2015年5月桂北兩次暴雨天氣過程對(duì)比分析

劉桂華，李永榮，黃 河，廖 明

（蒙山縣氣象局，廣西 蒙山 546700）

2015年5月桂北兩次暴雨天氣過程對(duì)比分析

劉桂華，李永榮，黃 河，廖 明

（蒙山縣氣象局，廣西 蒙山 546700）

利用micaps常規(guī)觀測(cè)資料，采用天氣動(dòng)力學(xué)分析方法，對(duì)2015年5月中旬在廣西北部地區(qū)出現(xiàn)的兩次暴雨天氣過程進(jìn)行分析，結(jié)果表明：（1）兩次強(qiáng)降雨天氣過程都受地面冷空氣、低空切變線和高空波動(dòng)?xùn)|移影響，其中15-16日暴雨過程前期為暖區(qū)暴雨，后期為鋒面暴雨；19-20日暴雨過程為地面靜止鋒和低空切變線在桂北地區(qū)來回?cái)[動(dòng)引起的鋒面暴雨；（2）15-16日暴雨過程的動(dòng)力條件和水汽條件較好，19-20日暴雨過程的不穩(wěn)定能量更加有利于暴雨天氣的持續(xù)；（3）物理量場(chǎng)的大值中心及要素值的變化對(duì)兩次暴雨預(yù)報(bào)有很好的參考意義。

桂北；暴雨；環(huán)流特征；物理量；分析

1 引言

2015年5月中旬廣西北部地區(qū)出現(xiàn)了兩次強(qiáng)降雨天氣過程。其中5月14日20時(shí)到16日08時(shí)，全區(qū)降雨超過200mm的有21個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，100-200mm有141個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，最大雨量出現(xiàn)在賀州市昭平縣富羅鎮(zhèn)砂子村290mm，從該站降雨時(shí)序圖（圖1）可以發(fā)現(xiàn)，從15日15時(shí)開始出現(xiàn)60.5mm的小時(shí)雨量開始，降雨持續(xù)8h，其中最強(qiáng)小時(shí)雨量達(dá)92mm，本次降雨過程有突發(fā)性強(qiáng)，降雨時(shí)段集中，降水效率高等特點(diǎn)；5月18日20時(shí)到20日08時(shí)，全區(qū)降雨超過200mm的有17個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，100-200mm有128個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，最大降水出現(xiàn)在桂林市荔浦縣大塘鎮(zhèn)418mm，3小時(shí)雨強(qiáng)高達(dá)217mm。從該站的降雨逐時(shí)演變（圖2）可以發(fā)現(xiàn)，本次過程降雨時(shí)段分為兩段，18日21時(shí)到19日01時(shí)為第一次降雨時(shí)段，最強(qiáng)小時(shí)雨量達(dá)93.4mm，第二次降雨時(shí)段從19日19時(shí)開始到20日01時(shí)，最強(qiáng)小時(shí)雨量達(dá)117.7mm，同樣具有突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)。為做好前汛期突發(fā)性暴雨天氣過程的預(yù)報(bào)服務(wù)工作，對(duì)5月中旬這兩次強(qiáng)降雨天氣過程的環(huán)流形勢(shì)特征、物理量演變特征進(jìn)行分析，提煉此類強(qiáng)降雨天氣過程的預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)。為方便研究，將5月15-16日暴雨過程定義為過程Ⅰ，將5月19-20日暴雨過程定義為過程Ⅱ。

