江淮氣旋影響下廣西強弱降雨天氣過程的對比分析

古文保，屈梅芳

（1.廣西氣象學會，廣西 南寧 530022；2.廣西區(qū)氣象臺，廣西 南寧 530022）

江淮氣旋影響下廣西強弱降雨天氣過程的對比分析

古文保1，屈梅芳2

（1.廣西氣象學會，廣西 南寧 530022；2.廣西區(qū)氣象臺，廣西 南寧 530022）

利用實況觀測資料和雷達、自動站加密觀測資料，對江淮氣旋影響下廣西兩次（2010年6月9日和20日）降雨過程的環(huán)流形勢和物理量進行深入對比分析，結果表明：兩次降雨天氣過程前地面和對流層中低層在江淮到江南地區(qū)均有氣旋生成，廣西受氣旋西部切變線的影響；暴雨發(fā)生時江淮和廣西各有正渦度中心配合，但強度有差異，其主要原因是200hPa南亞高壓、500hPa高空槽和副熱帶高壓北界差異所導致。廣西區(qū)域是否有較強降雨過程，取決于在廣西區(qū)域是否有正渦度中心活動，并與江淮氣旋形成“雙渦效應”，使該區(qū)域的水汽得以持續(xù)匯集。

江淮氣旋；廣西降雨過程；對比分析

引言

廣西前汛期較強降雨過程的主要影響系統是高空槽、切變線和地面冷鋒，這幾類天氣系統往往呈東北—西南走向，從我國東部延伸至西南地區(qū)，在這延綿數千里的天氣尺度上活躍著一系列的低渦系統，這些系統相互影響，對降雨落區(qū)和強度產生重要影響。

薛紀善等（1999）對1994年華南特大持續(xù)性暴雨的研究認為華南前汛期暴雨是西風帶系統與低緯度氣流共同作用的結果，除了受冷空氣的影響外，低空的西南或南風急流是華南暴雨產生的又一決定性因素，而西南急流的增強和減弱往往與低緯度環(huán)流變化有關。1998年華南暴雨科學試驗進一步研究得出，華南暴雨是多尺度天氣系統相互作用的產物，在有利的大尺度環(huán)流背景下，由中尺度降水系統引起，尤其是一些持續(xù)性大暴雨常常是若干個中小尺度降水系統的不斷產生、合成、加強和連續(xù)影響所致（周秀驥等，2002，2003；王立琨等，2001；王建捷等，1997；陳紅等，2004；文莉娟等，2005；王鵬云等，2002；孫健等，2002；鄭永光等，2002；柳艷菊等，2005）。這些成果不僅對提高科學認識本身有價值，同時對指導預報實踐、凝煉更具物理基礎的預報思路亦產生了積極作用。

乳源幅總體磁場強度不高(圖4)，異常值多在-50nT～50nT。負異常最強區(qū)出現在圖幅南西角的大東山巖體，其次為中北部的下塘巖體及其附近地帶，顯示該類異常與深成巖漿熱液活動有關。主要出露地層為沉積巖，一般表現為微-弱磁性，異常值在0～50nT，表現為平緩或略有跳動的大面積弱磁異常；大東山、高山和寶山等主要侵入巖體均屬無-微磁性，異常值多在-25nT以下，表現為平緩的大面積負磁異常[7-9]。

壓力控制方案如圖1所示。在該方案中，壓力傳感器測到的乙二醇管道的壓力值與給定的壓力值的差值輸入到控制器，控制器通過特定的算法用電壓控制變頻器的輸出頻率值，而交流電機的轉速與電源的頻率成正比，從而變頻器通過改變頻率來改變交流電機的轉速，交流電機通過轉速調節(jié)乙二醇管道中液體的壓力。壓力傳感器檢測到的壓力值與給定的壓力值之間的誤差重新傳送到控制器中，通過改變變頻器的參數調整交流電機的轉速，最終使得檢測到的壓力值與給定壓力值匹配。

