“5.11”桂林暴雨天氣過程與雷達(dá)回波特征分析

李巖 周文志

摘要利用常規(guī)和非常規(guī)氣象資料、衛(wèi)星云圖和雷達(dá)產(chǎn)品資料等，對2015年5月10～11日桂林市發(fā)生的一次暴雨天氣過程的成因及雷達(dá)回波特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，這次暴雨過程是高空槽、低層低渦、切變線、低空急流和地面鋒面共同影響的結(jié)果。過程前期為暖區(qū)降水，鋒面在影響桂林時(shí)，鋒面前絮狀云系回波容易造成雷雨大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對流天氣；較垂直的鋒面過境時(shí)，在有利地形的作用下，雷達(dá)回波很容易看到颮線形成，強(qiáng)對流天氣往往發(fā)生在颮線中；山脈阻擋雷達(dá)回波時(shí)會(huì)使回波快速加強(qiáng)，從而使強(qiáng)對流天氣明顯加??；強(qiáng)對流天氣容易發(fā)生在鋒面后細(xì)長狹窄的強(qiáng)度在60 dBz以上、高度在13 km以上的回波帶狀中。當(dāng)風(fēng)廓線從高層到低層伸展為深厚的干層區(qū)域時(shí)，天氣趨于穩(wěn)定，強(qiáng)對流天氣結(jié)束。

關(guān)鍵詞暴雨；強(qiáng)對流；天氣成因；雷達(dá)特征

中圖分類號S161.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號0517-6611（2016）04-235-06

"5.11" Guilin Heavy Rain Weather Process and Analysis of Radar Echo Characteristics

LI Yan， ZHOU Wen-zhi （Guilin Meteorological Bureau， Guilin， Guangxi 541001）

Abstract Using the conventional and unconventional meteorological data， satellite images and radar data，？causes for a heavy rain weather process in Guilin during May 10-11， 2015 and radar echo characteristics were analyzed. The results showed that the heavy rain process was influenced by high-level trough， low level vortex， shear line， level jet stream， ground front. The precipitation was in warm region at the early stage， when frontal surface influenced Guilin， flocculent cloud echo were easily lead to thunderstorms， hail and other severe convective weather； when vertical front pass through the region， under the action of favorable terrain， the radar echo was easy to see squall line formation， strong convective weather often occurred in the squall line； mountains blocking radar echo made echo quickly strengthened， thus， the strong convective weather increased significantly； strong convective weather were easy to occur in slender narrow？echo band？with strength above 60 dBz and height above 13 km. When the wind profile from top to lower stretched for deep dry area， strong convective weather ended.

Key wordsHeavy rain； Strong convection； The weather causes； Radar characteristics

桂林地處桂東北，與湖南相鄰，春季冷暖氣團(tuán)交匯頻繁，氣象災(zāi)害種類多、分布廣、發(fā)生頻繁、危害嚴(yán)重。受高空槽、低層切變線和地面冷空氣共同影響，2015年5月10～11日桂林市普降大雨，局部出現(xiàn)暴雨、雷雨大風(fēng)和冰雹天氣過程，雨量最大的是桂林市區(qū)磨盤山，為230.8 mm，10日20：00～11日14：00桂林站雨量68.8 mm；全市各縣自北向南先后出現(xiàn)雷電、局部短時(shí)大風(fēng)及冰雹等強(qiáng)對流天氣。這次過程是在高空蒙古橫槽轉(zhuǎn)豎、配合低層切變線和地面冷空氣從西中路南下影響造成的暴雨、雷雨大風(fēng)和冰雹等強(qiáng)對流天氣，其移動(dòng)速度快、降水持續(xù)時(shí)間短，但降水強(qiáng)度強(qiáng)，影響范圍廣，為歷史罕見。從天氣形勢分析看，過程前期為暖區(qū)降水，鋒面過境時(shí)速度快，由于這次天氣系統(tǒng)的上下層配置前傾，在實(shí)際預(yù)報(bào)工作中對系統(tǒng)的變化很難把握，造成了漏報(bào)。針對常規(guī)天氣形勢配置的暴雨過程，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究[1-3]，并取得了很多成果，建立了不少的暴雨預(yù)報(bào)模型和指標(biāo)[4-6]，然而對于非常規(guī)天氣形勢配置的暴雨系統(tǒng)研究相對較少，可供日常預(yù)報(bào)工作中的預(yù)報(bào)模式指標(biāo)很有限，嚴(yán)重制約預(yù)報(bào)服務(wù)質(zhì)量的提高[3]。因此，為提高今后的預(yù)報(bào)服務(wù)工作，筆者試圖通過這次暴雨過程的成因和雷達(dá)回波特征分析，從中得出一些應(yīng)用于今后預(yù)報(bào)工作中的預(yù)報(bào)指標(biāo)，同時(shí)通過對雷達(dá)回波特征分析總結(jié)出一些短時(shí)臨近預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)，旨在有助于預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的提高，在異常天氣情況下為政府減災(zāi)防災(zāi)的氣象預(yù)報(bào)決策服務(wù)工作提供科學(xué)依據(jù)，最低限度地減少氣象災(zāi)害損失。

