“5·20”信宜市特大暴雨過程診斷分析

鐘雄藹，楊廷春，彭可泉

（信宜市氣象局，廣東信宜 525300）

“5·20”信宜市特大暴雨過程診斷分析

鐘雄藹，楊廷春，彭可泉

（信宜市氣象局，廣東信宜 525300）

利用常規(guī)氣象觀測資料、氣象自動站數(shù)據(jù)和多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品、EARdata每日4次的再分析資料等，對2016年5月20日信宜市一次罕見特大暴雨過程的成因進(jìn)行了初步的診斷分析。結(jié)果表明：高空槽、低渦和切變線等系統(tǒng)的影響，良好的水汽輸送條件、不穩(wěn)定的大氣層結(jié)、散度場輻合-輻散-輻合-輻散的垂直配置等為該次強(qiáng)降水過程提供的非常有利的動力條件和水汽條件。特殊地形結(jié)構(gòu)為強(qiáng)降水的增幅起著至關(guān)重要的作用。

天氣學(xué)；特大暴雨；防御氣象災(zāi)害；信宜市

華南是我國汛期時間最長、降水最多、洪澇最多的地區(qū)之一，而華南前汛期又是暴雨集中期，易引發(fā)嚴(yán)重危害人民生命、財產(chǎn)安全的地質(zhì)災(zāi)害、洪澇災(zāi)害。近年來氣象工作者對華南前汛期暴雨做了大量的研究［1-14］，不少研究從大尺度環(huán)流背景、能量場、物理量特征等分析方法探討強(qiáng)降水過程。張芳華等［11］認(rèn)為高空低槽、低渦以及切變線與副熱帶高壓的有利配合，常造成華南前汛期暴雨。但因?yàn)椴煌叨认到y(tǒng)所引起的災(zāi)害性暴雨預(yù)報不盡相同，再加上暴雨的觸發(fā)因素較多，除了大氣環(huán)流背景形勢，還與地理特征等因素有關(guān)。所以暴雨預(yù)報仍然是天氣預(yù)報的難點(diǎn)，特別是局地性暴雨的預(yù)報。因此，提高暴雨預(yù)報能力是氣象工作者一直努力的方向。

信宜市地處廣東西南部，暴雨也是當(dāng)?shù)刂饕臑?zāi)害性天氣之一，不僅對社會經(jīng)濟(jì)造成損失，也對人民生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。為了了解和掌握暴雨的發(fā)生機(jī)制和原理，及時準(zhǔn)確地預(yù)報出災(zāi)害性天氣，把氣象災(zāi)害降到最低。本研究利用常規(guī)氣象觀測資料、氣象自動站數(shù)據(jù)、多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品以及EARdata每天4次的再分析數(shù)據(jù)（空間分辨率為1°×1°經(jīng)緯度）等資料，結(jié)合天氣形勢和當(dāng)?shù)靥厥獾匦蔚染C合分析信宜市2016年5月20日特大暴雨過程（以下簡稱“5 ·20”過程）的特征和成因，為今后信宜市同類型的暴雨預(yù)報提供參考。

1 “5·20”過程概況

2016年5月20日，受高空槽、切變線、地面低壓槽等共同影響，華南地區(qū)出現(xiàn)了一次大范圍的強(qiáng)降水過程，其中地處華南南部地區(qū)的茂名市信宜地區(qū)出現(xiàn)了罕見的大暴雨局部特大暴雨的強(qiáng)降水過程（圖1），部分地區(qū)并伴有7～9級瞬時大風(fēng)，其中7個鎮(zhèn)錄得特大暴雨、7個鎮(zhèn)大暴雨、5個鎮(zhèn)暴雨。

