2014年6月20日黃石短歷時(shí)暴雨分析

劉熠炎 許明芳

摘要利用常規(guī)資料、自動(dòng)氣象站資料、雷達(dá)資料和NCEP 0.5°×0.5°的6 h間隔再分析資料，對(duì)2014年6月20日發(fā)生在湖北黃石的短歷時(shí)暴雨過程進(jìn)行了詳細(xì)分析。結(jié)果表明，大尺度環(huán)流系統(tǒng)為暴雨發(fā)生提供了基本的水汽、動(dòng)力和熱力條件；上干下濕、低層暖平流高層冷平流垂直分布為暴雨發(fā)生提供了不穩(wěn)定層結(jié)條件；低渦在東移過程發(fā)展、轉(zhuǎn)豎，西南急流的向北發(fā)展，促進(jìn)了能量鋒區(qū)的北移，為暴雨的發(fā)生提供了較充沛的水汽和不穩(wěn)定能量條件；地面暖低壓中心發(fā)展和中尺度輻合線的形成有利于冷空氣入侵和較強(qiáng)輻合上升運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，觸發(fā)中尺度對(duì)流；在特定流場形勢下，黃石特殊的低山丘陵地形對(duì)中尺度暴雨的形成有明顯作用。

關(guān)鍵詞中尺度暴雨；天氣背景；探空資料；雷達(dá)回波；物理量場；地形

中圖分類號(hào)S161.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2015）31-163-03

Analysis of the Shorttime Rainstorm on June 20， 2014 in Huangshi

LIU Yiyan， XU Mingfang， YUAN Jie

（Huangshi Meteorological Observatory， Huangshi， Hubei 435000）

Abstract Based on conventional observations， automatic meteorological station data， radar data and NCEP 6hourly reanalysis data with 05°×0.5° resolution， the shorttime rainstorm on June 20th 2014 in Huangshi is analyzed. The results indicate that： the synoptic scale circulation system provides basic mositure， thermal and dynamic conditions for the rainstorm； the unstable humidity structure and the vertical thermal distribution of lowlevel warm advection and upperlevel cold advection create unstable stratified atmosphere for the rainstorm； the development of the vortex moving eastward and the transverse trough line enhance the northward movement of energy front. This supplies abundant moisture and instability to the rainstorm， the development of the surface warm low and the formation of the mesoscale convergence line are beneficial to cold air intrusion and ascending motion， which lead to mesoscale convection； under specific flow field， the special terrain with small hills in Huangshi has obvious effect on the formation of mesoscale rainstorm center.

Key words Mesoscale rainstorm； Weather background； Sounding data； Radar echo； Physical quantity field； Terrain

暴雨是重要災(zāi)害性天氣之一，暴雨預(yù)報(bào)是當(dāng)今天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域的難題，暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展往往是大尺度與中小尺度天氣系統(tǒng)相互作用的結(jié)果。氣象工作者不斷對(duì)暴雨天氣發(fā)生發(fā)展機(jī)理和預(yù)報(bào)方法進(jìn)行研究，取得了豐富的研究成果[1-7]，但對(duì)不同地區(qū)、不同季節(jié)、不同大尺度天氣背景下的中尺度暴雨的認(rèn)識(shí)還十分有限，中尺度局地暴雨的預(yù)報(bào)及預(yù)警難度較大；而中尺度暴雨由于強(qiáng)度大、突發(fā)性強(qiáng)，造成的影響和損失也越來越大，如2005年6月10日黑龍江沙蘭鎮(zhèn)突發(fā)特大暴雨、2007年7月18日濟(jì)南城區(qū)特大暴雨、2010年8月8日甘肅舟曲突發(fā)性局地暴雨等。筆者在此利用常規(guī)資料、非常規(guī)資料和NCEP再分析資料對(duì)2014年6月20日下午發(fā)生在黃石的中尺度短歷時(shí)暴雨進(jìn)行分析，以便為提高今后對(duì)此類暴雨的預(yù)見性和預(yù)報(bào)預(yù)警及時(shí)性提供借鑒與參考。

