呂春艷，陳軍，劉藝朦，楊群，向楠，符晴

(1.貴州省銅仁市氣象局，銅仁 554000；2.海南省氣象探測(cè)中心，?？?570203；3.貴州省印江縣氣象局，印江 555200）

引言

暴雨由于持續(xù)時(shí)間久，累積降水量大，常引起城市洪澇、山體滑坡、泥石流等災(zāi)害，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡(陳文等，2013)。它是我國(guó)主要的氣象災(zāi)害之一，主要發(fā)生在亞洲夏季風(fēng)爆發(fā)和盛行時(shí)期(陶詩(shī)言，1980)。在全球變暖背景下，極端降水事件增多，強(qiáng)度增大，暴雨災(zāi)害造成的損失日趨嚴(yán)重，影響也越來(lái)越大(Jiang et al.，2014；Ma et al.，2015)，因此加強(qiáng)對(duì)暴雨形成機(jī)制的理解和預(yù)報(bào)方法的研究極為重要。

充沛的水汽供應(yīng)是暴雨發(fā)生、發(fā)展和維持的重要條件。暴雨的發(fā)生，不僅需要暴雨區(qū)大氣柱中的水汽含量高，還需要大氣環(huán)流將外部的水汽源源不斷地向暴雨區(qū)輸送并產(chǎn)生局地輻合(陶詩(shī)言，1980)，因此暴雨過(guò)程的水汽輸送一直是氣象學(xué)者的研究重點(diǎn)。夏季影響中國(guó)大陸的水汽輸送在低緯地區(qū)主要有三條通道，分別是南亞季風(fēng)影響的西南通道、南海季風(fēng)影響的南海通道和副熱帶季風(fēng)影響的東南通道，在高緯還有一條很弱的受西風(fēng)帶影響的西北通道(Simmonds et al.，1999；田紅等，2004；王婧羽等，2014；孫建華等，2016)，其中西南通道和南海通道是我國(guó)西南地區(qū)暴雨的主要水汽來(lái)源(陳紅專(zhuān)等，2019；李曉容等,2020；王欽等，2022)。上述對(duì)水汽輸送的研究主要基于歐拉方法，該方法無(wú)法定量估計(jì)各水汽輸送對(duì)暴雨的具體貢獻(xiàn)，因此一些學(xué)者利用基于拉格朗日方法的HYSPLIT4 (Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model)模式來(lái)客觀識(shí)別水汽源地并定量估計(jì)各源地貢獻(xiàn)。如王佳津等(2015)分層次研究了四川盆地夏季暴雨的水汽輸送情況，指出950 hPa 的水汽源地有四個(gè)，其中阿拉伯海-孟加拉灣地區(qū)的水汽輸送貢獻(xiàn)最大(44.1%)，中南半島-南海地區(qū)的水汽貢獻(xiàn)次之(33.1%)，巴爾喀什湖地區(qū)(15.7%)和貝加爾湖地區(qū)(7.1%)的水汽貢獻(xiàn)相對(duì)較弱。850 hPa也有四個(gè)水汽源地，阿拉伯海地區(qū)的水汽最重要(89.4%)，從巴爾喀什湖-貝加爾湖來(lái)的干冷空氣相對(duì)較弱(6.3%)，而孟加拉灣(3%)和局地(1.3%)水汽貢獻(xiàn)非常小。施逸等(2022)也追蹤了1961—2010年中國(guó)東部地區(qū)各雨季不同垂直層上水汽輸送路徑與水汽貢獻(xiàn)。受地形影響，孟加拉灣通道的水汽主要輸送至暴雨區(qū)700 hPa，其它低緯洋面的水汽主要輸送到850 hPa 及以下高度(王佳津等，2015；陳紅專(zhuān)等，2019)，源于中緯西風(fēng)帶的水汽輸送主要集中在對(duì)流層中上層(周曉霞等，2008；施逸，2022)。

