摘 要:利用地面常規(guī)觀測、加密自動站降水及ARE5 0.25°×0.25°再分析資料,對2021年8月13日夜間主要發(fā)生在貴州省銅仁市東部的一次特大暴雨天氣過程進行診斷分析,結(jié)果表明:副高先退后進,且強降水時段西伸加強,有利于降水系統(tǒng)長時間維持和低層水汽持續(xù)輸送;西北路徑冷空氣先于東北路徑冷空氣到來,兩者與偏南氣流對峙作用在銅仁市西部和東部產(chǎn)生了明顯的2條暴雨帶;梵凈山高大地形阻擋有利于低層偏東氣流分流和抬升,加強了東部降水強度;較高的CAPE值和K指數(shù)為強降水提供了必要條件。
關(guān)鍵詞:特大暴雨;低渦切變;中尺度輻合線;地形作用
中圖分類號:P458.121.1 文獻標(biāo)志碼:B 文章編號:2095–3305(2024)09–0-03
貴州省地處我國西南山區(qū)腹地,以山地和丘陵為主,氣候復(fù)雜多變,夏季多發(fā)生暴雨洪澇、泥石流等災(zāi)害,嚴(yán)重威脅了人民群眾的生命財產(chǎn)安全。夏季暴雨受到多種系統(tǒng)的共同影響,吳哲紅等[1]從不穩(wěn)定機制出發(fā),分析了2004年5月29—30日貴州省的一次暴雨過程,結(jié)果表明此次暴雨是多種尺度系統(tǒng)的相互作用及對流不穩(wěn)定能量觸發(fā)的。劉莉娟等[2]分析2000年6月貴州省罕見強降水天氣過程的成因發(fā)現(xiàn),極渦、副熱帶高壓、季風(fēng)槽、西南渦、低渦切變及高低空急流導(dǎo)致了此次強降水。張洪英等[3]分析低空冷式切變線引發(fā)區(qū)域性大暴雨的成因發(fā)現(xiàn),低層冷式切變線是引發(fā)大暴雨的主要系統(tǒng),暴雨主要產(chǎn)生在低空冷式切變線右側(cè)、西南低渦的東北象限及低空急流的左前方。池再香等[4]研究了南支槽背景下,地形對貴州水城南部特大暴雨的作用,得出了喇叭口地形的收縮作用能加強并維持迎風(fēng)坡垂直上升運動,使得水汽不斷向云內(nèi)卷入,延長暴雨云團在其上空的停留時間。楊曉霞等[5]發(fā)現(xiàn)有利的地形對局地短時極強降水的產(chǎn)生有重要作用。毛程燕等[6]指出西風(fēng)槽與副熱帶高壓對峙、中層弱冷空氣入侵、切變線及地面梅雨鋒的存在是形成2016年6月一次區(qū)域性暴雨“列車效應(yīng)”的主要原因。
然而,當(dāng)前對銅仁市暴雨落區(qū)的研究較少,李小蘭等[7]、楊群等[8]分析指出,在貴州高原北側(cè)附近的銅仁市、遵義市和重慶市交界處,受兩股冷空氣影響,常常有錮囚鋒形成,且伴隨低渦。主要是偏北冷空氣從秦嶺東、西兩側(cè)分流南下,一支經(jīng)四川盆地南下向東流至盆地東側(cè),另一支隨后經(jīng)長江中下游平原向西回流至貴州省東北部,兩路冷空氣作用下往往導(dǎo)致貴州省出現(xiàn)明顯的暴雨天氣過程,而銅仁市往往會形成東西2個暴雨落區(qū)。以上專家學(xué)者對各地暴雨的成因進行分析,已取得一些研究成果,但銅仁市受到梵凈山高大地形影響,對梵凈山地形作用產(chǎn)生的局地強降水觸發(fā)機制還有待深入研究。
通過常規(guī)和加密自動站降水資料、臺站探空資料和NCEP 0.25°×0.25°再分析資料,對2021年8月13日發(fā)生在銅仁市一次特大暴雨降水過程的環(huán)流形勢、水汽條件、能量條件、地形條件進行分析,并結(jié)合銅仁市多普勒雷達分鐘數(shù)據(jù),與地面系統(tǒng)進行對比分析。通過這些診斷分析,得出貴州省銅仁市區(qū)域性暴雨的規(guī)律和預(yù)報著眼點,為今后的暴雨預(yù)報提供參考。
1 降水實況
