凱里地區(qū)大到暴雨的天氣特征指標(biāo)及短期綜合預(yù)報(bào)模式

陳丹鳳 陳偉昌 王榮禮

摘要 采用天氣學(xué)及動(dòng)力學(xué)方法，利用凱里地區(qū)2004～2008年歷史天氣資料、要素指標(biāo)及省、州數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，對(duì)凱里地區(qū)大到暴雨天氣從環(huán)流背景、中小尺度天氣系統(tǒng)、動(dòng)力機(jī)制以及地形特征等方面進(jìn)行了對(duì)比分析，找出凱里地區(qū)大到暴雨天氣過(guò)程變化特征及預(yù)測(cè)指標(biāo)。結(jié)果表明，高空槽、中低層切變是凱里地區(qū)產(chǎn)生大暴雨的基本形式之一，大到暴雨是幾種尺度系統(tǒng)相互作用的情況下發(fā)生的，低空急流、中低層切變、地面冷鋒是造成大到暴雨的主要影響系統(tǒng)；中低層充足的水汽輸送和輻合，為大到暴雨發(fā)生提供了充足的水汽；大到暴雨前期，要考慮地形地貌條件、氣候特征，分析凱里地區(qū)前一日要素指標(biāo)的變化情況，找出能量的高度不穩(wěn)定區(qū)域，對(duì)大到暴雨落區(qū)有很好的指示作用。利用凱里地區(qū)的氣候特征及凱里地區(qū)大到暴雨短期的綜合預(yù)報(bào)模式來(lái)預(yù)報(bào)天氣，具有較強(qiáng)的預(yù)報(bào)能力，也具有很強(qiáng)的地區(qū)性，其他地方不能簡(jiǎn)單套用，但可以根據(jù)介紹的方法，建立適合當(dāng)?shù)氐念A(yù)報(bào)方法。

關(guān)鍵詞 凱里地區(qū)；大到暴雨；變化特征；預(yù)測(cè)指標(biāo)；短期綜合預(yù)報(bào)模式

中圖分類(lèi)號(hào) S165 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）34-314-03

大到暴雨是在特定的大尺度環(huán)流背景下產(chǎn)生的中、小尺度的強(qiáng)對(duì)流天氣現(xiàn)象，其特點(diǎn)是來(lái)勢(shì)猛、強(qiáng)度大、時(shí)間短，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)危害極大。大到暴雨還伴隨著一些破壞性的人類(lèi)活動(dòng)，則會(huì)引起一系列次生災(zāi)害。大到暴雨是凱里地區(qū)主要的災(zāi)害性天氣之一，對(duì)人類(lèi)生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展破壞性尤為嚴(yán)重。大到暴雨形成的因素是極為復(fù)雜的，因此預(yù)報(bào)比較困難。為進(jìn)一步提高大到暴雨的預(yù)報(bào)能力，以提高氣象服務(wù)水平，更好地為當(dāng)?shù)卣坝嘘P(guān)部門(mén)和人民群眾提供服務(wù)，減少不必要的損失，筆者在此根據(jù)天氣學(xué)原理[1]，利用前一日08：00在關(guān)鍵區(qū)內(nèi)天氣形勢(shì)的環(huán)流系統(tǒng)及前一日要素指標(biāo)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臅r(shí)實(shí)資料進(jìn)行綜合分析，并選擇各項(xiàng)有關(guān)預(yù)報(bào)要素指標(biāo)，分析凱里地區(qū)大到暴雨分布規(guī)律及形勢(shì)特征，找出凱里地區(qū)大到暴雨天氣變化特征及預(yù)測(cè)指標(biāo)并得出其預(yù)報(bào)方法[2]，為地方政府和農(nóng)業(yè)、水利、林業(yè)等相關(guān)部門(mén)提供決策依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 地形地貌條件

