婁底市兩次大暴雨過程對(duì)比分析

李志強(qiáng) 肖詩(shī)堯 李望 肖妙妮

摘? 要：利用MICAPS實(shí)況資料和中國(guó)氣象局內(nèi)網(wǎng)、湖南省氣象局內(nèi)網(wǎng)資料對(duì)2018年6月19日晚和22晚月婁底市2次大暴雨過程進(jìn)行對(duì)比分析。分析結(jié)果表明：2次過程均沒有低空急流建立，低空急流對(duì)暴雨及大暴雨而言不是必要條件，2次過程700Hpa水汽條件都很差，其水汽來源均來自850Hpa及其下層;“6.19”大暴雨由于冷式切變線穩(wěn)定少動(dòng)，配合列車效應(yīng)產(chǎn)生;“6.22”大暴雨為925Hpa的暖式切變線附近的暖區(qū)降水，慢的環(huán)境風(fēng)場(chǎng)有利于對(duì)流云團(tuán)在原地長(zhǎng)時(shí)間的停留而產(chǎn)生極端降水。

關(guān)鍵詞：大暴雨;水汽條件;對(duì)比分析

中圖分類號(hào)：S16? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.11974/nyyjs.20181032057

引言

暴雨的預(yù)報(bào)一直是天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中的難點(diǎn)，也是防汛抗旱工作中的重點(diǎn);湖南天氣既有大陸性氣候的冷空氣頻繁、日照豐富，又有海洋性氣候的臺(tái)風(fēng)活動(dòng)多、降雨旺盛 ，因此，湖南每年都會(huì)發(fā)生大范圍暴雨天氣過程，造成洪澇災(zāi)害的損失也是巨大的[1] 。婁底市地處湖南省中部，各種類型的暴雨天氣在歷史上均有出現(xiàn);2018年6月19日晚和22日晚，婁底市接連出現(xiàn)了兩次大暴雨天氣過程，這2次過程的發(fā)生時(shí)間雖然相近，但成因卻明顯不同，且特征明顯，對(duì)這2次大暴雨過程的成因進(jìn)行詳細(xì)分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，可以為今后暴雨預(yù)報(bào)提供有益參考。

1? ? ?過程分析

1.1? ? ?6月19日晚暴雨過程分析

1.1.1? ? ?降水實(shí)況

19日20：00—20日08：00，婁底市全市出現(xiàn)暴雨52站，大暴雨7站。最大降水孫家橋165.5mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)梓龍50.4mm。此次過程降水連綿不斷，最強(qiáng)降水時(shí)段為凌晨1：00和4：00左右，20日8：00后降水基本結(jié)束。

1.1.2? ? ?環(huán)流形勢(shì)分析

6月19日20：00，在200Hpa上，婁底市處于高壓環(huán)流東部，上空有弱的反氣旋性環(huán)流，500Hpa上處于588～584線之間，500～700Hpa都沒有明顯的系統(tǒng)，為弱的西北風(fēng)，850Hpa上，受低層弱冷空氣南下于南風(fēng)暖濕氣流交匯，從安徽東部到黔桂交界處產(chǎn)生一條很長(zhǎng)的冷式切變線，且剛好經(jīng)過婁底市，而925Hpa的切變線則已經(jīng)壓到湘南位置，地面輻合線則位于850Hpa和925Hpa切變線之間。暴雨就發(fā)生在850hpa冷式切變線附近，整個(gè)降水系統(tǒng)穩(wěn)定少動(dòng)，直至20日5：00左右開始向東略偏南方向移動(dòng)。

1.1.3? ? ?降水環(huán)境條件分析

1.1.3.1? ? ?水汽條件

分析19日20：00上下層高空資料發(fā)現(xiàn)，這次過程的水汽輸送條件其實(shí)并不是太好，整個(gè)過程中低層均沒有急流輸送水汽，700Hpa是6～10m/s的西北風(fēng)，850Hpa為10m/s的西南風(fēng)，925Hpa是4m/s的偏南氣流。