銅仁位于貴州東北部，武陵山區(qū)腹地，西高東低，在其中部有一近南北向的主峰“梵凈山”，最高海拔2 572 m。受梵凈山阻擋，當(dāng)?shù)蛯邮⑿衅珫|氣流時(shí)，梵凈山東側(cè)常發(fā)生強(qiáng)降水(陳軍等，2020)，此外西南風(fēng)水汽輸送對(duì)強(qiáng)降水過(guò)程也有重要影響(周濤等，2017；廖洪敏等，2020)。以往對(duì)銅仁暴雨的研究主要集中在大氣環(huán)流背景、環(huán)境場(chǎng)等方面(陳軍等，2020；聶云等，2021；楊群等，2016,2021)，而針對(duì)水汽輸送特征及源地等問(wèn)題的研究較少。2014年7月13—16日，銅仁出現(xiàn)持續(xù)性暴雨，強(qiáng)降水導(dǎo)致銅仁多個(gè)區(qū)縣發(fā)生城市內(nèi)澇，錦江河水暴漲，機(jī)場(chǎng)航班延誤，多條高速公路關(guān)閉，湘黔鐵路中斷(杜小玲等，2016)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。本文分析了此次暴雨過(guò)程的環(huán)流背景、水汽輸送特征，并利用HYSPLIT4 模式確定水汽源地及各源地貢獻(xiàn)，以期加深對(duì)銅仁暴雨形成機(jī)理的認(rèn)識(shí)，把握銅仁暴雨發(fā)生的先兆信號(hào)，為提高銅仁暴雨預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)及服務(wù)能力提供參考依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料說(shuō)明

使用的數(shù)據(jù)包括：(1)貴州銅仁181 個(gè)站點(diǎn)(包含國(guó)家站和區(qū)域站)逐小時(shí)降水量資料；(2)歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心第五代大氣再分析數(shù)據(jù)集(ERA5)，包括高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、比濕等，水平分辨率為0.25°×0.25°；(3)NCEP GDAS(National Centers for Environmental Prediction,Global Data Assimilation System)全球再分析數(shù)據(jù)，時(shí)間分辨率為6 h，水平分辨率為1.0°×1.0°，垂直方向共17 層(1 000—10 hPa)，用來(lái)基于HYSPLIT4 模式對(duì)氣塊軌跡進(jìn)行追蹤；(4)全球1 km 基礎(chǔ)高程的ETOPO2V2地形數(shù)據(jù)，來(lái)源于美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)網(wǎng)站(https://www.ngdc.noaa.gov/mgg/topo/topo.html)。以上數(shù)據(jù)選取時(shí)段為2014年7月13—16日。

1.2 HYSPLIT4模式及模擬方案

本文使用美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局空氣資源實(shí)驗(yàn)室和澳大利亞氣象局聯(lián)合研發(fā)的基于拉格朗日方法計(jì)算的HYSPLIT4 模式(Draxler and Hess,1998)。HYSPLIT4模式分析氣流軌跡的思路是假設(shè)空氣中的粒子隨風(fēng)飄動(dòng)，粒子的移動(dòng)軌跡是其在時(shí)間和空間上位置矢量的積分，最終位置由初始位置和第一猜測(cè)位置決定(Draxler and Hess，1998)。

為深入研究銅仁暴雨時(shí)段(2014年7月13日20時(shí)—16日20時(shí)，北京時(shí)，下同)水汽輸送特征，將模擬區(qū)域設(shè)置為107.5°—109.5°E，27°—29.5°N，水平分辨率為0.5°×0.5°，模擬空間的軌跡初始點(diǎn)有30個(gè)。垂直方向上選取1 500 m(850 hPa)、3 000 m(700 hPa)和5 500 m(500 hPa)為模擬的起始高度，后向追蹤所有空氣塊的三維運(yùn)動(dòng)軌跡，每6 h輸出一次軌跡點(diǎn)的位置，利用GDAS資料插值得到相應(yīng)位置的物理屬性，如氣溫、比濕等。

1.3 水汽收支及水汽源地定量貢獻(xiàn)

