利用NCEP資料分析2016年洞庭湖區(qū)岳陽3次暴雨過程

袁泉 方慶艷 陳姣榮

摘要 利用NCEP再分析物理量場資料，對2016年4月19—21日、5月8—10日、7月1—5日岳陽3次暴雨過程進行了分析。結(jié)果表明，3次過程水汽輻合層次低，中心輻合強烈，是典型的熱帶海洋型降水。降水最強烈時段既是上升運動的最強時段，也就是低層強烈輻合和高層強烈幅散的時段，低層的輻合上升和高空的輻散有利于上升運動的發(fā)展加強，為暴雨發(fā)生提供了良好的動力條件。強烈的垂直上升運動可將能量向上傳播，θse和位勢穩(wěn)定度的分布可以指示強降水發(fā)生的時間和區(qū)域。

關(guān)鍵詞 NCEP；暴雨；分析

中圖分類號：P458.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）04-024-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.04.009

Abstract By using the NCEP reanalysis data， the three brainstorms processes which happened on April 19th -21st、May 8th-10th and July 1st-5th were analyzed. The results showed that these processes were typical Marine precipitation， as the level of water vapor convergences was low and the center convergence was intensively. The most intensive time of raining was the most strong time of upward motion， also was the time of low level of strong convergence and the high level of strong divergence. The upward of low level convergence and high level divergence was benefit for the development and strengthen of upward motion， which was provide a good dynamic condition for the brainstorm. The strong vertical upward motion could make the energy propagating upward. The distribution of θse and the potential stability could indicate the happening time and district of strong raining .

KKey words NCEP； Brainstorm； Analysis

岳陽地處洞庭湖區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，夏季受海洋暖濕氣團影響，溫高濕重，降水充沛，具有氣候溫暖，四季分明，熱量充沛，雨水集中的氣候特點。由于境內(nèi)東部為山地和丘陵地區(qū)，西部為平原湖泊地區(qū)，水系發(fā)達，河網(wǎng)密布，每次暴雨都可引發(fā)河水猛漲，造成嚴重災(zāi)害。暴雨是岳陽重大災(zāi)害性天氣現(xiàn)象之一。

2016年，岳陽發(fā)生暴雨過程3次以上，降水量相對于常年異常偏多，故分析4—7月的3次暴雨過程有利于掌握岳陽市乃至東洞庭湖區(qū)域暴雨過程規(guī)律，提高中短期天氣預(yù)報水平，增強防災(zāi)減災(zāi)決策氣象服務(wù)能力，有效減輕災(zāi)害損失，維持與促進洞庭湖區(qū)社會經(jīng)濟和諧發(fā)展。

1 天氣實況

2016年影響岳陽市范圍的3次暴雨過程有其相似點和各自的特征：

2016 年 4 月 19—21日岳陽出現(xiàn)了一次暴雨過程，降水主要時段為20日全天，全市普降大到暴雨，強降水主要集中在岳陽縣、湘陰、汨羅、臨湘和平江；受地面冷鋒影響，5月6—9日，岳陽市南部縣市出現(xiàn)了一次暴雨天氣過程；6 月30日至7月5日，岳陽市發(fā)生了連續(xù)性大暴雨部分特大暴雨的強降水天氣過程，并伴有大風(fēng)、雷暴、冰雹等強對流天氣。7月1日8：00至7月5日14：00全市共有區(qū)域自動站中超過50 mm的共有230個，其中222站超過100 mm，167站超過200 mm，50站超過300 mm，4站超過400 mm，最大累計降雨出現(xiàn)在湘陰縣西林站580.1 mm。

2 天氣形勢特征分析

3次過程的大尺度環(huán)流，500 hPa均為兩槽一脊型。黑海北部和我國東北分別有低渦環(huán)流，緩慢東移，兩低之間的烏山至貝湖一帶為高壓脊，中緯度地區(qū)經(jīng)向環(huán)流明顯。西南低槽活躍，岳陽位于低槽前部西南氣流中，槽前正渦度平流有利于上升運動發(fā)展。中低空切變明顯，700 hPa切變線位于武漢至懷化一帶，850 hPa切變線在700 hPa切變線南面1～2個緯距，岳陽位于700 hPa和850 hPa中低空切變線之間。西南急流旺盛，急流軸延伸至湘北一帶，岳陽處于急流出口區(qū)的左前方。由此可見，3次暴雨過程均是在良好的水汽、不穩(wěn)定和抬升力條件下發(fā)生的。