2 環(huán)流形勢(shì)特征分析

圖1 5月14日20時(shí)至16日08時(shí)砂子村降雨時(shí)序圖

圖2 5月18日20時(shí)至20日08時(shí)大塘鎮(zhèn)降雨時(shí)序圖

2.1 過程Ⅰ環(huán)流形勢(shì)特征分析

14日20時(shí)，我國中高緯地區(qū)500hPa為一槽一脊的形勢(shì)，華北槽位于內(nèi)蒙一帶，并逐漸東移南壓引導(dǎo)底層切變和地面弱冷空氣南下影響低緯度地區(qū)。低緯度地區(qū)500hPa受高原槽東移影響，槽線位于105°E附近，廣西北部地區(qū)處于槽前正渦度區(qū)，有利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展（圖3）。14日20時(shí)廣西上空700hPa桂北地區(qū)存在濕舌，溫度露點(diǎn)差小于2℃，850hPa桂北地區(qū)溫度露點(diǎn)差小于1℃，中低層水汽趨于飽和。700-850hPa西南急流建立，850hPa最大風(fēng)速達(dá)14m·s-1，中低層水汽和不穩(wěn)定能量輸送穩(wěn)定，桂北地區(qū)處于低空急流左側(cè)正渦度區(qū)，有利于底層不穩(wěn)定能量的輸送［1-4］。底層925hPa風(fēng)速明顯增大，桂林站風(fēng)速為12m·s-1，對(duì)低層水汽輸送及底層能量輻合非常有利。分析14日20時(shí)地面形勢(shì)可以發(fā)現(xiàn)，地面冷鋒位于長(zhǎng)江流域一帶，并逐漸向南移動(dòng)，桂北地區(qū)形成西南低壓倒槽形勢(shì)。隨著華北槽繼續(xù)東移，低層切變線逐漸南下影響廣西北部地區(qū)。15日20時(shí)，850hPa低渦切變線南壓到桂林市南部一帶（圖4），呈東北-西南走向。低渦切變線南側(cè)急流旺盛，最大風(fēng)速達(dá)到了12m·s-1，分析850hPa溫度露點(diǎn)差可以發(fā)現(xiàn)，桂北低層露點(diǎn)溫度達(dá)到了16℃以上，溫度露點(diǎn)差小于2℃，說明低層水汽含量趨于飽和。15日白天地面天氣圖可以發(fā)現(xiàn)，15日白天地面鋒面逐漸南壓，11時(shí)開始影響桂北地區(qū)。綜合以上分析可以發(fā)現(xiàn)，隨著200hPa高空分流區(qū)的建立，高空槽東移，和850hPa切變線的南壓配合地面冷鋒的影響，15日白天桂北地區(qū)的降水有暖區(qū)暴雨向鋒面暴雨轉(zhuǎn)變，降雨持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。由于700hPa出現(xiàn)明顯的露點(diǎn)鋒，15日夜間對(duì)流發(fā)展更加強(qiáng)烈，造成了小時(shí)雨量92mm的強(qiáng)降雨天氣。

圖3 5月14日20時(shí)高低空形勢(shì)配置

圖4 5月14日20時(shí)高低空形勢(shì)配置

圖5 5月18日20時(shí)高低空形勢(shì)配置

圖6 5月19日20時(shí)高低空形勢(shì)配置

2.2 過程Ⅱ環(huán)流形勢(shì)特征分析

5月18日我國500hPa中高緯地區(qū)為兩槽一脊的形勢(shì)，華北槽逐漸東移南壓，引導(dǎo)地面弱冷空氣和低層切變線南下影響廣西。分析過程Ⅱ的地面天氣圖可以發(fā)現(xiàn)，18日14時(shí)地面冷鋒南移到桂北地區(qū)，受冷高壓減弱和副熱帶高壓的影響，鋒面變成了準(zhǔn)靜止鋒。18-19日鋒面在桂北地區(qū)小幅擺動(dòng)，激發(fā)對(duì)流云團(tuán)的生成［5-7］。18日20時(shí)，850hPa切變線南壓到桂北，呈東北-西南走向（圖5）。切變線南側(cè)急流建立，最大風(fēng)速為12m·s-1，廣西上空處于低空急流左側(cè)正渦度區(qū)，低層輻合明顯。700hPa上空低壓槽東移到108°E附近，西南氣流明顯，對(duì)不穩(wěn)定能量的輸送有利。500hPa上空高原多波動(dòng)?xùn)|移，對(duì)上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展有利。200hPa高空西風(fēng)帶風(fēng)速較大，在廣西上空有分流區(qū)出現(xiàn)，形成抽吸作用，有利于對(duì)流上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。19日20時(shí)（圖6），底層切變線位于桂北地區(qū)，低層西南氣流減弱，最大風(fēng)速為10m·s-1，700hPa西南氣流強(qiáng)度維持，水汽和不穩(wěn)定能量輸送條件穩(wěn)定，700hPa有新的低壓槽東移發(fā)展，對(duì)促進(jìn)不穩(wěn)定能量的再次爆發(fā)有利。500hPa高原持續(xù)多波動(dòng)?xùn)|移，200hPa高空分流區(qū)維持。