1雨情實(shí)況及影響

2014年6月20日16：00～20：00黃石出現(xiàn)了一次短歷時(shí)暴雨天氣，強(qiáng)降水區(qū)呈狹窄的帶狀分布（圖1），暴雨出現(xiàn)在黃石城區(qū)和大冶南部，而大冶北部和南部的陽新僅降小雨。國家自動(dòng)氣象站檢測顯示，黃石站降水量為93.4 mm，大冶站55.0 mm，陽新1.7 mm。區(qū)域自動(dòng)雨量站監(jiān)測顯示，最強(qiáng)降水中心雨量為144 mm，出現(xiàn)在大冶城關(guān)老站；最大小時(shí)雨強(qiáng)111.9 mm/h，出現(xiàn)在17：00～18：00，同時(shí)次，黃石城區(qū)最大小時(shí)雨強(qiáng)56.3 mm/h，出現(xiàn)在黃石港區(qū)軍分區(qū)站點(diǎn)。此次暴雨過程降水強(qiáng)度大、強(qiáng)降水區(qū)窄，持續(xù)時(shí)間達(dá)4 h，局地性和中小尺度特征表現(xiàn)明顯。因最強(qiáng)降水出現(xiàn)在黃石城區(qū)、大冶城關(guān)，導(dǎo)致城市道路短時(shí)漬水嚴(yán)重，嚴(yán)重影響交通安全，給城市緊急排漬澇也帶來較大壓力。

2天氣背景及探空分析

6月20日08：00（圖2），500 hPa中緯度環(huán)流平直多波動(dòng)，30°N附近、安徽東部有一淺槽，另在恩施—湖南西部—貴州南部上空有一低槽，武漢以東受兩槽之間的弱脊影響為平直偏西氣流，武漢以西受西南氣流控制；700、850 hPa切變線位于30°N以南，鄂東南處于切變北側(cè)，西南急流在湖南、江西南部，位置偏南。14：00隨著高空低槽東移，鄂東南已轉(zhuǎn)受槽前西南氣流影響，同時(shí)700、850 hPa西南氣流向北發(fā)展，贛北上空700 hPa西南氣流由6 m/s加強(qiáng)為18 m/s，850 hPa由4 m/s加強(qiáng)為14 m/s，均達(dá)到急流強(qiáng)度；20：00切變略南壓，西南氣流明顯減弱。從地面形勢場可見，在暴雨發(fā)生前和發(fā)生時(shí)，鄂東南均處于暖低壓倒槽中。

受高空弱脊、切變北側(cè)的反氣旋環(huán)流形勢配置影響，黃石20日上午為多云間晴天氣，氣溫迅速上升，日最高氣溫達(dá)33.7 ℃。天氣形勢背景、向北發(fā)展的西南急流、天空狀態(tài)良好下的地面較迅速的升溫為暴雨形成提供了基本的水汽、動(dòng)力和熱力條件。

3 ℃，低層空氣含水量豐富，相對(duì)濕度在85%以上；而700 hPa T-Td=3 ℃，其附近相對(duì)濕度<30%，存在一干

層，再往上500～400 hPa為T-Td<6 ℃的相對(duì)濕層，300 hPa則為干層控制。單站探空風(fēng)向隨高度的變化表明500 hPa以下風(fēng)隨高度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為暖平流，500 hPa以上風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)為冷平流。這種低層濕高層干、低層暖平流高層冷平流的垂直層結(jié)分布有利于對(duì)流不穩(wěn)定的形成和加強(qiáng)，對(duì)產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣是有利的。但該時(shí)次武漢修正K指數(shù)為26 ℃，CAPE值僅為546.5 J/kg，形成對(duì)流天氣的條件還不夠；至14：00修正K指數(shù)達(dá)36.3 ℃，CAPE值為858.6 J/kg。14：00東邊的安慶探空站修正K指數(shù)為40.8 ℃，其08：00、20：00 CAPE值均在1 200 J/kg以上。綜合分析發(fā)現(xiàn)，黃石上空08：00不具備產(chǎn)生對(duì)流條件，但14：00已經(jīng)具備產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流條件。

