袁鈺容，諸 玲，劉 帆，葉日新

湖南省常德市氣象局，湖南常德 415000

梅汛期暴雨是夏季汛期影響湖南的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，其具有持續(xù)性和突發(fā)性的特點(diǎn)。導(dǎo)致洪澇的持續(xù)性暴雨是西太平洋副熱帶高壓（以下簡(jiǎn)稱副高)、季風(fēng)涌、冷空氣以及青藏高原東傳的短波槽共同作用的結(jié)果[1]。湖南省常德市地處長(zhǎng)江中下游亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，暴雨是當(dāng)?shù)刈畛Ｒ姷臍庀鬄?zāi)害性天氣之一。通常每年6月中旬至7月中旬，隨著大氣環(huán)流形式的季節(jié)性調(diào)整，西太平洋副熱帶高壓季節(jié)性北跳，東亞季風(fēng)加強(qiáng)北上，長(zhǎng)江中下游地區(qū)進(jìn)入梅雨季節(jié)[2]。

1 過程概況與特點(diǎn)

2021年6月26日—7月3日 湖 南省西北部出現(xiàn)連續(xù)暴雨過程，其中常德市出現(xiàn)了空間分布不均勻的強(qiáng)降水天氣過程。主要集中在6月26—27日（以下簡(jiǎn)稱過程1）和7月1—2日（以下簡(jiǎn)稱過程2）。6月26日—7月3日全市累積降雨量超400 mm以上站點(diǎn)有1個(gè)、300 mm以上站點(diǎn)有7個(gè)、200 mm以上站點(diǎn)有33個(gè)，最大降水在桃源縣竹園水庫(kù)407.1 mm。

過程1主要表現(xiàn)為短時(shí)強(qiáng)降水并伴有雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣，降水不均勻、局地性強(qiáng)、雨強(qiáng)大，落區(qū)集中在西北部和南部，有16個(gè)區(qū)域站累計(jì)雨量超過100 mm，1個(gè)超過200 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)為86.1 mm/h。過程2降水整體較平穩(wěn)，落區(qū)集中在南部，平均降水量明顯高于過程一，達(dá)61.3 mm，有46個(gè)區(qū)域站累計(jì)雨量超過100 mm，3個(gè)超過200 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)為41.6 mm/h。

6月26日—7月3日為2021年常德地區(qū)梅雨期間的強(qiáng)降水集中期之一，有以下特點(diǎn)：6月26日澧水流域局地出現(xiàn)大暴雨，27日向南發(fā)展，28—30日局地有較分散的強(qiáng)降水，7月1—2日強(qiáng)降水落區(qū)維持在沅水流域，沅水流域累計(jì)雨量較大，其中桃源縣最大；此外，降水有明顯的日變化，夜間降水逐漸發(fā)展，凌晨達(dá)到最強(qiáng)。

2 環(huán)流背景

2.1 本次過程具有典型的梅雨環(huán)流特征

6月26日—7月4日（圖1a），500 hPa亞歐中高緯為雙阻型，兩高壓之間的低壓槽穩(wěn)定維持；在東阻塞高壓西南部，東北冷渦不強(qiáng)，僅為弱的低槽區(qū)；中緯西風(fēng)帶上不斷有小槽從青藏高原東部地區(qū)東移至華中地區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū)，副高呈帶狀分布，脊線維持在20°N附近，平均西伸脊點(diǎn)位于112°E附近，副高北側(cè)盛行強(qiáng)盛西南氣流；暖濕氣流與北方弱冷空氣在華中地區(qū)和長(zhǎng)江中下游地區(qū)形成冷暖交匯帶，形成相對(duì)穩(wěn)定的梅雨鋒，有利于暴雨帶在湘北地區(qū)維持[3]。故弱冷空氣不斷向南擴(kuò)散也是產(chǎn)生持續(xù)暴雨的原因之一。