業(yè)務實踐中常常發(fā)現，伴隨著江淮氣旋的生成、移動，在一定天氣系統配合下也會給華南西部帶來較大范圍的降雨過程。2010年6月9日和20日先后有兩次江淮氣旋伴隨下的低渦切變影響廣西，造成的降水范圍差異較大，為了揭示這兩次過程降水的差異，文中使用常規(guī)觀測資料和地面觀測資料，分析診斷大尺度環(huán)流背景及物理條件，以揭示不同降雨過程的大尺度環(huán)境特征以及可能成因；利用多普勒雷達產品和地面加密觀測資料，分析暴雨的中β對流演變特征，為預報服務提供有益的參考。

文中江淮氣旋是指：26～35°N、113～120°E區(qū)域內地面或850hPa閉合低壓。

1 兩次降雨天氣過程概述

2010年6月8日20時—9日20時（以下簡稱“過程1”），受低渦切變影響，廣西出現一次降雨天氣過程，全區(qū)出現大雨以上降水27站，其中暴雨以上10站。本次強降水主要集中在桂中、桂南，強降雨中心位于西南部的天等縣，日降雨量達到113.3mm。過程降水主要集中在8日23時—9日4時，9日02—03時天等縣降雨量達到80.5mm-1h。6月19—20日廣西再次受低渦切變影響，影響范圍比“過程1”廣，強度強。19日20時—20日20時（以下簡稱“過程2”），廣西北部、中部出現大雨到暴雨，大雨以上降水64站，其中暴雨以上36站，大暴雨9站，4個大暴雨中心均位于桂北，其中忻城日雨量為146.4mm。過程主要降水主要集中在19日20時—20日9時，本次過程造成廣西直接經濟損失12.9億元。

2 兩次降雨天氣過程的環(huán)流特征和影響系統對比分析

4.2 逆風區(qū)與β中尺度系統

詩歌中有詞性轉變的現象，如第十六詩行“clear and cold”既可做副詞用法，也可充當形容詞理解。如果按照副詞的功能來理解，詩人在如實地描寫狐貍在山尖上的尖利冰涼的叫聲。假設為形容詞，可以理解為在少年時代托馬斯的夢境里夜晚山尖上的狐貍應該以這樣的狀態(tài)出現。這兩種理解，能夠使詩歌產生意義的多元性和不確定性，突出詩歌的模糊美，更體現童年時代的混沌意識和認知狀態(tài)。

圖1 850hPa風場與渦度場（陰影區(qū)）合成

3 兩次降雨天氣過程的物理量分析

3.1 動力條件對比分析

交通量是指一定時間間隔內各種類型車輛通過道路某一橫斷面的數量。道路設計主要使用全年的日交通量觀測結果的平均值—年平均日交通當量軸次進行荷載計算。

圖1為“過程1”對應的2010年6月9日08時850hPa風場和渦度場合成，此時沿著切變線兩側有正渦度帶，兩個正渦度中心，一個位于河南南部到安徽中部，中心值為60×10-5s-1，與江淮氣旋中心對應；另一個位于廣西西部，中心值為20×10-5s-1，比江淮氣旋的渦度要小，呈現一大一小的兩個正渦度中心。風場上看，也有兩個渦旋相對應，但是江淮的風速輻合要大，而桂西的輻合要小。與“過程2”的20日08時的850hPa風場和渦度場，也有類似的結構，切變兩側有NE-SW走向的正渦度帶，切變線上有3個正渦度中心，一個在江西中部，中心為50×10-5s-1，一個在廣西東北部地區(qū)，大小為50×10-5s-1，第三個在廣西西南不與越南北部交界出，大小為50×10-5s-1，風場可以分析出三個中尺度渦旋中心向對應，其渦度值呈小大小的分布，其中桂東北出的渦度值最大，與“過程1”的渦度分布正好相反。

