2017年昆明一次大暴雨過程的中尺度分析

魯亞斌 李華宏 閔穎 王志云

摘要 利用常規(guī)觀測資料與衛(wèi)星、雷達(dá)等非常規(guī)觀測資料，綜合分析了2017年7月20日昆明主城區(qū)大暴雨過程的天氣成因及中尺度對流系統(tǒng)特征。結(jié)果表明，500 hPa兩高輻合區(qū)是此次暴雨過程的天氣尺度影響系統(tǒng)；高能高濕的對流不穩(wěn)定層結(jié)、適宜的垂直風(fēng)切變是強(qiáng)對流天氣形成的有利條件；在Q矢量散度輻合區(qū)內(nèi)β中尺度對流系統(tǒng)（MCS）發(fā)生發(fā)展，短時強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在MCS移動方前沿對流活躍的TBB等值線密集區(qū)，雨強(qiáng)變化與TBB等值線梯度變化密切相關(guān)；多普勒雷達(dá)顯示，逆風(fēng)區(qū)是強(qiáng)對流暴雨產(chǎn)生的直接影響系統(tǒng)，回波強(qiáng)度在35～45 dBz，最強(qiáng)達(dá)49 dBz，回波頂高超過10 km的區(qū)域?qū)?yīng)著強(qiáng)烈雷暴，逆風(fēng)區(qū)與短時強(qiáng)降水、雷暴天氣有很好的對應(yīng)關(guān)系。

關(guān)鍵詞 強(qiáng)對流暴雨；天氣成因；中尺度分析；昆明

中圖分類號 S161.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2018）15-0145-06

Abstract Using conventional observation data and unconventional observational data such as satellites and radars， the weather causes of the heavy rainstorm process in the main city of Kunming on July 20， 2017 were analyzed and the features of the mesoscale convective system were comprehensively analyzed.The results showed that the 500 hPa two high convergence area was the weather scale effect system during the heavy rainstorm process；Convective instability stratification with high energy and high humidity， and suitable vertical wind shear were favorable conditions for the formation of strong convective weather.The mesoscale convective system （MCS） developed in the region of vector divergence convergence. The short-term heavy precipitation mainly occured in the convective active TBB isoline dense area at the front of the MCS mobile， and the change of rainfall intensity was closely related to the gradient change of TBB isoline.Doppler radar showed that the upwind region was a direct impact system for strong convective rainstorms；the echo intensity was 35 - 45 dBz， and the strongest was 49 dBz；the area where the echo top height exceeds 10 km corresponded to a strong thunderstorm. There was a good correspondence between short-term heavy precipitation and thunderstorm weather.

Key words Strong convective rainstorm；Weather origin；Mesoscale analysis；Kunming

強(qiáng)對流天氣伴隨雷暴、對流性大風(fēng)、短時強(qiáng)降水、冰雹、龍卷等劇烈天氣現(xiàn)象，其中短時強(qiáng)降水引發(fā)的暴雨是造成洪澇和滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的重要氣象誘因，強(qiáng)對流天氣的預(yù)報預(yù)警一直以來都是天氣預(yù)報業(yè)務(wù)的重點和難點。引發(fā)強(qiáng)對流的影響天氣系統(tǒng)較為復(fù)雜，許美玲等[1]和張騰飛等[2]指出地面冷鋒與700 hPa切變線共同作用是云南暴雨過程和強(qiáng)對流天氣的重要類型，以往的研究揭示了冷鋒切變的大尺度環(huán)流及水汽輸送和中尺度特征[3-8]。據(jù)統(tǒng)計，造成云南短時強(qiáng)降水的天氣類型中，冷鋒切變型占絕大多數(shù)，其次是500 hPa兩高輻合型，然而對兩高輻合型暴雨中強(qiáng)對流和短時強(qiáng)降水的中尺度特征研究較少。2017年7月20日云南受兩高輻合區(qū)影響，出現(xiàn)一次大雨、局部暴雨過程，其中昆明主城區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)對流天氣，劇烈的雷暴伴隨短時強(qiáng)降水，短時強(qiáng)降水迅速造成城市內(nèi)澇，城郊發(fā)生多處滑坡、塌方地質(zhì)災(zāi)害及農(nóng)田被淹，損失嚴(yán)重。筆者應(yīng)用常規(guī)觀測資料、FY-2E衛(wèi)星觀測資料及昆明CINRAD-CC雷達(dá)回波資料和閃電定位儀數(shù)據(jù)，綜合分析兩高輻合型強(qiáng)對流天氣的中尺度特征，為該類災(zāi)害性天氣的氣象服務(wù)提供參考。