對(duì)比兩次強(qiáng)降雨過程的形勢(shì)配置可以發(fā)現(xiàn)，過程Ⅰ前期是在低層西南急流、水汽和不穩(wěn)定能量輸送條件非常有利的條件下，地面低壓倒槽配合500hPa高空槽前正渦度的影響，觸發(fā)了前期暖區(qū)暴雨的發(fā)生［8-11］，降雨強(qiáng)度強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間短。過程后期是在地面冷鋒、低空切變線、低空急流、高空槽和200hPa分流區(qū)的共同影響［12］，造成了一次鋒面暴雨的天氣過程，具有降雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，降雨量大的特點(diǎn)。過程Ⅱ主要是受地面準(zhǔn)靜止鋒和低空切變線在桂北地區(qū)南北擺動(dòng)的影響，配合500-700hPa多波動(dòng)?xùn)|移和高空輻散，不斷在桂北地區(qū)激發(fā)對(duì)流云團(tuán)的生成，造成了一次鋒面暴雨天氣過程。兩次降雨天氣過程的共同特征是都有冷空氣和低空切變的南下影響，西南氣流不穩(wěn)定能量和水汽條件都十分有利，不同點(diǎn)在于過程Ⅰ前期有暖區(qū)暴雨的特征，后期鋒面南下影響后，700hPa有露點(diǎn)鋒的出現(xiàn)，激發(fā)了強(qiáng)烈的對(duì)流性降水的產(chǎn)生［13］。

3 物理量條件診斷分析

選取桂林站制作物理量的時(shí)間剖面圖，分析桂北地區(qū)物理量時(shí)間、空間的演變特征，對(duì)兩次強(qiáng)降雨天氣過程的動(dòng)力條件、水汽條件和不穩(wěn)定能量條件進(jìn)行對(duì)比分析，找出兩次暴雨過程的物理量特征的異同點(diǎn)。

3.1 動(dòng)力條件對(duì)比分析

分析渦度剖面圖（圖7）可以發(fā)現(xiàn)，14日20時(shí)開始，低層輻合逐漸加強(qiáng)，到了15日20時(shí)降水最強(qiáng)時(shí)段，低層850-700hPa逐漸建立了正渦度大值區(qū)，正渦度中心達(dá)3.5×10-5s-1以上，同時(shí)在300hPa上空逐漸建立負(fù)渦度大值區(qū)，負(fù)渦度大值區(qū)達(dá)-2.5×10-5s-1以上，上下層正負(fù)渦度中心的配置說明在暴雨發(fā)生的過程中動(dòng)力上升條件十分有利。到了18日白天，桂北地區(qū)正渦度大值區(qū)逐漸建立，18日20時(shí)強(qiáng)降雨開始時(shí)，850hPa高層正渦度區(qū)出現(xiàn)大值中心，極值在2.5×10-5s-1以上，500hPa上空在過程Ⅱ中為一致的負(fù)渦度區(qū)，負(fù)渦度大值中心位于250hPa附近，這與250hPa西風(fēng)帶在廣西上空產(chǎn)生分流有關(guān)。