從水汽通量散度場(chǎng)來看，850hpa和925hpa在整個(gè)湘中地區(qū)出現(xiàn)了大范圍的強(qiáng)水汽輻合區(qū)，而700hpa的水汽輻合則非常弱甚至沒有?？梢姶舜芜^程水汽來源基本上是850hpa及其下層。

1.1.3.2? ? ?動(dòng)力條件

觀察19日20：00 850Hpa和700Hpa渦度場(chǎng)，婁底市均處于正渦度區(qū)中，且隨著時(shí)間的推移略有增大，有利于擾動(dòng)的生成和發(fā)展。

從19日20：00散度場(chǎng)看到，婁底市處于明顯的水平輻合區(qū)，不過輻合強(qiáng)度隨著時(shí)間卻略有減弱。

1.1.3.3? ? ?熱力條件

馬曉剛等指出南方地區(qū)24h強(qiáng)降水量與K指數(shù)呈弱正相關(guān)，且與K2正相關(guān)系統(tǒng)達(dá)0.987，可能出現(xiàn)暴雨及大暴雨K指數(shù)臨界值分別為：29.1℃、33.4℃[2]，19日20：00婁底市K指數(shù)高達(dá)41，且之后一直維持在40左右，非常有利于暴雨及大暴雨的產(chǎn)生。在暴雨發(fā)生前 ，地面能量特征線或“Ω”高能舌比地面氣壓場(chǎng)反映的更明顯 [3]。分析19日20：00 850hpa假相當(dāng)位溫場(chǎng)，在黔桂和湖南省交界處有一條能量峰區(qū)發(fā)展并指向湘中偏南位置，此后婁底市假相當(dāng)位溫一直維持在81～80左右，非常有利于暴雨及大暴雨出現(xiàn)。

1.1.4? ? ?衛(wèi)星云圖和雷達(dá)回波演變分析

1.1.4.1? ? ?衛(wèi)星云圖分析

19日下午婁底市曾下過一陣?yán)钻囉?，之后系統(tǒng)消散，19日19：00開始，衛(wèi)星云圖上又有新的云團(tuán)發(fā)展，到20：00時(shí)3個(gè)大的云團(tuán)已經(jīng)發(fā)展旺盛，中心分別位于懷化中部、婁底中部、湘潭和株洲交界處;到22：00，幾個(gè)云團(tuán)已經(jīng)發(fā)展成片，形成了一個(gè)橫跨湘中的東北西南向?qū)α髟茙?，且維持在這些地區(qū)。

1.1.4.2? ? ?雷達(dá)回波演變

整個(gè)過程雷達(dá)回波基本如下圖所示，不斷有強(qiáng)回波自懷化南部及邵陽西部生產(chǎn)，大片的東北-西南向積層混合云回波帶向東略偏北方向移動(dòng)（如圖所示）與衛(wèi)星云圖云帶對(duì)應(yīng)，大量強(qiáng)度約50dbz的強(qiáng)回波鑲嵌在較弱的回波中，新回波從產(chǎn)生到移出我省路徑和舊回波基本一致，強(qiáng)度不一的降水回波不斷的經(jīng)過婁底市南部，造成明顯的列車效應(yīng)。

1.1.5? ? ?模式檢驗(yàn)

1.1.5.1? ? ?風(fēng)場(chǎng)檢驗(yàn)

19日20：00 EC模式各層風(fēng)場(chǎng)與實(shí)況對(duì)比，風(fēng)速基本一致，差異主要是：20：00EC預(yù)報(bào)場(chǎng)850hpa切變位于益陽北部，而且直至20日08：00才剛剛南壓到婁底西北部，而實(shí)況顯示19日20：00 850hpa切變就已經(jīng)壓到了湘中，700hpa EC模式為偏西風(fēng)，實(shí)況風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)。