凱里地區(qū)地處云貴高原向中部丘陵過(guò)渡地帶的苗嶺山川，清水江畔，總的地勢(shì)是西北、西南和東南部較高，中部和東北部較低。西部馬鬃嶺、龍王坡和香爐山等山峰的海拔分別為1 233.1、1 290.0和1 233.8 m，西南和東南部的鳳凰山、小高山和夠末也等山峰的海拔分別為1 274.9、1 282.7和1 447.0 m，夠末也峰為地勢(shì)最高點(diǎn)。清水江自西向中部至東北部切割，構(gòu)成地勢(shì)最低地帶，中部海拔多在750 m以下，清水江出境處僅532 m，為地勢(shì)最低點(diǎn)。凱里地區(qū)的氣候?qū)儆诟睙釒嘏瘽駶?rùn)氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和，降水豐沛，多云寡照，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，無(wú)霜期長(zhǎng)，雨熱同季，具有明顯的季風(fēng)性氣候特點(diǎn)。

1.2 大到暴雨的標(biāo)準(zhǔn)、時(shí)間分布

《貴州氣候?yàn)?zāi)害劃分標(biāo)準(zhǔn)》[3]中指出，大雨是指24 h內(nèi)降水量為25.0～49.9 mm；暴雨是指24 h內(nèi)降水量為50.0～99.9 mm；大暴雨是指24 h內(nèi)降水量為100.0～199.9 mm，特大暴雨是24 h內(nèi)降雨量為200.0 mm或以上。歷年資料顯示，凱里地區(qū)的大雨、暴雨、大暴雨時(shí)常發(fā)生在每年的3～10月，而以5～9月為最多，占大雨、暴雨、大暴雨總數(shù)的90%，且大多集中在夜間。

1.3 資料與方法 根據(jù)天氣學(xué)原理、天氣學(xué)及動(dòng)力學(xué)方法[1]，利用凱里地區(qū)2004～2008年歷史天氣資料（前一日08：00在關(guān)鍵區(qū)內(nèi)天氣形勢(shì)的環(huán)流系統(tǒng)及前一日要素指標(biāo)）、要素指標(biāo)及省、州數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臅r(shí)實(shí)資料進(jìn)行綜合分析，并選擇各項(xiàng)有關(guān)預(yù)報(bào)要素指標(biāo)，對(duì)凱里地區(qū)的大到暴雨天氣從環(huán)流背景、中小尺度天氣系統(tǒng)、動(dòng)力機(jī)制以及地形特征等方面進(jìn)行了對(duì)比分析[2]，找出了大到暴雨天氣過(guò)程的相似點(diǎn)和不同之處以及凱里地區(qū)大到暴雨天氣過(guò)程變化特征和預(yù)測(cè)指標(biāo)，并得出其短期綜合預(yù)報(bào)模式，為地方政府和農(nóng)業(yè)、水利、林業(yè)等相關(guān)部門(mén)提供決策依據(jù)。

2 凱里地區(qū)大到暴雨環(huán)流特征分析

凱里地區(qū)大到暴雨的天氣系統(tǒng)一般分析前一日08：00高空天氣圖，如果前一日08：00 500 hPa，西南地區(qū)有低槽入侵、西太平洋副高減弱東退、青藏高原為高值區(qū)，冷空氣由烏山脊前經(jīng)青藏高壓前沿南下影響凱里地區(qū)，副高西側(cè)北上的暖濕空氣向貴州省輸送大量水汽，在這種形勢(shì)下地面冷空氣從西北經(jīng)新疆、河西走廊進(jìn)入四川侵入云貴高原到凱里地區(qū)，冷鋒多為西西南-東東北走向；700～850 hPa同時(shí)有低槽切變和西南低渦配合。大到暴雨多位于700 hPa槽線與地面鋒線之間，其中西南渦沿切變線移動(dòng)并產(chǎn)生大到暴雨。再結(jié)合預(yù)報(bào)要素指標(biāo)，那么凱里地區(qū)未來(lái)24 h有大到暴雨過(guò)程出現(xiàn)。

如果前一日08：00 500 hPa凡新疆一帶有低槽并有鋒區(qū)存在，700～850 hPa在95°～110°E、25°～35°N范圍內(nèi)有低槽、切變、低渦，低渦位置在西昌、成都、馬爾康一帶沿切變線東南移，地面冷鋒在秦嶺到川南之間時(shí)，再結(jié)合預(yù)報(bào)要素指標(biāo)，那么凱里地區(qū)未來(lái)36 h將出現(xiàn)大到暴雨。

