“5.22”貴州省西南部大暴雨成因分析

唐浩鵬，王 芬，葉 東，李 婧

(1.貴州省黔西南州氣象局，貴州興義 562400;2.河南省新鄉(xiāng)市氣象局，河南新鄉(xiāng) 453003)

暴雨災(zāi)害是貴州省最重要的氣象災(zāi)害之一，每年均會(huì)對(duì)貴州省造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。以前的研究表明，在有利的環(huán)流背景條件下，貴州省區(qū)域性暴雨產(chǎn)生的主要影響系統(tǒng)有地面冷鋒、靜止鋒、切變線、低渦、低空西南急流、高原槽、南支槽、東風(fēng)波等。陳曉燕等針對(duì)貴州省一些典型暴雨個(gè)例從不同角度做過(guò)不少研究［1－6］，筆者擬從天氣學(xué)角度，充分利用常規(guī)資料、衛(wèi)星云圖、自動(dòng)站降水資料以及NECP再分析資料詳細(xì)分析2012年5月21～22日貴州省西南部大暴雨天氣過(guò)程及其成因。

1 暴雨概況

2012年5月22日貴州省西南部出現(xiàn)大暴雨天氣過(guò)程，328個(gè)站出現(xiàn)暴雨，85個(gè)站出現(xiàn)大暴雨，最大降雨量出現(xiàn)在六盤(pán)水市板橋鎮(zhèn)，降雨量達(dá)209 mm。此次過(guò)程降水強(qiáng)度大，多個(gè)站小時(shí)降雨量超過(guò)50 mm，特別是六盤(pán)水市的板橋鎮(zhèn)連續(xù)2 h出現(xiàn)強(qiáng)降水(圖1)。

2 天氣成因分析

2.1 環(huán)流背景與影響系統(tǒng)分析 21日08:00 500 hPa高空?qǐng)D上，東亞中高緯度呈兩脊一槽型，高原槽位于河套至川東，貴州省受槽前的西南氣流影響，槽前正渦度平流造成低層減壓，有利于大范圍上升運(yùn)動(dòng)的形成;700 hPa，低渦切變位于河套至川東，未來(lái)南壓影響貴州省;850 hPa，川東至黔北受低渦控制，貴州省中西部的廣大區(qū)域均處于低渦南側(cè)的偏南氣流控制中，未來(lái)低渦東南移影響貴州省;地面圖上，貴州省西部受熱低壓控制，冷空氣到達(dá)四川北部——重慶北部一線，未來(lái)繼續(xù)南下影響貴州。綜合來(lái)看，這次大暴雨過(guò)程是由高空槽、中低層的低渦切變以及地面冷鋒的動(dòng)力抬升共同影響形成的。

2.2 衛(wèi)星云圖分析 從21日21:00～22日08:00每隔1 h的紅外云圖(圖2)可以看出，21日21:00貴州省西北部有2個(gè)分散的對(duì)流云團(tuán)生成，22:00這2個(gè)分散的對(duì)流云團(tuán)合并在一起，并逐漸加強(qiáng)，到21日23:00呈近似圓形的MCC，開(kāi)始有大雨40 mm/h的強(qiáng)降水產(chǎn)生;22日00:00 MCC已經(jīng)發(fā)展為比較完整的強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)，相繼在貴州省西南部出現(xiàn)40 mm以上的最強(qiáng)小時(shí)雨量。成熟的MCC 22日00:00～05:00在貴州省西南部維持了近5 h;06:00從對(duì)流云團(tuán)的結(jié)構(gòu)、影響范圍等可以發(fā)現(xiàn)MCC開(kāi)始減弱，短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)段趨于結(jié)束，到07:00 MCC已經(jīng)趨于消亡，貴州省西南部由強(qiáng)對(duì)流天氣轉(zhuǎn)變?yōu)槌掷m(xù)性的小雨天氣。綜合圖1以及圖2可以看出，此次過(guò)程中尺度系統(tǒng)(MCC)是主要影響系統(tǒng)。

2.3 水汽條件分析 暴雨的產(chǎn)生需要充沛的水汽條件，強(qiáng)降水的產(chǎn)生需要源源不斷的水汽輸送，而水汽通量散度正是表征輸送來(lái)的水汽集中程度的物理量。劉建文等研究指出水汽通量散度輻合是低層抬升和被抬升空氣潮濕程度的度量［7］。對(duì)此次暴雨過(guò)程850 hPa水汽通量散度分析可見(jiàn)，在暴雨開(kāi)始前(21日20:00)，從云南東南部到廣西西北部邊緣為水汽通量散度輻合中心，貴州省西南部位于水汽通量散度輻合中心外圍的輻合區(qū);強(qiáng)降水開(kāi)始時(shí)(22日02:00)，滇黔桂三省交界仍然為水汽通量散度輻合區(qū)且有所加強(qiáng)，說(shuō)明水汽供應(yīng)非常充分，水汽通量散度強(qiáng)輻合中心移至貴州省西南部，輻合中心強(qiáng)度達(dá)－6 g/(hPa·cm2·s)(圖3a)。通過(guò)26°N、106.3°E水汽通量散度的時(shí)間垂直剖面(圖3b)也可以看出，在強(qiáng)降水過(guò)程中，近地面至650 hPa為水汽強(qiáng)輻合區(qū)，水汽輸送條件非常好，非常有利于強(qiáng)降水的發(fā)生;在強(qiáng)降水發(fā)生前(21日14:00前)，近地面至650 hPa為弱的水汽通量輻散，說(shuō)明強(qiáng)水汽輸送帶還未完全建立;強(qiáng)降水減弱后(22日08:00)，水汽通量散度輻合強(qiáng)度減弱，輻合也主要集中在近地面，說(shuō)明強(qiáng)水汽輸送帶已經(jīng)減弱。綜上所述，在此次大暴雨天氣過(guò)程中，近地面至650 hPa的水汽通量散度及其變化可以很好地反演此次過(guò)程。