3 物理量分析

3.1 水汽條件

3.1.1 比濕場分析 4月19—21日暴雨過程中，華容站中低層比濕從19日8：00開始增大，到20日2：00—8：00在850 hpa以下層次出現(xiàn)≥10 g/kg的比濕大值區(qū)，這一時段華容降水增大。隨后比濕大值區(qū)東移，8：00前后岳陽市附近850 hPa以下層次比濕≥11 g/kg，中心超過13 g/kg在900～1 000 hPa，此時岳陽北部縣市出現(xiàn)暴雨，8：00—14：00，比濕中心東移南壓，強降水區(qū)在岳陽南部縣市。

5月8—10日暴雨過程中，濕層較薄，濕區(qū)中心位于700～850 hPa。主要降水時段為9日2：00—20：00，中心值為10 g/kg的比濕大值區(qū)自西向東影響岳陽范圍，岳陽沿湖東岸縣市中心比濕超過11 g/kg。

7月1—5日暴雨過程中，1日8：00至4日20：00，岳陽市全境600 hPa以下層次均為≥8 g/kg的大濕度區(qū)，850 hpa以下層次比濕≥14 g/kg，925 hPa比濕≥18 g/kg。充沛的水汽帶來了源源不斷的降水?？梢?，比濕場的變化對強降水的來臨有指示作用，在強降水時段比濕通常會增大，850 hPa中心值一般會超過10 g/kg，特大暴雨時比濕中心值可達14 g/kg以上。由于洞庭湖對水汽的增幅作用，洞庭湖東岸比西岸比濕通常要高1 g/kg，更容易出現(xiàn)強降水。

3.1.2 水汽通量散度場分析 強降水的發(fā)生需要充沛的水汽，也要有源源不斷的水汽輸送到強對流區(qū)域輻合，從水汽通量散度場可以看出水汽輻合的時段和層次。

4月19—21日暴雨過程，低層水汽輻合在19日14：00首先從華容開始，在20日8：00前出現(xiàn)強度為-10 g/cm2·hPa·s的水汽輻合中心，中心位置位于925 hPa 。20日8：00后輻合中心逐漸東移至洞庭湖西岸，強輻合區(qū)伸展至850 hPa。14：00輻合中心東移南壓至湘陰平江一線，岳陽北部縣市降水趨于結(jié)束，南部縣市雨勢加大，至20：00，強降雨帶移出岳陽范圍。整個過程水汽輻合層次較薄，集中在850 hPa以下。

5月8—10日暴雨過程，水汽輻合集中在850 hPa附近層次，強中心偏東偏南，中心強度以平江最強，暴雨主要集中在湘陰至平江一線。

7月1—5日暴雨過程中，岳陽北部有3次強烈的水汽輻合時段（圖1），華容在1日14：00，2日8：00—14：00以及4日2：00，岳陽在2日2：00—8：00，3日2：00和4日8：00，南面有4次水汽輻合中心，分別對應(yīng)岳陽北部縣市和南部縣市的降水集中時段。這次過程的水汽輻合岳陽全境均在850 hP a或以下的近地面層次，但是中心輻合強烈，最大中心水汽通量散度值超過-16 g/cm2·hPa·s，具有低層輻合強烈的特點。

綜上可知，3次過程具有水汽輻合層次低，中心輻合強烈的共同特點，是典型的熱帶海洋型降水。水汽通量散度場對強降水預(yù)報有很好的指示作用。

3.2 動力和熱力條件

3.2.1 散度和渦度 4月19—21日暴雨過程中，華容降水明顯的20日2：00—8：00，850 hPa以下為輻合上升，925 hPa附近出現(xiàn)數(shù)值為-6×10-5/s的輻合中心。同時渦度從地面至500 hPa均為正渦度區(qū)，中心≥9×10-5/s。該時段200 hPa高空強烈輻散，散度中心≥3×10-5/s。岳陽站，8：00前后出現(xiàn)中心強度超過-7×10-5/s的輻合中心在925 hPa，850 hPa出現(xiàn)數(shù)值≥10×10-5/s的渦度中心，低層輻合強烈。對應(yīng)高層200 hPa為強烈輻散區(qū)。平江站與岳陽站類似，時段往后推遲6 h。低層輻合高層輻散強烈的抽吸作用造成了該次過程岳陽范圍的強烈降水。

5月8—10日暴雨過程，岳陽北部縣市低層輻合主要集中在850 hPa至925 hPa層次之間，岳陽南部縣市輻合區(qū)伸展至700 hPa。輻合區(qū)北部縣市較薄，中層有輻散區(qū)域，而南部縣市中低層均為輻合區(qū)域，暴雨主要集中在南部縣市。

