羅婧文 田夢琳 成佳麗

收稿日期：2024-01-11

作者簡介：羅婧文（1995—），女，四川南充人，研究方向為天氣預報。#通信作者：田夢琳，女，云南麗江人，工程師，研究方向為天氣預報，E-mail：kajgk1454@163.com。

摘 要：利用區(qū)域自動站資料、常規(guī)觀測資料、NCEP再分析資料、雷達產(chǎn)品等，對曲靖市2022年7月18—20日大暴雨天氣過程進行分析。結(jié)果表明：（1）500 hPa低槽攜帶冷空氣侵入、700 hPa切變線為降雨提供了動力條件，低層來自孟加拉灣和南海的兩股暖濕氣流的輸送與輻合為降雨提供了充足的水汽和能量，地面低壓和中尺度輻合線對對流降水系統(tǒng)的觸發(fā)、加強、維持和新生產(chǎn)生重要作用；（2）較高的整層可降水量和深厚的濕層、中低層較大的垂直風切變及冷空氣侵入、不穩(wěn)定的大氣層結(jié)、偏低的抬升凝結(jié)高度和自由對流高度，為此次大暴雨天氣提供了有利的環(huán)境條件；（3）雷達回波顯示，過程前期在地面低壓和中尺度輻合線共同作用下受準靜止帶狀對流影響，后期因低壓與中尺度輻合線維持少動，曲靖市的中南部不斷觸發(fā)新生線狀組織對流合并匯入，造成高效的對流強降水，形成此次大暴雨。

關鍵詞：大暴雨；低槽切變線；中尺度輻合線；準靜止帶狀對流

中圖分類號：P458.121.1?文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–0-04

暴雨是一種災害性很強的氣候事件，會對國民經(jīng)濟和人民財產(chǎn)安全及生命造成巨大損失，因暴雨具有突發(fā)性和毀滅性的危害等特點而備受關注。作為高原地區(qū)，云南省因地形復雜、海拔、土壤物理性質(zhì)等差異，暴雨造成的危害不亞于我國其他地區(qū)，而在曲靖市發(fā)生的自然災害中，暴雨占很大比重，因地形差異較大，夏季水汽充足，易產(chǎn)生突發(fā)性的局地暴雨天氣。對2022年7月18—20日曲靖市大暴雨天氣過程的成因進行分析，可加深人們對此類降水天氣動力、物理環(huán)境和發(fā)展機制的認識，還能為類似降水預報提供參考，加強對此類降水的預報。

2022年7月18—20日，曲靖市出現(xiàn)了一次大暴雨天氣過程，降水中心位于曲靖市中部和東南部地區(qū)，其主要特點是強降水范圍大、雨強大，伴隨的強降水頻次高、移動速度慢，導致曲靖市出現(xiàn)嚴重積澇。據(jù)統(tǒng)計，此次大暴雨過程導致全市52 973人受災；分散轉(zhuǎn)移安置189戶21人，損壞房屋52戶66間；農(nóng)作物受災6 645.4 hm2、成災592.35 hm2，絕收1 041.26 hm2，直接經(jīng)濟損失9 676.63萬元。針對此次大暴雨過程，曲靖市氣象臺和各縣區(qū)氣象臺提前預報，但主觀預報量級偏小，對此次強降雨天氣過程把控不準確。因此，此次大暴雨過程的環(huán)流配置、中尺度特征和成因值得研究。利用區(qū)域自動站資料、常規(guī)觀測資料、NCEP再分析資料、雷達產(chǎn)品，分析了強降雨過程的環(huán)流形勢及大氣層結(jié)、環(huán)境物理量特征，提高人們對極端強降雨物理機制的認識，為今后曲靖市極端暴雨的可預報性研究提供參考。

1 資料與方法

選用的資料包括MICAPS常規(guī)高空和地面實況資料、昆明市探空圖及層結(jié)物理量值、曲靖市區(qū)域自動站觀測資料、NCEP再分析資料、曲靖市多普勒天氣雷達資料，采用天氣學、動力學等方法進行綜合分析。

2 降水實況

2022年7月18—20日清晨，曲靖市中南部出現(xiàn)了一次大暴雨天氣過程，100 mm以上的站點有50個，數(shù)量最多分布于中南部一帶（圖1），對7月18日08：00—20日20：00降雨進行逐6 h累計雨量統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)7月18—19日白天，降雨大值區(qū)主要位于曲靖市北部，以小到中雨、局部大雨或暴雨為主；19日夜間雨強開始增大，強降雨分散出現(xiàn)在南部、西部和東部地區(qū)，落區(qū)面積隨著時間推移擴大至整個中南部（圖略）。鑒于此，重點分析曲靖市中南部的降水。19日夜間至20日清晨曲靖市中南部地區(qū)為大雨，在馬龍區(qū)、陸良縣、麒麟?yún)^(qū)、富源縣出現(xiàn)暴雨、大暴雨。全市降水量分布顯示（圖1d），共有3個國家氣象觀測站降水量刷新歷史同期極值紀錄。全市25站降雨量為70～140 mm，3個氣象站降雨量超過140 mm，分別是陸良縣小百戶站（167.1 mm）、陸良縣響水壩站（147.5 mm）、麒麟?yún)^(qū)薛旗站（147.3 mm）。

