2013年7月廣西一次罕見季風(fēng)槽暴雨分析

劉曉梅，陳見，高安寧，趙金彪，周云霞

（廣西氣象臺(tái)，南寧 530022）

2013年7月廣西一次罕見季風(fēng)槽暴雨分析

劉曉梅，陳見，高安寧，趙金彪，周云霞

（廣西氣象臺(tái)，南寧 530022）

利用常規(guī)觀測(cè)、雷達(dá)探測(cè)和自動(dòng)站等資料對(duì)2013年7月26-27日發(fā)生在廣西的一次罕見的季風(fēng)槽暴雨過程進(jìn)行分析，結(jié)果表明：（1）此次暴雨過程具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，短歷時(shí)降雨強(qiáng)，過程雨量非常之大，災(zāi)害十分嚴(yán)重等特點(diǎn)。（2）此次暴雨過程是非常典型的暖區(qū)暴雨。是在副熱帶高壓發(fā)展較強(qiáng)、亞洲季風(fēng)槽非?；钴S的背景下，由南海季風(fēng)槽發(fā)展而成的特殊罕見的深厚季風(fēng)渦旋移入廣西造成。季風(fēng)渦旋的垂直伸展厚度和降水強(qiáng)度呈正相關(guān)。（3）大氣環(huán)流形勢(shì)的異常是季風(fēng)槽加強(qiáng)和維持的原因。地面西低東高的氣壓場(chǎng)形勢(shì)和副熱帶高壓脊線呈NW-SE走向使得季風(fēng)槽能夠向北推進(jìn)并西移進(jìn)入廣西。（4）此次季風(fēng)槽暴雨過程的高低空配置雖然基本符合廣西熱帶輻合帶影響暖區(qū)暴雨模型，但也有其特殊之處，如季風(fēng)槽輻合帶的水平尺度較小，但垂直尺度和時(shí)間尺度較大；其北上受其它因素影響而非臺(tái)風(fēng)的牽動(dòng)等。

南海季風(fēng)槽；特大暴雨；季風(fēng)渦旋；垂直厚度；暴雨模型

引言

2013年7月第6候，在南海和西北太平洋無熱帶氣旋活動(dòng)的情況下，受季風(fēng)槽影響廣西南部特別是沿海地區(qū)出現(xiàn)了連續(xù)性暴雨天氣，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1.34億元，這種情況在廣西非常罕見，因此預(yù)報(bào)降水量級(jí)總體偏小。黃忠等［1］（2005）研究結(jié)果表明暴雨期間季風(fēng)槽的平均位置多數(shù)在華南上空或近海，西南低槽發(fā)展使季風(fēng)氣流在華南地區(qū)加強(qiáng)，或從中南半島和南海推進(jìn)到華南。楊輝等［2］（2011）認(rèn)為青藏高原上空增溫對(duì)季風(fēng)槽的加強(qiáng)和維持有重要作用。該文在前人工作的基礎(chǔ)上［3-17］，對(duì)此次后汛期季風(fēng)槽型暴雨天氣過程進(jìn)行分析，找出預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)，為今后準(zhǔn)確預(yù)報(bào)此類天氣提供參考依據(jù)。

1　雨情及災(zāi)害概況

據(jù)廣西全區(qū)自動(dòng)站降水觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，7月25日20時(shí)至27日20時(shí)，雨量超過400mm有6站，均出現(xiàn)在北海，最大為合浦縣黨江鎮(zhèn)544.4mm；超過100mm有115站（圖1a）。降水以26日07時(shí)至27日07時(shí)最強(qiáng)，有18站特大暴雨，最大為合浦縣黨江鎮(zhèn)達(dá)513.8mm，是廣西有自動(dòng)氣象站觀測(cè)記錄以來觀測(cè)到的24小時(shí)最大降水量。由圖1b可見，黨江鎮(zhèn)降雨過程主要表現(xiàn)為雙雨峰。第一個(gè)雨峰時(shí)段為26日07-12時(shí)，其中26日08時(shí)2小時(shí)雨量達(dá)126.1mm；第二個(gè)雨峰時(shí)間段為27日00-06時(shí)，04時(shí)達(dá)到最強(qiáng)時(shí)段，1小時(shí)降水量高達(dá)105mm。這兩個(gè)雨峰均呈現(xiàn)出強(qiáng)度大、歷時(shí)長(zhǎng)的特點(diǎn)。

