摘 要：以2017年7月29日廣西壯族自治區(qū)桂林市興安縣貓兒山致災(zāi)大到暴雨為例，討論分析山區(qū)特征的中小尺度的強(qiáng)對(duì)流天氣特征及成因。闡述了貓兒山概況及2017年7月29日山洪概況，介紹了國(guó)外預(yù)報(bào)產(chǎn)品及國(guó)內(nèi)區(qū)、市、縣天氣預(yù)報(bào)對(duì)此次災(zāi)害的相關(guān)情況，分析了引發(fā)強(qiáng)降水的氣象要素和物理量，探討山洪災(zāi)害成因，為今后中小尺度強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)提供參考。

關(guān)鍵詞：山洪；重大災(zāi)害；成因分析；強(qiáng)對(duì)流

中圖分類號(hào)：P642.23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）10–0-03

隨著全球天氣變暖加劇，極端天氣事件頻發(fā)，氣象預(yù)報(bào)工作的重要性日益顯現(xiàn)。其中，中小尺度強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)工作是重難點(diǎn)。中小尺度強(qiáng)對(duì)流天氣往往伴隨雷暴、大風(fēng)、冰雹及帶有較強(qiáng)的雷暴現(xiàn)象的短時(shí)強(qiáng)降水等災(zāi)害性天氣，易引發(fā)泥石流、山洪等次生災(zāi)害，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅[1-3]。

對(duì)此，以2017年7月29日廣西壯族自治區(qū)桂林市興安縣貓兒山致災(zāi)大到暴雨為例，探討導(dǎo)致山洪重大災(zāi)害成因，以及中小尺度強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)中需要考慮的基本問(wèn)題。

1 貓兒山概況

1.1 山地地形特征

貓兒山位于廣西壯族自治區(qū)桂林市興安縣西北部，跨興安、資源2縣，面積5.3萬(wàn)hm2。既廣西第一峰，也是華南第一峰。貓兒山山體狹長(zhǎng)，山峰高峻，氣勢(shì)雄偉，因山頂峰酷似蹲伏的貓兒而得名。貓兒山山脈為漓江、資江的發(fā)源地，水能資源豐富。

貓兒山屬于越城嶺山脈，其西北方為資源縣中峰鄉(xiāng)，東南方為興安縣華江瑤族鄉(xiāng)。兩鄉(xiāng)之間有斷裂帶分隔（斷裂帶分界就是一條溝）。貓兒山山上分布著密集的大小溝壑，溝壑又有眾多個(gè)分支。其山脈在越城嶺的中支，與東支（越城嶺的主干）、西側(cè)支都有溝壑作分界線。貓兒山山峰眾多，海拔＞2 000 m的山峰有10座，海拔＞1 000 m的山峰有68座。

1.2 氣候特征

貓兒山山地氣候特征明顯，隨著海拔的變化，各氣象要素發(fā)生明顯變化。

統(tǒng)計(jì)了2006—2024年興安縣部分自動(dòng)氣象站平均氣溫、最高氣溫、雨量的相關(guān)數(shù)據(jù)，如表1所示。2006—2024興安華江水廠（海拔280 m）年平均溫度為17.8 ℃，興安貓兒山東南側(cè)海拔1 250 m處的自動(dòng)氣象站年平均溫度為13.6 ℃，兩者相差4.2 ℃；興安貓兒山東南側(cè)海拔1 600 m處的年平均溫度為12.8 ℃，比華江水廠低5 ℃，最高氣溫（32.4 ℃）比華江水廠最高氣溫（38.8 ℃）低6.2 ℃。

綜上所述，在沒(méi)有逆溫層出現(xiàn)情況下，貓兒山氣溫從山腳向山頂遞減；同一時(shí)間段，貓兒山不同高度的相對(duì)濕度存在較大差異。

表1" 2006—2024年興安縣部分自動(dòng)氣象站平均氣溫、最高氣溫、雨量實(shí)況統(tǒng)計(jì)

