荊州一次強(qiáng)對(duì)流暴雨過程分析

文海松　楊輝　譚江紅　趙卓勛

摘要：通過對(duì)2010年7月8日荊州強(qiáng)對(duì)流暴雨過程分析，發(fā)現(xiàn)這是由高空橫槽帶動(dòng)冷平流南下，觸發(fā)對(duì)流性不穩(wěn)定能量釋放而產(chǎn)生的強(qiáng)降水，降水開始前，有利的環(huán)流背景、低層強(qiáng)的水汽輸送、不穩(wěn)定能量的釋放、中尺度對(duì)流云團(tuán)的發(fā)展促使了強(qiáng)降水的發(fā)生。同時(shí)對(duì)EC和T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)形勢預(yù)報(bào)均較好，T639要素預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)對(duì)流；暴雨；熱力條件；動(dòng)力條件；水汽條件；數(shù)值預(yù)報(bào)

中圖分類號(hào)：P333.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161128001

1天氣實(shí)況

2010年7月8日08：00 9日08：00，荊州地區(qū)普降大到暴雨，局部大暴雨。全市119個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動(dòng)雨量站中，有39個(gè)站為暴雨，24站大暴雨，最大降水量出現(xiàn)在洪湖螺山為228.5mm。此次暴雨過程特點(diǎn)為降水雨強(qiáng)大，范圍廣，時(shí)間集中，降水過程中全市伴有雷暴、大風(fēng)，主要強(qiáng)降水時(shí)段集中在8日14：0-9日04：00，其中荊州本站8日16：00和17：00 2h降水量達(dá)81.6mm；8日17：00沙市區(qū)岑河鎮(zhèn)10min雨強(qiáng)達(dá)30.5mm，1h降水量達(dá)到了101.8mm，為小時(shí)雨強(qiáng)最大值，強(qiáng)度之大實(shí)屬少見。為此，本文通過對(duì)大氣環(huán)流背景和水汽、熱力、動(dòng)力等物理?xiàng)l件的分析，以尋找產(chǎn)生此類強(qiáng)降水的基本特征。

2環(huán)流背景及影響系統(tǒng)

2.1500hPa形勢

8日08：00（圖1a），亞歐中高緯度環(huán)流形勢為2槽1脊，巴湖附近有1低槽，并有-20℃的冷中心與之相配合，印度半島上有一孟灣低壓活動(dòng)，西南水汽輸送條件建立，副熱帶高壓（副高，下同）加強(qiáng)西伸，并呈東北西南向帶狀分布，脊線（位置指E120°，下同）北進(jìn)到N21°～22°，本地處于高壓脊588特征線的控制之下，東北地區(qū)有一橫槽轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)河套地區(qū)冷平流南插到長江中游，槽后冷平流較強(qiáng)，槽前西南氣流明顯加強(qiáng)，預(yù)計(jì)華北低槽將東移并發(fā)展。

2.2700 hPa、850hpa、925hpa形勢

在700及850hpa圖上（圖略），8日08：00西南暖濕氣流發(fā)展強(qiáng)盛，700hpa武漢站溫度露點(diǎn)差為0℃，接近飽和；850hpa低空西南急流形成，并有西南低渦形成并緩慢東移，其中850hpa貴陽、芷江、長沙和武漢的西南風(fēng)達(dá)到18m/s以上，荊州市處于低空急流的左前方；700hpa冷切和850hpa暖切位于鄂北一線，850hpa存在2支急流，其中西南急流經(jīng)貴陽、芷江、長沙進(jìn)入安徽南部，偏東急流從華東進(jìn)入安徽北部，2支急流在暴雨區(qū)形成暖切變；其中700hpa和850hpa安徽北部和南部溫度露點(diǎn)差差異顯著，最大溫度露點(diǎn)差相差達(dá)21℃；8日08：00 925hpa（圖1b）鄂中地區(qū)有一弱的低渦環(huán)流，風(fēng)速輻合和風(fēng)向切變線位于湖北省的中東部一帶，湖北西北面有冷平流；到8日20：00 925hpa（圖1b）輻合區(qū)進(jìn)一步東移南壓，輻合中心正位于湖北省中東部上空，此時(shí)荊州市東南部降水維持并加強(qiáng)，西北部降水減弱。925hpa行星邊界層輻合區(qū)的東移加強(qiáng)對(duì)這次強(qiáng)對(duì)流暴雨天氣過程起到了不可忽視的作用。

