TBB資料在一次黔北區(qū)域性暴雨分析中的應(yīng)用

王君軍，姚正蘭，王 彪

(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563000;2.貴州省黔南自治州氣象局，貴州 黔南 558000)

TBB資料在一次黔北區(qū)域性暴雨分析中的應(yīng)用

王君軍1，姚正蘭1，王 彪2

(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563000;2.貴州省黔南自治州氣象局，貴州 黔南 558000)

利用常規(guī)觀測資料、FY-2E衛(wèi)星資料和地面加密站資料，綜合分析2010年6月19日黔北區(qū)域性暴雨天氣。結(jié)果表明：產(chǎn)生本次暴雨的云團(tuán)具有MCC特征，強(qiáng)降水中心區(qū)域與TBB低值中心具有一定偏差，主要位于云團(tuán)前進(jìn)方向，TBB中心至-60℃的等值線密集區(qū)中。

暴雨;云頂亮溫;MCC

1 引言

2010年6月19日重慶西南部到貴州北部出現(xiàn)一次暴雨或大暴雨天氣過程(以下簡稱“10.6”黔北暴雨過程)。19日00-14時(shí)，遵義市215個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中有120個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雨超過50 mm;大于100 mm的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有21個(gè)，特別是務(wù)川縣紅絲鎮(zhèn)累計(jì)降雨量達(dá)194.9 mm;暴雨中心位于貴州東北部;降水時(shí)段主要集中在19日00-09時(shí)，該時(shí)段遵義市1h降水量≥50 mm的有12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中紅絲鎮(zhèn)1h最大降水量達(dá)76.3 mm。此次降雨特點(diǎn)是降雨強(qiáng)度大，時(shí)段集中，具有明顯的陣性。強(qiáng)降水引發(fā)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)山體滑坡、洪澇等地質(zhì)災(zāi)害，造成人員傷亡和較大經(jīng)濟(jì)損失。

衛(wèi)星云圖某點(diǎn)的云頂亮溫TBB是該點(diǎn)從地面到高空各層的大氣溫度特征(即溫度大小空間分布)的綜合結(jié)果，是形成云圖的原始數(shù)據(jù)資料，在云圖上直觀展示出從行星尺度等各種不同天氣系統(tǒng)的云系和云型諸多特征，從而推論發(fā)生在大氣中的動(dòng)力和熱力過程，在短期、短時(shí)及臨近天氣分析和預(yù)報(bào)中發(fā)揮重要作用［1］。很多專家對TBB與強(qiáng)降水的關(guān)系進(jìn)行過研究［2-3］，但將TBB資料用于貴州常規(guī)業(yè)務(wù)上一直較為薄弱。因此，本文嘗試應(yīng)用TBB資料，并結(jié)合常規(guī)觀測資料、加密自動(dòng)站觀測資料、雷達(dá)資料，對“10·6”黔北暴雨過程進(jìn)行了中尺度對流云團(tuán)特征分析，以期為今后開展暴雨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)服務(wù)提供參考依據(jù)。

2 環(huán)流演變和主要影響系統(tǒng)

6月18日20時(shí)(圖略)，200 hPa環(huán)流圖上遵義位于高空急流出口的右側(cè);500 hPa副高維持在貴州南部邊緣一帶，東北低渦中心位于渤海一帶并緩慢向東移動(dòng)，孟加拉灣附近有低槽活動(dòng)，有利于槽前西南暖濕氣流向黔北地區(qū)輸送;700 hPa川西有閉合低渦;850 hPa西南低空急流形成。19日08時(shí)200 hPa環(huán)流圖上，南亞高壓東脊點(diǎn)東伸至廣西東部，高空急流位于35°N一帶，在高空急流出口的右下側(cè)和南亞高壓東北側(cè)邊緣的強(qiáng)輻散中心位于重慶南部到貴州東北部，高空輻散的抽吸對暴雨起著促進(jìn)作用。500 hPa副高略有北進(jìn)，其北側(cè)的偏西氣流以及東北低渦后部偏東北氣流，與高原東移低槽疊加，使低槽得到加深。850 hPa川東南至貴州西北部有閉合的氣旋性環(huán)流，西南低空急流進(jìn)一步加強(qiáng)，沿貴州北部、湖南、江西存在明顯的東西向切變線。槽前正渦度平流使地面低壓發(fā)展，西南地區(qū)18日地面最高氣溫超過30℃，遵義市最高氣溫達(dá)34℃，積聚大量不穩(wěn)定能量。18日17時(shí)地面輻合線在遵義、銅仁中部生成并維持，19日08時(shí)地面輻合線東移至湖南東北部。高層氣流的引導(dǎo)以及副高和東北低渦的共同作用，使西南渦沿切變線或輻合帶方向移動(dòng)并發(fā)展，西南渦東南象限的低空輻合及上升運(yùn)動(dòng)使得積云對流發(fā)展，對流云團(tuán)沿地面輻合線移動(dòng)，造成重慶西南部和貴州北部的強(qiáng)降水天氣過程。