2010年6月9日08時，散度場沿108°E經向剖面圖，低層的負散度層僅850hPa以下，而且只有57×10-5（s-1）；700hPa為無輻散層，在它之上的500hPa又轉為輻合層，最大的輻合中心比較高，位于22.5～25.0°N上空的500hPa處，中心值為21×10-5（s-1）；22.5°N以北地區(qū)在400hPa高度以上無輻散區(qū)配合，幾乎整層均為輻散層結。22.5°N以南在300hPa高度上有弱的正散度，低層輻合高層輻散的結構沒有建立起來。2010年6月20日08時，散度場沿108°E經向剖面圖，低層輻合的負散度區(qū)自北向南向上傾斜，其中在22.5～27.5°N為較大負散度區(qū)，中心位于25.0°N上空的500hPa處，中心值為21×10-5（s-1），而在450hPa高度轉為輻散區(qū)，正散度中心位于150hPa高度，中心值為57×10-5（s-1），正散度大于負散度，高層輻散大于低層輻合，高空的抽吸作用非常明顯。

圖2 散度場沿108°E經向垂直剖面圖

圖3 垂直速度沿108°E經向垂直剖面圖

2010年6月9日08時，垂直速度場沿108°E經向剖面圖，強上升運動中心南移到了22.5°N以南地區(qū)，廣西上空在500hPa有弱的上升運動。2010年6月20日08時，垂直速度場沿108°E經向剖面圖，從20.0～30.0°N上空均為上升運動區(qū)域，強上升運動中心位于22.5°N上方的400hPa處，中心值為-50×10-5（s-1），上升運動非常明顯。

控制了技術轉移與擴散對產業(yè)升級的效果后，兩組技術進步與金融結構的交叉系數方向一致，其中一組結果在5%置信程度上顯著為正，表明適宜的金融結構(特別是金融市場的占比)總是能通過技術創(chuàng)新對產業(yè)結構升級產生正向的促進作用。這種促進一方面通過緩解企業(yè)的融資約束，促進實體企業(yè)的技術創(chuàng)新活動和研發(fā)投入，提高技術創(chuàng)新的產出；另一方面則通過有效的金融資源配置，激勵“企業(yè)家精神”創(chuàng)建更高效率的新興企業(yè)，從而促進技術創(chuàng)新加快進入生產應用，推動產業(yè)結構的高度化。

由電荷守恒知OH-的計量數為:b+a,由H守恒知的計量數為:,由O守恒知:,解得:b=3a,則x=1.75。

有一段時間，我癡迷于研究古今中外歷史上的成功者，結果我發(fā)現他們都無一例外的在自己所熱愛的領域里取得了舉世矚目的成就。

從暴雨發(fā)生前的8日20時日850hPa總溫度場上我們可以看到（圖略），廣西大部的總溫度在68℃以上，只有在桂西南有76℃的等溫度線；華南已建立“西南高，東北低”的能量場形勢，高能舌由中南半島向華南北部伸展，而低能舌則由湖北北部、湖南南部向桂東北伸展，柳州南部到河池一帶為低能區(qū)與高能區(qū)之間的過渡帶，等能線較密集，也即高能軸與低能軸出現匯合趨勢的地區(qū)，集中了大量的濕有效位能，利于強對流發(fā)生發(fā)展?！斑^程2”暴雨發(fā)生前的19日20時日850hPa總溫度場（圖略），廣西大部均為80℃，比“過程1”能量積累要大，低能區(qū)在湖南中部、江西中部，等溫度密集區(qū)在桂東北地區(qū)，暴雨發(fā)生前華南聚集了高溫高濕的不穩(wěn)定能量，非常有利于強對流發(fā)生發(fā)展。

8日20時，中南半島到廣西為大片的K指數大于36℃的K指數大值區(qū)，其中桂西南K指數甚至大于40℃；SI指數場（圖略），中南半島到廣西西南部為負SI℃指數區(qū)，桂西到來賓SI指數＜-2℃。大于35℃的K指數和小于-2℃的SI指數條件十分有利于其后期強對流天氣的出現。19日20時，K指數大值區(qū)與“過程1”相比要偏北，在貴州南部到廣西北部之間，最大K指數達到42℃，比“過程1”大，廣西處于等K指數梯度大值區(qū)中；SI指數場（圖略），中南半島到廣西西南部為負SI℃指數區(qū)，桂北SI指數＜-4℃，整個廣西為不穩(wěn)定能量聚集區(qū)域，大于35℃的K指數和小于-2℃的SI指數條件十分有利于其后期強對流天氣的出現。