7月1—5日暴雨過程，從1日8：00至4日20：00，850 hPa以下均為輻合上升。岳陽北部縣市有3個輻合中心時段，南部縣市有4個，低層負散度中心與水汽輻合中心配合很好。華容縣在第一輪降水時低層出現(xiàn)中心≥21×10-5/s的正渦度中心，洞庭湖西岸在該時段降水最為劇烈。岳陽則于4日8：00在850 hPa附近出現(xiàn)≥14×10-5/s的正渦度中心（圖2），高層200 hPa有正散度中心與負渦度中心的強烈輻散區(qū)配合，該時段是洞庭湖東岸降水最強烈的時段。

由此可見，降水最強烈時段既是上升運動的最強時段，也是低層強烈輻合和高層強烈幅散的時段，低層的輻合上升和高空的輻散抽吸有利于上升運動的發(fā)展加強，為暴雨發(fā)生提供了良好的動力條件。同時正渦度的強度和伸展高度也對暴雨的強度有指示作用。

3.2.2 垂直速度 4月20日2：00—8：00隨著中低空急流的發(fā)展，華容站自地面到200 hPa 均處于上升運動區(qū)內(nèi)，垂直運動的最大值≥1.4 Pa/s。岳陽站8：00整層大氣為上升運動，中心強度≥0.8 Pa/s。平江站14：00出現(xiàn)上升運動中心，強度≥2.5 Pa/s。3站上升運動最強時均為當?shù)亟涤曜畲髸r。

5月8—10日暴雨過程中，華容站上升運動集中在850 hPa及以上層次，近地面為下沉運動，說明中高層為輻合上升，近地面由于降水粒子的拖曳作用為下沉輻散。岳陽站上升運動時間短，強度弱，以短時強降水為主。岳陽南部上升運動時間較長，強度較大，暴雨主要集中在南部縣市。

7月1—5日暴雨過程中，華容的強烈上升運動集中在1日14：00前后，強度≥2.1 Pa/s，該時段對流劇烈造成了華容的暴雨，其后強度在0 Pa/s，降水轉(zhuǎn)為平穩(wěn)。岳陽站的強烈上升運動有2個中心（圖3），一個在2日2：00—8：00，另一個在4日8：00，特別是4日8：00附近上升運動劇烈中心強度≥1.8 Pa/s。強烈的上升運動造成了3日晚至4日清晨的強降水時段。由此可見強烈的垂直上升運動可將能量向上傳播，有利于強烈天氣的發(fā)生和發(fā)展。

3.2.3 θse和位勢穩(wěn)定度（△θse） 4月19—21日暴雨過程中，岳陽地區(qū)近地面在19日20：00—20日14：00 925 hPa至500 hPa有θse≥60℃的高能區(qū)。同時，在113°E，28.5°N，113°E，29°N附近△θse為負，絕對值≥3℃。該時段，岳陽沿洞庭湖東岸縣市處于高能區(qū)且大氣具有較高的位勢不穩(wěn)定度，較強降水出現(xiàn)在這個時段和這些地區(qū)。

5月8—10日暴雨過程，θse≥60℃的高能區(qū)位于850 hPa以上層次，氣層基本穩(wěn)定，降水較為平穩(wěn)。

7月1—5日連續(xù)性暴雨過程中（圖4），700 hPa以下低層θse≥76℃。高能中心≥80℃位于850 hPa，出現(xiàn)在3日8：00—14：00和4日2：00。低層高能區(qū)伸展高度較高維持時間長，高層500 hPa有相對低能區(qū)與之對應(yīng)。位勢不穩(wěn)定區(qū)域亦較寬廣，中心強度超過-6℃，在113°E，28.5°N，114°E，28.5°N。θse可以代表降水區(qū)能量的分布情況，θse和△θse的分布可以指示強降水發(fā)生的時間和區(qū)域。

4 小結(jié)

（1）水汽輻合層次低，中心輻合強烈，是典型的熱帶海洋型降水。水汽通量散度場用于強降水預(yù)報有很好的指示作用。

（2）降水最強烈時段既是上升運動的最強時段，也就是低層強烈輻合和高層強烈幅散的時段，低層的輻合上升和高空的輻散抽吸有利于上升運動的發(fā)展加強，為暴雨發(fā)生提供了良好的動力條件。同時正渦度的強度和伸展高度也對暴雨的強度有指示作用。

（3）強烈的垂直上升運動可將能量向上傳播，有利于強烈天氣的發(fā)生和發(fā)展。

（4）θse可以代表降水區(qū)能量的分布情況，其和位勢穩(wěn)定度的分布可以指示強降水發(fā)生的時間和區(qū)域。

參考文獻

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責(zé)任編輯：劉赟