1.1.5.2? ? ?降水量預(yù)報(bào)與實(shí)況對(duì)比

EC和T639都報(bào)了大暴雨中心但是位置不對(duì)且EC總體報(bào)的偏小，GFS基本上沒有報(bào)出這次過程。

1.2? ? ?6月22日晚暴雨過程分析

1.2.1? ? ?降水實(shí)況

22日20：00—23日08：00婁底市出現(xiàn)暴雨27站。大暴雨1站，最大降水杏子100.1mm，最大雨強(qiáng)76.7mm。暴雨區(qū)比較分散，各區(qū)域暴雨出現(xiàn)的時(shí)間有明顯差異，主要的降水時(shí)段是20：00—21：00，4：00—5：00，在23日8：00前降水就明顯減弱。

1.2.2? ? ?環(huán)流形勢(shì)分析

22日白天，婁底市位于一個(gè)減弱北推的降水系統(tǒng)內(nèi)，陰天為主，南風(fēng)加強(qiáng)，全市有微量降水，最高氣溫30～31℃，20：00氣溫還有26～27℃。

22日20：00，婁底市位于200Hpa氣流的輻散區(qū)，500Hpa上位于584線與588線之間，700Hpa在婁底市北面有偏北風(fēng)和偏南風(fēng)的輻合，但是切變表現(xiàn)得不明顯，850Hpa婁底市北面有冷式切變線，而且整體還在北移，925Hpa有暖切在發(fā)展，且附近出現(xiàn)了地面輻合線。22日晚的暴雨落區(qū)與地面輻合線并不是十分對(duì)應(yīng)，它們分散的出現(xiàn)在925Hpa暖切附近的西南氣流中。

1.2.3? ? ?降水環(huán)境條件分析

1.2.3.1? ? ?水汽條件

分析22日20：00上下層高空資料發(fā)現(xiàn)，700～925Hpa分別為6m/s、10m/s、4～6m/s的西南氣流，都沒有達(dá)到急流標(biāo)準(zhǔn)。

分析20：00、02：00、08：00水汽通量散度場(chǎng)，850Hpa和925Hpa都有大范圍的強(qiáng)水汽輻合區(qū)在，且強(qiáng)度總體強(qiáng)于6.19暴雨，中間有減弱時(shí)段，然后又加強(qiáng)，同6.19暴雨，700Hpa的水汽輻合也比較弱。

1.2.3.2? ? ?動(dòng)力條件

22日20：00850hpa和700hpa渦度場(chǎng)，婁底市均處于正渦度區(qū)中，且低層渦度較于19日晚明顯更大。

從22日20時(shí)散度場(chǎng)看到，婁底市處于明顯的水平輻合區(qū)，輻合強(qiáng)度較19日晚也明顯更強(qiáng)。這使得22日晚的對(duì)流性降水較19日晚更明顯。

1.2.3.3? ? ?熱力條件

22日20：00婁底市K指數(shù)高達(dá)40，之后下降到35，23日08：00又上升到39左右，是一個(gè)先降后升的過程，恰好當(dāng)日強(qiáng)降水的發(fā)生中間有間歇，兩者表現(xiàn)較為一致。 分析22日20：00 850hpa假相當(dāng)位溫場(chǎng)，在黔湘交界處有一條能量峰區(qū)指向湘中，婁底市恰好位于高能脊頂，此后婁底市假相當(dāng)位溫一直維持在79～77左右，具備較高的能量條件。

1.2.4? ? ? 衛(wèi)星云圖和雷達(dá)回波演變分析

1.2.4.1? ? ?衛(wèi)星云圖分析

從衛(wèi)星云圖上看，22日晚整個(gè)降水過程中強(qiáng)降水云團(tuán)的產(chǎn)生總體上沿著925hpa切變發(fā)展方向生成，但并不連續(xù)，相鄰的強(qiáng)降水云團(tuán)也不一定是依次生成的，整個(gè)過程表現(xiàn)的非常分散;每個(gè)生成的降水云團(tuán)降水都很強(qiáng)，而且移動(dòng)緩慢，經(jīng)過的區(qū)域很少重復(fù)，圖11中，婁底市21：00東南角的云團(tuán)在杏子站1h下了76.7 mm，占總降水量77%，05：00婁底市西部的細(xì)小云團(tuán)，在游家站1h下了50.5mm的降水，占總降水量65%，1h極端降水特征非常明顯。