3地面中尺度系統(tǒng)及雷達(dá)回波分析

地面風(fēng)場分析（圖3a）表明，暴雨發(fā)生前和發(fā)生時(shí)鄂東為氣旋性風(fēng)場控制，在其北面（武漢以北）為偏北風(fēng)，13：00開始偏北風(fēng)明顯加強(qiáng)并向南入侵，14：00浠水—黃石—咸寧有一條偏北風(fēng)和東南風(fēng)形成的中尺度輻合線，暴雨帶與14：00地面中尺度輻合線有極好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。冷空氣向南入侵、地面中尺度輻合線形成是激發(fā)出對(duì)流天氣、形成暴雨的重要原因。

地面變壓場分析表明，20日08：00～16：00浠水、黃石、大冶處于負(fù)變壓中心（圖3b）；20：00因降水和冷空氣入侵轉(zhuǎn)為正變壓中心。表明鄂東南地面暖低壓的發(fā)展導(dǎo)致變壓梯度加大，北邊的冷空氣與暖低壓之間風(fēng)速加大加強(qiáng)了冷空氣的向南入侵，促進(jìn)不穩(wěn)定能量釋放從而產(chǎn)生暴雨。

由雷達(dá)回波可見，6月20日15：39浠水北部、崇陽和通山有塊狀對(duì)流回波生成，黃石—大冶—咸寧一帶有零散的回波存在；16：16浠水至崇陽之間零散的回波連接一線；16：40回波發(fā)展成帶狀，黃石和大冶上空有45～50 dBz較強(qiáng)回波；17：05浠水至咸寧的帶狀回波發(fā)展更完整，回波帶兩端的回波強(qiáng)度減弱，而中段（黃石、大冶上空）發(fā)展，強(qiáng)回波區(qū)有所擴(kuò)大。從回波頂高來看，黃石、大冶上空回波頂高一般6～8 km，最高8～10 km，大冶城關(guān)回波頂高達(dá)10.4 km，表明對(duì)流發(fā)生旺盛。此次過程中強(qiáng)回波帶位置穩(wěn)定、少動(dòng)。中尺度帶狀回波的形成發(fā)展、穩(wěn)定少動(dòng)是產(chǎn)生此次暴雨的直接原因。此次過程雷達(dá)回波與中尺度輻合線上具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，地面最強(qiáng)降水回波強(qiáng)度維持50 dBz附近，并不是太強(qiáng)，但降水效率極高。

4物理量場分析

4.1渦度平流

20日02：00～08：00 500 hPa槽前大風(fēng)所在處和700 hPa大風(fēng)前沿有明顯的正渦度平流，可促進(jìn)地面降壓、低壓發(fā)展，從而導(dǎo)致上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)。從渦度平流演變來看，20日02：00～08：00隨著淺槽的東移，平直的偏西風(fēng)變?yōu)槲髂巷L(fēng)，槽前有明顯的正渦度平流影響鄂東；14：00低槽加深、槽區(qū)變窄，槽前形成一條明顯的正渦度帶，鄂東南的午后強(qiáng)降水正好受此正渦度帶影響，而形成短時(shí)強(qiáng)降水天氣；20：00正渦度東移。

4.2對(duì)流不穩(wěn)定

沿115.5°E作渦度與θse的疊加（圖4）可見，20日08：00 30°N處800 hPa以下θsep>0，有對(duì)流不穩(wěn)定存在。14：00，850 hPa以下等θse線變密、增多，傾斜性加強(qiáng)，對(duì)流不穩(wěn)定增強(qiáng)；850 hPa以上θsep近似等于0，大氣中性，有利于上升運(yùn)動(dòng)的自由發(fā)展；且此時(shí)垂直陡立的等θse線密集區(qū)由29°N以南移至30°N附近，為明顯暖濕與干冷空氣交匯的能量鋒區(qū)所在。這樣隨著午后熱力作用的加強(qiáng)，地面弱冷空氣前沿偏北風(fēng)的侵入，促進(jìn)不穩(wěn)定能量釋放，從而激發(fā)