為了估計(jì)水汽輸送對(duì)目標(biāo)區(qū)域暴雨的影響，本文計(jì)算了整層大氣水汽通量，公式如下

由于300 hPa 高度以上的空氣非常干燥，對(duì)水汽輸送的貢獻(xiàn)不大(Sun et al.,2014)，因此本文從地面到300 hPa 對(duì)水汽通量進(jìn)行積分。公式（1）包含了緯向(Qlat)和經(jīng)向(Qlon)的水汽輸送通量

各邊界緯向(Alat)和經(jīng)向(Alon)的水汽收支量：

公式中，q、g、ps、和Q分別代表比濕，重力加速度，地表氣壓，水平風(fēng)速和水汽通量，x1、x2和y1、y2為邊界的起始、終點(diǎn)經(jīng)度和緯度(劉菊菊等，2019)。通過(guò)公式(4)和(5)，計(jì)算了目標(biāo)區(qū)域東、西、南、北四個(gè)邊界的水汽收支，而目標(biāo)區(qū)域水汽凈收支取決于四個(gè)邊界的水汽收支和。

根據(jù)江志紅等(2011)定義水汽通道貢獻(xiàn)率的方法，本文將初始點(diǎn)后向追蹤120 h 的三維運(yùn)動(dòng)軌跡劃分為不同的水汽源地，并計(jì)算不同源地對(duì)目標(biāo)區(qū)域暴雨的水汽貢獻(xiàn)。

其中，Qs為水汽貢獻(xiàn)率，qlast為最終位置的比濕，m為水汽源地所包含的軌跡條數(shù)，n為總軌跡數(shù)。

2 降水實(shí)況與環(huán)流形勢(shì)

2014 年7 月13 日夜間銅仁東北部開(kāi)始出現(xiàn)強(qiáng)降水，14 日白天降水范圍逐漸擴(kuò)大，強(qiáng)降水區(qū)域位于銅仁中部偏北一帶，最大小時(shí)雨量為125.4 mm(石阡甘溪鎮(zhèn))。其中14日07—13時(shí)松桃九江鎮(zhèn)小時(shí)雨量一直大于20 mm(最大為72.9 mm)，導(dǎo)致該地區(qū)24 h降水量達(dá)272.5 mm。此階段為此次持續(xù)性暴雨的發(fā)展階段，以局地強(qiáng)降水為主(圖1a)。之后強(qiáng)降水繼續(xù)發(fā)展，范圍擴(kuò)大，強(qiáng)中心位置南移至銅仁中部偏南一帶，有134站降水量達(dá)50 mm以上，最大小時(shí)雨量為47 mm(印江合水鎮(zhèn)，15 日00—01 時(shí))。此階段小時(shí)雨量不及發(fā)展階段，但強(qiáng)降水時(shí)間維持長(zhǎng)，24 h 最大累積降水量為300.4 mm(松桃大興街道)。該階段為暴雨強(qiáng)盛階段，以區(qū)域性強(qiáng)降水為主(圖1b)。15日20時(shí)—16日20時(shí)為暴雨減弱階段，降水強(qiáng)度減弱，范圍北縮(圖1c)。

圖1 銅仁市2014年7月13日20時(shí)—14日20時(shí)(a)、14日20時(shí)—15日20時(shí)(b)、15日20時(shí)—16日20時(shí)(c)和13日20時(shí)—16日20時(shí)(d)的累積降水量(單位：mm)的空間分布Fig.1 The spatial distribution of accumulated precipitation(unit:mm)in Tongren(a)from 20∶00 BT 13 to 20∶00 BT 14,(b)from 20∶00 BT 14 to 20∶00 BT 15,(c)from 20∶00 BT 15 to 20∶00 BT 16,and(d)from 20∶00 BT 13 to 20∶00 BT 16 July 2014

此次暴雨過(guò)程累積降水量大，最大為547 mm。降水大值區(qū)主要出現(xiàn)在思南、印江、江口和松桃境內(nèi)(圖1d)，其中印江、松桃、思南、江口城區(qū)累積降水量分別達(dá)384.7 mm、361.5 mm、339.7 mm和309.1 mm，均突破歷史極值(楊群等，2016)。

