(tǒng)、物理量場及短臨預警等方面進行分析,以期為以后預報預警工作提供參考。
1 實況分析
此次過程共出現(xiàn)大雨47站,暴雨111站,占總站數(shù)57.8%,大暴雨21站,占總站數(shù)10.9%,大暴雨主要出現(xiàn)融水縣中部及北部局部地區(qū)、融安縣北部、鹿寨南部、柳州市區(qū)和柳城局部地區(qū),最大累計雨量出現(xiàn)在融安縣雅瑤鄉(xiāng),為203.1 mm。此次暴雨過程伴隨著雷雨大風等強對流天氣,全市出現(xiàn)6級及以上大風共27站,占總站次24.7%,其中出現(xiàn)8級及以上大風共3站,瞬時最大風速出現(xiàn)在柳城國家氣象站(21.7 m/s,NNW,9級,23日1∶42)。此次過程出現(xiàn)較為明顯強降雨帶,因此,選取北部及南部強降雨中心融安縣雅瑤鄉(xiāng)、鹿寨縣四排鎮(zhèn)22日20∶00至23日20∶00雨量進行分析,雅瑤鄉(xiāng)在22日23∶00開始降雨,強降雨主要發(fā)生在22日23∶00至23日01∶00,最大小時雨強達84.5 mm/h,且降水主要發(fā)生在夜間,持續(xù)時間較長,累計雨量為203.1 mm,四排鎮(zhèn)在23日05∶00開始降雨,最大小時雨強達45.3 mm/s,降雨主要發(fā)生在23日早晨到上午,累計雨量為117.3 mm(圖1)。
2 天氣形勢分析
22—23日,柳州市上空均為南壓高壓控制,高空輻散條件較好,有利于暴雨生成。22日08∶00,副熱帶高壓控制華南地區(qū),700 hPa槽位于云南東部并逐漸東移,低空急流為廣西地區(qū)輸送水汽,925 hPa在廣西中西部有明顯暖式切變,地面冷鋒位于貴州—湖南—江西一帶,并逐漸南壓,850 hPa上,桂北T—Td≤2℃,水汽條件充足。22日20∶00,廣西仍處于副高控制下,500 hPa槽向東南方向移動,700 hPa槽位于河池—百色一帶,并向東移動,850 hPa切變線位于黔桂交界,925 hPa在桂北有明顯切變線,此時地面冷鋒進一步南壓進入廣西。23日08∶00,500 hPa和700 hPa槽東移影響柳州,副高快速南退,700 hPa切變線位于黔桂交界,同時,在柳州西側不斷有槽生成,柳州市再次位于槽前,850 hPa切變線南壓影響柳州市北部,925 hPa切變線和地面冷空氣南壓過境,對暴雨起到觸發(fā)作用,此時低層西南氣流增強為低空急流和超低空急流,水汽輸送較上一時次增強,水汽條件充足,各層系統(tǒng)疊加影響柳州。23日20∶00,所有系統(tǒng)均有所減弱,只有500 hPa槽過境,強降水過程趨于結束。由此可知,此次過程各層系統(tǒng)配合較好,高層輻散、高空槽東移、低層切變線、低空急流和超低空急流相配合,同時地面冷鋒觸發(fā),導致大暴雨過程發(fā)生(圖2)。
3 物理量分析
3.1 水汽條件
水汽是產(chǎn)生暴雨重要條件之一[7-8]。22—23日,低層為一致西南風,且風速較大,在22日20∶00,低層西南氣流未達到急流,但在23日凌晨風速逐漸增大為急流,持續(xù)為廣西上空輸送水汽。在23日00∶00,850 hPa桂北相對濕度均在80%以上,其中柳州北部相對濕度在90%以上,在強降雨發(fā)生前后,桂北濕度梯度較大(圖3)。桂北850~700 hPa為濕層,近地層因有冷空氣滲透,相對較干,除近地層外,基本上整層相對濕度均大于80%,水汽條件好,利于暴雨產(chǎn)生。
3.2 不穩(wěn)定條件
不穩(wěn)定能量是強對流天氣產(chǎn)生必要條件之一,而一些不穩(wěn)定度指數(shù)對強對流具有較好指示意義[9-10]。其CAPE值達3 449.7 J/kg,K指數(shù)為39.7℃,抬升凝結高度很低,在1 km左右,利用強降水發(fā)生。同時,探空圖上出現(xiàn)喇叭口形狀,下濕上干,0~6 km風隨高度順轉,且垂直風切變較大,幾乎整層均為不穩(wěn)定層。兩天內(nèi),桂北一帶T850~T500達21℃以上,且在22日,柳州北部最高氣溫達32℃以上,南部最高氣溫達35℃以上,能量條件充足,各種指標均指示將有強對流天氣發(fā)生(圖4)。
3.3 動力條件