4 中尺度系統對比分析

19日22時，地面輻合線在柳州市融水到河池市羅城北部一線，22時46分，在柳州雷達1.5°基本反射率（圖略）上對應有東—西向的混合強降水回波，最大。整個回波呈帶狀（東西走向），其東西向長約240km，南北向寬在30～90km之間。從回波的特征來看，是一種典型的積層混合型降水回波，回波強度一般20～35dBz，從回波中可看到在層狀云中嵌有明顯積狀云，其中發(fā)展最旺盛的對流回波塊位于測站的西北面60～70km處，中心強度值達63dBz，對應的回波頂高達10km。在同時刻的基本速度圖上，0速度線在測站西北面呈“V”型輻合線，基本反射率中塊狀強對流回波與輻合線重合，速度場在羅城以西為單純的β中尺度輻合線；而羅城到融水之間，0速度線后側有向測站的風速大值中心，最大風速達24m-1s，而在0速度線前也有12m-1s離開測站的正速度中心，旋轉速度為22m-1s，而且0速度線與掃描線之間有30°交角，因此可以判斷在羅城、柳城到融水之間有一個β中尺度氣旋活動。

6月8日20時，午后對流云系位于廣西東部，有3個對流云團位于河池南部、柳州東部和桂林南部，21時TBB≤-52℃連成帶狀，河池東部、桂林南部的強對流中心減弱，柳州東部的強中心（A）向西南方向移動，強度增強，1小時雨量≥30mm強降水在TBB強中心北部密集區(qū)；23時（圖略），桂西北有兩個β中尺度對流發(fā)展，A單體發(fā)展并繼續(xù)向西南方向移動，強降雨仍位于TBB北部梯度大值區(qū)，最大的TBB為-76℃，面積0.344km2；9日00時，TBB≤-52℃面積擴大，此時1小時雨強范圍最大，雨帶在百色南部到南寧北部，東西帶狀；01時TBB≤-52℃最大，呈西北—東南向，主要位于桂西南，最小TBB≤-82℃，但雨強跟前1個小時相比有所減弱，但位置少變。01時到04時，云團仍在桂西南上空維持，強中心也向西南方向移動，范圍減??；05時到07時，對流云團繼續(xù)向西南方向收縮，雨強減弱，08時強降水基本基本結束。

在過程2發(fā)生前的15日開始，200hPa印度東北部開始轉為偏東氣流控制，南亞高壓中心位于高原南部到印度東北部之間，廣西受其東部的偏北氣流控制，500hPa中高緯度地區(qū)冷渦活動頻繁，16—19日有冷渦從蒙古國東南移到我國東北地區(qū)南部，19日20時，東亞大槽位于朝鮮北部到貴州南部，廣西處于槽前的西南氣流控制中，副高脊線位置偏北，588gpdm在云南北部、華南北部一線；700hPa在江南北部切變加強，東西向的橫切變位于貴州北部到安徽南部之間；850hPa在江西北部有氣旋生成，比“過程1”位置要偏南2個緯度，偏東2個經度，氣旋后部的切變在江西北部到貴州南部，從廣西到福建北部有低空急流建立，切變后最大東北風10m-1s，而切變前的西南風比較大，達到18m-1s。主要的輻合區(qū)在江西和湖南，比“過程1”要偏南。另一個輻合區(qū)在滇黔桂交界處。