圖2 為2014 年7 月13—15 日對(duì)流層高、中、低層環(huán)流形勢(shì)圖，從圖2a可見(jiàn)，暴雨發(fā)展階段，位于日本海上空的副熱帶西風(fēng)急流中心強(qiáng)度達(dá)55 m·s-1，一直向西延伸到四川北部。南壓高壓向東伸展影響我國(guó)西南地區(qū)東部。500 hPa中高緯穩(wěn)定維持“兩槽一脊”的形勢(shì)，高壓脊位于貝加爾湖西側(cè)，西部槽位于烏拉爾山，東部槽位于東亞，東亞大槽槽底區(qū)域?qū)?yīng)高空急流。西太平洋副熱帶高壓(以下簡(jiǎn)稱(chēng)副高)位置偏西、偏北，穩(wěn)定控制貴州南部以南區(qū)域，在其西北側(cè)穩(wěn)定維持近東西向的短波槽，此時(shí)銅仁位于南亞高壓東側(cè)、西風(fēng)急流入口區(qū)右側(cè)和副高西北側(cè)短波槽前，高層有很強(qiáng)的輻散(高曉梅等，2023)。700 hPa和850 hPa偏南氣流顯著，在銅仁有明顯的風(fēng)速輻合，同時(shí)850 hPa銅仁中北部存在暖式切變線(圖2d、g)。

隨著東亞西風(fēng)急流右后側(cè)向南移動(dòng)靠近銅仁，高層輻散氣流更強(qiáng)。700 hPa 在貴州北部出現(xiàn)切變線，西南氣流增強(qiáng)達(dá)到急流強(qiáng)度，銅仁位于急流左側(cè)，850 hPa 偏南氣流增強(qiáng)，兩者相互作用向暴雨區(qū)輸送更多的水汽、熱量和動(dòng)量，使得銅仁低層輻合更明顯，降水更強(qiáng)(圖2b、e、h)。暴雨減弱階段，南壓高壓西退，西風(fēng)急流東縮至安徽，副高東退南壓至廣西東南部，高層仍有強(qiáng)輻散。700 hPa和850 hPa在貴州北部有明顯的低渦切變，此時(shí)偏南急流位置北抬，導(dǎo)致明顯輻合區(qū)位于銅仁北部(圖2c、f、i)，強(qiáng)降水中心位置北移。

3 水汽輸送特征和水汽收支分析

3.1 水汽輸送特征

從地面到300 hPa對(duì)暴雨時(shí)段的水汽進(jìn)行積分得到了整層水汽通量及其散度的分布(圖3)。暴雨發(fā)展階段(圖3a)，影響銅仁暴雨水汽主要源于阿拉伯海、孟加拉灣，經(jīng)中南半島向北輸送到銅仁；還有部分水汽直接從南海向北輸送到銅仁，使得水汽在銅仁發(fā)生明顯輻合(圖3b)。隨著印度半島熱帶氣旋向西移動(dòng)，源于阿拉伯海、孟加拉灣的更多水汽被輸送到銅仁。然而由于臺(tái)風(fēng)“威馬遜”加強(qiáng)，源于南海的部分水汽隨著臺(tái)風(fēng)環(huán)流在菲律賓群島附近發(fā)生輻合，少量水汽繼續(xù)向北輸送到銅仁(圖3c)。此時(shí)銅仁水汽輻合增強(qiáng)，與降水強(qiáng)度增強(qiáng)相對(duì)應(yīng)(圖3d)。

暴雨減弱階段，印度半島熱帶氣旋繼續(xù)西移，導(dǎo)致從阿拉伯海、孟加拉灣向東、向北輸送到銅仁的水汽減少。同時(shí)臺(tái)風(fēng)“威馬遜”西移，副高東退南壓，少量水汽從北印度洋一直向東輸送，在“威馬遜”影響下，從南海直接向北輸送到銅仁的水汽也減少(圖3e)。此次過(guò)程，副高和印度半島熱帶氣旋穩(wěn)定維持將源于阿拉伯海、孟加拉灣和南海的水汽源源不斷的輸送到銅仁，這為暴雨的發(fā)生提供了充沛的水汽條件。

