2013年7月18～19日昆明大暴雨過程的診斷分析

章慧英　閆生杰　竇小東

摘要2013年7月18日20：00～19日08：00，云南省昆明市12 h內(nèi)區(qū)域站共出現(xiàn)44站暴雨以上量級的降水，針對這次強降水過程，從高空形勢場、物理量場、衛(wèi)星云圖、天氣雷達(dá)等資料進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明，500 hPa青藏高壓和西太平洋副熱帶高壓之間的輻合區(qū)是此次強降水的主要影響系統(tǒng)；昆明上空有兩股水汽輸送，且水汽通量散度對流層中低層輻合中高層輻散，水汽輸送條件較好，水汽充沛；昆明上空強降水時段內(nèi)對流層中低層為正渦度，中高層為負(fù)渦度，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，為對流的發(fā)展、持續(xù)提供了有利的動力條件；昆明上空中尺度對流云團的合并發(fā)展，同時在發(fā)展過程中位置少動是造成這次大暴雨天氣的主要原因之一；此次降水回波屬于混合型降水回波，在大片層狀云回波中夾雜一些積云強雨團；此次昆明地區(qū)的大暴雨天氣，與逆風(fēng)區(qū)持續(xù)時間密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞大暴雨；高空形勢；物理量；衛(wèi)星云圖；雷達(dá)

中圖分類號S161.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2015）07-193-04

Analysis on a Heavy Rainfall Event in Kunming during 18-19 July 2013

ZHANG Hui-ying1， YAN Sheng-jie1， DOU Xiao-dong2

（1. Xiangyun Meteorological Bureau， Xiangyun， Yunnan 672100； 2. Yunnan Province Meteorological Bureau， Kunming， Yunnan 650034）

AbstractThere were 44 station rainstorms above the level in Kunming regional station from 20：00 on July 18 to 08：00 on July 19， 2013. A detailed study on the height fields， physical quantity field， satellite cloud charts and weather radar for this event was conducted. The result showed that： The convergence zone between the Tibetan high and the West Pacific subtropical high is the main effect system at 500hPa； There were two water vapor transports over Kunming and moisture flux convergence in the middle-lower troposphere and divergence in the middle-upper troposphere provided the good condition of water vapor transportation and water vapor content； During the relatively strong rainfall period， the vorticity value was positive in the middle-lower troposphere and negative in the middle-upper troposphere， while the atmosphere was in unstable state， it is beneficial for the development and continuation of convection； One of the main reasonsof this heavy rainfall in Kunming is the development of mesoscale convective clouds and the less movement in the process of its development； The precipitation echo belongs to mixed type precipitation echo with some strong cumulonimbus clouds in a large area of stratiform cloud echo； The heavy rain in Kunming area is closely related to the duration of upwind section.

Key wordsHeavy rainfall； Upper situation； Physical quantity； Satellite cloud charts； Radar data

暴雨是我國夏季多見的災(zāi)害性天氣，對國家經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)安全具有重大影響，與全國大多數(shù)地方相比，云南地處低緯高原地區(qū)，暴雨范圍、日雨量偏小，但局地突發(fā)性卻非常明顯，預(yù)報難度較大，使得云南成為泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)地[1-2]，因此對云南暴雨的研究是氣象、水文以及防洪減災(zāi)部門的重要課題之一。暴雨尤其是大范圍的暴雨是在有利的天氣尺度系統(tǒng)背景下由中尺度系統(tǒng)觸發(fā)產(chǎn)生的[3]，前人對暴雨發(fā)生的中尺度背景、水汽輸送、演變特征等進(jìn)行了許多的研究，得到一些有意義的結(jié)論[4-6]。近年來隨著我國新一代多普勒天氣雷達(dá)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，氣象工作者開始重視暴雨過程中中尺度系統(tǒng)的雷達(dá)觀測研究，其對于暴雨臨近預(yù)報有明確的指導(dǎo)意義[7-10]。

盡管以往對暴雨進(jìn)行過一些研究工作，但難以完全概括，昆明地處低緯高原地區(qū)，天氣系統(tǒng)和地形地貌均較為復(fù)雜，且對于昆明單點性暴雨的研究也不多見。2013年7月18日20：00～19日08：00云南昆明12 h內(nèi)區(qū)域站共出現(xiàn)44站暴雨以上量級的降水。對此次暴雨過程的診斷分析能夠提高對于影響昆明夏季暴雨的天氣系統(tǒng)的認(rèn)識，對今后的預(yù)報有一定的參考意義。筆者首先詳細(xì)分析了昆明這場罕見大暴雨的天氣形勢背景、物理量場、衛(wèi)星云圖等，再利用多普勒雷達(dá)資料對這次大暴雨的回波結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行研究，探討此次過程的特征和成因。