6月26—28日，584線 由135°E逐 步西伸至118°E（圖1b），6月29—30日白天584線東撤至132°E，7月1日584線又開始快速西伸，7月4日后584線已西伸至108°E附近，常德市受副熱帶高壓控制。6月26—28日和7月1—2日為降水最強(qiáng)時(shí)段。在對(duì)流層中上層，副熱帶高壓脊軸南側(cè)存在廣大的下沉運(yùn)動(dòng)，北側(cè)及脊軸附近有上升運(yùn)動(dòng)，故在584線開始西伸但還未控制常德之前，常德上空的動(dòng)力抬升條件較好。

圖1 6月26日08:00～7月5日08:00 500 hPa平均高度場(chǎng)（a）和 沿29.1°N緯線的高度—時(shí)間垂直剖面圖（b）

以上分析表明，連續(xù)的2次暴雨過程發(fā)生在副高呈現(xiàn)西伸加強(qiáng)態(tài)勢(shì)下，副高脊線維持在20°N附近，青藏高原東部有短波槽活動(dòng)，且受偏東路弱冷空氣南下的共同影響。

2.2 2次過程各自特點(diǎn)

6月26日—7月3日200 hPa南 亞高壓不斷東移加強(qiáng)，常德市位于高空急流右側(cè)出口區(qū)，有強(qiáng)烈的輻散。分析500 hPa環(huán)流形勢(shì)（圖1a）可知，第1個(gè)過程，從中高緯來看，貝加爾湖有阻塞高壓，東北冷渦后部有偏西北氣流，弱冷空氣與暖濕空氣在湘北地區(qū)交匯形成靜止鋒波動(dòng)；從中低緯來看，副高西脊點(diǎn)西伸至100°E附近，脊線在15°N附近。第2個(gè)過程貝加爾湖南部有低壓發(fā)展東移，低渦底部有短波槽加深發(fā)展，帶動(dòng)冷空氣南下與副高西北部暖濕氣流交匯，在中緯度高原東部較強(qiáng)的高空槽前，地面有鋒面氣旋發(fā)展東移；從低緯來看，副高西脊點(diǎn)西伸至110°E附近，脊線在15°N附近。

分析850 hPa風(fēng)場(chǎng)可知，在7月1日后低緯有2支氣流：一支來自印度孟加拉灣的強(qiáng)勁西南風(fēng)，另一支來自太平洋的西太副高南側(cè)偏東氣流，在南海轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，2支氣流匯合，一起輸送至我國(guó)東南沿海至長(zhǎng)江中下游地區(qū)。與26日對(duì)比，西南風(fēng)明顯增強(qiáng)，強(qiáng)風(fēng)帶上出現(xiàn)12 m/s的風(fēng)速中心，低空急流形成。中低層切變線維持在湘北地區(qū)，后期高低層切變線之間相距較近，表明冷暖氣流交匯產(chǎn)生的坡度較陡，易產(chǎn)生強(qiáng)降水。從925 hPa風(fēng)場(chǎng)來看，6～8 m/s的超低空南風(fēng)氣流對(duì)降水區(qū)水汽輸送有重要影響，隨著超低層水汽輸送增加，降水范圍增大、強(qiáng)度增強(qiáng)。

3 天氣尺度系統(tǒng)分析

3.1 水汽條件

充足的水汽是暴雨發(fā)生的重要條件。分析低層風(fēng)場(chǎng)演變可知，6月26—27日旺盛的西南氣流向湘西北輸送水汽；且6月30日—7月2日西南氣流進(jìn)一步增強(qiáng)，水汽輻合中心北推至湘北地區(qū)（圖2）。從逐6 h水汽通量散度圖可知，每日暴雨區(qū)均與中心值為（-11～-4）×10-2g ·cm-2·hPa-1·s-1的 水 汽輻合區(qū)域?qū)?yīng)，其中較強(qiáng)的水汽輻合中心 值 出 現(xiàn) 在6月28日02:00，7月1日08:00、2日02:00、3日02:00和08:00前后，對(duì)應(yīng)降水最強(qiáng)時(shí)段。