3.2 暴雨區(qū)水汽收支分析

通過(guò)對(duì)水汽通量的分析，發(fā)現(xiàn)影響銅仁持續(xù)性暴雨的水汽主要源于銅仁南側(cè)海洋，為了理清楚這些水汽在垂直方向上的分布，將整層空氣柱分成500—300 hPa(高層)、700—500 hPa(中層)和地面—700 hPa(低層)來(lái)定量分析銅仁四個(gè)邊界水汽的收支(圖4)。

暴雨發(fā)展階段，水汽通過(guò)西邊界、南邊界進(jìn)入銅仁，通過(guò)北邊界、東邊界流出銅仁。南邊界低層水汽流入值最大，到了中高層，隨著比濕減少，水汽流入值減??；西邊界由于海拔相對(duì)較高，水汽流入值在中層最大，高層次之，低層最小。北邊界水汽流出值從低層到高層遞減；東邊界水汽流出值在中層最大，低層次之，高層最小。通過(guò)計(jì)算各層水汽凈收支，發(fā)現(xiàn)水汽凈流入在低層最大，中層次之，高層最小，整層水汽凈流入為1 756.67 kg·s-1(圖4a1—a4)。

暴雨強(qiáng)盛階段，通過(guò)南邊界和西邊界的水汽流入顯著增加，分別為5 063.86 和2 700.91 kg·s-1，南邊界整層水汽流入顯著增加，西邊界在低層增加，在中層略微減少。與發(fā)展階段相比，南(西)邊界水汽流入值增加了1 421.99(318.04)kg·s-1。雖然東邊界的水汽流出值增加了1 821.11 kg·s-1，但北邊界在低層水汽流出值顯著減少，且中層和高層由水汽流出變?yōu)樗魅?，整層水汽流出值減少827.63 kg·s-1，為2 503.12 kg·s-1，比發(fā)展階段增加了446.55 kg·s-1。

暴雨減弱階段，西邊界水汽流入顯著減少，為1 975.86 kg·s-1，其中，中高層流入值比前兩個(gè)階段小,而低層比強(qiáng)盛階段小(小179.39 kg·s-1)，但比發(fā)展階段大(大298.3 kg·s-1)；南邊界水汽流入值在低層繼續(xù)增加至4 296.31 kg·s-1，在中層與強(qiáng)盛階段相當(dāng)，為1 175.9 kg·s-1，在高層略微減少，整層水汽凈流入值為5 549.56 kg·s-1，較強(qiáng)盛階段略微增加。東邊界水汽流出值為4 602.86 kg·s-1，比強(qiáng)盛階段減少600.77 kg·s-1，但比發(fā)展階段增多1 220.34 kg·s-1。北邊界整層水汽流出值比強(qiáng)盛(發(fā)展)階段減少(增加)410.06(417.57)kg·s-1，為475.59 kg·s-1。

綜上，暴雨時(shí)段水汽主要通過(guò)西邊界和南邊界進(jìn)入銅仁，這與水汽通量表現(xiàn)一致。南(西)邊界的水汽流入增多、北邊界水汽流出顯著減少是導(dǎo)致水汽集中在銅仁，進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)降水的主要原因。

4 水汽來(lái)源追蹤和水汽源地定量分析

4.1 24 h和48 h水汽來(lái)源特征

暴雨發(fā)生前24 h、48 h 是預(yù)報(bào)預(yù)警和防汛減災(zāi)的關(guān)鍵時(shí)段，因此本文利用HYSPLIT4 模式分析暴雨時(shí)段區(qū)域內(nèi)所有空氣塊后向追蹤24 h(圖5)和48 h(圖6)的高度、比濕和相對(duì)濕度的分布。從圖5 可見(jiàn)，影響銅仁暴雨的大部分空氣塊源于銅仁南側(cè)地區(qū)，最遠(yuǎn)可追蹤到南海，輸送到暴雨區(qū)850 hPa、700 hPa 和500 hPa。大部分空氣塊高度在1 500 m 以下，比濕在11～22 g·kg-1之間，相對(duì)濕度為70%～98%；少數(shù)空氣塊在1 500～3 000 m 之間，比濕約8 g·kg-1，相對(duì)濕度為60%～70%(圖5a1、b1、c1、a2、b2、c2)；極少量空氣塊高度在4 500～6 000 m之間，比濕在2～6 g·kg-1之間，相對(duì)濕度為30%～60%(圖5a3，b3，c3)。