2.4 垂直螺旋度分析 螺旋度是表征流體旋轉(zhuǎn)與沿旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的物理量，螺旋度把垂直速度和垂直渦度耦合起來(lái)，可以有效地表征潛在不穩(wěn)定能量的釋放，反演暴雨系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。分析22日02:00 700 hPa的垂直螺旋度(圖4a)發(fā)現(xiàn)，在貴州省西南部有大的正值中心，中心強(qiáng)度超過(guò)60×10－6hPa/s2;從26°N、106.3°E 處垂直螺旋度的時(shí)間垂直剖面看(圖4b)，22日02:00前后，近地層至700 hPa正的垂直螺旋度急劇增大，說(shuō)明近地層至700 hPa垂直上升運(yùn)動(dòng)迅速增大，大的垂直螺旋度一直持續(xù)到22日08:00，最強(qiáng)中心強(qiáng)度超過(guò)80×10－6hPa/s2，說(shuō)明22日02:00之后MCC發(fā)展的非常旺盛，致使強(qiáng)烈的對(duì)流上升運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，非常有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生，22日08:00之后，垂直螺旋度迅速減小，降水減弱。由此可見(jiàn)，在此次過(guò)程中垂直螺旋度的大值中心位置和強(qiáng)度的變化與此次強(qiáng)降水的位置和落區(qū)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2.5 假相當(dāng)位溫θse大暴雨產(chǎn)生前(21日20:00)，高能區(qū)位于25°～27°N、102 ～105°E，與MCC 云圖的產(chǎn)生區(qū)一致，表明在MCC發(fā)生前其附近中低層能量聚集充分，有利于MCC在該區(qū)域生成、加強(qiáng)，并產(chǎn)生暴雨天氣(圖5a、b)。106°E、26°N時(shí)間垂直剖面(圖5c)反映出中低層能量在21日20:00前迅速增大，21日20:00達(dá)358 K，而隨著22日凌晨暴雨的發(fā)生，能量迅速減少，到22日08:00，該格點(diǎn)附近的能量下降至346 K左右，前期積聚的能量基本釋放完畢，不能為MCC的繼續(xù)發(fā)展加強(qiáng)提供能量，MCC逐漸減弱，強(qiáng)降水也趨于結(jié)束。

3 結(jié)論

(1)高空槽、中低層的低渦切變以及地面冷鋒是造成此次大暴雨過(guò)程的大尺度影響系統(tǒng)。

(2)衛(wèi)星云圖資料分析表明，此次大暴雨過(guò)程中有MCC生成、發(fā)展，強(qiáng)降水落區(qū)隨MCC的移動(dòng)而移動(dòng)，由此可見(jiàn)，中尺度系統(tǒng)是此次大暴雨過(guò)程的主要影響系統(tǒng)。

(3)近地面至650 hPa的充沛水汽條件以及強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是造成此次大暴雨的直接因素，此次過(guò)程中θse的演變很好地反演了此次暴雨過(guò)程。

(4)最強(qiáng)降水時(shí)段出現(xiàn)在MCC發(fā)展強(qiáng)盛期，水汽通量散度、垂直螺旋度的大值中心位置和強(qiáng)弱變化與強(qiáng)降水的位置和強(qiáng)度變化均有比較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

［1］陳曉燕，李莉群，張輝，等.黔西南州“6.25”大暴雨天氣分析［J］.廣西氣象，2006(S3):20－22.

［2］楊靜.用相當(dāng)位渦方法對(duì)一次持續(xù)性暴雨天氣過(guò)程的診斷分析［J］.貴州氣象，2003(1):28－29.

［3］叢英.“2002.5.13”黔南暴雨天氣過(guò)程分析［J］.貴州氣象，2002(6):10－12.

［4］林易，羅喜平.貴陽(yáng)市4～7月暴雨及大暴雨天氣過(guò)程的能量場(chǎng)分析［J］.貴州氣象，2002(4):24 －26.

［5］杜小玲.2002年6月18～20日MCS的特征分析［C］//天氣預(yù)報(bào)技術(shù)文集.北京:氣象出版社，2003:161－163.

［6］伍紅雨.“5.13”貴州暴雨天氣過(guò)程分析［J］.貴州氣象，2002(4):25－27.

［7］劉建文，郭虎，李耀東，等.天氣分析預(yù)報(bào)物理量計(jì)算基礎(chǔ)［M］.北京:氣象出版社，2005:64－69.