分析垂直上升速度剖面圖（圖8）可以發(fā)現(xiàn)，從14日20時(shí)開始上升速度逐漸增大，在14時(shí)左右上升速度達(dá)到極大值，垂直上升速遞達(dá)到了-24hPas-1，這與昭平縣富羅鎮(zhèn)強(qiáng)降雨出現(xiàn)的時(shí)間一致，說明上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈發(fā)展導(dǎo)致了暴雨天氣的產(chǎn)生。垂直速度大值區(qū)從15日白天持續(xù)到夜間，從后半夜開始垂直速度開始減小，桂北地區(qū)降雨減弱。18日20時(shí)，桂北地區(qū)400hPa附近垂直上升速度出現(xiàn)正的大值區(qū)，對(duì)降雨的發(fā)生發(fā)展不利。從19日白天開始，桂北上空逐漸轉(zhuǎn)為負(fù)的垂直速度，但是垂直速度發(fā)展不強(qiáng)烈。19日后半夜開始，垂直上升速度負(fù)值區(qū)逐漸加大，到了20日08時(shí)垂直上升運(yùn)動(dòng)達(dá)到了-68hPas-1，上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈發(fā)展激發(fā)了19日后半夜到20日上午對(duì)流云團(tuán)的強(qiáng)烈發(fā)展，產(chǎn)生暴雨天氣。

圖7 5月14日08時(shí)至20日08時(shí)桂林上空渦度時(shí)間剖面圖

圖8 5月14日08時(shí)至20日08時(shí)桂林上空垂直上升速度時(shí)間剖面圖

綜合以上分析可以發(fā)現(xiàn)，過程Ⅰ的動(dòng)力條件比過程Ⅱ更加有利于對(duì)流性暴雨天氣的發(fā)生，這可能與過程Ⅰ的地面冷空氣及低層風(fēng)切變比過程Ⅱ更強(qiáng)有關(guān)。

3.2 水汽條件對(duì)比分析

分析比濕時(shí)間剖面圖（圖略）可以發(fā)現(xiàn)，14日20時(shí)至15日08時(shí)桂北上空的比濕維持在較高水平，其中850hPa比濕值都維持在15gkg-1以上，700hPa比濕在11gkg-1以上，中低層水汽含量充足。15日08時(shí)開始，在700hPa附近比濕明顯降低，干區(qū)明顯，低層水汽含量維持較高水平，這種上干下濕的配置有利于對(duì)流上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈發(fā)展，造成短時(shí)強(qiáng)降雨天氣。18日20時(shí)，桂北地區(qū)低層水汽有明顯增大的過程，隨著降雨的持續(xù)，水汽逐漸減弱，到了19日08時(shí)水汽含量減小到最低水平。19日白天，西南氣流維持，低層水汽含量逐漸增大，19日20時(shí)低層925hPa比濕達(dá)到了17gkg-1以上，水汽條件的重新建立導(dǎo)致了19日夜間到20日上午對(duì)流云團(tuán)的強(qiáng)烈發(fā)展。

分析水汽通量散度（圖略）可以發(fā)現(xiàn)，在過程Ⅰ中水汽通量散度在14日20時(shí)低層有-17ghPa-1cm-2s-1的大值中心，在850hPa附近有13ghPa-1cm-2s-1的大值中心，說明降水前期暖區(qū)暴雨的觸發(fā)條件主要位于低層系統(tǒng)，而地面低壓倒槽和地形增幅作用是過程Ⅰ前期暖區(qū)暴雨的觸發(fā)因子。15日14時(shí)開始850hPa到925hPa水汽通量散度負(fù)的大值區(qū)逐漸獲得發(fā)展，15日20時(shí)左右達(dá)到極值-15ghPa-1cm-2s-1，并且從低層到高層為一致的水汽輻合區(qū)，這與地面冷空氣和低空切變線南下影響桂北地區(qū)有關(guān)。18日20時(shí)低層水汽通量散度值較小，但是由于低空切變線和地面靜止鋒的影響，水汽通量散度值逐漸加大，19日08時(shí)低層925hPa水汽通量散度出現(xiàn)極大值-11ghPa-1cm-2s-1，19日后半夜水汽通量散度再次加強(qiáng)，20日08時(shí)850-925hPa之間出現(xiàn)-19ghPa-1cm-2s-1的水汽通量散度大值區(qū)，與19日后半夜到20日白天對(duì)流云團(tuán)的強(qiáng)烈發(fā)展向?qū)?yīng)。