圖6 同圖5，但為48 hFig.6 Same as Fig.5,but for 48 h

其余空氣塊來(lái)自銅仁以北地區(qū)，最遠(yuǎn)可追溯到甘肅，主要輸送到暴雨區(qū)500 hPa，高度在4 500～6 000 m之間，其中少量空氣塊輸送到850 hPa和700 hPa，高度在3 000 m左右(圖5a1—a3)。來(lái)自銅仁北側(cè)空氣塊的比濕和相對(duì)濕度明顯小于來(lái)自其南側(cè)地區(qū)的空氣塊，且緯度越高，比濕和相對(duì)濕度值越小，比濕在1～4 g·kg-1之間，相對(duì)濕度為70%～100%(圖5b1—b3、圖5c1—c3)。當(dāng)空氣塊輸送到銅仁上空850 hPa、700 hPa和500 hPa時(shí)水汽所有增加，相對(duì)濕度為80%～100%，比濕分別在11～13 g·kg-1、8～9 g·kg-1和5 g·kg-1之間。

對(duì)空氣塊后向追蹤48 h顯示(圖6)，源于銅仁南側(cè)的空氣塊最遠(yuǎn)追溯到南海和中南半島，輸送到暴雨區(qū)850 hPa的空氣塊高度低于1 500 m，比濕為18～22 g·kg-1，相對(duì)濕度為74%～94%(圖6a1—c1)；暴雨區(qū)700 hPa 的空氣塊來(lái)自3 000 m高度以下，比濕為12～17 g·kg-1，相對(duì)濕度為76%～94%(圖6a2—c2)；暴雨區(qū)500 hPa 空氣塊來(lái)自較高高度，最高達(dá)6 000 m，比濕為4～15 g·kg-1，相對(duì)濕度為76%～95%(圖6a3—c3)。源于銅仁北側(cè)的空氣塊最遠(yuǎn)可以追蹤到新疆地區(qū)，其中大部分空氣塊來(lái)自4 500～7 500 m高度，主要輸送到暴雨區(qū)500 hPa，比濕小于2 g·kg-1，相對(duì)濕度位10%～70%；少量空氣塊高度在4 500 m以下，主要輸送到暴雨區(qū)850 hPa和700 hPa，比濕和相對(duì)濕度分別在2～4 g·kg-1、10%～40%之間。

4.2 120 h水汽來(lái)源特征

由前面分析可見(jiàn)，隨著后向追蹤時(shí)長(zhǎng)增加，源自銅仁南側(cè)的空氣塊可追蹤到海洋上(南海)，而海洋是陸地降水的主要水汽源地，因此本文繼續(xù)分析了后向追蹤120 h的軌跡分布(圖7)。源于銅仁南側(cè)的空氣塊來(lái)自南海、孟加拉灣和阿拉伯海，高度在1 500 m以下(圖7a1—a3)，比濕為10～20 g·kg-1，相對(duì)濕度為70%～94%(圖7b1—b3、圖7c1—c3)。來(lái)自銅仁北側(cè)的空氣塊大部分來(lái)自銅仁以北至歐亞大陸，少數(shù)來(lái)自大西洋。由于源于歐亞大陸和大西洋的空氣塊所處高度高(高5 000 m以上)，水汽含量少，因此比濕接近0 g·kg-1，相對(duì)濕度低于30 %。受西風(fēng)帶影響，這些空氣塊在120 h內(nèi)輸送的距離遠(yuǎn)大于來(lái)自低緯地區(qū)的空氣塊。

圖7 同圖5，但為120 hFig.7 Same as Fig.5,but for 120 h

4.3 120 h水汽源地和源地定量貢獻(xiàn)