在中南部選取5個大降水站點，麒麟薛旗站、富源營上站、陸良小百戶站和響水壩站、羅平老寨站分別位于曲靖市中部一帶、中南部、南部，對19日20：00—20日10：00逐1 h累計降雨進行統(tǒng)計（圖2），發(fā)現(xiàn)2個強降雨主要發(fā)生時段為19日21：00—20日00：00，麒麟薛旗站、陸良響水壩站、富源營上站分別出現(xiàn)25.9、23.3、35.5 mm/h短時強降水，羅平老寨站出現(xiàn)2次短時強降水過程，分別為22：00 40.9 mm/h和23：00 69.6 mm/h；20日05：00～07：00，陸良小百戶站出現(xiàn)32.2 mm/h短時強降水，響水壩站出現(xiàn)2次短時強降水，為06：00 41 mm/h和07：00 22.9 mm/h，麒麟薛旗站出現(xiàn)3次短時強降水，為05：00 34.7 mm/h、06：00 22.6 mm/h和07：00 20.2 mm/h。

3 環(huán)流形勢背景和影響系統(tǒng)的特征

3.1 環(huán)流形勢背景

7月19日08：00，500 hPa上歐亞地區(qū)為兩槽一脊型，烏拉爾山處為高壓脊，里海北側(cè)和中西伯利亞地區(qū)為低壓，配合冷中心，副熱帶高壓584線位于110°E附近。中西伯利亞處冷低壓底部有西北冷空氣東移，在華中至滇西一帶與副熱帶高壓外圍西南氣流形成一低槽，曲靖市受低槽前、副高外圍的氣旋性西偏南氣流的影響，有利于強對流天氣的觸發(fā)。

3.2 中高層影響系統(tǒng)的特征

19日08：00～20：00，500 hPa風場氣旋度提高，副熱

帶高壓維持，滇西地區(qū)的低槽東移至昭通—昆明一帶，曲靖市受低槽前和副熱帶高壓外圍氣流的共同影響，風速加快，轉(zhuǎn)為西南風；隨著冷空氣不斷南下補充，低槽曲率逐漸加深后發(fā)展為低渦，至20日02：00，副熱帶高壓依然維持，低渦位于四川盆地至滇中交界處，低渦前氣流與副熱帶高壓外圍氣流在曲靖市交匯，然后低渦逐漸減弱東移，底部分裂冷空氣繼續(xù)影響曲靖市，與副熱帶高壓外圍氣流形成低槽，隨后至20日08：00曲靖市都受到低槽處風場輻合的影響；隨著副熱帶高壓加強，曲靖市逐漸受高壓控制，降雨過程趨于結(jié)束。700 hPa上，19日08：00，副熱帶高壓邊緣壓在滇東南一帶，自西北而來的冷空氣與副高外圍暖濕西南氣流在四川盆地東側(cè)形成低渦切變線，曲靖市處于低渦切變線前氣旋性西南氣流中，自孟加拉灣而來的暖濕空氣沿著西南氣流向曲靖市輸送；隨后，低渦切變線東移，低渦上游的冷空氣沿切變線后偏北氣流南下侵入云南，至19日20：00，副熱帶高壓維持略北抬，曲靖市轉(zhuǎn)為高壓外圍偏南風，低渦移動至陜西省中部，切變線經(jīng)過重慶延伸至滇中，冷空氣壓至昭通—會澤北部一帶，在滇北形成東西走向的切變。最后，副熱帶高壓略東南退，暖濕氣流由孟加拉灣、副熱帶高壓外圍及南海熱帶氣旋3個源頭共同向曲靖輸送，同時南下冷空氣輸送加強，20日02：00，切變線移動至曲靖中北部至昆明一帶，并維持至20日08：00，08：00以后副熱帶高壓逐漸加強西伸北抬，切變線隨之西移，不再影響曲靖市。