綜合以上分析可以發(fā)現(xiàn)，兩次強(qiáng)降雨過程的水汽條件演變特征具有不同的特點(diǎn)。過程Ⅰ由于底層西南急流明顯，水汽條件較好，前期降水具有暖區(qū)暴雨的特征，水汽輻合主要位于低層，后期地面冷鋒和底層切變線的南下影響，在桂北地區(qū)水汽輻合明顯。過程Ⅱ由于西南氣流較弱，水汽條件較過程Ⅰ差，但是西南氣流持續(xù)，水汽也能夠及時(shí)的獲得補(bǔ)充。過程Ⅱ主要是受地面靜止鋒和低空切變線的影響，水汽輻合條件也較過程Ⅰ差。

3.3 不穩(wěn)定能量對(duì)比分析

分析這兩次強(qiáng)降雨天氣過程的K指數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，14日20時(shí)至16日08時(shí)、18日20時(shí)至20日08時(shí)桂北地區(qū)K指數(shù)達(dá)到了36℃以上，部分時(shí)段K指數(shù)達(dá)到了40℃，說明本次強(qiáng)降雨天氣過程的不穩(wěn)定條件能量大，有利于強(qiáng)降雨天氣的發(fā)生。

分析假相當(dāng)位溫時(shí)間剖面圖（圖略）可以發(fā)現(xiàn)，14日20時(shí)在桂北上空低層到700hPa附近θse都維持在70℃以上，并且θse隨高度逐漸減小，400-500hPa出現(xiàn)θse小值中心，中心值為64℃，并且?θse/?p＞0的配置有利于大氣不穩(wěn)定對(duì)流的發(fā)展。隨著降雨的發(fā)展，低層θse逐漸減小，15日20時(shí)在700hPa附近出現(xiàn)θse小值中心，不穩(wěn)定能量減弱。18日20時(shí)開始到20日08時(shí)，整個(gè)降雨過程700hPa以下的假相當(dāng)位溫都大于70℃，其中18日20時(shí)和19日20時(shí)在925hPa附近出現(xiàn)82℃的θse大值中心，表明過程Ⅱ的中低層不穩(wěn)定能量充足，同時(shí)在925hPa到500hPa同樣有?θse/?p＞0的配置，對(duì)大氣不穩(wěn)定能量的爆發(fā)有利。

綜合以上分析可以發(fā)現(xiàn)，在兩次強(qiáng)降雨天氣過程中不穩(wěn)定能量條件十分有利暴雨天氣的發(fā)生，但是從假相當(dāng)位溫分析可以發(fā)現(xiàn)，過程Ⅱ的不穩(wěn)定能量更加充足，對(duì)促進(jìn)暴雨天氣過程的持續(xù)更加有利。

4 小結(jié)

通過以上兩次暴雨天氣過程的對(duì)比分析，可見大范圍、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的暴雨天氣過程是在有利的天氣尺度環(huán)流背景下，由不同的中尺度天氣系統(tǒng)配置產(chǎn)生的：

（1）過程Ⅰ前期主要是受高空槽、低空急流的影響，為廣西上空提供充足的不穩(wěn)定能量和水汽，在地面倒槽、地形增幅及槽前正渦度平流的影響下，觸發(fā)了暖區(qū)暴雨。后期高空槽移動(dòng)緩慢，低空急流維持，加上低空切變線、地面冷鋒南壓影響，造成了鋒面暴雨的天氣。后期受700hPa露點(diǎn)鋒的影響，出現(xiàn)了對(duì)流性強(qiáng)降雨天氣過程。

（2）過程Ⅱ主要是受地面靜止鋒和低空切變線在桂北地區(qū)來回?cái)[動(dòng)的影響，低層水汽輸送條件較好，配合500-700hPa多波動(dòng)?xùn)|移和200hPa高空輻散，不斷的在桂北地區(qū)激發(fā)對(duì)流云團(tuán)的生成，造成了一次持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的鋒面暴雨天氣過程。