3 暴雨的中尺度云團(tuán)分析

取衛(wèi)星云圖上云頂亮溫TBB≤-32℃的云團(tuán)為MCS(中尺度對流系統(tǒng))，滿足-32℃以下云罩面積在10萬 km2以上，且-53℃以下云罩面積在5萬km2以上，維持6h以上的暴雨云團(tuán)為MCC(中尺度對流輻合體)［4］。分析6月18-19日FY-2E衛(wèi)星TBB資料(圖1)，18日20：30在畢節(jié)金沙附近有一塊中-γ尺度云團(tuán)A生成，成都附近有中-β尺度云團(tuán)B呈減弱東南象移動(dòng)，23：00A云團(tuán)在金沙附近維持并逐漸發(fā)展成中-β尺度的云團(tuán)。隨著川東南低渦東南移，對流云團(tuán)也隨之東南移，19日01時(shí)A和B云團(tuán)在貴州西北部交匯，云團(tuán)邊緣溫度等值線密集，溫度梯度大，預(yù)示云團(tuán)未來將發(fā)展擴(kuò)大。對流云團(tuán)中心TBB值小于-80℃，且-32℃以下云罩面積為10萬 km2，達(dá)到了MCC的標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)MCC呈橢圓狀，中心位于貴州東北部到重慶南部，之后-32℃以下TBB低值區(qū)范圍繼續(xù)增大并沿切變線向遵義東部移動(dòng)發(fā)展。19日07時(shí)對流云團(tuán)發(fā)展到強(qiáng)盛階段，-32℃以下云罩面積在20萬 km2以上，-53℃以下面積在10萬km2以上，此時(shí)MCC呈圓狀，中心位于重慶南部到貴州北部，造成重慶西南部到貴州北部暴雨天氣。19日14時(shí)，云團(tuán)移出貴州境內(nèi)，對流云團(tuán)維持時(shí)間達(dá)12 h以上。

圖1 各時(shí)次FY-2E的TBB場(單位：K，陰影區(qū)≤241K)

4 TBB變化與降水的關(guān)系

4.1 TBB變化與強(qiáng)降水落區(qū)分析

層積云降水往往云頂不一定很高，也就是云頂亮溫不一定很低，但是水汽充足時(shí)也可產(chǎn)生強(qiáng)降水，如果是強(qiáng)對流天氣發(fā)展，云頂亮溫一般在-60℃以下，云頂溫度越低說明云頂越高，對流越旺盛［5］。由于只有貴州雷達(dá)基數(shù)據(jù)以及貴州省雷達(dá)分布原因，銅仁、黔東南地區(qū)沒有雷達(dá)，在云團(tuán)移至貴州東部后，沒有雷達(dá)回波資料顯示強(qiáng)降水中心情況，因此只選取18日20時(shí)-19日03時(shí)貴州全省雷達(dá)回波拼圖(組合反射率)與對應(yīng)亮溫的關(guān)系分析(圖2)：降水落區(qū)與TBB低值區(qū)對應(yīng)一致，但降水強(qiáng)度最大值與TBB低值中心位置有一定偏差，本次強(qiáng)降水落區(qū)主要位于云團(tuán)TBB中心至-60℃內(nèi)，云團(tuán)前進(jìn)方向的TBB等值線密集區(qū)中，而TBB低值中心后部降水較小。這與王小蘭等［6］指出亮溫的極低值并不對應(yīng)冰晶和雪含量的最高值，與降水強(qiáng)度的最大值區(qū)域在位置上有一定偏差的結(jié)論一致。

4.2 TBB變化與降水強(qiáng)度分析

2010年6月19日00-02時(shí)務(wù)川縣紅絲鎮(zhèn)(108.11°E、28.73°N)上空 TBB值(圖 3)維持在 -10℃以上，紅絲鎮(zhèn)沒有出現(xiàn)降水。隨著MCS的發(fā)展，TBB值開始急劇下降到-61℃以后，紅絲鎮(zhèn)開始出現(xiàn)降水。05-07時(shí)TBB值下降到-90℃以下，此階段逐小時(shí)降水均達(dá)到短時(shí)強(qiáng)降水標(biāo)準(zhǔn)，對流云團(tuán)也發(fā)展到最強(qiáng)盛階段，其中TBB值在04-06時(shí)連續(xù)2 h降至最低為-93℃，但是最大降水只出現(xiàn)在前一時(shí)次為76.3 mm，后一時(shí)次明顯降低，為37.8 mm。隨著降水云團(tuán)中心東移，07時(shí)后TBB值緩慢上升，都在-75℃以下，但降水強(qiáng)度迅速減弱。由此可見，當(dāng)出現(xiàn)降水時(shí)，TBB值迅速降低。云頂亮溫的低值中心出現(xiàn)時(shí)段與強(qiáng)降水出現(xiàn)時(shí)段基本吻合，主要降水出現(xiàn)在云團(tuán)發(fā)展的成熟階段。TBB低值中心后部，雖然亮溫低，但降水明顯偏弱。