圖1 2016年5月20日08：00—20：00信宜各地累計雨量空間分布（單位：mm）

信宜市主要的降水時段是在20日09：00—18：00（北京時，下同），累積雨量達(dá)463 mm，最大時雨量132.8 mm（11：00—12：00），其中有時雨量超過20 mm的達(dá)7個時次、超過50 mm的有3個時次，最大日雨量和時雨量均創(chuàng)下1954年以來信宜市的降水記錄，丁堡鎮(zhèn)和市區(qū)最大3 h雨量分別達(dá)255.8和239.5 mm。另外，還有7個站點(diǎn)創(chuàng)下建站以來最大日雨量記錄，雨量之大、雨勢之強(qiáng)歷史罕見。該次降水過程具有雨量大、雨勢強(qiáng)、范圍廣的特點(diǎn)，導(dǎo)致了信宜市山洪暴發(fā)、洪水漫堤，多處河堤缺口、農(nóng)田被淹、水利設(shè)施受損和交通、電力、通訊中斷，市區(qū)內(nèi)澇嚴(yán)重。19個鎮(zhèn)（街）、131個村（居）、54萬人受災(zāi)、4 100多人受困。全市因?yàn)?zāi)死亡8人、失蹤4人、受傷5人，直接經(jīng)濟(jì)損失11.97億元人民幣，嚴(yán)重影響了人民生活和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 大氣環(huán)流背景形勢場特征

200 hPa（圖略）上，南亞高壓位置偏南，中心位于中南半島上空，華南處于其東北側(cè)，風(fēng)場在華南中南部呈輻散狀態(tài)，尤其是在桂東南-粵西南最為明顯，對流層高層的風(fēng)場輻散對于強(qiáng)對流的發(fā)展具有“抽吸”作用。

500 hPa（圖2a）上，副熱帶高壓位置偏南偏東，對“5·20”過程影響不大；歐亞范圍內(nèi)為西風(fēng)帶呈兩槽一脊型，東側(cè)槽位置較偏西，位于貝加爾湖至新疆北部，而青藏高原以東的我國大部地區(qū)上空有一南一北2支短波槽，隨時間推移二者合并為一高空槽，合并后高空槽槽線位于華中至海南島一帶，該南支槽隨時間不斷東移東北收，為該次強(qiáng)降水過程提供動力條件。

700～850 hPa（圖2b、圖2c）19日，青藏高原東側(cè)的云貴高原北部地區(qū)，對流層中低層形成一個中尺度的低渦系統(tǒng)，隨后不斷東移南壓，但在移動過程中，其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，南北兩端分裂，各形成一個閉合中心，南端低渦呈東北-西南向的橢圓形，范圍略大，尤其是在對流層低層，其前側(cè)西南風(fēng)強(qiáng)盛，形成西南急流，西南風(fēng)速明顯大于其后側(cè)偏北氣流，這種形勢非常有利于“5·20”過程的發(fā)生發(fā)展。

925 hPa（圖2d），低渦系統(tǒng)表現(xiàn)為風(fēng)向的輻合線形態(tài)，即在湘南-桂中形成偏北風(fēng)和偏南風(fēng)的切變線，低渦與切變線均移動較緩慢，強(qiáng)降水發(fā)生在切變線附近及其前側(cè)的偏南暖濕氣流中。

海平面氣壓場上（圖略），20日白天，從中南半島東北部到華南地區(qū)低壓槽明顯加強(qiáng)發(fā)展，并形成閉合中心，中心氣壓達(dá)1 005 hPa，這種海平面氣壓場形勢引起對流層低層西南氣流的強(qiáng)烈發(fā)展和涌沖，是華南前汛期典型的強(qiáng)降水形勢之一。

圖2 5月20日08：00高度場和流場（陰影區(qū)風(fēng)速≥12 m/s）a.500 hPa；b.700 hPa；c.850 hPa；d.925 hPa

綜上所述，多個天氣系統(tǒng)同時影響廣東地區(qū)，這些系統(tǒng)相互作用，整個對流層天氣形勢就是高層帶動低層移動，即高空槽和低渦攜帶著低層切變線移動，這樣的高低空配置容易出現(xiàn)層結(jié)性穩(wěn)定降水。而由于天氣系統(tǒng)移速緩慢，使得信宜市強(qiáng)降水過程持續(xù)時間長、降水累計量大。

3 物理量場診斷分析

3.1 水汽條件

根據(jù)Micaps實(shí)況數(shù)據(jù)可知（圖略），該次過程中水汽的輻合主要集中在對流層低層。早在5月18日，西南暖濕水汽開始經(jīng)中南半島-北部灣（南海西北部）輸送到華南地區(qū)，19日傍晚到20日白天西南氣流強(qiáng)度有所增強(qiáng)，925 hPa上粵東還有偏南氣流的輸送。而從水汽通量散度場演變特征（圖3）來看，對流層低層水汽的輻合主要在風(fēng)場輻合附近，信宜附近的強(qiáng)降水區(qū)位于水汽輻合帶的前側(cè)與輻散區(qū)交界面處，即水汽梯度最大區(qū)，非常有利于強(qiáng)降水的發(fā)生發(fā)展。因此，在該次過程中，暖濕水汽的輸送和累積為強(qiáng)降水發(fā)生發(fā)展提供了充足的水汽條件。