6月18日晚上到19日白天，在貴州中部有MCC發(fā)展東移，19日上午開始有卷云羽進入桂北，午后貴州東南部、湖南南部對流發(fā)展旺盛，18時，湖南東北部、湖南南部到貴州南部有3個對流單體發(fā)展，20時，連成帶狀并在廣西北部發(fā)展成東西帶狀的對流云帶，23時，TBB≤-52℃擴展到廣西中部上空，但最強對流云頂偏北，位于貴州與廣西交界處，1小時雨量≥30mm落區(qū)在TBB最小處的前沿；20日02時，TBB≤-52℃擴展到整個廣西上空，TBB≤-90℃的面積最大，達7.52km2此時1小時雨量≥30mm落區(qū)移動比較緩慢，移到河池中部、柳州南部，≥50mm的站點最多有7站，最大1小時雨量80mm-1h，為最大雨強，強降雨帶仍在TBB最小處的前沿。20日04時，TBB≤-90℃南界向南移動速度加快，但面積仍有7.52km2，強玉帶南壓到百色、河池南部，范圍仍在維持；TBB≤-90℃面積，06時開始減小，07時（圖4f），迅速減小到0.14km2，強降雨帶范圍和強度也迅速減小，07時自動站雨量均小于50mm/h，08時僅有分散的1小時雨量在南寧南部，強降雨基本結束。

以上兩次過程的TBB與1小時雨量對比分析發(fā)現，兩次過程強對流云團均有在午后到上半夜開始發(fā)展加強，凌晨達到最強，白天迅速減弱；且向南移動速度較快的特點；“過程1”TBB≤-52℃范圍比“過程2”要小，最小TBB也比“過程2”要大；“過程1”強降水落區(qū)主要位于TBB中心附近，北側梯度最大區(qū)域，但范圍小，云體結構從低層到高層向南傾斜；“過程2”強降水與“過程1”差別較大，強降水落區(qū)在TBB中心附近，南側梯度最大區(qū)域，范圍大，云體結構從低層到高層幾乎是垂直，稍向南傾斜。

2010年6月8日12時，500hPa蒙古低槽位于河套—河南—安徽南部，為西北—東南向切變式低槽，此切變非常深厚，一直延伸到200hPa，槽后高壓脊在高原東部—西南地區(qū)東部，為西北氣流控制；華南西部有小槽位于廣西中部，急流軸在廣西北部—湖南南部—安徽南部，588gpdm位于華南沿海，副高脊線偏南在17°N。700hPa的低渦位于河南南部，西北東南向的切變幾乎與500hPa的相重合，850hPa的江淮氣旋中心在河南南部，氣旋西部的切變位于河南南部、湖南中部到廣西北部之間；氣旋的南部、東北部分別有西南急流和東南急流建立，為主要的輻合區(qū)；廣西東部為急流的入口區(qū)，同時在云南東部也有144gpdm閉合低壓存在。

4.1 TBB與β中尺度系統

5.1 500hPa高空槽的差異

“過程1”（圖4），在8日白天，地面冷鋒已經開始影響桂北，20時地面輻合線從桂北南部開始南移，呈東北—西南走向，從8日20時—9日04時，西段輻合線移動較東段快，平均速度為19km-1h，之后滯留在崇左南部、南寧南部一線，而東段從8日20時到9日08時，但從桂林南部南移到貴港、玉林北部，與1小時雨量對比，強降雨均發(fā)生在輻合線的后部。與“過程1”不同的是，“過程2”（圖4）地面輻合線移動速度還要快些，平均速度為35km-1h，1小時強降雨區(qū)與輻合線對應，呈東—西向，且移動速度較快?！斑^程2”在動力條件、能量積累方面要比“過程1”要大，由于地面冷空氣影響廣西時移動速度快，屬于急行冷鋒類，導致降雨系統在廣西上空滯留時間短，因此這次過程沒有特大暴雨出現，24小時最大雨量小于200mm.