分別選取北部及南部降雨中心融安縣雅瑤鄉(xiāng)、鹿寨縣四排鎮(zhèn)22日20∶00至23日20∶00垂直速度進行分析,雅瑤鄉(xiāng)22日夜間及23日凌晨出現(xiàn)整層上升運動,垂直速度中心出現(xiàn)在23日00∶00至03∶00的500 hPa,達-5 Pa/s,與雅瑤鄉(xiāng)強降雨時間相對應,23日01∶00,雅瑤鄉(xiāng)小時雨強達到84.5 mm(圖5A)。在23日06∶00之前,四排鎮(zhèn)近地層為下沉運動,在06∶00之后,上升運動層開始逐漸向下移動,至09∶00,整層均為上升運動,上升運動中心出現(xiàn)在23日08∶00 800 hPa,為-0.6 Pa/s,與四排鎮(zhèn)強降雨出現(xiàn)時間相對應,23日06∶00,四排鎮(zhèn)小時雨強為45.3 mm(圖5B)。與雅瑤鄉(xiāng)相比,柳州南部垂直上升速度較小,由此可知,此次過程具有良好動力條件,有利于暴雨產(chǎn)生,北部強降雨中心垂直速度大于南部。
4 地形影響
當水汽由西南急流向桂東北輸送時,由于融水一帶元寶山阻擋作用,受地形影響,強烈幅合上升,造成強烈降水。
5 雷達回波分析
強降雨回波于22日18∶55到達黔桂交界,逐漸向東南東方向移動,在移動過程中逐漸演變?yōu)檩^小颮線,影響三江及桂林北部地區(qū),而其西段不斷有回波單體生成,21∶04其尾部回波與東段逐漸相連,有演變?yōu)榫€狀回波趨勢。此時,柳州地區(qū)是以偏南風為主,23∶38,回波逐漸南壓至融水和融安北部一帶,演變?yōu)槊黠@颮線,高空有北風侵入,低層仍為偏南風。同時,西部不斷有回波生成并向東部移動,具有明顯列車效應,由于低層南風較強,冷空氣南壓受阻,導致降水回波在這一帶維持至23日00∶48,颮線后側有明顯后側入流。由于列車效應且維持時間較長,并且颮線后側有較寬層狀云回波,導致降水時間增強,融安融水北部一帶出現(xiàn)大暴雨。在00∶48以后,颮線逐漸南壓,至02∶11颮線結構還較為完整,但在此之后,颮線結構逐漸松散,強度減弱,至05∶54,強回波已影響到柳州南部,雖然強度減弱較為明顯,但不斷有回波東移,列車效應仍明顯,當強回波過后,颮線后層狀云降水一直持續(xù),導致鹿寨縣及柳州市區(qū)部分地區(qū)出現(xiàn)大暴雨(圖6)。
6 結論
利用氣象常規(guī)資料、micaps資料、柳州雷達資料及NCEP 1°×1°再分析資料,對于2019年6月22—23日柳州市暴雨天氣過程進行綜合分析,得到以下結論。
(1)高層輻散、高空槽東移、低層切變線、低空急流和超低空急流相配合,同時,地面冷鋒觸發(fā),導致大暴雨過程發(fā)生。
(2)低空急流和超低空急流為廣西上空輸送水汽,濕層較厚,水汽條件較好,CAPE及K指數(shù)均較大,不穩(wěn)定層較厚,利于強對流天氣發(fā)生。
(3)該過程動力條件較好,強降雨中心與垂直上升速度中心有較好對應關系,北部強降雨中心垂直速度大于南部地區(qū),且地形對降水過程具有增幅作用。
(4)此次為颮線影響過程,且列車效應明顯,伴隨著大風等災害性天氣,融水—融安北部大暴雨是由于列車效應,且回波在這一帶維持時間較長,短時強降雨貢獻較大,導致柳北大暴雨過程。鹿寨南部暴雨為列車效應,颮線減弱后層狀云降水回波導致降水時間較長。因此,層狀云降水的貢獻不容忽視,二者結合導致柳南大暴雨過程。
參考文獻
[1] 劉國忠,韋春霞,班榮貴,等.廣西區(qū)域極端特大暴雨成因個例分析[J].氣象科技,2013,41(5):895-905.
[2] 張丁丁,凌晶,劉禮珍.廣西一次冬季暴雨過程的成因[J].吉林農(nóng)業(yè),2017(10):104.
[3] 藍柳茹,劉蕾,李亞琴,等.2017年7月廣西柳州一次特大暴雨過程成因分析[J].農(nóng)業(yè)災害研究,2019,9(1):45-49,68.
[4] 楊晶,盛艷姣.2012年9月18-19日遼寧省桓仁地區(qū)暴雨天氣個例分析[J].農(nóng)業(yè)災害研究,2014,4(5):30-33.
[5] 余建華,黃國力,李冬梅.2013年5月16日閩北大暴雨過程初步分析[J].農(nóng)業(yè)災害研究,2014,4(7):35-38.
[6] 孟明霞,程運旺,鄭夢桃.盛夏一次大暴雨過程成因分析[J].農(nóng)業(yè)災害研究,2020,10(2):33-36.
[7] 陳業(yè)國,農(nóng)孟松.2008年6月廣西持續(xù)性暴雨的診斷與數(shù)值模擬[J].氣象科學,2010,30(2):250-255.
[8] 李嘉賓,于群.一次華南特大暴雨的診斷分析[J].氣象,2007,33(T1).
[9] 甘璐,鄧長菊,李津.北京地區(qū)“7.21”特大暴雨不穩(wěn)定能量診斷分析[J].氣象與環(huán)境學報,2015,31(4):1-6.
[10] 徐賢德.用局地不穩(wěn)定能量預報盛夏暴雨[J].氣象,1981(6):20-21.
責任編輯:黃艷飛