1天氣實(shí)況

2015年5月10日20：00～11日14：00受高空槽、中低層切變及地面鋒面共同影響，桂林市普降暴雨，局部大暴雨。降水中心在桂林興安—雁山—恭城一帶，最大雨量是桂林市區(qū)磨盤山（230.8 mm），降水量50 mm以上的有83站，100 mm以上的有27站（圖1），還出現(xiàn)了局地短時(shí)雷電、大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣。這次過程主要降水時(shí)段在10日20：00～11日12：00。

這次暴雨過程具有來勢猛、強(qiáng)度大、雨量集中、持續(xù)時(shí)間短等特點(diǎn)，暴雨過程使灌陽的灌江、恭城的茶江和平樂的桂

2成因分析

2.1天氣形勢分析

2.1.1500 hPa環(huán)流形勢。9日08：00，在我國東北、內(nèi)蒙到新疆東北部維持一橫槽，高原上在四川到云南新生小槽。10日08：00（圖2a），內(nèi)蒙西部到蒙古低壓加強(qiáng)東移至呼和浩特北面，橫槽轉(zhuǎn)豎，槽線位于蒙古的賽音山達(dá)到我國的銀川、蘭州，蒙古低壓后部有大片降溫，最強(qiáng)24 h負(fù)變溫達(dá)-9 ℃；同時(shí)孟加拉灣有南支槽移出和東移的高原槽在四川、貴州到云南一帶合并，并與轉(zhuǎn)豎的蘭州槽形成疊加之勢，槽后有-4～-2 ℃的弱24 h負(fù)變溫，在北渦東移時(shí)，其后冷平流加強(qiáng)南壓，非常有利于500 hPa川、貴、云槽東移加深，并于20：00東移的蒙古低渦與云貴槽打通，形成北渦南槽加強(qiáng)東移。11日08：00（圖2b），北渦南槽疊加的槽區(qū)影響湖南、貴州到桂西一帶，槽后西北氣流明顯加強(qiáng)，冷平流加強(qiáng)東移，最強(qiáng)24 h負(fù)變溫在蘭州，為-11 ℃。隨著槽區(qū)的東移，桂林為輻散區(qū)控制，雨區(qū)東移南壓。

2.1.2700 hPa環(huán)流形勢。9日08：00，700與500 hPa有一相對應(yīng)的橫槽，同時(shí)在蒙古南部有低壓中心，低壓后部有一冷槽配合，冷中心在酒泉，24 h變溫為-11 ℃，在福建、江西、湖南到貴州為橫切變。10日08：00（圖3a），低壓移至呼和浩特北面，其后冷槽東移南伸，與高原槽、云貴槽形成疊加之勢，槽后有弱的24 h負(fù)變溫（-3～-1 ℃），在與北支槽東移過程中加強(qiáng)影響廣西北部。11日08：00（圖3b），槽區(qū)在廣西，隨后繼續(xù)加強(qiáng)東移，桂林為輻散區(qū)控制，雨區(qū)東移南壓。

2.1.3850 hPa環(huán)流形勢。9日08：00，850 hPa在河套到走廊一帶為橫切變，與700 hPa相對應(yīng)的蒙古南部有低壓中心，其北部有0 ℃的冷中心配合，在福建、廣東北部到廣西中部為橫切變。 10日08：00（圖4a），蒙古貝湖高壓向新疆發(fā)展加強(qiáng)南壓，迫使酒泉低壓東移，橫切變轉(zhuǎn)豎，同時(shí)在重慶新生強(qiáng)度為142 dagpm的低壓，并在恩施、重慶到云南東北面形成“人”字形切變，該低渦切變在東移南壓過程中與酒泉東移的低壓打通連成一體，形成強(qiáng)大的槽區(qū)，廣西北部氣旋性曲率最大。10日20：00高空槽東移逼近桂林，由于華南及華南沿海暖濕氣流相對較強(qiáng)，東北低渦帶動(dòng)北支槽東移斷裂，而南支槽繼續(xù)維持在桂西，至11日08：00后南支槽東移出廣西，其雨帶隨之東移南壓（圖4b）。圖22015年5月10日08：00（a）和11日08：00（b）500 hPa環(huán)流形勢

Fig.2The 500 hPa circulation situation at 08：00 on May 10（a） and 08：00 May 11（b）， 2015圖32015年5月10日08：00（a）和11日08：00（b）700 hPa環(huán)流形勢