站名 站號(hào) 平均氣溫/℃ 最高氣溫/℃ 累計(jì)降水量/mm

興安 57955 18.8 39.4 3 4972.4

興安華江水廠 N3004 17.8 38.8 4 1221.6

興安嚴(yán)關(guān) N3544 18.4 40.8 2 9376.5

興安貓兒山東南側(cè)海拔1 250 m N3554 13.6 34.6 3 9558.2

興安貓兒山東南側(cè)海拔1 600 m N3584 12.8 32.4 4 4277.8

2 貓兒山2017年7月29日山洪概況

2.1 山洪災(zāi)害情況

2017年7月29日14：00左右，興安縣貓兒山局地出現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降雨，造成華江鄉(xiāng)同仁村委大竹坪村河水迅速上漲，貓兒山局地突發(fā)山洪。該縣自行戶外徒步人員26人被困，4人被洪水沖走且因溺水死亡。此次山洪災(zāi)害造成直接經(jīng)濟(jì)損失20萬(wàn)元，其中家庭財(cái)產(chǎn)損失20萬(wàn)元。

2.2 降水情況

據(jù)興安縣自動(dòng)氣象站監(jiān)測(cè)：2017年7月29日13：00

～15：00，興安縣貓兒山局地出現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降雨。貓兒山區(qū)域自動(dòng)站雨量記錄顯示：13：00～15：00，貓兒山海拔1 995 m處的降水量為28.9 mm；13：00的小時(shí)降水

量為0.1 mm（小雨量級(jí)），14：00的小時(shí)降水量為13.3 mm

（大雨量級(jí)）、15：00的小時(shí)降水量為15.5 mm（暴雨量級(jí)）。

2.3 天氣形勢(shì)

2017年7月29日，興安縣受副熱帶高壓邊緣不穩(wěn)定氣流影響，500 hPa副熱帶高壓與大陸高壓合并；7月29—31日，850 hPa廣西地區(qū)受偏北氣流控制。

3 國(guó)外預(yù)報(bào)產(chǎn)品及國(guó)內(nèi)區(qū)、市、縣天氣預(yù)報(bào)

（1）日本數(shù)值預(yù)報(bào)、歐洲細(xì)網(wǎng)格、上海預(yù)報(bào)模式等各類預(yù)報(bào)模式預(yù)報(bào)結(jié)論：桂林全市多云，局部地區(qū)有陣雨。

（2）廣西壯族自治區(qū)氣象臺(tái)于2017年7月28日12：00、

7月29日12：00發(fā)布高溫黃色預(yù)警信號(hào)。桂林市氣象臺(tái)、興安縣氣象臺(tái)于2017年7月23—29日，每日發(fā)布高溫橙色預(yù)警信號(hào)，發(fā)布高溫橙色預(yù)警信號(hào)與天氣實(shí)況相符合，預(yù)警正確。以上3家氣象臺(tái)天氣預(yù)報(bào)結(jié)論：2017年7月29—31日，興安縣多云，局部地區(qū)有雷陣雨天氣。天氣預(yù)報(bào)與天氣實(shí)況對(duì)比一致。

4 引發(fā)較強(qiáng)降水的基本因素

4.1 氣溫

2017年7月27—29日，興安縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)最高氣溫為29.7

～40.6 ℃。其中，貓兒山一帶最高氣溫為29.7～38.2 ℃。全縣多日處于高溫?zé)崂藸顟B(tài)，空氣團(tuán)包含有較大的擾動(dòng)能量。