綜上所述，此次暴雨過程具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，短歷時(shí)降雨強(qiáng)，過程雨量非常之大，災(zāi)害十分嚴(yán)重等特點(diǎn)。

圖1　2013年7月25日20時(shí)-27日20時(shí)廣西降雨量（a）和26日07時(shí)-27日07時(shí)合浦黨江鎮(zhèn)逐時(shí)降水（b）

2　天氣形勢(shì)分析

在整個(gè)過程期間，西北太平洋和南海均沒有熱帶氣旋出現(xiàn)。由圖2（a）可知，7月26日20時(shí)，500hPa歐亞中高緯為兩槽一脊型，蒙古一帶和東亞為低槽區(qū)，中國東部為高壓脊區(qū)。副熱帶高壓呈方頭狀基本穩(wěn)定維持在華東地區(qū)，脊線在30°N附近，西脊點(diǎn)在110°E附近；孟加拉灣北部有季風(fēng)低壓存在，同時(shí)北部灣到中南半島一帶有擾動(dòng)發(fā)展，在兩廣沿海一帶有低壓活動(dòng)。這種形勢(shì)有利于南海季風(fēng)云團(tuán)從副熱帶高壓西南側(cè)北上影響廣西。至30日20時(shí)副高才完全東退到海面上。低層850hPa在廣西中南部有一南海季風(fēng)槽，非常深厚。地面圖上，整個(gè)過程沒有冷空氣侵入廣西。7月26日20時(shí)（圖2b），西南暖低壓發(fā)展強(qiáng)盛，中心在四川盆地東部，阻擋了冷空氣南下。廣西為一低壓槽向南延伸到南海一帶。地面輻和線（圖略）從海上北移到廣西中南部。地面氣壓場(chǎng)向西開口，呈西低東高形勢(shì)，華南至華北以東等壓線大多呈南西南-北東北走向，有利于西南季風(fēng)加強(qiáng)向北推進(jìn)到兩廣沿海。綜上所述，這次暴雨過程是在副熱帶高壓發(fā)展較強(qiáng)、亞洲季風(fēng)槽非?；钴S的背景下，受深厚的南海季風(fēng)槽影響的一次非常典型的暖區(qū)暴雨。

3　季風(fēng)槽特征和成因分析

3.1風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)特征

3.1.1流場(chǎng)結(jié)構(gòu)特征

7月25日（圖略）季風(fēng)槽北推到兩廣沿海地區(qū)并在廣西東南沿海到廣東雷州半島一帶形成一個(gè)較明顯的氣旋式環(huán)流中心即季風(fēng)渦旋。此季風(fēng)渦旋26日08時(shí)（圖略）北抬至廣西中部，北海站風(fēng)向明顯轉(zhuǎn)變，從東北風(fēng)轉(zhuǎn)為6m.s-1的西南風(fēng)。其高度自925hPa伸展至500hPa。隨后此季風(fēng)渦旋繼續(xù)向上垂直發(fā)展，26日20時(shí)（圖3）除850hPa為一暖式切變外，700hPa至300hPa均為氣旋式旋轉(zhuǎn)，且700hPa渦旋基本控制廣西區(qū)域并隨高度增加逐漸向東南方向傾斜，呈現(xiàn)出非正壓結(jié)構(gòu)，發(fā)展十分深厚。同時(shí)850hPa北海站（圖中綠色星號(hào)）也出現(xiàn)12m.s-1的西南急流，輻合非常明顯；27日08時(shí)（圖略）渦旋開始減弱，僅在850-500hPa可見。隨后季風(fēng)渦旋繼續(xù)減弱并向西南方向移動(dòng)，28日08時(shí)西移出廣西，進(jìn)入越南和云南南部。綜上所述，此季風(fēng)槽發(fā)展十分強(qiáng)盛，由一個(gè)輻合帶發(fā)展成為一個(gè)深厚的季風(fēng)渦旋，垂直高度伸展至對(duì)流層中高層且維持時(shí)間長(zhǎng)。

