貴州2009年6月7—9日暴雨過(guò)程特征分析

何玉龍，吳古會(huì)，楊朝梅

(1.貴州省氣象服務(wù)中心，貴州 貴陽(yáng) 550002;2.貴州省氣象臺(tái)，貴州 貴陽(yáng) 550002;3.貴州省農(nóng)村綜合經(jīng)濟(jì)信息中心，貴州 貴陽(yáng) 550002)

貴州2009年6月7—9日暴雨過(guò)程特征分析

何玉龍1，吳古會(huì)2，楊朝梅3

(1.貴州省氣象服務(wù)中心，貴州 貴陽(yáng) 550002;2.貴州省氣象臺(tái)，貴州 貴陽(yáng) 550002;3.貴州省農(nóng)村綜合經(jīng)濟(jì)信息中心，貴州 貴陽(yáng) 550002)

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料，對(duì)2009年6月7—9日貴州發(fā)生的暴雨過(guò)程進(jìn)行了診斷分析，結(jié)果表明：這次過(guò)程是在高空有利的環(huán)流背景下發(fā)生的，高空槽、低層低渦切變線是主要的大尺度環(huán)流影響系統(tǒng)，而地面輻合線的配合觸發(fā)了低層不穩(wěn)定能量釋放;低空急流為這次過(guò)程提供了充沛的水汽輸送和水汽輻合;而強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)使得水汽能伸展到較高的高度，中高層的徑向次級(jí)環(huán)流有助于水汽持續(xù)向上伸展。

暴雨過(guò)程;環(huán)流形勢(shì);物理量分析

1 引言

暴雨是我國(guó)的主要災(zāi)害性天氣之一，每年由暴雨造成的洪災(zāi)給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)造成嚴(yán)重的影響。所以，對(duì)暴雨的預(yù)報(bào)研究顯得尤為重要。但由于暴雨成因的復(fù)雜性，至今暴雨預(yù)報(bào)仍是業(yè)務(wù)工作中的難點(diǎn)。2009年6月7—9日，貴州自北向南出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣過(guò)程，降水強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，影響范圍廣，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，有必要對(duì)這次過(guò)程的特征及其成因進(jìn)行分析，以期能提高對(duì)此類天氣過(guò)程的認(rèn)識(shí)。吳古會(huì)等［1］從宏觀動(dòng)力因子反映的特征著手分析了此次過(guò)程，本文將從天氣成因角度分析該暴雨過(guò)程。

2 過(guò)程概況

2009年6月7—9日，貴州自北向南出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣過(guò)程，此次降水過(guò)程分為2個(gè)階段，有明顯的夜雨特征。第1階段降水主要發(fā)生在6月7日夜間至8日早晨，集中分布在貴州北部(圖1a)，4個(gè)縣站出現(xiàn)暴雨，最大務(wù)川84 mm，有34個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨，其中15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)大暴雨;第2階段為8日20時(shí)-9日08時(shí)，強(qiáng)降水帶南移，主要在貴州中部以南地區(qū)(圖1b)，其中9個(gè)縣站暴雨，2縣站大暴雨，分別是貞豐(124 mm)、榕江(117 mm)，81個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨以上量級(jí)，21鄉(xiāng)鎮(zhèn)大暴雨，還有2鄉(xiāng)鎮(zhèn)特大暴雨，2個(gè)強(qiáng)降水中心分別在黔西南東南部和黔南南部。

圖1 2009年6月7—9日降水分布：(a)7日08-8日08時(shí)，(b)8日08-9日08時(shí)。

3 暴雨過(guò)程分析

3.1 環(huán)流形勢(shì)及影響系統(tǒng)