4.2 濕度

降水的本質(zhì)是大氣中的水汽被凝結(jié)。降水量的大小與大氣中水汽的含量、凝結(jié)效率和持續(xù)的時(shí)間有關(guān)。分析大氣中的水汽狀況，包括水汽含量的分布和水汽的輸送量。一般情況下，空氣中水汽含量多少用相對(duì)濕度大小來(lái)表示。相對(duì)濕度實(shí)質(zhì)上是溫度露點(diǎn)差（T-Td）的另一種表述。當(dāng)空氣中的水汽達(dá)到完全飽和時(shí)，濕度露點(diǎn)差為零，相對(duì)濕度為100%。而這種水汽飽和可以理解為當(dāng)溫度下降到與露點(diǎn)溫度相等時(shí)，空氣中水汽達(dá)到完全飽和[4-7]。

根據(jù)相關(guān)氣象站數(shù)據(jù)顯示，2017年7月27—29日，

興安縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)相對(duì)濕度較大，最大相對(duì)濕度在87%～

90%時(shí)易引發(fā)降水。

4.3 風(fēng)速

2017年7月27—29日，興安縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的風(fēng)速均較大，最大風(fēng)速在3.9～7.2 m/s，風(fēng)向大部分為南風(fēng)，少部分吹北風(fēng)。7月29日，貓兒山1 995 m處吹東南風(fēng)，與7月28日08：00相比，風(fēng)速較大。這給水汽的輸送提供了有利的條件。

5 對(duì)桂林市高空探測(cè)圖的相關(guān)物理量分析

5.1 假相當(dāng)位溫

假相當(dāng)位溫（θse）是指濕空氣通過(guò)假絕熱過(guò)程將其水汽全部凝結(jié)降落后所具有的位溫。在假相當(dāng)位溫中，不僅考慮了氣壓對(duì)溫度的影響，還考慮了水汽的凝結(jié)和蒸發(fā)對(duì)溫度的影響。它實(shí)際上是包括溫度、氣壓、濕度的一個(gè)綜合物理量，也是一個(gè)保守量（即在假絕熱過(guò)程中，假相當(dāng)位溫的值保持不變，只取決于空氣塊的初始狀態(tài)）[8-9]。

根據(jù)圖1可知，2017年7月28—29日，各層的假相當(dāng)位溫?cái)?shù)值均為正值。從地表到高空的假相當(dāng)位溫?cái)?shù)值呈垂直遞減狀態(tài)，即遞減率＜0，表明氣團(tuán)具有不穩(wěn)定性，由此可以判斷貓兒山低空氣團(tuán)處于高溫高濕不穩(wěn)定的狀態(tài)。

a.7月28日07：15；b.7月28日19：15；c.7月29日07：15；d.7月29日19：15

圖1" 2017年7月28—29日桂林市高空探測(cè)

5.2 K指數(shù)

K指數(shù)為氣團(tuán)指數(shù)，K=（T850-T500）+（Td）850-（T-Td）700。其中，T為溫度，Td為露點(diǎn)。K值的大小反映對(duì)流層中下層（700～850 hPa）的濕度廓線，濕度越大，K值越大，氣團(tuán)越不穩(wěn)定[10]。

根據(jù)桂林市高空站資料，2017年7月28—29日，K指數(shù)分別為39.1、36.2、38.4、40.3，K值較大。由此可判斷桂林地區(qū)上空中下層強(qiáng)對(duì)流潛勢(shì)較大，出現(xiàn)大到暴雨的可能性較大。

5.3 沙氏指數(shù)

沙氏指數(shù)（SI）等于T500-TS，其中，T500是指500 hPa的實(shí)際溫度，TS指氣塊。沙氏指數(shù)是指850 hPa的保守氣塊被抬升到500 hPa時(shí)，與環(huán)境溫度的差異。其可判斷對(duì)流層中層850～500 hPa中是否存在熱力不穩(wěn)定層結(jié)。沙氏指數(shù)與對(duì)流有效位能（Convective Available Potential Energy，CAPE）有較好的正相關(guān)，與自由對(duì)流高度以上的浮力大小正相關(guān)。沙氏指數(shù)越小所表示出來(lái)的不穩(wěn)定性越強(qiáng)。