1.2.4.2? ? ?雷達(dá)回波演變

從雷達(dá)回波上看，22日晚強(qiáng)降水過程中，降水回波常呈東西向分布，總體向北緩慢移動(dòng)，1h內(nèi)會(huì)明顯減弱或消失，數(shù)小時(shí)之后才有新的降水回波經(jīng)過原區(qū)域，大部分地區(qū)整個(gè)暴雨過程只有2塊強(qiáng)降水回波經(jīng)過。

從雷達(dá)圖垂直剖面來看，22日晚50dbz以上的強(qiáng)降水回波可以擴(kuò)展到6km及以上，對(duì)流發(fā)展旺盛，雖然經(jīng)過同一區(qū)域的云團(tuán)很少，但是幾乎所有產(chǎn)生的強(qiáng)風(fēng)暴都造成了強(qiáng)降水。

1.2.5? ? ? 模式檢驗(yàn)

1.2.5.1? ? ?風(fēng)場(chǎng)檢驗(yàn)

檢驗(yàn)EC 20：00和08：00各層模式風(fēng)場(chǎng)與實(shí)況不管是風(fēng)向和風(fēng)速上都基本一致。

1.2.5.2? ? ?降水量預(yù)報(bào)與實(shí)況對(duì)比

從面雨量上看，22日晚的降水量不及19日晚，不過湖南省還是出現(xiàn)了3個(gè)大暴雨中心，EC、GFS、T639對(duì)這次過程都有明顯的漏報(bào)，T639雖然報(bào)出1個(gè)大暴雨中心但位置也有所偏差。

2? ? ?結(jié)論與討論

通常預(yù)報(bào)員預(yù)報(bào)暴雨或大暴雨，會(huì)比較在意是否有低空急流的建立，但是這2次大暴雨過程雖然成因迥異，但是各層都沒有低空急流，尤其是700hpa的水汽輸送和水汽輻合都特別弱，其中19日晚還是4～6m/s的西北風(fēng)，這說明這個(gè)時(shí)段暴雨及大暴雨天氣的出現(xiàn)，低空急流并非必要條件，而且暴雨區(qū)并不是特別依賴700hpa的水汽輸送，其水汽來主要來源可以是850Hpa及其以下。

19日晚的大暴雨過程由冷式切變線觸發(fā)，雖然有著充足的能量條件，但其水汽條件一般，動(dòng)力抬升作用也不是很強(qiáng)，絕大部分暴雨點(diǎn)的最大小時(shí)雨強(qiáng)只有20～30mm，極個(gè)別的40～50mm，但最終產(chǎn)生了大范圍的暴雨到大暴雨，這完全是降水系統(tǒng)穩(wěn)定少動(dòng)，上下游降水云團(tuán)反復(fù)經(jīng)過同一區(qū)域造成的結(jié)果，說明列車效應(yīng)可將總降水量放大2～3倍以上。

22日晚的大暴雨過程由暖式切變觸發(fā)，有著與19日晚相近的能量條件，同樣水汽條件一般，但是動(dòng)力較好，最終發(fā)展起來的強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴影響到了婁底市絕大部分地區(qū)，造成5個(gè)暴雨中心，1個(gè)大暴雨中心，最大小時(shí)雨強(qiáng)超過19日晚，這次過程動(dòng)力條件和能量條件都較好，利于對(duì)流云團(tuán)的產(chǎn)生，但是水汽條件較差，沒有明顯的水汽通道，不利于云團(tuán)的維持發(fā)展及新云團(tuán)的生成，強(qiáng)降水的產(chǎn)生完全是因?yàn)閺?qiáng)對(duì)流云團(tuán)小時(shí)雨強(qiáng)大且移動(dòng)緩慢在原地停留時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致，因而在水汽條件一般的情況下，慢的環(huán)境風(fēng)場(chǎng)更利于極端降水的產(chǎn)生;從模式降水降水預(yù)報(bào)與實(shí)況對(duì)比可以看出，目前模式對(duì)于暖切附近的強(qiáng)對(duì)流降水預(yù)報(bào)能力還非常弱。

參考文獻(xiàn)

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