6月7-9日，高層(200 hPa)高壓為西部型，貴州處于高壓東側(cè)的輻散區(qū);500 hPa高緯地區(qū)貝加爾湖—巴爾喀什湖一線的橫槽轉(zhuǎn)豎，分裂小槽南下，觸動(dòng)高原槽東移對(duì)我省的影響，而副熱帶高壓位置偏東，強(qiáng)度也較弱;700 hPa過(guò)程前期西南低渦發(fā)展東移，同時(shí)西南急流建立，第2階段低渦移至長(zhǎng)江中下游，我省南部受低渦橫切變西段影響;850 hPa位于貴州北部的低渦維持發(fā)展，急流也逐漸加強(qiáng)，8日08時(shí)急流達(dá)最強(qiáng)，隨后低渦緩慢東移，并在我省南部有新的低渦生成發(fā)展;地面上7日貴州受強(qiáng)盛的熱低壓控制，在北部一線地區(qū)維持有東西向的輻合線影響，8日，北方有弱冷空氣南下，20時(shí)開(kāi)始由正北路徑入侵我省。綜上所述，這次過(guò)程發(fā)生在有利的環(huán)流背景下，由低層低渦切變及地面中尺度輻合線配合產(chǎn)生。

3.2 中尺度特征分析

7日22時(shí)開(kāi)始，貴州北部出現(xiàn)中尺度對(duì)流云團(tuán)，之后不斷發(fā)展東移，高原上持續(xù)有對(duì)流云團(tuán)東移補(bǔ)充影響貴州，至8日00時(shí)，貴州北部2個(gè)中尺度對(duì)流云團(tuán)合并，持續(xù)到8日02時(shí)，相應(yīng)此時(shí)段的降水強(qiáng)度較大;8日02時(shí)開(kāi)始，高原東側(cè)對(duì)流云團(tuán)補(bǔ)充影響貴州，貴州東北部開(kāi)始有中-β尺度對(duì)流云團(tuán)，持續(xù)到8日06時(shí)，對(duì)應(yīng)另一個(gè)較強(qiáng)降水時(shí)段;第2階段的降水則從8日15時(shí)開(kāi)始，此時(shí)沿地面輻合線有對(duì)流云團(tuán)發(fā)展，8日20時(shí)以后，MCC形成，并隨地面輻合線南移，23時(shí)-9日01時(shí)發(fā)展到最強(qiáng)盛階段，之后減弱消亡，對(duì)應(yīng)貴州南部最強(qiáng)降水時(shí)段，04—06時(shí)，高原上對(duì)流云團(tuán)西北路徑南下影響貴州西部地區(qū)，對(duì)應(yīng)貴州西南部另一時(shí)段的強(qiáng)降水。

3.3 物理量分析

圖2 水汽通量及其散度場(chǎng)：(a)7日20時(shí)700 hPa，(b)8日02時(shí)700 hPa，(c)7日20時(shí)850 hPa，(d)8日02時(shí)850 hPa，陰影為水汽通量絕對(duì)值，矢量為水汽通量，等值線為水汽通量散度。

3.3.1 水汽條件分析 強(qiáng)降水的發(fā)生需要充沛的水汽［2］，而水汽通常由對(duì)流層低層提供，水汽不斷通過(guò)低層的輸送輻合上升到降水區(qū)，才能導(dǎo)致較強(qiáng)的降水。分析850 hPa、700 hPa水汽通量和其散度的分布情況可以弄清水汽來(lái)源和水汽的輻合情況，對(duì)分析暴雨的成因有很重要的意義。兩階段降水過(guò)程中較強(qiáng)降水都從20時(shí)開(kāi)始，22時(shí)開(kāi)始加強(qiáng)，最強(qiáng)降水發(fā)生在23時(shí)到次日02時(shí)。從7日夜間850 hPa、700 hPa的水汽通量和水汽通量散度的變化可知(圖2a～2d)，在700 hPa水汽圖上，7日20時(shí)(強(qiáng)降水發(fā)生前期)，來(lái)自孟加拉灣的水汽通道基本建立，一直延續(xù)到湖南中部，通道呈西南—東北向，除孟灣的水汽通量強(qiáng)中心外，在我省的西南部和湖南西北部各自有相對(duì)強(qiáng)中心;發(fā)展到8日02時(shí)(強(qiáng)降水發(fā)生時(shí))，水汽通量增大，水汽輸送更加強(qiáng)盛，位于孟灣的中心東移與貴州西南部的中心合為一體，湖南西北部的中心也得到加強(qiáng)。對(duì)應(yīng)850 hPa的水汽源地也是孟加拉灣，為南北向的水汽通量，7日20時(shí)在我省的東南部至廣西北部有強(qiáng)的水汽通量中心，我省北部位于強(qiáng)水汽通量的左前側(cè)，這樣的條件有利于水汽的輻合;到8日02時(shí)，水汽輸送帶略為東移，孟加拉灣的強(qiáng)水汽通量中心減弱，但是在我省的東南部的水汽通量增大，省的北部仍處于水汽通量急流出口的左前側(cè)，這時(shí)對(duì)應(yīng)的水汽通量散度在北部均表現(xiàn)出較強(qiáng)的輻合，即在強(qiáng)降水時(shí)段，貴州上空不僅有強(qiáng)的水汽通量，在強(qiáng)降水區(qū)還有強(qiáng)的水汽輻合。