2.3地面形勢及本站氣象要素

地面圖上（圖略），過程開始前，地面降壓、增溫增濕比較明顯，高低氣溫相差10℃，天氣非常悶熱，不穩(wěn)定能量在發(fā)展。河套以西為一冷性高壓帶，地面暖倒槽發(fā)展，而冷高壓沒有南壓，有不斷分裂的小股弱冷空氣侵入倒槽，產(chǎn)生鋒生，導(dǎo)致出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流。

荊州站的氣象要素在降水產(chǎn)生前后，溫度明顯下降，下降幅度達(dá)8℃，地面由南風(fēng)轉(zhuǎn)為北風(fēng)，陣風(fēng)風(fēng)力達(dá)5-6級(jí)；但氣壓變化不明顯，為典型的暖性氣團(tuán)降水。

3物理量診斷分析

應(yīng)用7月8日08、20：00 MICAPS常規(guī)資料，分析區(qū)域各種物理量，發(fā)現(xiàn)散度、渦度、垂直速度、水汽通量散度等物理量因子在暴雨開始前6h即8日08：00有明顯的征兆，7日08：00、20：00物理量因子反映不明顯。因此，物理量因子在暴雨發(fā)生前有一定的提前量。

3.1水汽條件

分析8日08：00 700hpa、850hpa水汽通量和水汽通量散度圖（圖略）可以看出，荊州市處于2個(gè)強(qiáng)輻合帶之間，從云貴到江西北部存在一個(gè)大的水汽通量矢量輸送帶；8日20：00（圖略）水汽輻合大值區(qū)東移南壓，荊州市上空水汽輻合明顯加強(qiáng)。

3.2熱力條件

3.2.1假相當(dāng)位溫

8日08：00 850 hpaose分布圖（圖2a）可以看出θse能量鋒區(qū)位于河南中部至安徽南部一帶，荊州市位于鋒區(qū)西南側(cè)θse高能舌靠近低能舌一側(cè)，最大值超過360K～與之相對(duì)應(yīng)700hpa θse鋒區(qū)走向與850hpa基本一致，鋒區(qū)上等θse線密集，由于前期荊州市氣溫較高，中低層積累了大量不穩(wěn)定能量，形成不穩(wěn)定大氣層結(jié)結(jié)構(gòu)，θse鋒面有利于觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣；8日20：00 850hpaθse鋒區(qū)（圖略）主體雖然偏東偏北，但從河南有一鋒區(qū)沿著湖北省中部迅速南壓至湖南北部，正是由于此能量鋒區(qū)的南壓造成了荊州市8日下午的強(qiáng)對(duì)流天氣。9日08：00（圖2b）鋒區(qū)整體南壓至湖北省南部一帶，荊州市剛好位于鋒區(qū)等θse線密集帶上，此次鋒區(qū)整體南壓造成8日夜間到9日凌晨荊州市東南部暴雨、大暴雨。

3.2.2K指數(shù)

荊州暴雨開始前K指數(shù)逐漸增大，8日8：00 8日20：00，穩(wěn)定在40℃左右。從8日8：00K指數(shù)分布圖（圖略）可知：k指數(shù)大值區(qū)從西南伸向東北，呈喇叭型，荊州位于底部喇叭口上，這里正是冷暖空氣交匯的地方，有利于不穩(wěn)定能量的增加和釋放，對(duì)暴雨產(chǎn)生非常有利。

3.3動(dòng)力條件

為了說明降水期間散度和渦度隨地域的分布特征，選取N20°-36°，E104.7°-118.5°作7月8日8：00和20：00渦度和散度垂直空間剖面，分析8日08：00散度圖發(fā)現(xiàn)，荊州地區(qū)東北方對(duì)流層中下部有一強(qiáng)輻合中心，最大輻合中心在700hpa位于E115°，N32°附近，而在400hpa以上則表現(xiàn)為輻散，并且高空輻散大于低空輻合，這種低層輻合高層輻散的抽氣作用的形成和維持，為暴雨的產(chǎn)生、發(fā)展提供重要條件；20：00后輻合中心自東北往西南方向移過荊州。8日08：00 500hpa正渦度中心區(qū)位于115°E，32°N附近，且東側(cè)有一負(fù)渦度區(qū)。20：00正渦度中心自東北往西南方向移動(dòng)，正負(fù)渦度的分布基本未變。