圖3 5月20日08：00（a）和14：00（b）925 hPa水汽通量散度場（單位：g·cm-2·hPa-1·s-1）

3.2 動力和層結(jié)不穩(wěn)定條件

為了更好地闡明散度場在對流層整層的變化特征，本研究沿22°N—23°N做緯向平均的經(jīng)向垂直剖面（信宜地區(qū)約位于22.2°N—22.7°N，110.5°E—111.7°N），20日08：00—14：00信宜地區(qū)上空從低層到高層均存在輻合-輻散-輻合-輻散的散度場垂直分布（圖4），低層的輻合主要位于850 hPa以下，但在08：00低層輻合和高層輻散尚未移入信宜上空，仍在其西側(cè)，而此時信宜上空的強(qiáng)降水還沒開始，隨著系統(tǒng)東移南壓，14：00這種特征就表現(xiàn)得非常明顯，尤其是在信宜西南部地區(qū)上空。

也就是說，散度場的這種輻合-輻散-輻合-輻散的垂直配置特征，非常有利于水汽的輻合抬升，為強(qiáng)降水的發(fā)生提供了動力條件。

圖4 5月20日08：00（a）和14：00（b）22°N—23°N緯向平均散度場的經(jīng)向垂直剖面（間隔1.0×10-5s-1）

此外，20日信宜的K指數(shù)存在著高于38℃的大值，表明大氣存在較大的不穩(wěn)定性，容易產(chǎn)生對流性天氣和雷暴；對流有效勢能較大，而對流抑制非常小，表明大氣層結(jié)存在較大的不穩(wěn)定性，非常容易形成對流性天氣；從露點(diǎn)曲線中可以看出（圖略），高低層的相對濕度都非常大，即存在深厚的濕層。這種大氣層結(jié)不穩(wěn)定加上深厚的水汽條件是持續(xù)性強(qiáng)降水發(fā)生發(fā)展的典型特征之一。

4 雷達(dá)回波演變特征

本研究利用華南區(qū)域雷達(dá)回波拼圖結(jié)合湛江單站雷達(dá)回波圖發(fā)現(xiàn)，影響廣東省的雷達(dá)回波是從強(qiáng)到弱再到強(qiáng)的一種變化過程。雷達(dá)回波是從廣東的西北邊界進(jìn)入廣東的，在剛進(jìn)入廣東境內(nèi)時較強(qiáng)，但隨著向東南方向移動，明顯有所減弱。探究其原因可以知道，隨著切變線的東移，雨帶也隨之東移南壓，水汽不斷地消耗減少，而此時西南季風(fēng)輸送的水汽沒能及時地趕上補(bǔ)充，所以在雷達(dá)圖上就有了減弱的跡象。但是緊接著西南季風(fēng)增大，水汽得到了補(bǔ)充，在雷達(dá)圖上又重新顯示出了較強(qiáng)的回波。從圖5中可以看出，時雨量最大的11：00—12：00時段，在信宜市的西部和南部，有較強(qiáng)的雷達(dá)回波，強(qiáng)度超過50 dBz，最大達(dá)58 dBz，并長時間維持和停留，從而在信宜市的西部和南部有長時間持續(xù)強(qiáng)降水和雷雨大風(fēng)。