Fig.3The 700 hPa circulation situation at 08：00 on May 10（a） and 08：00 May 11（b）， 2015圖42015年5月10日08：00（a）和11日08：00（b）850 hPa環(huán)流形勢

Fig.4The 850 hPa circulation situation at 08：00 on May 10（a） and 08：00 May 11（b）， 201544卷4期李 巖等“5.11”桂林暴雨天氣過程與雷達(dá)回波特征分析2.1.4地面形勢。9日08：00，地面在走廊到塔里木盆地為暖低壓，在貝湖1 031 hPa的冷高壓正在加強(qiáng)并分裂兩環(huán)，東部高壓東南移與東北高壓合并加強(qiáng)控制東北到華東一帶，西部高壓加強(qiáng)南移至青海，迫使酒泉低壓東移至河套并鋒生，10日08：00鋒面位于河套到四川北部，鋒后冷高壓在蒙古西部，強(qiáng)度為1 036 hPa（圖5a）。由于東北高壓與蒙古高壓“人”字夾角形態(tài)，阻擋了河套鋒面氣旋的東移，因此，在蒙古高壓的推動(dòng)南壓下，河套鋒面氣旋只有向南移動(dòng)， 10日20：00移至江蘇、浙江一帶，鋒面壓至南嶺一帶，10日20：00～11日08：00鋒面在南嶺一帶徘徊，冷高壓主體緩慢東移南壓，強(qiáng)度有所減弱，鋒面也由冷鋒演變?yōu)殪o止鋒（圖5b）。受靜止鋒南移影響，桂林暴雨過程發(fā)生，11日08：00后，在高空槽快速過境引導(dǎo)下，冷高壓推動(dòng)靜止鋒逐漸南壓至桂南。從高空槽和地面系統(tǒng)移動(dòng)速度看，前期冷高強(qiáng)度在南移中逐漸減弱，鋒面坡度比較小，移動(dòng)相對比較緩慢，受南嶺山脈阻擋使冷鋒演變?yōu)殪o止鋒，而后期當(dāng)高空槽逼近110°E時(shí)，鋒面坡度明顯加大，靜止鋒又逐漸演變?yōu)槔湫凿h，在高空氣流的引導(dǎo)下，鋒面加速東移南壓，桂林暴雨過程結(jié)束。圖52015年5月10日08：00（a）和11日08：00（b）地面形勢

Fig.5The ground situation at 08：00 on May 10（a） and 08：00 May 11（b）， 20152.2衛(wèi)星云圖分析由5月10日02：00和11日10：00衛(wèi)星云圖（圖6）可見，在這次過程中，孟加拉灣對流發(fā)展由不明顯到明顯，從云系移動(dòng)路徑和云系發(fā)展來看，過程水汽主要還是來自孟加拉灣；10日02：00前，孟加拉灣到中南半島、貴州沒有明顯云系發(fā)展，10日02：00后，在孟灣、中南半島和貴州均有云團(tuán)生成并形成帶狀自西南向東北方向移動(dòng)，在移動(dòng)中逐漸形成中α尺度云團(tuán)隨著偏南暖濕氣流不斷從孟灣、中南半島和貴州移至桂林，導(dǎo)致桂林強(qiáng)降水的發(fā)生[7]。

2.3雷達(dá)產(chǎn)品分析從雷達(dá)產(chǎn)品分析看（圖7），11日07：00以前主要屬于暖區(qū)內(nèi)散狀回波，05：30后在大坪山、青獅潭到興安一帶形成近于東西向帶狀回波，強(qiáng)度為30～55 dBz，一直維持到07：40左右，同時(shí)在龍勝大坪山西側(cè)生成35～55 dBz的回波，不斷分裂西移加強(qiáng)；從07：00開始，不斷有對流性塊狀回波從桂林的西南面向東北移至桂林，在桂林的柘木到陽朔、恭城的栗木鄉(xiāng)到峻山水庫有塊狀回波影響桂林南部，強(qiáng)度為20～55 dBz，在融安到三江西部新形成強(qiáng)度為30～60 dBz西南—東北向的帶狀回波，并加強(qiáng)東移。所有回波于11日09：30后，隨著天氣系統(tǒng)的南壓而整個(gè)回波帶自西北向東南方向移至桂林南部，與此同時(shí)，在有利的地形作用下形成颮線，2 h后繼續(xù)東移南壓，整個(gè)過程持續(xù)4 h，強(qiáng)對流天氣往往發(fā)生在颮線中。以后由于鋒面坡度增大，南壓速度快而使回波帶也快速東移南壓，桂林暴雨過程結(jié)束[8]。圖62015年5月10日02：00（a）和11日10：00（b）衛(wèi)星云圖2015分析雷達(dá)回波頂高發(fā)現(xiàn)，從影響到結(jié)束頂高大多維持在10～14 km，只有系統(tǒng)過境期間維持在15 km左右，使很多鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)了短時(shí)雷雨大風(fēng)天氣。