1 強(qiáng)降水過程概況

2017年7月19日20：00—20日20：00，國家觀測站出現(xiàn)1站大暴雨、3站暴雨、18站大雨，達(dá)到全省性大雨強(qiáng)降水過程業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)；全省鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動氣象觀測站出現(xiàn)9站大暴雨、46站暴雨、105站大雨，強(qiáng)降水時段主要集中在19日20：00—20日08：00（圖1a）。在強(qiáng)降水過程背景下，19日20：00—20日08：00昆明主城區(qū)普降大到暴雨、局地大暴雨，并伴有強(qiáng)烈雷電（圖1b）和短時強(qiáng)降水天氣（表1），統(tǒng)計昆明主城區(qū)91個自動站日雨量顯示，大暴雨有9站，最大日雨量為東華站的154.7 mm，暴雨有31站，大雨有27站，中雨有18站，最大小時雨強(qiáng)達(dá)79.9 mm，出現(xiàn)于20日00：00—01：00的官渡區(qū)太和街道自動站，刷新昆明小時雨量61.4 mm的歷史極值記錄。

綜上分析，兩高輻合型背景下，地面輻合線觸發(fā)MβCS發(fā)生發(fā)展，MβCS的TBB≤-52℃的冷云區(qū)范圍與暴雨對應(yīng)較好。強(qiáng)對流暴雨易發(fā)生在TBB等值線密集區(qū)梯度最大處，對流云團(tuán)最低云頂亮溫愈靠近云團(tuán)邊緣，TBB等值線梯度愈大，其移動發(fā)展方向前沿的區(qū)域與短時強(qiáng)降水對應(yīng)較好，雨強(qiáng)變化與TBB等值線梯度變化密切相關(guān)。

6 多普勒雷達(dá)回波特征

跟蹤昆明多普勒雷達(dá)回波發(fā)現(xiàn)，7月19日20：04在昆明北部出現(xiàn)分散的對流單體（圖10a），21：09對流單體聚合成塊狀（圖10b），以30 km/h的速度向南移動發(fā)展；22：57對流回波持續(xù)發(fā)展加強(qiáng)，最終被組織成帶狀多單體群（圖10c），前緣移入昆明主城北市區(qū)。20日00：00后，昆明市區(qū)受此東西向帶狀對流降水回波影響，降水迅速發(fā)展增強(qiáng)，00：00—01：00為降水最強(qiáng)時段，回波維持在35～45 dBz，最強(qiáng)回波49 dBz（圖10d），強(qiáng)回波多集中在3～4 km高度（圖11），回波結(jié)構(gòu)質(zhì)心低，降水效率高，這是此次暴雨過程以短時強(qiáng)降水為主的重要原因；另外，強(qiáng)回波頂高普遍在10～12 km，因而出現(xiàn)強(qiáng)雷暴，速度圖上中尺度輻合系統(tǒng)主要是昆明市區(qū)有逆風(fēng)區(qū)活動（圖12）。02：00后，逆風(fēng)區(qū)減弱消散，昆明主城區(qū)回波強(qiáng)度減弱為35 dBz以下，降水明顯減弱。

分析發(fā)現(xiàn)，這次中尺度強(qiáng)對流系統(tǒng)相對單一，主要是逆風(fēng)區(qū)活動造成的強(qiáng)降水，回波強(qiáng)度在35～45 dBz，最強(qiáng)49 dBz，回波頂高超過10 km，強(qiáng)回波區(qū)域質(zhì)心低，與短時強(qiáng)降水相對應(yīng)。

7 結(jié)論

（1）500 hPa兩高輻合區(qū)形勢下，強(qiáng)的高能高濕環(huán)境及有利的垂直風(fēng)切變配置促成強(qiáng)烈的對流不穩(wěn)定層結(jié)，地面輻合線觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放形成強(qiáng)降水，水汽通量散度和濕Q矢量散度輻合區(qū)與暴雨區(qū)對應(yīng)較好。沒有低空急流參與，雖然降水強(qiáng)度大但持續(xù)時間較短。

（2）衛(wèi)星云圖上昆明北部南移的MβCS造成強(qiáng)降水天氣，MβCS的TBB≤-52 ℃的冷云區(qū)范圍與暴雨對應(yīng)較好。短時強(qiáng)降水易發(fā)生在MβCS移動方前沿的對流活躍的TBB等值線密集區(qū)，其移動發(fā)展方向前沿的區(qū)域與短時強(qiáng)降水區(qū)域?qū)?yīng)較好，雨強(qiáng)變化與TBB等值線梯度變化密切相關(guān)。

（3）多普勒雷達(dá)速度圖上，活躍的逆風(fēng)區(qū)是暴雨產(chǎn)生的直接影響系統(tǒng)，回波強(qiáng)度普遍在35～45 dBz，回波頂高超過10 km，強(qiáng)回波集中在中低層，逆風(fēng)區(qū)對應(yīng)短時強(qiáng)降水和雷暴天氣。

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