2021年8月13日08:00—14日08:00,貴州省東北部及南部出現(xiàn)了區(qū)域性大暴雨天氣過程,主要有2條暴雨帶,即遵義東南部至銅仁市西部形成一條暴雨帶,銅仁市東部至黔東南中部至黔南再至黔西南出現(xiàn)一條暴雨帶。銅仁市則出現(xiàn)了特大暴雨天氣(圖1a),全市共出現(xiàn)2站特大暴雨,56站大暴雨,162站暴雨,強降水主要集中在8月13日20:00—14日02:00,最大累計降水量為松桃普覺263.2 mm,最大小時雨強為松桃普覺89.4 mm(圖1b),8月14日05:00后降水逐漸減弱,08:00降水基本結(jié)束。此次強降水具有局部雨強大、降水集中的特點,強降水主要分為2條暴雨帶,一條是集中在銅仁市梵凈山東部雨帶,另一條是銅仁市西部德江—沿河—思南—石阡雨帶,2條暴雨帶與梵凈山地形可能存在一定的聯(lián)系。強降水主要集中在2~3 h內(nèi),導(dǎo)致松桃、江口、碧江等區(qū)(縣)不同程度受災(zāi),多地出現(xiàn)山體滑坡、道路中斷、城鎮(zhèn)內(nèi)澇等災(zāi)情。
2 環(huán)流形勢與能量條件分析
2.1 500 hPa環(huán)流形勢分析
2021年8月13日08:00 500 hPa高空,亞洲中高緯呈現(xiàn)“兩槽一脊”的環(huán)流形勢。中低緯地區(qū)從西南地區(qū)至華北地區(qū)受明顯的高空槽影響,貴州省北部處于槽前上升運動區(qū),副熱帶高壓控制我國華南地區(qū);8月13日20:00,整個高空槽緩慢東移,并逐步分為兩段,其中,貴州省北部高空槽東移至銅仁市中部,槽后西北氣流有利于引導(dǎo)地面冷空氣南下影響貴州省,此時貴州省西北部開始出現(xiàn)降水雨帶,而副高588線已東退至華南沿海一線;8月13日23:00,高空槽緩慢移至銅仁市東部邊緣,此時副高588線卻西伸加強,重新控制華南地區(qū),銅仁市強降水此時逐步加強;8月14日02:00低槽逐步向東移出銅仁市,副高588線再次退至沿海一線,銅仁市降水逐漸減弱。綜上可知,副高從8月13日08:00~20:00逐步東退,有利于冷空氣南下影響銅仁市,從20:00~23:00逐步西進加強,有利于形勢穩(wěn)定,形成局部強降水。
2.2 低渦切變線
8月13日08:00,700 hPa上重慶南部有一低渦建立,低渦西段切變線位于貴州省西北部邊緣,廣西—貴州—湖南一帶低空西南氣流達10 m/s,西南氣流將孟加拉灣水汽向貴州省西北部輸送。850 hPa上(圖2a)低渦西段冷式切變線位于貴州省遵義北部至畢節(jié)一帶,貴州省中東部位于一股強度達10 m/s的西南氣流左前側(cè),有利于上升運動。8月13日白天到夜間,由于高層低槽東移,帶動低層重慶低渦切變線緩慢東移南壓,8月13日20:00 700 hPa切變線東移至遵義—黔南一帶,銅仁市位于西南氣流左側(cè),水汽供應(yīng)充足,銅仁市比濕達到12 g/kg,850 hPa上(圖2b)低渦切變線移動至遵義—黔西南一帶,銅仁市比濕達到18 g/kg,為暴雨的產(chǎn)生提供了充足水汽。同時,貴州省東北部冷空氣南壓,形成東北回流,東北急流開始建立,風(fēng)速達16 m/s,東北急流與偏南氣流在銅仁市西北—東北方向形成切變,2股冷空氣在銅仁市西北部相遇對峙,導(dǎo)致銅仁市東部、北部受到切變線影響出現(xiàn)強降水。8月13日20:00至翌日02:00東北急流加強,逐漸轉(zhuǎn)為東北風(fēng),銅仁市的切變線南壓并轉(zhuǎn)為東西走向,強降水區(qū)域逐漸向南移動。8月13日02:00—14日08:00,低渦切變線逐漸東移南壓并移出銅仁市,降水逐漸減弱結(jié)束。由此可知,在銅仁市強降水期間,低渦西段冷式切變線東移南壓形成鋒面降水,導(dǎo)致銅仁市西部出現(xiàn)強降水,隨著東北部冷空氣回流,低渦東段切變線南壓,在切變線南側(cè)形成強降水,同時低渦中心附近兩股冷空氣相遇形成對峙,也利于銅仁市西北部出現(xiàn)強降水。