如果前一日08：00 500 hPa歐亞高緯度地區(qū)環(huán)流為一槽一脊型，在我國(guó)東北齊齊哈爾至青海有一橫槽，槽后等溫度線密集，冷平流明顯，青藏高原以北為高壓脊控制，中低緯處有多個(gè)東移的波動(dòng)小槽；次日20：00在冷空氣的引導(dǎo)下橫槽轉(zhuǎn)豎，槽底伸至四川中東部，凱里地區(qū)仍處于波動(dòng)偏西氣流中，那么凱里地區(qū)未來(lái)24 h有大到暴雨過(guò)程出現(xiàn)。

如果前一日08：00 500 hPa中高緯度區(qū)域?yàn)橐徊垡患沟男蝿?shì)，中低緯度地區(qū)“東高西低”形勢(shì)明顯，印緬低渦系統(tǒng)穩(wěn)定少變，西太平洋副熱帶高壓緩慢西伸加強(qiáng)；次日河套有低槽生成，槽后有弱冷平流輸送，在“東阻形勢(shì)”下，副高西北側(cè)的暖濕氣流與南下的低槽在貴州東南部交匯，那么凱里地區(qū)未來(lái)24 h有大到暴雨過(guò)程出現(xiàn)。

綜上所述可見(jiàn)，凱里地區(qū)大到暴雨的環(huán)流特征有脊前槽后型、低槽低渦切變型、副高側(cè)低槽低渦切變型、副高中低槽低渦切變型[4]。

3 物理?xiàng)l件分析

大到暴雨要形成必須具備三大條件：充沛的水汽、強(qiáng)烈的氣流上升運(yùn)動(dòng)、較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間[5]。大到暴雨出現(xiàn)前，普遍感到特別悶熱，實(shí)際就是高溫、高濕、低壓。形成大到暴雨必須有充分的水汽，這就是說(shuō)要求氣團(tuán)本身水汽含量大，同時(shí)還要求水汽不斷輸送供應(yīng)充分。在偏南氣流的作用下，有水汽不斷輸送到凱里地區(qū)上空，給該地區(qū)的大到暴雨提供了充分條件，因此分析大到暴雨條件時(shí)應(yīng)注重分析濕中心區(qū)，凡850 hPa Td≥18.0 ℃、700 hPa Td≥8.0 ℃、850 hPa T-Td≤1.0 ℃，在700 hPa貴州省中部水汽通量≥120 g/（s· hPa·cm）時(shí)就作為處于濕中心區(qū)域，達(dá)到上述值時(shí)凱里地區(qū)容易產(chǎn)生大到暴雨。

一般大到暴雨來(lái)臨前1～2 d，700～850 hPa將增溫3～4 ℃。若大到暴雨前1～2 d本站14：00氣溫≥28.0 ℃、水汽壓≥25 hPa、本站氣壓≤930.0 hPa，并有2 d以上吹偏南風(fēng)，則凱里地區(qū)未來(lái)36 h內(nèi)一般將出現(xiàn)大到暴雨[6]。高空濕有效位能積累的多少與凱里地區(qū)大到暴雨的關(guān)系密切，特別是4～6月尤為顯著。凡08：00 700～850 hPa濕有效位能≥70 mW，700～850 hPa△濕有效位能≥50 mW，凱里地區(qū)未來(lái)36 h內(nèi)一般將出現(xiàn)大到暴雨天氣過(guò)程。

4 大到暴雨短期的綜合預(yù)報(bào)模式

此預(yù)報(bào)方法是在貴州省短期預(yù)報(bào)手冊(cè)的基礎(chǔ)上[5]，通過(guò)利用凱里地區(qū)歷史天氣資料、凱里地區(qū)前一日要素指標(biāo)、省州數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品及凱里地區(qū)的地形對(duì)大到暴雨過(guò)程前后的天氣形勢(shì)特征進(jìn)行分析[7]，找出凱里地區(qū)大到暴雨天氣變化特征及預(yù)測(cè)指標(biāo)，并得出凱里地區(qū)大到暴雨預(yù)報(bào)方法（表1）。這對(duì)預(yù)測(cè)凱里地區(qū)夏季發(fā)生大到暴雨具有參考價(jià)值。