2017年7月28—29日，沙氏指數(shù)分別為：-3.1、1.7、1.3，沙氏指數(shù)較小。由此可判斷桂林地區(qū)上空中層存在熱力不穩(wěn)定層結(jié)，強(qiáng)對(duì)流潛勢(shì)較大，出現(xiàn)大到暴雨的可能性較大。

6 興安縣57955站各氣象要素的分析

（1）氣溫。2017年7月25—29日，興安縣平均氣溫為30.2～30.6 ℃，日平均氣溫為30.2～31.2 ℃。日最高氣溫為35.3～38.0 ℃。在此期間，全縣5天處于高溫狀態(tài)。

（2）水汽壓。2017年7月25—29日，興安縣平均水汽壓為29.5～30.3 hPa，日平均水汽壓為30.3～30.5 hPa，

水汽壓大，空氣中所能容納的水汽含量較多。

（3）本站氣壓。日最高氣壓與日最低氣壓之差為3.2～5.5 hPa。日氣壓波動(dòng)較大，氣壓差值引起氣流向低壓定向運(yùn)動(dòng)，氣流運(yùn)動(dòng)使大氣中的水分與熱量重新分配，從而引起強(qiáng)降水發(fā)生。

7 結(jié)論

（1）氣旋、冷鋒、低壓槽、切變線等系統(tǒng)均可觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣，但在2017年7月28—29日強(qiáng)對(duì)流天氣中，以上天氣系統(tǒng)對(duì)貓兒山影響較小。同時(shí)，57957高空探測(cè)圖、57955地面站各氣象要素的分析對(duì)預(yù)報(bào)貓兒山大到暴雨預(yù)報(bào)貢獻(xiàn)較大，有探討和研究?jī)r(jià)值。

（2）山區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣的形成是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程。山區(qū)小尺度強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)醞釀、發(fā)生、發(fā)展，消亡的物理過(guò)程受大天氣尺度的影響較大，但是在沒(méi)有氣旋、冷鋒、低壓槽、切變線等大天氣系統(tǒng)直接影響時(shí)，山區(qū)仍然可能觸發(fā)大到暴雨的強(qiáng)對(duì)流天氣。

（3）此次強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生有以下幾個(gè)基本條件：不穩(wěn)定層結(jié)，垂直風(fēng)切變，初始的抬升觸發(fā)機(jī)制和適當(dāng)?shù)乃a(bǔ)充條件。這些基本條件的形成既可能是由天氣尺度系統(tǒng)的演變而形成，亦可能是局地中小尺度環(huán)流演變而形成。

（4）在貓兒山中同樣的陽(yáng)光強(qiáng)度照射下，山區(qū)墊面質(zhì)量不同，溫度相差較大，使得山區(qū)冷暖氣團(tuán)溫度差異明顯。低層的水汽受山體形狀影響導(dǎo)致流場(chǎng)的水平輻合，輻合區(qū)產(chǎn)生向上運(yùn)動(dòng)，空氣中水汽發(fā)生凝結(jié)，從而出現(xiàn)較強(qiáng)降水天氣。

（5）2017年7月29日貓兒山突發(fā)暴雨導(dǎo)致山洪暴發(fā)，

由于山體遮擋，當(dāng)天廣西桂林、柳州，以及湖南永州雷達(dá)回波沒(méi)有觀測(cè)到強(qiáng)回波，因此在天氣監(jiān)測(cè)時(shí)不能用常用的云頂亮溫或者雷達(dá)回波頂?shù)膹?qiáng)度和高度來(lái)判斷是否發(fā)生了強(qiáng)對(duì)流過(guò)程。除了貓兒山有大到暴雨，興安縣大部分自動(dòng)氣象雨量站無(wú)雨。

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收稿日期：2024-07-12

作者簡(jiǎn)介：盧春英（1970—），女，廣西馬山人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樘鞖忸A(yù)報(bào)。