沿N30°作E96°-124°的剖面分析，發(fā)現(xiàn)8日08：00Ell2°-116°之間，對(duì)流層存在整層上升運(yùn)動(dòng)，在對(duì)流層中部500hPa達(dá)到極大值，這種形勢有利于水汽向上輸送，形成深厚濕層，激發(fā)強(qiáng)對(duì)流云發(fā)展；到8日整層上升運(yùn)動(dòng)區(qū)域自東往西延伸，上升運(yùn)動(dòng)中心東移并加強(qiáng)。

4衛(wèi)星云圖特征

從產(chǎn)生此次強(qiáng)對(duì)流暴雨過程的紅外云圖看，在8日6：00鄂東地區(qū)有一對(duì)流云團(tuán)生成，此后該對(duì)流云團(tuán)穩(wěn)定少動(dòng)并不斷加強(qiáng)，到8日8：00從位于河南南部的低槽切變云系中分裂出一對(duì)流單體云系，此對(duì)流單體其后不斷加強(qiáng)發(fā)展成對(duì)流云團(tuán)，并迅速南壓，至14：00與鄂東地區(qū)的對(duì)流云團(tuán)合并，此后云頂亮溫一直維持在-90℃以下，整個(gè)過程云頂最強(qiáng)亮溫達(dá)-143.15℃，可見云頂發(fā)展旺盛導(dǎo)致對(duì)流強(qiáng)。其后該對(duì)流云團(tuán)繼續(xù)緩慢東移南壓，20：0030分強(qiáng)中心移至東南部洪湖一帶，9日04：00整個(gè)對(duì)流云團(tuán)移出荊州市，荊州市強(qiáng)降水過程結(jié)束。從整個(gè)過程看，這是一次明顯的由中尺度的對(duì)流雨團(tuán)的緩慢東移南壓引發(fā)的強(qiáng)對(duì)流暴雨天氣過程。

5數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品檢驗(yàn)評(píng)價(jià)

選取荊州站點(diǎn)的降水量預(yù)報(bào)值與實(shí)況進(jìn)行對(duì)比，T639當(dāng)日預(yù)報(bào)值為33mm，實(shí)況為88.7mm，降水預(yù)報(bào)偏??；T639與EC均預(yù)報(bào)副高脊線位于N20°附近，實(shí)況為N21°附近；850hpa溫度預(yù)報(bào)8日20：00為20.77℃，實(shí)況為21℃，與實(shí)況接近；T639模式預(yù)報(bào)低渦位置稍偏西，冷切稍偏北，西南急流位置偏東偏北范圍偏大，偏東急流位置偏南；EC切變偏北，急流偏東偏南。24h內(nèi)T639的風(fēng)場預(yù)報(bào)也比較理想。西南倒槽及地面冷空氣的強(qiáng)度、路徑預(yù)報(bào)與實(shí)況基本一致。

6結(jié)論

暴雨產(chǎn)生是在有利的環(huán)流背景下產(chǎn)生。暴雨落區(qū)與925hpa行星邊界層急流前方的輻合區(qū)一致。

暴雨發(fā)生前低層的西南低空急流為水汽提供了輸送通道，對(duì)流層整層存在上升運(yùn)動(dòng)，利于水汽向上輸送，形成深厚濕層，激發(fā)強(qiáng)對(duì)流云發(fā)展。

高層有干冷平流侵入，底層暖濕氣流發(fā)展，上千冷下暖濕的垂直配置有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生、發(fā)展。

假相當(dāng)位溫最大值超過87℃，K指數(shù)最大值在40℃，在降水前都有一個(gè)增大過程。

EC和T639的形勢預(yù)報(bào)能力都比較好，T639要素預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確。