2.3 中尺度系統(tǒng)分析
從圖3可知,8月13日20:00 500 hPa高空槽已東移至銅仁市上空,副高已退至沿海一帶;700 hPa低渦位于重慶中部,此時低渦西段冷式切變線位于遵義東部至銅仁市西部邊緣一帶,整個銅仁市區(qū)域為高濕度區(qū);850 hPa低渦位于重慶南部,低渦西段冷式切變線已影響銅仁市西部,低渦東段暖式切變線已影響銅仁市東部,且東部邊緣出現(xiàn)了12 m/s的東北風(fēng)急流,銅仁市位于高濕區(qū);地面上受兩股冷空氣影響形成2條冷鋒,在銅仁市西北部相持,東北路徑冷空氣靠近時,受梵凈山阻擋,東北氣流分流,一部分氣流從北側(cè)回流至沿河德江一帶,與西路冷空氣匯合形成對峙,另一部分氣流在梵凈山東側(cè)南下,有利于梵凈山東側(cè)形成地面輻合線,從而形成對流;整個東北氣流向西回流時,梵凈山的地形阻擋迎風(fēng)坡抬升作用加強,有利于梵凈山東側(cè)形成強降水。銅仁市西部受冷式切變線影響出現(xiàn)了冷鋒云系降水雨帶,而東部受冷鋒靠近,在暖切變附近形成了明顯的對流雨帶,在梵凈山地形作用下,東部強降水強度明顯增強,出現(xiàn)特大暴雨。
2.4 能量條件分析
2021年8月13日銅仁市從地面到500 hPa溫度露點差較小,水汽達到飽和,濕層深厚,利于強降水天氣的產(chǎn)生;CAPE值在8月13日20:00達到2 588.3 J/kg,K指數(shù)達到38 ℃,大氣不穩(wěn)定能量明顯增強,大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài),有利于對流天氣的產(chǎn)生(圖4)。綜上可知,銅仁市中東部產(chǎn)生強降水期間,中低層具有高濕高能的環(huán)境,在有利的動力和熱力條件下,隨著地面弱冷空氣的入侵,在地面中尺度輻合線上觸發(fā)產(chǎn)生深厚對流,使不穩(wěn)定能量的釋放,造成強降水天氣的產(chǎn)生。
3 結(jié)論
(1)高空槽、低層低渦切變線及地面冷鋒是產(chǎn)生強降水的主要天氣系統(tǒng),500 hPa副高的先進后退為降水提供了有利條件,副高東退利于引導(dǎo)冷空氣南下,然后副高西伸加強利于形勢穩(wěn)定形成強降水。
(2)低層切變線及地面兩路冷空氣先后影響銅仁市是產(chǎn)生兩條暴雨帶的關(guān)鍵,低渦西段冷式切變線與西北路徑冷空氣配合最先導(dǎo)致銅仁市西部出現(xiàn)降水雨帶,低渦東段暖式切變線配合東北路徑冷空氣導(dǎo)致銅仁市東部產(chǎn)生對流降水。
(3)梵凈山山脈的阻擋使輻合線中斷于梵凈山東部,導(dǎo)致梵凈山西部一側(cè)降水減弱,但在梵凈山東部地形增強了氣流的輻合,同時對氣流有抬升作用,其東部迎風(fēng)坡不斷產(chǎn)生對流單體,使得銅仁市東部的降水得到增強。
(4)強降水發(fā)生時CAPE值達2 588.3 g/kg,K指數(shù)為38 ℃,能量條件好,對流不穩(wěn)定性較強,中低層水汽輸送條件好,有利于銅仁市對流降水產(chǎn)生。
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收稿日期:2024-06-17
作者簡介:吳增宇(1997—),男,貴州天柱人,助理工程師,研究方向為綜合氣象業(yè)務(wù)。