圖5 5月20日11：00（a）和11：30（b）湛江雷達(dá)1.5°仰角的基本反射率因子（單位：dBz）

5 地形對強(qiáng)降水的增幅作用

信宜市位于廣東省的西南部，茂名市的北部，屬南壓熱帶季風(fēng)氣候，云開大山及云霧大山跨過其境，境內(nèi)70%多為山地，稱為“八山一水一分田”之地，地勢東北高，西南低，以山地地貌為主，境內(nèi)崇山峻嶺，河溪縱橫，高度從海拔50～1 704 m。海拔高度1 000 m以上的山嶺80座，500 m以上的山峰371座。信宜市的西南部為呈東北-西南向的喇叭口地形，當(dāng)西南暖濕氣流涌入喇叭口地形后，在山脈迎風(fēng)坡不斷地被抬升，甚至被攔截，隨著海拔高度的提高，足以令從西南來的暖濕水汽不斷聚集凝結(jié)成雨，加上有利的天氣系統(tǒng)配合，從而在信宜西南部形成強(qiáng)雷達(dá)回波區(qū)，并長時間維持，最終造成了信宜西南部出現(xiàn)了罕見的特大暴雨過程。

6 結(jié)論

1）高空槽、低渦和切變線等天氣系統(tǒng)的影響是造成該次強(qiáng)降水過程的觸發(fā)機(jī)制。

2）對流層低層強(qiáng)盛的西南暖濕水汽輸送為強(qiáng)降水的發(fā)生發(fā)展提供了充沛的水汽條件。

3）散度場的輻合-輻散-輻合-輻散的垂直分布、深厚的濕層、以及不穩(wěn)定的大氣層結(jié)等，形成了非常有利于持續(xù)性強(qiáng)降水發(fā)生發(fā)展的不穩(wěn)定條件。

4）東北高、西南低以及喇叭口等特殊地形為“5·20”特大暴雨過程起到了增幅作用。

另外，“5·20”特大暴雨給信宜市造成了嚴(yán)重的災(zāi)害，為了能盡可能降低氣象災(zāi)害所帶來的影響和做好氣象預(yù)報預(yù)警服務(wù)，通過不斷總結(jié)研究，提出以下建議：

1）加強(qiáng)技術(shù)總結(jié)與培訓(xùn)學(xué)習(xí)，提高預(yù)測預(yù)報能力，盡可能提前預(yù)報。

2）在短時預(yù)報中，要利用好雷達(dá)回波圖像，認(rèn)真總結(jié)回波圖并結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦蔚葘?shí)際情況，快速準(zhǔn)確判斷天氣形勢變化，提前發(fā)布預(yù)警信息。

3）完善預(yù)警信息發(fā)布體系建設(shè)，提升預(yù)警信息發(fā)布效率。

4）完善部門信息共享及應(yīng)急聯(lián)動機(jī)制，推動氣象災(zāi)害應(yīng)急指揮部成員單位制定落實(shí)氣象災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案細(xì)則，實(shí)現(xiàn)各部門應(yīng)急預(yù)案與氣象災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案的對接，構(gòu)建高效的部門應(yīng)急聯(lián)動機(jī)制。

此外，由于突發(fā)性事件具有突發(fā)性和不確定性，建議簽署了突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布綠色通道合作協(xié)議的部門在應(yīng)急期間加強(qiáng)值守班，隨時為發(fā)布突發(fā)事件預(yù)警信息做好準(zhǔn)備。

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Diagnostic Analysis of an Unusually Heavy Rain Process in Xinyi in M ay 20，2016

ZHONG Xiong-ai，YANG Yan-chun，PENG Ke-quan

（Meteorological Bureau of Xinyi City，Xinyi525300）

Conventional meteorological observations，data from automatic weather stations，Doppler weather radars products and four-times-daily EARdata reanalysiswere used tomake a preliminary diagnostic analysis of the causation of an unusually heavy rain in Xinyi city on May 20，2016.The result is shown as follows.Due to the effect of an upper-level trough，a vortex and a shear，water vapor was well transported，the atmospheric stratification was unstable，and a vertically allocated divergence field alternated with convergence，divergence，convergence and then divergence again，very favorable for the intense rain in terms of dynamic and water vapor conditions.The particular orographic structure played a key role in enhancing the rain.

synoptics；unusually heavy rain；diagnostic analysis；mitigation ofmeteorological disasters；Xinyi city

P44

A

10.3969/j.issn.1007-6190.2016.06.007

2016-08-15

鐘雄藹（1989年生），男，本科，助理工程師，主要從事氣象綜合業(yè)務(wù)工作。E-mail：1151818695@qq.com

鐘雄藹，楊廷春，彭可泉.“5·20”信宜市特大暴雨過程診斷分析［J］.廣東氣象，2016，38（6）：28-32.