圖2　2013年7月26日20時(shí)高空（a）和地面（b）中尺度分析

圖3　2013年7月26日20時(shí)850hPa（a）、700hPa（b）、500hPa（c）和300hPa（d）風(fēng)場(chǎng)（星號(hào)代表北海站）

另外季風(fēng)槽發(fā)展強(qiáng)盛階段對(duì)應(yīng)廣西降水最強(qiáng)階段。在季風(fēng)槽發(fā)展開始階段（25日前），廣西中部、南部都出現(xiàn)大范圍的降水，但以中到大雨為主，只有個(gè)別站點(diǎn)出現(xiàn)暴雨。在季風(fēng)槽發(fā)展強(qiáng)盛階段（26-27日）降水迅猛增大，特別是在沿海地區(qū)，出現(xiàn)了特大暴雨。由此可見季風(fēng)槽發(fā)展強(qiáng)盛階段對(duì)應(yīng)廣西降雨最強(qiáng)時(shí)段，季風(fēng)槽的垂直伸展厚度與降水強(qiáng)度之間呈正相關(guān)。

3.1.2雷達(dá)反演風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)特征

從雷達(dá)反演850hPa風(fēng)場(chǎng)可以看出，從25日00時(shí)（圖略）開始，在廣西南部出現(xiàn)偏南風(fēng)和偏北風(fēng)的切變，切變線呈NE-SW向，從廣西沿海一直延伸到廣東中東部沿海一帶。25日14時(shí)（圖略），在廣西東南部至粵西形成了一個(gè)較弱的氣旋性環(huán)流，強(qiáng)度變化不大且緩慢西北移。26日07—08時(shí)（圖4a），環(huán)流南側(cè)的西北風(fēng)和西南風(fēng)均顯著增強(qiáng)，廣西沿海的北海雷達(dá)站出現(xiàn)8 m.s-1的西北風(fēng)，廣東沿海的湛江雷達(dá)站出現(xiàn)10 m.s-1的西南風(fēng)，強(qiáng)勁的西北風(fēng)和西南風(fēng)在兩廣沿海地區(qū)輻合，持續(xù)兩小時(shí)。此后隨著環(huán)流的緩慢西移北海雷達(dá)站的風(fēng)呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，09-12時(shí)由西北風(fēng)逐漸轉(zhuǎn)成西風(fēng)，13時(shí)以后繼續(xù)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)。27日01-06時(shí)出現(xiàn)12 m.s-1的西南急流，04-05時(shí)（圖4b）增強(qiáng)到14 m.s-1，07時(shí)才緩慢減弱。綜上所述，整個(gè)強(qiáng)降水過程都維持著氣旋性環(huán)流。氣旋性環(huán)流使得水汽的輻合作用進(jìn)一步加大，而氣旋中的垂直上升氣流又使水汽上升凝結(jié)，使得這個(gè)時(shí)段的降水猛增。第一次雨峰對(duì)應(yīng)北海強(qiáng)勁的西北風(fēng)，由西北風(fēng)和西南風(fēng)的強(qiáng)烈輻合造成；第二次雨峰對(duì)應(yīng)北海很強(qiáng)的西南急流，由西南急流強(qiáng)烈的輻合形成。

3.2季風(fēng)槽加強(qiáng)北移的成因分析

上面的分析表明，此過程季風(fēng)槽發(fā)展異常強(qiáng)盛，且能夠北移進(jìn)入廣西，所以從大氣環(huán)流異常的角度來對(duì)季風(fēng)槽加強(qiáng)維持和北移的成因進(jìn)行分析。選擇有代表性的7月26日20時(shí)的情況進(jìn)行分析。

圖4　2013年7月26日08時(shí)（a）和27日04時(shí)（b）雷達(dá)反演850hPa風(fēng)場(chǎng)