（3）通過物理量對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)，兩次暴雨天氣過程的動(dòng)力條件、水汽條件及不穩(wěn)定能量條件都符合典型暴雨形成條件，但過程Ⅰ的動(dòng)力條件和水汽條件更好，過程Ⅱ的不穩(wěn)定能量條件更加有利于暴雨天氣的持續(xù)。在暴雨過程中物理量場(chǎng)的大值中心及要素值的變化過程可以為暴雨預(yù)報(bào)提供很好的參考。

［1］黃士松.華南的汛期暴雨［M］.廣東科技出版社，1986，227-228.

［2］王建捷，郭肖容.1996年初次華南暴雨過程的數(shù)值模擬及其分析［J］.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，1997，8（3）：257-266.

［3］趙玉春，李澤椿，肖子牛.華南鋒面與暖區(qū)暴雨個(gè)例對(duì)比分析［J］.氣象科技，2008，36（1）：47-54.

［4］羅建英，廖勝石，黃歸蘭，等.廣西前汛期鋒前暖區(qū)暴雨過程的模擬與分析［J］.氣象，2009，35（10）：50-57.

［5］陳見，高安寧，陳劍飛.廣西超大范圍鋒面暴雨發(fā)生特征及預(yù)報(bào)方法研究［J］.氣象研究與應(yīng)用，2013，34（1）：7-12.

［6］蘇貴睦，蒙熠臻，陳向東，等.2009年7月一次鋒前暖區(qū)暴雨分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2010，32（2）：26-30.

［7］李勇，覃武，鐘利華.廣西2012年前汛期3次暴雨過程環(huán)流和中尺度特征［J］.氣象研究與應(yīng)用，2013，34（2）：31-35.

［8］廖慕科，唐喬義，伍靜，等.2010年4月桂東北一次暖區(qū)暴雨天氣分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2010，31（4）：21-22.

［9］胡勇林，洪展，陳利東.一次中尺度強(qiáng)降水天氣過程分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2012，33（1）：21-23.

［10］黃翠銀，陳劍飛.2013年12月廣西一次暴雨落區(qū)變化原因分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2014，35（1）：30-35.

［11］李箐，祁麗燕，黃治逢.廣西大范圍鋒面暴雨概念模型［J］.氣象研究與應(yīng)用，2010，31（4）：8-11.

［12］張勁梅，莫偉強(qiáng)，鄢俊一.西南季風(fēng)爆發(fā)背景下東莞兩輪強(qiáng)降水的特征分析［J］.廣東氣象，2014，36（1）：38-46.

［13］羅律，謝太初，李翠華.一次暖區(qū)暴雨的診斷分析［J］.廣東氣象，2013，35（2）：32-35.

Com parative analysis on tw ice torrential rain weather processes in M ay 2015 of northern Guangxi

Liu Gui-hua，Li Yong-rong，Huang He，Liao Ming
（Menshan County Meteorological Service，Mengshan Guangxi 546700）

Based on micaps conventional observation data，the weather dynamics analysis method，twice torrential rain weather processes in May 2015 of northern Guangxi were analyzed.The results show that:（1）two heavy rain weather processes were affected by grounding cold air，low-level shear line and highaltitude volatility eastward，in which the early stage of torrential rain appearing on 15th-16th was warmsector rainstorm and late stage rainstorm turned into frontal rainstorm while frontal torrential rain happening on 19th-20th caused by ground stationary front and the low-level shear line swinging in northern Guangxi.（2）The first rainstorm process have better dynamic condition and moisture condition while the unstable energy of second raining process is more conducive to the continuous heavy rain.（3）The center of large value and elements variation of physical quantity has very good reference for heavy rain forecast.

northern Guangxi；torrential rain；circulation characteristic；physical quantity；analysis

P458.1+21

A

1673-8411（2016）01-0038-05

2015-10-15

劉桂華（1984—），廣西梧州市蒙山縣人，助理工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)管理工作。