由于降水的水汽主要來(lái)自海洋，因此根據(jù)后向追蹤120 h空氣塊的軌跡分布，將水汽源地劃分為4個(gè)區(qū)域(圖8a)，分別是阿拉伯海-印度半島西部(A)、印度半島東部-孟加拉灣(B)、銅仁以南-南海及附近島嶼和海域(C)和暴雨區(qū)以北至歐亞大陸(D)。從圖8b為不同水汽源地不同高度層對(duì)銅仁暴雨的貢獻(xiàn)率，可見(jiàn)C區(qū)的水汽總貢獻(xiàn)率(850 hPa、700 hPa和500 hPa 之和)最大，為48.29%，B 區(qū)(32.17%)次之，A 區(qū)(10.47%)和D 區(qū)(9.07%)最小，其中源地C、源地B和源地A的水汽貢獻(xiàn)率總和達(dá)90.93%，表明影響銅仁暴雨的水汽主要來(lái)自低緯海洋。

圖8 不同水汽源地(a)以及不同水汽源地不同高度層對(duì)銅仁暴雨的貢獻(xiàn)率(b)(A表示阿拉伯海-印度半島西部、B表示印度半島東部-孟加拉灣、C表示銅仁以南-南海及附近島嶼和海域、D表示暴雨區(qū)以北至歐亞大陸區(qū)域)Fig.9 (a)The distribution of four water vapor source regions and(b)the contribution percentage of the these water vapor source regions to rainstorm in Tongren(A,B,C and D represent the Arabian Sea-the west of the Indian Peninsula,the east of the Indian Peninsula-the Bay of Bengal,the south of Tongren-South China Sea and its adjacent islands and waters,and the north of Tongren to Eurasia,respectively)

來(lái)自銅仁以南—南海及附近島嶼和海域(C)的水汽在850 hPa、700 hPa 和500 hPa 的貢獻(xiàn)率分別為55.82%、45.4%和41.26%。該區(qū)域距離銅仁近，位于低海拔的空氣塊攝取C區(qū)大量水汽，沿途所經(jīng)區(qū)域地勢(shì)相對(duì)平坦，且無(wú)明顯天氣系統(tǒng)影響和截留(圖2)，這些水汽能很好的留在空氣塊中，最終隨空氣塊輸送到銅仁。來(lái)自印度半島東部-孟加拉灣(B)的水汽向東向北輸送過(guò)程中受地形影響，水汽貢獻(xiàn)在850 hPa(27.85%)要低于700 hPa (40.35%)，500 hPa 與850 hPa相當(dāng)，為27.23%。

阿拉伯海區(qū)域是三個(gè)洋面中對(duì)銅仁暴雨貢獻(xiàn)最小的區(qū)域，原因有兩點(diǎn)，一是該區(qū)域離銅仁距離較遠(yuǎn)，該區(qū)域的大部分空氣塊在120 h 內(nèi)還沒(méi)被輸送到銅仁；二是受印度半島熱帶氣旋影響，部分水汽被輸送到印度半島北部(圖3)。850 hPa、700 hPa 和500 hPa的水汽貢獻(xiàn)率分別為0.7%、10.25%和25.01%，貢獻(xiàn)率從低層到高層遞增，是因?yàn)樵从诘秃０蔚目諝鈮K在低層(850 hPa 和700 hPa)受地形等因素影響，在120 h 內(nèi)從A 區(qū)輸送到銅仁的空氣塊數(shù)要小于500 hPa(圖7)。D 區(qū)的空氣塊由于路途遙遠(yuǎn)且來(lái)自高層，攜帶的水汽極少，因此它的貢獻(xiàn)率最小。從850 hPa、700 hPa 和500 hPa的總貢獻(xiàn)率來(lái)看，850 hPa和700 hPa是銅仁暴雨主要的水汽貢獻(xiàn)層，貢獻(xiàn)了近3/4 的水汽。500 hPa的總貢獻(xiàn)率最小，為26.01%。