3.2.1高層大氣環(huán)流異常

南亞高壓強(qiáng)度和位置的變化顯著異常。從圖5a（見彩頁）可以看到，100hPa南亞高壓（圖中等值線）面積繼續(xù)東擴(kuò)，1684dagpm線控制整個(gè)青藏高原，東伸到110°E，35°N附近；中心強(qiáng)度偏強(qiáng)，大于歷年同期均值（1688dagpm），且主要高壓中心在100°E，屬于典型的東部型。7月底南亞高壓（圖略）強(qiáng)度減弱，東脊西退，1684dagpm線西退到95°E附近，季風(fēng)槽也隨之減弱南退到海上。由于南亞高壓的增強(qiáng)，在200hPa（圖中風(fēng)矢量）整個(gè)華南均處于偏東氣流中，且廣西處于偏東氣流的分叉處（圖中紅色箭頭），廣西南部高空輻散加強(qiáng)，有利于季風(fēng)槽的發(fā)展和維持。因此南亞高壓中心加強(qiáng)，位置偏東，面積東擴(kuò)到整個(gè)青藏高原及其以東地區(qū)上空有利于南海季風(fēng)槽發(fā)展維持和加強(qiáng)。

3.2.2中層大氣環(huán)流異常

由圖2a可知，500hPa副熱帶高壓強(qiáng)度較強(qiáng)，中心強(qiáng)度高達(dá)590dagpm，588線西脊點(diǎn)伸到110°E。從圖5b（見彩頁）也可以看到，副熱帶高壓范圍較廣控制整個(gè)華東地區(qū)，脊線（圖中棕色曲線）呈NW-SE向，且同時(shí)由于東海洋面副高反氣旋環(huán)流加強(qiáng)使其南側(cè)的東南氣流（圖中右側(cè)紅色箭頭）增強(qiáng)和季風(fēng)低壓南側(cè)的西南氣流（圖中左側(cè)紅色箭頭）匯合，導(dǎo)致季風(fēng)槽加強(qiáng)為季風(fēng)渦旋并北上從粵西沿海移到廣西南部地區(qū)。7月底副高減弱東撤到海面，伴隨季風(fēng)槽南退。總之副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)、范圍偏廣、脊線呈NW-SE走向且在東海洋面上反氣旋環(huán)流增強(qiáng)對(duì)南海季風(fēng)槽加強(qiáng)并北上十分有利。

3.2.3溫度場(chǎng)異常

青藏高原上空無論是高原低層還是整個(gè)對(duì)流層均明顯增溫。圖5c（見彩頁）是500hPa（圖中黑色實(shí)線）和200hPa（圖中棕色虛線）的溫度分布，500hPa的0℃線范圍較廣基本控制整個(gè)青藏高原，且出現(xiàn)高達(dá)近6℃的溫度中心。200hPa的-48℃線控制青藏高原及其以南的大片區(qū)域，在青藏高原甚至有-44℃的高溫中心。由此可知在青藏高原上空無論是高原低層還是整個(gè)對(duì)流層均明顯增溫。進(jìn)入8月500hPa的0℃線范圍明顯縮小，200hPa的-48℃線南緣北抬至青藏高原中部，青藏高原上空明顯降溫。由于青藏高原上空的明顯增溫引起大氣熱力結(jié)構(gòu)的變化從而產(chǎn)生偏東的熱成風(fēng)，使得低層西南風(fēng)加強(qiáng)，對(duì)應(yīng)廣西沿海測(cè)站出現(xiàn)14m.s-1的西南急流。西南急流引起其北側(cè)的氣流氣旋性輻合增強(qiáng)，從而進(jìn)一步導(dǎo)致南海季風(fēng)槽加強(qiáng)。綜上所述，青藏高原上空的明顯增溫產(chǎn)生偏東的熱成風(fēng)，使得低層西南風(fēng)加強(qiáng)而導(dǎo)致南海季風(fēng)槽加強(qiáng)。

3.2.4地面大氣環(huán)流異常

整個(gè)地面氣壓場(chǎng)呈現(xiàn)出西低東高的形勢(shì)。7月26日20時(shí)（圖2b）四川盆地以東至中南半島大片區(qū)域一直為一個(gè)強(qiáng)大的西南暖低壓控制，西北太平洋以西洋面為一個(gè)高壓脊控制，海陸差異比較明顯，整個(gè)地面氣壓場(chǎng)呈現(xiàn)出西低東高的形勢(shì)。由于西南暖低壓發(fā)展強(qiáng)盛形成的這種西低東高的氣壓形勢(shì)場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生較明顯的指向西-西北方向的氣壓梯度力，有利于南海季風(fēng)槽加強(qiáng)并向北推進(jìn)；西部地區(qū)大范圍的低壓場(chǎng)有利于南海季風(fēng)槽加強(qiáng)維持并向西移動(dòng)。7月底隨著熱低壓的減弱消失這種西低東高的形勢(shì)才改變，同時(shí)季風(fēng)槽南退到海上?？傊髂吓蛪旱脑鰪?qiáng)及范圍偏廣也是南海季風(fēng)槽加強(qiáng)維持的原因之一。