圖2 850 hPa流場(chǎng)（箭矢，單位：m/s）和水汽通量散度圖（陰影，單位：10-2 g·cm-2·hPa-1·s-1 ）

6月26日夜間低空急流已經(jīng)建立，湘西北形成很強(qiáng)的水汽輸送帶。27日上午西南氣流有所減弱，偏西分量增加；午后，弱冷空氣入侵湘北，偏東氣流攜東部海域的水汽在湘北輻合；27日夜間，偏東路冷空氣與西南暖濕氣流在常德市南部形成對(duì)峙，27日晚在桃源和漢壽強(qiáng)降水回波不斷生成且緩慢向東北移動(dòng)。27日下午至夜間為冷暖空氣交匯造成的鋒面降水，從雷達(dá)速度圖上可以清楚看到鋒面地過境。

6月28—30日白天，湘北的水汽呈輻散狀態(tài)。6月30日夜間—7月2日夜間，西南暖濕氣流再度增強(qiáng)且維持，湘西北處于低空急流出口區(qū)，湘西北水汽得到累積，常德市南部長(zhǎng)時(shí)間處于水汽輻合的大值區(qū)。低層暖濕氣流強(qiáng)盛，湘西北有水汽輻合，同時(shí)對(duì)流層中層有弱冷空氣活動(dòng)，有利于湘北上空聚集對(duì)流不穩(wěn)定能量。

3.2 暴雨強(qiáng)度分布的成因分析

從這9 d的降水站數(shù)時(shí)間分布來看，2個(gè)過程降水強(qiáng)度不同。第一個(gè)過程，降水總站數(shù)較少，大到暴雨站點(diǎn)比重較高，且12 h累計(jì)雨量超過100 mm的站數(shù)更多，小時(shí)雨強(qiáng)更強(qiáng)，降水效率更高，但降水范圍較小，暴雨落區(qū)主要位于石門，其中27日夜間最強(qiáng)，26日夜間次之；結(jié)合降水分布圖，第2個(gè)過程降水范圍更廣，暴雨落區(qū)主要位于桃源，小時(shí)雨強(qiáng)較弱，大暴雨僅1站。下面針對(duì)6月26—27日和6月30日晚—7月2日的強(qiáng)度分布特征進(jìn)行分析。

第1個(gè)過程：暴雨落區(qū)主要在石門北部，故選取石門暴雨中心分析各層散度場(chǎng)的配置。從散度時(shí)間—高度垂直剖面圖（圖3a）可見，6月26—27日晚，石門上空700 hPa以下均為輻合，對(duì)流層高層為輻散，且輻散區(qū)隨時(shí)間向高層擴(kuò)展至100 hPa附近，27日出現(xiàn)輻散中心，其值為6×10-5s-1，與此同時(shí)其下方350 hPa附近出現(xiàn)輻合中心， 27日午后輻合區(qū)開始向低層擴(kuò)展，550 hPa出現(xiàn)輻合中心，其值為-4×10-5s-1，高層輻散、中低層輻合同時(shí)增強(qiáng)，厚度增厚，有利于上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，27日午后石門暴雨為最強(qiáng)。6月28日—7月4日石門高空轉(zhuǎn)為輻合且維持，低層為輻散，此時(shí)段對(duì)應(yīng)石門降水間歇期。30日300 hPa出現(xiàn)1個(gè)輻散中心，500 hPa出現(xiàn)1個(gè)強(qiáng)輻合中心，中心值分別為：6×10-5s-1和-5×10-5s-1，900 hPa存 在 輻 散 中心，是高層輻散和低層輻散的配置，不利于暴雨發(fā)生。

第2個(gè)過程：分析桃源暴雨中心散度時(shí)間—高度垂直剖面圖（圖3b）可知，6月30—7月2日對(duì)流層高層輻散，低層輻合都強(qiáng)于6日26—27日。600 hPa附近有一中心值為-6×10-5s-1的輻合中心，250 hPa附近有一中心值為6×10-5s-1的輻散中心，高層輻散，中高層輻合，低層也為輻合，這樣配置利于上升作用。當(dāng)大尺度環(huán)流形勢(shì)相似時(shí)，垂直方向的輻合輻散配置有利于暴雨的形成。