5 結(jié)論與討論

本文利用降水觀測(cè)數(shù)據(jù)、ERA5 和NCEP GDAS再分析數(shù)據(jù)對(duì)銅仁一次持續(xù)性暴雨過(guò)程的大氣環(huán)流形勢(shì)、水汽收支、水汽源地和源地定量貢獻(xiàn)進(jìn)行了分析，得出主要結(jié)論如下：

(1)東伸的南亞高壓和高低空急流的耦合作用共同增強(qiáng)低層輻合、高層輻散的動(dòng)力機(jī)制，利于水汽輻合上升凝結(jié)，形成降水。中層穩(wěn)定控制貴州南部以南地區(qū)的副高及其西北部的短波槽與低緯印度半島的熱帶氣旋協(xié)同作用，建立明顯的水汽輸送通道，將海上的水汽源源不斷向暴雨區(qū)輸送。同時(shí)低層西南急流和副熱帶西風(fēng)急流耦合作用使得低空西南急流穩(wěn)定維持，不斷向暴雨區(qū)輸送水汽、動(dòng)量和熱量，利于水汽在暴雨區(qū)輻合上升產(chǎn)生強(qiáng)降水。

(2)暴雨期間，水汽通過(guò)西邊界和南邊界進(jìn)入銅仁，通過(guò)西邊界的水汽主要集中在中層，通過(guò)南邊界的水汽主要集中在低層，這與地形有關(guān)。水汽流出通過(guò)東邊界和北邊界，東邊界整層都有水汽流出，且高度越低，水汽流出值越大；北邊界在低層為水汽流出層，在中上層由于受天氣系統(tǒng)的影響，在降水強(qiáng)盛時(shí)期會(huì)從水汽流出層轉(zhuǎn)變?yōu)樗魅雽印Ｖ械蛯邮潜┯陼r(shí)段水汽凈流入層，且降水越強(qiáng)，水汽凈流入值越大。

(3)影響銅仁暴雨的空氣塊主要來(lái)自阿拉伯海、孟加拉灣、南海，位于較低的高度上，比濕為10～20 g·kg-1，相對(duì)濕度為70%～94%；少量空氣塊來(lái)自銅仁以北至歐亞大陸、大西洋（所處高度較高），比濕接近0 g·kg-1，相對(duì)濕度在0%～30%之間。當(dāng)這些空氣塊輸送到銅仁上空的850 hPa、700 hPa和500 hPa時(shí)，相對(duì)濕度變?yōu)?0%～100%，比濕分別在11～13 g·kg-1、8～9 g·kg-1和5 g·kg-1左右。

(4)此次過(guò)程水汽源地主要為銅仁以南-南海及附近島嶼和海域、印度半島東部-孟加拉灣、阿拉伯海-印度半島西部，水汽貢獻(xiàn)率分別為48.29%、32.17%和10.47%。除此之外，銅仁以北至歐亞大陸、大西洋的水汽也有一定貢獻(xiàn)。850 hPa和700 hPa是主要水汽貢獻(xiàn)層，總貢獻(xiàn)率分別是38.1%、35.89%，為銅仁暴雨的發(fā)生貢獻(xiàn)了近3/4 的水汽，剩下1/4 水汽由500 hPa貢獻(xiàn)。

本文從水汽輸送角度揭示了銅仁暴雨的動(dòng)力機(jī)制，即穩(wěn)定的大氣環(huán)流形勢(shì)背景下，印度半島熱帶氣旋與穩(wěn)定少動(dòng)的副高持續(xù)協(xié)同影響建立明顯的水汽輸送通道，使低緯海洋的水汽源源不斷的向暴雨區(qū)輸送，這為銅仁暴雨提供充沛水汽。銅仁處于云貴高原至湘西丘陵的斜坡地帶，地形復(fù)雜，水汽進(jìn)入銅仁須越過(guò)高大的地形，空氣在山脈迎風(fēng)坡被迫抬升冷卻造成水汽凝結(jié)產(chǎn)生降水，在山脈背風(fēng)坡氣下沉增溫變得干燥，而損失大量水汽，那么地形對(duì)銅仁暴雨過(guò)程水汽輸送的影響和水汽損失有何作用，這需要進(jìn)一步研究。