圖4 地面輻合線移動示意圖

5 原因分析

4.3 地面輻合線與β中尺度系統

3.3 不穩(wěn)定能量對比分析

“過程1”廣西高空受江淮低渦的影響，其槽線的走向為西北-東南向，槽后為明顯西北氣流，580gpdm在90—100°E的振幅達到7個緯距，預示著高空槽東移速度快；低緯度的小槽在暴雨發(fā)生前已經移到廣西中部，廣西的西北部已經處于槽后，而且廣西槽前西南風小，導致槽前為負渦度，對對流云的發(fā)展不利。而“過程2”廣西處于東亞大槽的底部，槽后也為西北氣流控制，584gpdm在90—100°E的振幅達到3個緯距，北風不明顯，導致槽東移速度相對要慢，槽前有明顯的西南氣流，正渦度區(qū)，對激發(fā)對流發(fā)展要有利得多。

5.2 副高北界位置的差異

“過程1”暴雨前588gpdm位于北部灣、南海北部海面到臺灣島南部，與歷年同期相比北界偏南，等高線較平直，東高西低的形勢不明顯?！斑^程2”暴雨發(fā)生前，588gpdm在廣西北部、江西南部到福建中部，與“過程1”相比副高北界北跳了3個緯距，廣西受588gpdm控制，因此在暴雨發(fā)生前，聚集了大量的不穩(wěn)定能量，同時，由于副高較強大，也阻止了暴雨低值系統東移。

5.3 850hPa雙渦度中心差異

兩次暴雨過程中都有雙渦形成，位于江淮地區(qū)的中心（簡稱“北中心”）和廣西上空的正渦度中心（簡稱“南中心”），兩個中心形成蹺蹺板效應，“過程1”的“北中心”正渦度比“南中心”要大，而“過程2”的“南中心”的渦度比“北中心”大，其原因主要是“過程1”850hPa全風速大值在江淮氣旋的北部和南部，而“過程2”的全風速中心在華南。

當時北京大學副校長、平民學校校長岳素蘭等校領導在畢業(yè)典禮上為我們頒發(fā)榮譽證書，教導我們要好好珍惜在北大的學習機會，努力提高自己的工作能力，為今后的人生發(fā)展奠定基礎。

6 結論與討論

（1）兩次影響系統在低層都表現為有江淮氣旋伴隨下的低渦切變影響廣西，低渦切變的強度和移動速度對降雨量和降雨強度影響較大，深厚的低渦切變系統有利于強降水的維持。反之，如果低渦切變系統淺薄，移動速度快，強降雨維持時間短。

（2）兩次過程中低渦切變線上中尺度系統是產生強降水的主要作用者，中尺度系統的強弱和維持時間的長短，對降雨量和降雨強度影響較大，在低渦切變影響時，對中尺度系統分析和預報，對降水強度和落區(qū)至關重要。

（3）兩次降水強度上出現的差異主要是由于兩次過程中對流發(fā)展強弱不同引起，假相當位溫、K指數等熱力不穩(wěn)定指數能很好地反映出對流發(fā)展過程中強弱變化的差異。

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Com parative analysis of precipitation intensity in Guangxi under the influence of Jianghuai cyclone

Gu Wen-bao，Qu Mei-fang
（1.Guangxi Meteorological Society，Nanning Guangxi 530022；2.Guangxi Meteorological Observatory，Nanning Guangxi 530022）

Based on the observation data，radar and automatic station encryption observation data，the circulation situation and physical quantity of two raining weather processes in Guangxi（June 9th and 20th，2010）under the influence of Jianghuai cyclone were compared and analyzed.The results show that the cyclone was generated on the ground and in the lower troposphere of the area between Jianghuai area and Jiangnan area before the two raining weather processes and Guangxi was influenced by western cyclonic shear line；during the occurring of torrential rain，both of Jianghuai area and Guangxi appeared the positive vorticity center cooperation，but the intensity of these two cooperation are different，which was caused by differences of the south Asia high of 200 hpa，upper trough of 500 hpa and the northern limit of subtropical high pressure.The positive vorticity center activities appeared in Guangxi decides the intensity of rain in Guangxi，while the"double effect"formed by the Jianghuai cyclone makes the water vapor in this region continue to collecting.

Jianghuai cyclone；raining process；comparative analysis

P458.1+21

A

1673-8411（2016）01-0001-05

2015-11-25

國家自然科學基金（41365002）；廣西自然科學基金（2014GXNSFAA118290；2013GXNSFAA019288；2011GXNSFE018006）共同資助

古文保（1963-），男，高級工程師，碩士研究生，從事氣象業(yè)務工作