從8日夜間的水汽通量和水汽通量散度的變化可知(圖3a～3d)，700 hPa上8日20時(shí)(強(qiáng)降水發(fā)生前)，我省的南部水汽通量較小，且孟灣來(lái)的水汽在這里幾乎分為兩段(孟灣和湖南南部)，水汽通量散度在我省也沒(méi)有明顯的輻合，到9日02時(shí)(強(qiáng)降水發(fā)生時(shí))，孟灣的水汽源消失，水汽大多來(lái)自南海，水汽通道再次建立，較前面的通道位置偏南偏東，我省的水汽通量散度都為負(fù)值即水汽輻合;850 hPa上8日20時(shí)到9日02時(shí)也由孟灣水汽源轉(zhuǎn)為南海的水汽源，我省的水汽通量由偏南轉(zhuǎn)為西南向，在8日20時(shí)水汽通量散度在黔西南(104°E，25°N)為輻合中心，到9日02時(shí)輻合中心移到黔南(106°E，25°N)，強(qiáng)降水區(qū)對(duì)應(yīng)在水汽通量出口的左前側(cè)，水汽的輻合更有利于暴雨的形成。

圖3 水汽通量及其散度場(chǎng)：(a)8日20時(shí)700 hPa，(b)9日02時(shí)700 hPa，(c)8日20時(shí)850 hPa，(d)9日02時(shí)850 hPa，陰影為水汽通量絕對(duì)值，矢量為水汽通量，等值線為水汽通量散度。

3.3.2 垂直運(yùn)動(dòng)分析 暴雨的發(fā)生需要充足的水汽，在有了水汽條件后需要一定的上升運(yùn)動(dòng)［2］使輸送來(lái)的水汽不斷的向上伸展凝結(jié)，才能產(chǎn)生暴雨。從2次降水過(guò)程強(qiáng)降水中心的垂直速度沿經(jīng)度剖面的變化情況可知(圖4a～4f)，7日夜間強(qiáng)降水中心在遵義北部(108°E，28.5°N)，在 108°E 徑向剖面上7日20時(shí)暴雨位置在500 hPa以下均為上升運(yùn)動(dòng)，最強(qiáng)中心在29°N，強(qiáng)度為 -0.4 Pa/s，其南部高層400 hPa以上有弱的下沉運(yùn)動(dòng)，到8日02時(shí)，上升氣流加強(qiáng)(-0.6 Pa/s)且上升急流軸位置向南移動(dòng)，軸兩側(cè)600～300 hPa有下沉運(yùn)動(dòng)，在對(duì)流層中高層形成了徑向的垂直環(huán)流，有利于水汽的不斷上升和凝結(jié)形成降水。8日夜間對(duì)應(yīng)2個(gè)降水強(qiáng)中心黔西南(105°E，25.2°N)和黔南南部(108°E，25.4°N)，8日20時(shí)，它們的低層上升運(yùn)動(dòng)中心均在26°N附近，到高層均向南偏移，最強(qiáng)中心值分別為-1.0 Pa/s和-0.6 Pa/s，到降水最強(qiáng)時(shí)(9日02時(shí))，上升運(yùn)動(dòng)中心仍然維持在26°N附近，其中心強(qiáng)度明顯增大(分別為-1.2 Pa/s和-2.7 Pa/s)，中心高度分別為500 hPa和300 hPa，較前一階段伸展高度增加。2個(gè)剖面在26°N都形成了一個(gè)強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)軸并伸展到對(duì)流層頂，軸區(qū)兩側(cè)600 hPa以上為下沉氣流，下沉最強(qiáng)中心在300 hPa附近，較前一日的下沉中心位置更高，這樣形成的徑向次級(jí)垂直環(huán)流使得在中高層的下沉氣流不能夠到達(dá)較低位置而又繼續(xù)上升，水汽循環(huán)上升加上低層水汽補(bǔ)充，使得水汽凝結(jié)更加迅速，降水得以持續(xù)，相應(yīng)第二階段的降水比第一階段強(qiáng)。

