2018年6月湘西土家族苗族自治州兩次暖區(qū)暴雨天氣過程診斷分析

單 丹 羅 霄 夏永華 唐旭紫 馮盼盼

（湖南省湘西土家族苗族自治州氣象局，湖南吉首 416000）

1 降水實(shí)況

2018年6月18日20：00至22日20：00，湖南省湘西土家族苗族自治州（以下簡(jiǎn)稱“湘西州”）出現(xiàn)連續(xù)降雨，局地降水較強(qiáng)，累計(jì)雨量≥50mm出現(xiàn)9站次，累積雨量≥100mm出現(xiàn)1站次，最大累積雨量出現(xiàn)在龍山縣石牌，為119.5mm。此次降水過程的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在強(qiáng)降雨范圍集中、暴雨站次較少，短時(shí)強(qiáng)降水對(duì)于累計(jì)雨量貢獻(xiàn)大。

7月1日，湘西州普降大雨，部分暴雨，局地大暴雨。累計(jì)雨量≥50mm出現(xiàn)50站次，累積雨量≥100mm出現(xiàn)6站次。過程最大雨量出現(xiàn)在古丈縣巖槽河水庫(kù)，為175.7mm。此次過程的特點(diǎn)是降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、降水時(shí)間和地點(diǎn)相對(duì)集中。

兩次降水過程均屬暖區(qū)暴雨類型[1-2]，但就影響范圍、持續(xù)時(shí)間、累積雨量及短時(shí)雨強(qiáng)均有差別。相較而言，7月1日降水范圍更廣，強(qiáng)回波持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，累積雨量大。6月19—22日過程范圍雖小，但單站小時(shí)雨強(qiáng)更強(qiáng)，很值得研究。

2 成因分析

2.1 大氣環(huán)流背景及主要影響系統(tǒng)演變?nèi)鐖D1所示，兩次降水過程，高空均呈現(xiàn)兩槽一脊，且500hPa環(huán)流有拉直呈現(xiàn)弱西北；200hPa急流位于江淮流域上空，高空輻散區(qū)主要位于江淮和黃淮區(qū)域，垂直方向疊加位置偏東北。低層有暖式切變線，同時(shí)配合低層925hPa和地面輻合線存在。區(qū)別在于19日湘西州被584線控制，暖切偏弱，且低層急流建立時(shí)間不長(zhǎng)。7月1日，850hPa存在的暖式切變線穩(wěn)定少動(dòng)，低層風(fēng)速更強(qiáng)。

對(duì)比兩次過程，19—22日降水過程水汽條件及動(dòng)力條件均不及后面過程有利，具體表現(xiàn)在200hPa輻散區(qū)位置偏東偏北，500hPa環(huán)流平直或呈弱西北向，750hPa和850hPa風(fēng)速偏弱，暖式切變線維持時(shí)間短且偏西，但發(fā)現(xiàn)實(shí)況強(qiáng)降水時(shí)空分布與低層及地面輻合線較為接近，具體表現(xiàn)在19日出現(xiàn)的低層輻合起到了局地強(qiáng)降水的觸發(fā)條件作用，其他時(shí)次州內(nèi)均無(wú)明顯輻合，觸發(fā)條件弱[3-4]。

圖1 2018年6月19日08：00925h P a（左）及地面（右）風(fēng)場(chǎng)

2.2物理量診斷分析

2.2.1 水汽條件 結(jié)合上述分析可知，7月1日降水過程水汽條件更佳，700hPa比濕始終維持在10g/kg以上，同時(shí)850hPa比濕始終在15g/kg以上。過程中有充沛的水汽支持，降水時(shí)間持續(xù)長(zhǎng)。而6月19—22日降水時(shí)段湘西州700hPa比濕維持在11g/kg以上，850hPa比濕在11～15g/kg，其中強(qiáng)降水主要時(shí)段比濕在16g/kg以上。從水汽通量場(chǎng)及散度場(chǎng)來(lái)看，降水的主要水汽來(lái)源是北部灣的西南水汽輸送通道，19日在湘西州西北側(cè)明顯存在一個(gè)水汽通量散度輻合中心，中心值可達(dá)-7×10-5g/（cm·hPa·s），19日傍晚到夜間湘西州龍山縣境內(nèi)正有短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生；20日白天，水汽輻合大值區(qū)南移，湘西州降水減弱。21—22日，水汽輻合大值區(qū)在貴州省東北部重新生成，位于湘中偏南以西。湘西州雖處于水汽通道輸送帶中，但輻合中心偏西偏南，難以提供大范圍、持續(xù)性降水的水汽供給。

綜上所述，強(qiáng)降雨時(shí)段與水汽輻合有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、累積雨量大需要源源不斷的水汽輸送。同時(shí)，水汽通量散度輻合中心對(duì)于短時(shí)雨強(qiáng)發(fā)生具有一定指示意義。

2.2.2 動(dòng)力條件 從時(shí)間—高度剖面圖（見圖2）分析可知，整個(gè)降水過程時(shí)段，垂直速度最強(qiáng)中心值（19日夜間至20日白天）在-0.7Pa/s，有利于不穩(wěn)定層結(jié)的觸發(fā)，其中19日之前上升運(yùn)動(dòng)均維持到925～200hPa。