圖72013年7月18日22：00～19日08：00衛(wèi)星云圖演變

5多普勒雷達(dá)回波分析

不同的降水在天氣雷達(dá)反射率因子三維結(jié)構(gòu)上有不同的特征，在此對流降水表現(xiàn)為反射率因子強、垂直厚度大、頂部不平整等，在回波形態(tài)上也有顯著地特征，如基本反射率圖上的弓形回波、鉤狀回波、“V”型缺口，垂直剖面上的有界弱回波、垂懸回波等[13]。在此對于此次昆明地區(qū)強降水過程的雷達(dá)回波特征也進(jìn)行了分析。雷達(dá)資料取自于昆明雷達(dá)站的CINRAD/CC（3830）多普勒雷達(dá)（102°34′47″E、25°3′0″N），掃描半徑為150 km，為連續(xù)VPPI掃描資料，數(shù)據(jù)采樣間隔為6 min，每個VPPI資料共14層，最低仰角0.5°，最高仰角19.5°，該雷達(dá)能提供強度、速度和譜寬等信息。

以0.5°仰角的昆明多普勒雷達(dá)回波反射率的演變過程（圖8）可以看出，18日22：00昆明無云系，在其西北的楚雄、東南的玉溪有回波較強的對流云系；22：05開始有呈離散狀態(tài)的多個中小尺度對流回波單體在昆明上空形成；23：05形成呈NW-SE向的中尺度帶狀回波，帶狀回波的東南部不斷有對流回波單體形成并快速向西北移動，昆明開始出現(xiàn)系統(tǒng)性的積層混合降水；23：58回波進(jìn)一步加強，形成“人”字形回波，回波強度>60 dBz，昆明出現(xiàn)強降水；19日00：34塊狀回波往東北方向移動，而東南部的官渡附近不斷有新的對流回波快速生成并朝昆明上空移動，形成“列車效應(yīng)”；01：19冷空氣從西北部向東南移動，在昆明附近兩股氣流交匯形成輻合區(qū)，為昆明地區(qū)持續(xù)性的強降水提供了條件；03：14昆明上空輻合區(qū)繼續(xù)發(fā)展，此時最強回波為55 dBz；到07：11昆明上空的輻合區(qū)逐漸減弱，最強回波<35 dBz。從VCS垂直剖面看，此次暴雨過程回波頂高大部分為6～8 km，僅局部會達(dá)11 km，強回波核高度在5 km左右。此次過程自東南向西北傳播，降水回波屬于混合型降水回波，在大片層狀云回波中夾雜一些積云強雨團或強雨帶。

圖82013年7月18日22：05～19日03：14多普勒雷達(dá)反射率因子演變

從昆明0.5°仰角多普勒天氣雷達(dá)徑向速度場（圖9）上看，18日23：58東南和西北氣流在祿勸、昆明一線形成輻合區(qū)，0 ℃線表現(xiàn)為S型，昆明處于明顯的逆風(fēng)區(qū)（正速度區(qū)內(nèi)出現(xiàn)閉合零速度線的負(fù)速度區(qū)），且與最大回波強度基本重合，說明“人”字形回波中上層存在較強的輻合上升運動，此時昆明地區(qū)的雨強>10 mm/h，金殿水庫降水量為24.7 mm/h。

圖92013年7月18日23：58（a）和19日05：12（b）多普勒雷達(dá)徑向速度

逆風(fēng)區(qū)一直維持，到19日05：12仍然明顯且位置有所南移，存在風(fēng)的輻合切變，枧槽河泵站19日05：00～06：00降水量為43.9 mm。分析表明，昆明市區(qū)出現(xiàn)的大暴雨天