圖2 衛(wèi)星TBB與貴州全省雷達(dá)回波的逐對分析

圖3 2010年6月19日00-13時(shí)務(wù)川縣紅絲鎮(zhèn)上空TBB與雨量逐小時(shí)變化圖

5 中尺度對流云團(tuán)的成因分析

5.1 水汽條件

從6月18日08時(shí)-19日08時(shí)850 hPa的比濕分布看(圖略)，西南地區(qū)東部到華南地區(qū)上空維持14 g/Kg以上的高濕區(qū)，比濕中心北部密集區(qū)主要位于重慶西南部到貴州北部，這也是本地預(yù)報(bào)強(qiáng)降水的重要指標(biāo)之一。水汽通量條件分析顯示：18日20時(shí)850 hPa上，從孟加拉灣經(jīng)過四川西部至貴州西北部和云南至貴州中部有兩條水汽通道向黔北地區(qū)輸送水汽，中心值為25 g·cm-1·hPa-1·s-1，19 日08 時(shí)云南到貴州的水汽通量增強(qiáng)，為29.7 g·cm-1·hPa-1·s-1。700 hPa上，18日20時(shí)水汽通量為10 g·cm-1·hPa-1·s-1，到19日08時(shí)云南到貴州中部水汽輸送明顯增強(qiáng)，為18 g·cm-1·hPa-1·s-1，此時(shí)水汽通量帶呈東西向，其北部的等值線密集區(qū)邊緣與強(qiáng)降水落區(qū)對應(yīng)一致。西南低空急流的加強(qiáng)是導(dǎo)致水汽通道建立和維持的直接原因。水汽通道的建立為中尺度云團(tuán)的形成和發(fā)展提供充沛的水汽。19日08時(shí)850 hPa水汽通量散度場上(圖略)，重慶到貴州北部為水汽輻合中心，這為MCS發(fā)展成MCC提供有利的水汽條件。

5.2 熱力條件分析

對中低層θse分析表明(圖略)：18日20時(shí)-19日08時(shí)中低層上，高能舌從廣西向貴州和湖南延伸，高能舌軸線與低空急流位置相近并平行，在重慶到貴州北部邊緣有一東西向的θse鋒區(qū)。黔北θse維持在80～84℃的高能區(qū)內(nèi)，在高能量環(huán)境下有利于暴雨的形成和發(fā)展。

6 小結(jié)

①本次暴雨天氣過程的環(huán)流背景為一槽一脊型。受副高北部邊緣與東北低渦的共同作用使西南低渦東移加強(qiáng)，這是產(chǎn)生暴雨的主要影響系統(tǒng)。

②高層輻散與中低層輻合的垂直分布有利于中低層高溫高濕氣流向上抽吸，增強(qiáng)對流不穩(wěn)定性，有利于MCC的發(fā)生發(fā)展，造成重慶西南部及貴州北部強(qiáng)降水天氣。

③產(chǎn)生暴雨的 MCC，中心強(qiáng)度 TBB值小于 -80℃，時(shí)間尺度大于12 h。-32℃云罩面積達(dá)20萬km2。降水強(qiáng)度最大值與TBB低值中心有一定偏差，主要位于云團(tuán)前進(jìn)方向，TBB中心-60℃的等值線密集區(qū)中。由此可以應(yīng)用TBB資料分析強(qiáng)中尺度對流的發(fā)展與降水落區(qū)的預(yù)報(bào)。

④單站TBB與降水分析表明：TBB與強(qiáng)降水對應(yīng)較好，TBB越低，降水越強(qiáng)，TBB低值中心出現(xiàn)時(shí)段與強(qiáng)降水時(shí)段吻合。

［1］ 于海俠，張行才.亮溫(TBB)在熱帶氣旋研究中的應(yīng)用［J］. 中國科技信息，2009，(23)：26-27.

［2］ 石定撲，朱文琴，王洪慶，等.中尺度對流系統(tǒng)紅外云圖云頂黑體溫度的分析［J］.氣象學(xué)報(bào)，1996，51(5).

［3］ 聶祥，萬漢蕓，邱祥.衛(wèi)星云圖云頂亮溫與氣象要素關(guān)系初探［J］. 貴州氣象，2002，(04)：30-33.

［4］ 傅昺珊，岳艷霞，李國翠.TBB資料的處理及應(yīng)用［J］.氣象，2006，32(2).

［5］ 壽紹文，勵(lì)申申，姚秀萍.中尺度氣象學(xué)［M］.北京：氣象出版社，2003：121.

［6］ 王小蘭，程明虎.對流性降水云輻射特征研究［J］.氣象，2005，31(9)：3-7.

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1003-6598(2011)03-0018-03

2010-12-12

王君軍(1982-)，女，助工，主要從事中短期天氣預(yù)報(bào)工作。