同時(shí)，19—22日300～150hPa附近均為弱的高層輻散。值得注意的是，19日白天時(shí)段近地面層存在一個(gè)輻散中心，此處的下沉氣流抑制了19日白天時(shí)段對(duì)流活動(dòng)的發(fā)展，直到20時(shí)前后才轉(zhuǎn)為正值，這與湘西州北部強(qiáng)降水出現(xiàn)在19日傍晚時(shí)段相吻合。

從渦度剖面來(lái)看，19日1000～200hPa正渦度大值呈柱狀立于湘西州北部，其他時(shí)段渦度正值明顯減小，且位于500hPa以下。但對(duì)流層低層為較為一致的西南氣流，且風(fēng)速略有增強(qiáng)，也能提供一定的正渦度[事實(shí)上南部22日配合弱垂直速度中心（圖略），也出現(xiàn)強(qiáng)降水點(diǎn)]，故而考慮局地仍舊有強(qiáng)降水的可能性[5]。

2.2.3 熱力及不穩(wěn)定條件分析 強(qiáng)降水主要發(fā)生在6月19日傍晚至22日白天，位于湘西州北部。通過Tlog-P圖分析可知，整層高濕高溫，K指數(shù)在19日和22日達(dá)到湖南省發(fā)生強(qiáng)降水的閾值（K＞35），大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于對(duì)流發(fā)生發(fā)展，同時(shí)垂直風(fēng)切變小，不利于強(qiáng)風(fēng)暴發(fā)生[6]。19日不穩(wěn)定能量在2000J/kg以上，夜間受系統(tǒng)影響，能量得到釋放，出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，最大小時(shí)雨強(qiáng)為82.6mm/h。綜上，此次強(qiáng)降水過程均有較好的能量條件，但垂直風(fēng)切變較小，沒有強(qiáng)風(fēng)暴發(fā)生，對(duì)流行天氣以短時(shí)強(qiáng)降水為主，并伴有雷暴。

以上指標(biāo)可以在7月1日的降水過程中得到驗(yàn)證。6月30日20：00至7月1日08：00，湘西州上空K指數(shù)在35～38℃，有雷暴發(fā)生；抬升指數(shù)LI在整個(gè)降水大的時(shí)段處于-6～-4，屬于非常不穩(wěn)定，其余時(shí)段處于-3～0，屬于不穩(wěn)定；CAPE值對(duì)于潛勢(shì)對(duì)流，主要降水時(shí)段開始前在2000J/kg以上，受中低層暖切影響，不穩(wěn)定觸發(fā)，能量得到釋放，引發(fā)了短時(shí)強(qiáng)降水，最大小時(shí)雨強(qiáng)為80.0mm/h。2.2.4雷達(dá)回波特征分析 7月1日降水的特點(diǎn)是平均雨強(qiáng)不大，但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，短時(shí)強(qiáng)降水明顯。雷達(dá)反射率因子體現(xiàn)為以層狀云和積狀云混合降水回波[7-8]。

從圖3可以看到，6月30日19：58回波從永順東南部，古丈東部開始影響。21：08—22：00（見圖3a）古丈西南側(cè)有一個(gè)50dBZ中心回波帶存在10個(gè)體掃。7月1日00：13（見圖3b），永順附近回波與龍山南側(cè)、花垣西北側(cè)回波結(jié)合，組成一條東北西南向強(qiáng)回波帶（40～50dBZ），此強(qiáng)回波帶影響永順西南部、保靖東部、花垣東北部共計(jì)35個(gè)體掃，此時(shí)間段內(nèi)永順西岐小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)80.0mm/h，到03：30分（見圖3c）回波帶有所減弱（25～30dBZ）；05：14湘西州北部回波減弱消散。

圖3 反射率因子

3 結(jié)論

（1）暖區(qū)暴雨的上升運(yùn)動(dòng)主要發(fā)生在暖濕氣流中，在高層沒有明顯槽、低層沒有明顯的冷空氣影響時(shí)，需特別關(guān)注地面輻合線、中低層的西南風(fēng)急流、高層的西風(fēng)急流。

（2）熱力及水汽條件較好的情況下，稍微存在的抬升機(jī)制，都可能觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放從而形成對(duì)流，暖區(qū)暴雨中短時(shí)強(qiáng)降水貢獻(xiàn)很大[9]。

（3）700hPa比濕值維持在10g/kg以上，850hPa比濕在15g/kg左右，強(qiáng)降雨時(shí)段與水汽輻合有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)應(yīng)關(guān)系。另外，K指數(shù)35℃以上，對(duì)流有效位能在2000J/kg以上的熱力和不穩(wěn)定條件，可以作為局地強(qiáng)降水落區(qū)及時(shí)段的訂正判斷依據(jù)。

（4）除了關(guān)注數(shù)值模式的穩(wěn)定性，還需結(jié)合實(shí)況訂正，譬如7月1日強(qiáng)降水過程由于風(fēng)速較小，沒有明顯的引導(dǎo)氣流，導(dǎo)致回波不斷暖式切變線附近生成發(fā)展。