圖3 6月26日—7月4日石門（29.8°N，111.08°E）（a）、桃源（28.7°N，111.2°E）（b）暴雨中心散度時(shí)間—高度垂直剖面圖

分析第1個(gè)過程對(duì)流層高層200 hPa天氣系統(tǒng)（圖4），發(fā)現(xiàn)6月26—27日200 hPa急流位置偏北，且偏北風(fēng)分量較大，其中26日晚在40°N附近，27日晚略南壓至38°N附近，急流中心仍維持偏西北風(fēng)，26—27日湘北上空處于南壓高壓東側(cè)弱分流區(qū)，有弱的輻散；6月30日晚—7月2日隨中高緯低槽東移，使原位于38°N附近的高空急流南壓至32°N附近，急流中心偏西分量增大，湘北處于高空西風(fēng)急流入口區(qū)右側(cè)，這是高層輻散加強(qiáng)的區(qū)域。

圖4 200 hPa風(fēng)場(chǎng)圖（陰影：高空急流，單位：m/s）

由于9～12 km高空西風(fēng)急流的南下側(cè)存在對(duì)稱不穩(wěn)定，可產(chǎn)生中尺度的上升運(yùn)動(dòng)。故30日晚至7月2日高層輻散加強(qiáng)，低層為輻合區(qū)，高空輻散低空輻合的耦合為暴雨發(fā)生創(chuàng)造了良好的條件。2個(gè)過程都處于南亞高壓的控制之下，其中第1個(gè)過程急流中心位置偏北，且為西北氣流，暴雨落區(qū)主要在常德市北部的石門縣內(nèi)，而第2個(gè)過程暴雨落區(qū)主要在常德市南部的桃源縣，且范圍較廣，可知200 hPa高空急流右后側(cè)區(qū)域存在中尺度的上升運(yùn)動(dòng)，高空輻散加強(qiáng)的作用，利于暴雨強(qiáng)度增大，而急流中心位置的移動(dòng)，對(duì)暴雨落區(qū)和范圍有一定的影響，200 hPa急流中心緯度位置和風(fēng)向?qū)τ谂袛啾┯陰У囊苿?dòng)有一定的指示作用。

4 結(jié)論

利用多資料對(duì)常德連續(xù)2次暴雨過程進(jìn)行了天氣動(dòng)力學(xué)診斷分析和中尺度分析，結(jié)論如下。

（1）第1個(gè)過程是弱冷空氣與暖濕空氣在湘北地區(qū)交匯形成靜止鋒波動(dòng)的結(jié)果；第2個(gè)過程是短波槽帶動(dòng)冷空氣南下與西太平洋副熱帶高壓北部暖濕氣流交匯，高原槽東部地面鋒面氣旋發(fā)展東移的結(jié)果。2次暴雨過程都屬于典型的梅雨環(huán)流形勢(shì)下產(chǎn)生的暴雨，且發(fā)生在副高呈現(xiàn)西伸加強(qiáng)態(tài)勢(shì)下，副高脊線維持在20°N附近，青藏高原東部有短波槽活動(dòng)，同時(shí)受偏東路弱冷空氣南下的共同影響。過程與長(zhǎng)江中下游歷史上持續(xù)暴雨過程環(huán)流特征類似。

（2）第1階段的26日夜間，石門出現(xiàn)大暴雨。在西南暖濕氣流明顯加強(qiáng)，湘西北地面有倒槽，午后至夜間的副高和西南氣流的強(qiáng)度變化，與暖區(qū)暴雨明顯的日變化密切相關(guān)；對(duì)流層低層輻合和高層輻散使垂直運(yùn)動(dòng)厚度增大，且輻合和輻散中心值也增大，有利于暴雨強(qiáng)度增強(qiáng)。

（3）暴雨的發(fā)生與高、低空急流和水汽輸送密切相關(guān)，對(duì)流層低層水汽輻合加強(qiáng)與暴雨強(qiáng)度密切相關(guān)。低空急流出口區(qū)和水汽輻合區(qū)重疊的區(qū)域發(fā)生強(qiáng)降水的可能性大。

（4）200 hPa高空急流軸入口區(qū)右后側(cè)是高層輻散加強(qiáng)的區(qū)域，高層輻散加強(qiáng)增厚，與低層輻合區(qū)的耦合為暴雨發(fā)生創(chuàng)造了良好的條件。