4　總結(jié)和討論5

與以往的季風(fēng)槽暴雨不同，這是一次特殊的季風(fēng)槽暴雨。一般情況下，24小時(shí)降水超過300mm的特大暴雨多數(shù)是由熱帶氣旋引起的，本次強(qiáng)降水天氣過程中沒有熱帶氣旋出現(xiàn)，僅由南海季風(fēng)槽影響。但其產(chǎn)生的降水量之大，非常罕見。

（1）此暴雨過程的季風(fēng)槽發(fā)展十分深厚，不僅強(qiáng)度大形成了一個(gè)氣旋式環(huán)流中心而且垂直高度高能伸展至對(duì)流層中高層，十分罕見。另外季風(fēng)槽的垂直厚度和降水之間密切相關(guān)。其在廣西的垂直發(fā)展過程基本上對(duì)應(yīng)26日07時(shí)至27日07時(shí)降雨最強(qiáng)時(shí)段。此類季風(fēng)槽所產(chǎn)生的降水量級(jí)基本與熱帶氣旋的相當(dāng)，值得預(yù)報(bào)員高度關(guān)注。

（2）大氣環(huán)流形勢(shì)的異常是季風(fēng)槽加強(qiáng)和維持的原因。南亞高壓中心加強(qiáng)由西部型轉(zhuǎn)為東部型，高壓面積向東擴(kuò)展到整個(gè)青藏高原及其以東地區(qū)上空；副熱帶高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)，范圍偏廣且東海洋面上反氣旋環(huán)流增強(qiáng)；青藏高原上空的明顯增溫和西南暖低壓中心加強(qiáng)且范圍偏廣等異常的大氣環(huán)流形勢(shì)均有利于季風(fēng)槽加強(qiáng)和維持。

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Analysis of a rare monsoon trough rainstorm of Guangxi in July 2013

Liu Xiao-mei，Chen Jian，Gao An-ning，Zhao Jin-biao，Zhou Yun-xia

（Guangxi Meteorological Observatory，Nanning 530022）

Based on the conventional observation，radar detection and automatic station rainfall data，a rare monsoon trough rainstorm is analyzed on 26th-27th July 2013 in Guangxi.The results show：（1）the heavy rain process had the characteristics of the long duration，the strong rainfall intensity rainfall the heavy total rainfall and causing the serious disaster.（2）Under the background of the strong subtropical high and the very active Asian monsoon trough，this process，which was very typical of the warm sector rainstorm，was caused by a special rare deep monsoon vortex formed by the monsoon trough moving into Guangxi.The height of vortex vertical was positively related to the rainfall intensity.（3）Anomalies of atmospheric circulation made the monsoon trough strengthen and maintain.The west-low and east-high pressure field and the subtropical high ridge toward NW-SE made monsoon trough move into Guangxi.（4）Although the High and low level configuration of the monsoon trough rainstorm process was consistent with the warm sector rainstorm model by the influence of Guangxi tropical convergence zone，it has its unique features；like：the small horizontal scale and the large vertical and time scale of monsoon trough；the northward movement was affected by other factors rather than by typhoon etc.

SCS monsoon trough；torrential rain；monsoon vortex；vertical height；rainstorm model

P458.1+21.1

A

1673-8411（2015）02-0054-05

2015-01-25

廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目“廣西持續(xù)性暴雨中尺度特征診斷分析和預(yù)報(bào)技術(shù)研究”（2011GXNSFA018011）；廣西區(qū)氣象局重點(diǎn)科研項(xiàng)目（桂氣科201304）

劉曉梅（1975—），女，碩士，工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)和災(zāi)害性天氣研究工作.