從風(fēng)廓線演變圖（圖8）分析可知，11日04：00前桂林邊界層有弱的南北風(fēng)相間，風(fēng)速均在8 m/s以內(nèi)，說明冷空氣來之前開始出現(xiàn)擾動(dòng)。邊界層以上到4 km形成偏西南急流，6.7 km以上為偏北風(fēng)，但以后偏西南風(fēng)逐漸向上擴(kuò)展，西南低空急流增強(qiáng)，到05：57西南低空急流伸展至9.1 km，隨后700～500 hPa桂林開始轉(zhuǎn)北風(fēng)（槽過境），低空急流減弱。以后隨著時(shí)間推移，高層北風(fēng)加大，低空急流持續(xù)減弱消失。08：45 850 hPa桂林開始轉(zhuǎn)北風(fēng)，地面冷鋒也逐漸南移至桂林形成靜止鋒，整個(gè)系統(tǒng)自下而上逼近桂林；10：20后邊界層開始轉(zhuǎn)北風(fēng)，同時(shí)干層（即ND層）由12 km開始向下擴(kuò)展，12：30后，4 km以上均為ND層控制，14：30后，從低層到高層均為ND層控制，回波減弱，暴雨帶東移南壓，暴雨過程趨于結(jié)束。20153數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)分析

7日20：00歐洲中心的數(shù)值預(yù)報(bào)10日20：00桂林為西南風(fēng)8 m/s，切變線位于貴州與四川的交界，11日20：00桂林為6 m/s；到8日20：00報(bào)10日20：00桂林本站為10 m/s，11日20：00桂林為8 m/s。9日08：00日本模式預(yù)報(bào)10日白天雨帶在桂林北部，桂林在雨帶0 ℃線附近，10日晚上為0～5 mm，11日白天為10～15 mm。德國模式預(yù)報(bào)桂林10日無雨到雷陣雨，11日中雷陣雨。桂林本站降水實(shí)況是10日白天0.5 mm，10日晚上52.7 mm，11日白天6.1 mm。檢驗(yàn)結(jié)果表明，歐洲中心的模式預(yù)報(bào)對形勢預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確；日本模式雨帶預(yù)報(bào)滯后，雨量偏小；德國模式預(yù)報(bào)也是雨量偏小。

我國GRAPES模式預(yù)報(bào)雨量預(yù)報(bào)（圖9），雨量落區(qū)位于桂林，落區(qū)正確，桂林本站雨量也正確，只是暴雨范圍偏大一些，在產(chǎn)品當(dāng)中是最正確的。中央臺(tái)雨量預(yù)報(bào)（圖10）量級偏小，較強(qiáng)雨帶偏北偏西。區(qū)臺(tái)預(yù)報(bào)的雨量（圖11）落區(qū)稍偏南，量級偏小。

4小結(jié)

（1）這次暴雨過程是高空槽、低層低渦、切變線、低空急流和地面鋒面共同影響的結(jié)果。過程前期為暖區(qū)降水，鋒面過境時(shí)由于鋒面坡度比較大，所以速度快、持續(xù)時(shí)間較短，給實(shí)際預(yù)報(bào)工作帶來的難度較大，造成了漏報(bào)。

（2）孟加拉灣對流云團(tuán)的發(fā)展對這次過程起極其重要的作用，其對流云系在強(qiáng)的偏南氣流的引導(dǎo)下不斷發(fā)生發(fā)展為中尺度云團(tuán)影響桂林。

（3）比較垂直的鋒面過境時(shí)，在有利地形的作用下，雷達(dá)回波很容易看到颮線形成，強(qiáng)對流天氣往往發(fā)生在颮線中，并隨著颮線的形成而形成，隨著颮線的消亡而消亡；山脈阻擋雷達(dá)回波時(shí)會(huì)使回波快速加強(qiáng)，從而使強(qiáng)對流天氣明顯加??；強(qiáng)對流天氣容易發(fā)生在鋒面后細(xì)長狹窄的強(qiáng)度在60 dBz以上、高度在13 km以上的回波帶狀中。當(dāng)風(fēng)廓線從高層到低層伸展為深厚的干層區(qū)域時(shí)，天氣趨于穩(wěn)定，強(qiáng)對流天氣結(jié)束。

（4）在諸多數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品中，我國GRAPES模式預(yù)報(bào)和歐洲中心數(shù)值預(yù)報(bào)的雨量均比較準(zhǔn)確，值得在日常預(yù)報(bào)工作中使用，并進(jìn)一步做好數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)應(yīng)用。

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