氣與逆風(fēng)區(qū)持續(xù)時間較長密切相關(guān)。逆風(fēng)區(qū)是一種強對流

性天氣中產(chǎn)生的天氣現(xiàn)象，在多普勒雷達(dá)速度圖上的反映是強烈降水區(qū)域的特有流場特征，該區(qū)域往往對應(yīng)著強風(fēng)、強降水、冰雹等災(zāi)害性天氣，逆風(fēng)區(qū)一般出現(xiàn)在暴雨開始之前[7，13-15]，實現(xiàn)對逆風(fēng)區(qū)的自動識別功能，可以為短時臨近暴雨及強對流區(qū)域的預(yù)報提供一個重要的判定依據(jù)。

6小結(jié)

（1）造成此次昆明地區(qū)強降水天氣過程的主要影響系統(tǒng)為青藏高壓和副熱帶高壓之間的兩高輻合區(qū)，且有川滇切變的配合。

（2）昆明上空有兩股水汽輸送，水汽通量散度對流層中低層輻合中高層輻散，且處于水汽通量散度的大值區(qū)，CAPE值較大，水汽輸送的條件和集中的程度均較好，為昆明地區(qū)暴雨的發(fā)生發(fā)展和維持提供了有利的水汽條件。

（3）昆明上空強降水時段內(nèi)對流層中低層為正渦度，中高層為負(fù)渦度，低層輻合高層輻散，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，為對流的發(fā)展、持續(xù)提供了有利的動力條件。

（4）中尺度對流云團的合并發(fā)展，同時在發(fā)展過程中位置少動是造成這次大暴雨天氣的主要原因之一。

（5）由多普勒雷達(dá)反射率因子演變分析得知，此次過程自東南向西北傳播，降水回波屬于混合型降水回波，在大片層狀云回波中夾雜一些積云強雨團或強雨帶。

（6）此次昆明地區(qū)的大暴雨天氣與逆風(fēng)區(qū)持續(xù)時間較長密切相關(guān)，實現(xiàn)對逆風(fēng)區(qū)的自動識別功能，可以為短時臨近暴雨及強對流區(qū)域的預(yù)報提供一個重要的判定依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 許美玲，段旭，杞明輝，等.云南省天氣預(yù)報員手冊[M].北京：氣象出版社，2011：1-294.

[2] 秦劍，琚建華，解明恩.低緯高原天氣氣候[M].北京：氣象出版社，1997：1-203.

[3] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文.天氣學(xué)原理和方法[M].北京：氣象出版社，2000.

[4] 晏紅明，肖子牛，張曉玲，等.低緯高原地區(qū)南支槽強降水中尺度MCS系統(tǒng)的模擬與分析[J].高原氣象，2005（5）：672-684.

[5] 秦劍，解明恩，劉瑜.云南氣象災(zāi)害總論[M].北京：氣象出版社，2000：1-250.

[6] 許美玲，段旭，孫績?nèi)A.與低空急流相伴的暴雨天氣診斷分析[J].云南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2004，26（4）：320-324.

[7] 王改利，劉黎平.多普勒雷達(dá)資料在暴雨臨近預(yù)報中的應(yīng)用[J].氣象，2005，31（10）：12-15.

[8] 張沛源，陳榮林.多普勒速度圖上的暴雨判據(jù)研究[J].應(yīng)用氣象學(xué)報，1995，6（3）：373-377.

[9] 張沛源，余志敏，王慕維，等.多普勒天氣雷達(dá)資料在強天氣短時預(yù)報中的應(yīng)用[C]//第十一屆亞運會氣象保障研究論文集.北京：氣象出版社，1992：1-74.

[10] 劉洪恩.單多普勒天氣雷達(dá)在暴雨臨近預(yù)報中的應(yīng)用[J].氣象，2001，27（12）：17-22.

[11] 解明恩，李貴福.初夏昆明罕見大暴雨分析[J].氣象，1994，20（1）：34-37.

[12] 孫建華，周海光，趙思雄.2003 年7 月4～5 日淮河流域大暴雨中尺度對流系統(tǒng)的觀測分析[J].大氣科學(xué)，2006，30（6）：1103-1118.

[13] 張崇莉，和愛群，錢寶敏.滇西北高原冰雹天氣的多普勒雷達(dá)回波特征[J].云南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011，33（S2）：367-373.

[14] 尹麗云，張騰飛，許迎杰，等.低緯高原中部一次強對流天氣過程的多普勒雷達(dá)和閃電特征分析[J].高原氣象，2010，29（4）：1026-1035.

[15] 張家國，岳陽，牛淑貞，等.一次長歷時特大暴雨多普勒雷達(dá)中尺度分析[J].氣象，2010，36（4）：21-26.