3.3.3 不穩(wěn)定條件分析 假相當(dāng)位溫是非常重要的溫濕特征參數(shù)，能表征氣團(tuán)的能量，在大氣干絕熱和濕絕熱過(guò)程中均是守恒量，通常暴雨發(fā)生在假相當(dāng)位溫值較大或等值線條較密集的地區(qū)，其垂直方向的變化可以反映大氣層結(jié)的對(duì)流不穩(wěn)定狀態(tài)［2］。從假相當(dāng)位溫的垂直剖面時(shí)間變化圖上可以看出(圖略)，8日02時(shí)θse在800～450 hPa的垂直變化率小于零，對(duì)應(yīng)大氣層結(jié)表現(xiàn)為對(duì)流不穩(wěn)定，假相當(dāng)位溫值在780 hPa值達(dá)最大，超過(guò)354 K，此時(shí)大氣對(duì)流不穩(wěn)定達(dá)最旺盛時(shí)期;另一階段降水中，對(duì)應(yīng)2個(gè)強(qiáng)降水中心假相當(dāng)位溫剖面隨時(shí)間的變化圖上可以看出，8日午后到9日凌晨，強(qiáng)降水中心上空θse隨高度遞減，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，且θse等直線密集，值也較高，說(shuō)明能量較高且大氣呈不穩(wěn)定狀態(tài)，只要有地面輻合線等觸發(fā)條件，就容易造成強(qiáng)天氣的發(fā)生。

圖4 垂直速度沿經(jīng)度剖面圖：(a)7日20時(shí)沿108°E，(b)8日02時(shí)沿108°E，(c)8日20時(shí)沿105°E，(d)9日02時(shí)沿105°E，(e)8日20時(shí)沿108°E，(f)9日02時(shí)沿108°E。

4 結(jié)論

①高空槽、低層低渦切變線是形成此次暴雨天氣過(guò)程的主要大尺度環(huán)流系統(tǒng)，地面輻合線的配合有利于觸發(fā)對(duì)流的發(fā)生。

②充沛的水汽輸送加上強(qiáng)烈的水汽輻合是這次暴雨的必備條件，低空急流對(duì)水汽的輸送及輻合起了重要作用。

③強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)使得水汽能伸展到較高的高度，中高層的徑向次級(jí)環(huán)流有助于水汽持續(xù)向上伸展。

④低層高能量及大氣的對(duì)流不穩(wěn)定狀態(tài)有利于這次強(qiáng)天氣的發(fā)生。

［1］ 吳古會(huì)，彭芳.濕熱力平流參數(shù)在貴州初夏強(qiáng)降水中的應(yīng)用［J］. 貴州氣象，2010，34(5)：3-6.

［2］ 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理和方法［M］.北京：氣象出版社，1981.

P458.1+21.1

B

1003-6598(2012)02-0017-04

2011-10-12

何玉龍(1978—)，男，工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)服務(wù)及業(yè)務(wù)管理工作。