環(huán)流型環(huán)流特征（前一日08：00在關(guān)鍵區(qū)內(nèi)天氣形勢(shì)的環(huán)流系統(tǒng)）物理?xiàng)l件（前一日要素指標(biāo)）風(fēng)向預(yù)報(bào)天氣

低槽低渦切變型500 hPa有低槽或低渦切變線；700～850 hPa關(guān)鍵區(qū)有低槽、低渦切變線，并東南移；地面有冷鋒 ①850 hPa Td≥18.0 ℃；

②700 hPa Td≥8.0 ℃；

③850 hPa T-Td≤1.0 ℃；偏南風(fēng)凱里地區(qū)未來(lái)24、36、48 h有大到暴雨過(guò)程出現(xiàn)

副高側(cè)低槽低渦切變型500 hPa西南地區(qū)有低槽入侵、西太平洋副高減弱東退，有低槽、低渦切變線影響；700～850 hPa有低槽、低渦切變線影響；地面有冷空氣侵入云貴高原到凱里地區(qū)，有冷鋒或靜止鋒

④本站14：00氣溫≥28.0 ℃；

⑤本站14：00水汽壓≥25 hPa；

⑥本站14：00 氣壓≤931.0 hPa；

⑦08：00 700、850 hPa濕有效位能≥70 mW；

⑧700、850 hPa△濕有效位能≥50 mW；

副高中低槽低渦切變型受副高（青藏高壓或青藏高脊）的影響；500、700、850 hPa均受副高兩側(cè)的低槽或兩高之間的切變線影響；地面有冷鋒

⑨500 hPa位勢(shì)高度值≤586 dagpm；

⑩長(zhǎng)沙500 hPa位勢(shì)高度值≤587 dagpm

脊前槽后型500 hPa受青藏高壓或青藏高脊的影響，有低槽、低渦切變線影響；700 hPa有低槽、低渦切變線影響；地面有冷鋒

5 大到暴雨試報(bào)結(jié)果

2004～2008年凱里地區(qū)在預(yù)報(bào)大到暴雨天氣時(shí)，運(yùn)用凱里地區(qū)大到暴雨短期的綜合預(yù)報(bào)模式預(yù)報(bào)凱里地區(qū)大到暴雨天氣過(guò)程[7]。從分析中得出，除受地形地貌條件、各種天氣形勢(shì)的環(huán)流系統(tǒng)影響外，需看前一日氣溫、水汽壓、氣壓、Td等要素指標(biāo)是否達(dá)到條件，試報(bào)結(jié)果如表2所示。

表2 凱里地區(qū)大到暴雨短期的綜合預(yù)報(bào)模式運(yùn)用結(jié)果

日期環(huán)流系統(tǒng)（前一日08：00在關(guān)鍵區(qū)內(nèi)天氣形勢(shì)的環(huán)流系統(tǒng)）物理?xiàng)l件（前一日要素達(dá)到指標(biāo)）風(fēng)向降水量mm結(jié)果

2004-07-05副高側(cè)低槽低渦切變型850 hPa Td≥18.0 ℃；700 hPa Td≥8.0 ℃；850 hPa T-Td≤1.0 ℃；本站14：00氣溫≥28.0 ℃；本站14：00水汽壓≥25 hPa；本站14：00氣壓≤931.0 hPa；08：00 700、850 hPa濕有效位能≥70 mW；700、850 hPa△濕有效位能≥50 mW；500 hPa位勢(shì)高度值≤586 dagpm3 d吹偏南風(fēng)184.0正確

2005-05-21副高中低槽低渦切變型850 hPa Td≥19.0 ℃；700 hPa Td≥8.7 ℃；850 hPa T-Td≤0.7 ℃；本站14：00氣溫≥28.7 ℃；本站14：00水汽壓≥26 hPa；本站14：00氣壓≤930.0 hPa；08：00 700、850 hPa濕有效位能≥70 mW；700、850 hPa△濕有效位能≥60 mW；500 hPa位勢(shì)高度值≤580 dagpm2 d吹偏南風(fēng)62.0正確