出強(qiáng)對(duì)流。14：00有正渦度柱體向上發(fā)展，20：00向上發(fā)展

4.3流場與溫度平流分析

暴雨發(fā)生的前一日，受西南氣流控制，隨著700、850 hPa西南低渦受高空槽的引導(dǎo)，沿著30°N以南移出，鄂東南受低渦前部弱暖式切變影響，低層有水汽的匯聚。20日08：00受小波槽后弱的西北氣流控制，天氣晴好，氣溫上升；14：00低渦在東移過程中發(fā)展、轉(zhuǎn)豎，轉(zhuǎn)為南北向，低渦前部南風(fēng)顯著加強(qiáng)向北發(fā)展，后部的北風(fēng)也明顯加強(qiáng)，切變線位于鄂東上空，冷切尾部發(fā)生的小尺度對(duì)流和低渦前部暖切對(duì)流沿著切變線發(fā)展連成一線，最終發(fā)展為線狀對(duì)流，停留數(shù)小時(shí)后，至20：00切變線南壓移出湖北省。

由風(fēng)場和溫度平流演變可見，08：00和14：00 700 hPa鄂東南受暖切變影響，有明顯的正溫度平流。暖切變線上，冷暖交匯產(chǎn)生了強(qiáng)對(duì)流，在暖區(qū)一側(cè)產(chǎn)生降水。

5地形作用

此次降水強(qiáng)中心的分布與黃石特殊的地形分布關(guān)系密切。黃石地形總的趨勢是西南高、東北低，由西南向東北傾斜，地形破碎，為低山丘陵地貌，局部地方形成不完整的山間盆地。其中大冶市地處幕阜山脈北側(cè)的邊緣丘陵地帶，地形分布為南山北丘東西湖，南高北低東西平。大市南部為南山頭（又稱大同山），其東南接陽新縣，西抵咸寧市，峻嶺崇山連綿50余里。大冶城關(guān)北邊（黃石鐵山區(qū)與大冶還地橋之間）有幾座相連接的小山即為北丘。而大冶城關(guān)恰好位于南山與北丘2條山脈走向構(gòu)成的出口處，再往東就是黃石城區(qū)、大冶湖。此次過程強(qiáng)降雨帶南北狹窄成帶狀，正好位于黃石城區(qū)—大冶南部，強(qiáng)降水中心在大冶城關(guān)，正處于兩山脈之出口。

6結(jié)論

針對(duì)2014年6月20日發(fā)生在湖北黃石市的一次中尺度暴雨過程，利用常規(guī)資料、非常規(guī)資料和NCEP再分析資料對(duì)中尺度暴雨中的成因進(jìn)行了分析，得到以下結(jié)論：

（1）大尺度環(huán)流系統(tǒng)為暴雨發(fā)生提供了基本的水汽、動(dòng)力和熱力條件。

（2）上干下濕、500 hPa以下暖平流和500 hPa以上為冷平流垂直濕度分布以及溫度平流分布增強(qiáng)黃石上空大氣的不穩(wěn)定性，為暴雨發(fā)生提供了不穩(wěn)定層結(jié)條件、儲(chǔ)備了能量。

（3）中低層低渦在東移過程發(fā)展、轉(zhuǎn)豎，導(dǎo)致低渦前部西南急流的向北發(fā)展，促進(jìn)了能量鋒區(qū)的北移，為暴雨最終發(fā)生提供了較充沛的水汽和不穩(wěn)定能量條件。

（4）渦度平流、溫度平流和暴雨發(fā)生前鄂東南天空狀況良好地面明顯增溫的綜合效應(yīng)為強(qiáng)對(duì)流發(fā)生儲(chǔ)備了能量，同時(shí)促進(jìn)了地面降壓中心的形成，導(dǎo)致地面變壓梯度加強(qiáng)，加強(qiáng)了冷空氣的侵入而產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣。地面中尺度輻合線的形成有利于較強(qiáng)輻合上升運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)對(duì)流不穩(wěn)定能量的釋放，從而產(chǎn)生暴雨。

（5）在特定流場形勢下，黃石特殊的低山丘陵地形對(duì)中尺度暴雨中心的形成有明顯作用。

43卷31期劉熠炎等2014年6月20日黃石短歷時(shí)暴雨分析

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