3.3 地面影響系統(tǒng)的特征

7月19日08：00，曲靖市受地面低壓控制，地面風為偏南風，華中地區(qū)為高壓，然后低壓東移，高壓分裂為多個中心，底部冷空氣南下，在重慶南部形成冷高壓。17：00開始，曲靖市開始有偏北冷空氣侵入，在中部與偏南風交匯形成地面低壓與輻合線，曲靖市降水開始增強，然后低壓輻合線緩慢南移至中南部一帶后受東北風推動移動至昆明，曲靖市南部受輻合線影響，在此期間，中南部地區(qū)產(chǎn)生第一次強降水；19日23：00—20日02：00地面輻合線維持在曲靖市南部，降水有所減弱，之后受低層切變影響，05：00前后在曲靖市中南部再次形成地面低壓與輻合線，在該階段產(chǎn)生第二次強降水。分析地面溫度和露點溫度差值可知，在整個過程曲靖市地面溫度露點差≤2 ℃，水汽為飽和或接近飽和狀態(tài)[1]。

本次強降水過程的影響系統(tǒng)是副熱帶高壓、500 hPa低渦低槽和低層切變線。500 hPa低槽、700 hPa切變線提供了動力條件，同時切變線南側(cè)的西南和偏南氣流形成了2條水汽輸送通道在曲靖市匯合，提供了充足水汽和不穩(wěn)定能量，曲靖市中南部形成的地面低壓和中尺度輻合線觸發(fā)加強并維持了對流發(fā)展，且地面維持水汽飽和的高濕狀態(tài)?？傊?，本地偏高的溫濕環(huán)境場與配合適宜的高低空系統(tǒng)，為對流性暴雨的發(fā)生、發(fā)展提供了有利的環(huán)流背景。

4 昆明探空資料分析

為了更詳細地揭示曲靖市的大氣層結(jié)特征，利用位于曲靖市西側(cè)的昆明探空站19日08：00、20：00的探空資料，分析曲靖的水汽、能量、層結(jié)穩(wěn)定度等環(huán)境物理量特征[2]。

19日08：00昆明探空顯示，400 hPa以下T-Td≤3 ℃，

對流中低層水汽條件較好，為飽和或接近飽和狀態(tài)，558 hPa以下比濕大于8 g/kg，600 hPa以下比濕大于10 g/kg，805 hPa的比濕最大，達15 g/kg，氣層絕對水汽含量大。20：00，比濕大于10 g/kg的氣層略升高至623 hPa，大于15 g/kg的氣層增厚，升高至773 hPa；抬升指數(shù)（LI）有所增強，0～3 km垂直風切變增大，風向隨高度逆轉(zhuǎn)，說明有冷平流侵入[3]。此時存在水汽含量大、濕層較深厚、層結(jié)不穩(wěn)定的環(huán)境特征。探空物理量值（表1）顯示，805 hPa比濕由15.01 g/kg升至17.05 g/kg，

700 hPa比濕由11.99 g/kg上升至12.9 g/kg，空氣的絕對含水量增加；19日08：00～20：00，CAPE由387.5 J/kg增強

為1 020.5 J/kg，對流有效位能較大；SI指數(shù)由0.4降至

-0.71，抬升指數(shù)（LI）由-1.4 ℃降至-2.63 ℃，說明大氣轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定狀態(tài)；0 ℃高度由5.4 km略升至5.6 km，深厚的暖云層有利于發(fā)生大降水；抬升凝結(jié)高度（LCL）一直維持在700～850 hPa，20：00的LCL相較于08：00略下降，自由對流高度（LFC）一直保持接近700 hPa，因云南高原地形特征影響，800 hPa為近地面層，因此LCL和LFC都為接近地面狀態(tài)，說明幾乎不需太大的環(huán)境動力抬升就能形成云雨[4]。0～3 km和0～6 km垂直風切變20：00分別略微降至8.0、8.8 m/s，但都達到促進和維持強降水發(fā)生的條件。多個物理量值的較好表現(xiàn)為強降水提供有利條件。

5 物理量場診斷

5.1 水汽條件

結(jié)合700 hPa的水汽通量分布情況來看，針對曲靖市此次大暴雨天氣過程，孟加拉灣和南海是降水天氣的主要水汽來源地。分析700 hPa的水汽通量可知，在暴雨天氣發(fā)生前，曲靖市主要受到來自孟加

拉灣的西南氣流的影響，在前期提供了高濕的環(huán)境和一定的不穩(wěn)定能量，然后因副熱帶高壓加強了西伸作用，從19日08：00開始，水汽輸送逐漸加強，至