接下表

續(xù)表2

日期環(huán)流系統(tǒng)（前一日08：00在關(guān)鍵區(qū)內(nèi)天氣形勢(shì)的環(huán)流系統(tǒng)）物理?xiàng)l件（前一日要素達(dá)到指標(biāo)）風(fēng)向降水量mm結(jié)果

2006-07-08脊前槽后型850 hPa Td≥18.9 ℃；700 hPa Td≥8.6 ℃；850 hPa T-Td≤0.9 ℃；本站14：00氣溫≥28.9 ℃；本站14：00水汽壓≥25 hPa；本站14：00氣壓≤929.9 hPa；08：00 700、850 hPa濕有效位能≥70 mW；700、850 hPa△濕有效位能≥50 mW；500 hPa位勢(shì)高度值≤576 dagpm2 d吹偏南風(fēng)55.7正確

2007-07-26低槽低渦切變型850 hPa Td≥19.4 ℃；700 hPa Td≥9.0 ℃；850 hPa T-Td≤0.4 ℃；本站14：00氣溫≥29.0 ℃；本站14：00水汽壓≥27 hPa；本站14：00氣壓≤930.6 hPa；08：00 700、850 hPa濕有效位能≥70 mW；700、850 hPa△濕有效位能≥50 mW；500 hPa位勢(shì)高度值≤556 dagpm3 d吹偏南風(fēng)147.9正確

2008-05-29脊前槽后型850 hPa Td≥19.9 ℃；700 hPa Td≥8.9 ℃；850 hPa T-Td≤0.5 ℃；本站14：00氣溫≥28.8 ℃；本站14：00水汽壓≥27 hPa；本站14：00氣壓≤930.6 hPa；08：00 700、850 hPa濕有效位能≥70 mW；700、850 hPa△濕有效位能≥50 mW；500 hPa位勢(shì)高度值≤574 dagpm3 d吹偏南風(fēng)138.2正確

以上凱里地區(qū)大到暴雨短期的綜合預(yù)報(bào)模式經(jīng)過(guò)2004～2008年的預(yù)報(bào)及應(yīng)用，結(jié)果非常滿意，2004～2008年均出現(xiàn)強(qiáng)度不同的大到暴雨，這些過(guò)程用凱里地區(qū)大到暴雨短期的綜合預(yù)報(bào)模式均提前報(bào)出，給地方政府提供了很有益的生產(chǎn)建議預(yù)報(bào)。

6 小結(jié)

（1）高空槽、中低層切變是凱里地區(qū)產(chǎn)生大暴雨的基本形式之一[4]，大到暴雨是幾種尺度系統(tǒng)相互作用的情況下發(fā)生的，低空急流、中低層切變、地面冷鋒是造成大到暴雨的主要影響系統(tǒng)。中低層（700、850 hPa）充足的水汽輸送和輻合，為大到暴雨發(fā)生提供了充足的水汽。低空西南急流是大到暴雨產(chǎn)生前輸送水汽、熱量和動(dòng)量的通道，它是大到暴雨形成和維持不可缺少的條件之一[2]。

（2）大到暴雨前期，要考慮地形地貌條件、氣候特征，分析凱里地區(qū)前一日要素指標(biāo)的變化情況，找出能量的高度不穩(wěn)定區(qū)域，對(duì)大到暴雨落區(qū)有很好的指示作用。

（3）利用凱里地區(qū)的氣候特征及凱里地區(qū)大到暴雨短期的綜合預(yù)報(bào)模式來(lái)預(yù)報(bào)天氣，具有較強(qiáng)的預(yù)報(bào)能力，在服務(wù)中有較強(qiáng)的參考價(jià)值。該研究的預(yù)報(bào)方法具有很強(qiáng)的地區(qū)性，其他地方不能簡(jiǎn)單套用，但可以根據(jù)介紹的方法，建立適合當(dāng)?shù)氐念A(yù)報(bào)方法。

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