20日02：00（圖6a），沿著孟加拉灣而來的西南氣流與沿著副熱帶高壓外圍來自南海的偏南氣流在曲靖市中南部交匯，然后因副熱帶高壓繼續(xù)西伸，交匯點由曲靖市中南部向西推進，到20日08：00交匯區(qū)域移出至昆明，偏南氣流完全控制曲靖市。分析水汽通量散度，19日08：00，在曲靖市東部開始出現(xiàn)水汽輻合區(qū)，至14：00水汽輻合區(qū)范圍擴大，強度增強，至20：00（圖6b），曲靖全市出現(xiàn)水汽輻合中心，中心強度為-10×10-5 kg·m-2·s-1，隨著時間推移，水汽輻合強度迅速增強，至20日02：00（圖6c），可以在曲靖市中部和北部看到明顯的強水汽輻合中心，中心強度為-11×10-5 kg·m-2·s-1。結(jié)合相對濕度隨時間變化情況可知（圖6d），19日20：00—20日14：00曲靖市上空相對濕度明顯增大，整層相對濕度達85%及以上，500 hPa以下相對濕度達90%以上，擁有充足的水汽條件。由此可見，在曲靖市西南和偏南氣流攜帶的暖濕空氣匯集積聚，使得水汽通量值快速增加，因抬升作用有強烈的輻合出現(xiàn)，為暴雨天氣的出現(xiàn)提供了充足的水汽。

5.2 動力條件

分析垂直速度隨時間變化情況可知，在7月19日14：00 500 hPa處，曲靖市中低層存在垂直速度負值區(qū)，說明有輻合上升運動出現(xiàn)，19日20：00—20日14：00，垂直上升運動明顯加強，在曲靖上空形成2個負速度大值區(qū)，對應曲靖市強降雨集中時段，強中心位于800

～500 hPa，中心值達-0.3 Pa/s左右，上升運動范圍向上延伸至200 hPa附近，而20日02：00左右在200 hPa以上的高層形成有垂直運動正值區(qū)，形成高層輻散中低層強輻合的高低空配置。綜上，中低層輻合和高層輻散運動的垂直配置，促進了垂直上升運動的發(fā)展，是暴雨天氣出現(xiàn)的主要動力機制。

6 雷達回波中尺度演變分析

根據(jù)強降雨發(fā)生時段選取雷達回波演變圖可知，造成此次曲靖市強降水的對流系統(tǒng)前期表現(xiàn)為準靜止帶狀對流，后期因地面低壓和輻合線南移后向北擺動影響，帶狀對流逐漸轉(zhuǎn)為不規(guī)則對流云夾雜層云形態(tài)，且南部有新生對流多單體列車匯入，整個過程對流持續(xù)時間長達14 h[5]。

過程前期受地面低壓和中尺度輻合線觸發(fā)作用影響，曲靖市中南部生成準靜止帶狀強降水對流，且輻合線略南移觸發(fā)新的線狀對流與之合并；后期由于地面低壓和輻合線在中南部擺動影響，該區(qū)域在維持一定強度的層狀云降水的同時觸發(fā)生成新的對流合并，整個過程對流系統(tǒng)都呈現(xiàn)出回波強度大、位置少動或不動的特征，產(chǎn)生高效率對流性強降水，曲靖市中南部區(qū)域發(fā)生大暴雨天氣。

7 結(jié)論

利用多種觀測資料，對2022年7月19—20日曲靖大暴雨過程的大氣層結(jié)、環(huán)境物理量特征等進行了綜合分析，得到以下4點主要結(jié)論。

（1）7月19—20日大暴雨過程是500 hPa低槽、700 hPa切變線和地面低壓及中尺度輻合線等系統(tǒng)共同影響所致的。500 hPa低槽和700 hPa切變線攜帶冷空氣東移南下為強降水提供了動力條件；切變線南側(cè)的西南和偏南氣流在曲靖市中南部匯合，提供了水汽和不穩(wěn)定能量，在曲靖市形成的地面低壓和中尺度輻合線起到觸發(fā)、維持和加強對流的作用。

（2）從環(huán)境層結(jié)和物理量場來看，來自西南和南方的暖濕氣流在曲靖市交匯，并在上空形成水汽輻合，以及較高的整層可降水量和深厚的濕層、中低層較大的垂直風切變及冷空氣侵入、不穩(wěn)定的大氣層結(jié)、偏低的抬升凝結(jié)高度和自由對流高度，為曲靖市高效率對流性強降水提供了有利條件。

（3）從垂直速度場來看，強降水發(fā)生時段內(nèi)中低層為負值中心，有強上升運動，高層則為正值，高低層垂直速度形勢匹配較好。

（4）從雷達回波來看，強降水發(fā)生在地面低壓和中尺度輻合線處或在其南側(cè)的偏南氣流中，地面低壓和中尺度輻合線的存在使曲靖市中南部成為對流觸發(fā)和加強的區(qū)域，且因中尺度輻合線位置少動，在維持住已有對流的情況下不斷有新的對流在該區(qū)域附近生成并與之合并。過程前期受準靜止帶狀對流影響，后期是由于中南部不斷有新的線狀組織對流生成與準靜止帶狀對流合并，滯留在曲靖市中南部，整個過程持續(xù)影響約14 h，造成高效對流性強降水，最終形成大暴雨。

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