2019年柳州盛夏一次大暴雨災(zāi)害過程成因分析

賴錫柳 劉蕾 李亞琴 覃靖

摘要 利用柳州市氣象站資料、micaps資料、雷達(dá)資料及ncep再分析數(shù)據(jù)對2019年6月22～23日柳州市大暴雨天氣過程進(jìn)行綜合分析，結(jié)果表明此次過程各層系統(tǒng)配合較好，高層輻散、高空槽東移、低層切變線、低空急流和超低空急流相配合以及地面冷鋒觸發(fā)，共同導(dǎo)致大暴雨過程發(fā)生，該過程與水汽條件、不穩(wěn)定條件、動力條件等物理量場均具有較好對應(yīng)關(guān)系。同時，地形對降水過程起到一定增幅作用，過程為明顯颮線影響過程，列車效應(yīng)明顯，維持時間較長，颮線后部層狀云降水明顯，導(dǎo)致暴雨過程發(fā)生。

關(guān)鍵詞 柳州;暴雨;颮線;列車效應(yīng)

中圖分類號：P426.616 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3305（2020）04-0-04

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.04.047

柳州市位于廣西中北部，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季暴雨常有發(fā)生，柳州融水、融安一帶為廣西暴雨中心，而柳州南部和北部地勢差異較大，短時強(qiáng)降水和持續(xù)性暴雨以及其導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害對柳州影響巨大。對柳州氣象站建站至2018年12月31日數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計可知，持續(xù)1天暴雨占92.3%，持續(xù)2天暴雨占7.1%，持續(xù)3天暴雨占0.6%。2019年6月22—23日，柳州市受高空槽、低層切變線、低空急流、超低空急流以及地面冷空氣共同影響，出現(xiàn)連續(xù)兩天大到暴雨、局部大暴雨天氣過程。

大量學(xué)者對暴雨發(fā)生、發(fā)展以及預(yù)報做了相應(yīng)研究。劉國忠等[1]對2010年6月28日廣西極端特大暴雨進(jìn)行分析，結(jié)果表明該次過程為低渦暴雨型，強(qiáng)不穩(wěn)定能量及層結(jié)存在、850 hPa以下低層輻合、700 hPa附近明顯渦旋、整層大氣上升運(yùn)動、850 hPa以下層高濕及水汽強(qiáng)烈輻合是此次過程主要物理量特征。張丁丁等[2]對2015年冬季廣西一次大范圍暴雨過程進(jìn)行分析，研究表明此次過程是500 hPa南支槽、850 hPa切變線和低空急流共同作用下造成。藍(lán)柳茹等[3]對2017年7月1日至2日柳州市特大暴雨過程進(jìn)行分析，結(jié)果表明此次強(qiáng)降雨發(fā)生在西太平洋副熱帶高壓和南亞高壓穩(wěn)定維持環(huán)流背景下，由高空槽、低渦切變、中低空急流和地面冷空氣共同影響產(chǎn)生。楊晶等[4]對2012年遼寧地區(qū)暴雨天氣個例進(jìn)行分析，研究表明此次大暴雨過程是副熱帶、西風(fēng)帶、熱帶系統(tǒng)共同作用結(jié)果。余建華等[5]對2013年閩北大暴雨過程進(jìn)行分析，結(jié)果表明高層低槽東移、低層低渦切邊東移南壓、切邊南側(cè)風(fēng)速輻合造成該次過程發(fā)生。孟明霞等[6]對2017年陜西商南縣大暴雨過程進(jìn)行分析，結(jié)果表明東路冷空氣和副高是該次過程主要影響系統(tǒng)。

利用氣象常規(guī)資料、micaps資料、柳州雷達(dá)資料及NCEP 1°X 1°再分析資料，對2019年6月22—23日大暴雨過程影響系統(tǒng)、物理量場及短臨預(yù)警等方面進(jìn)行分析，以期為以后預(yù)報預(yù)警工作提供參考。

1 實況分析

此次過程共出現(xiàn)大雨47站，暴雨111站，占總站數(shù)57.8%，大暴雨21站，占總站數(shù)10.9%，大暴雨主要出現(xiàn)融水縣中部及北部局部地區(qū)、融安縣北部、鹿寨南部、柳州市區(qū)和柳城局部地區(qū)，最大累計雨量出現(xiàn)在融安縣雅瑤鄉(xiāng)，為203.1 mm。此次暴雨過程伴隨著雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣，全市出現(xiàn)6級及以上大風(fēng)共27站，占總站次24.7%，其中出現(xiàn)8級及以上大風(fēng)共3站，瞬時最大風(fēng)速出現(xiàn)在柳城國家氣象站（21.7 m/s，NNW，9級，23日1∶42）。此次過程出現(xiàn)較為明顯強(qiáng)降雨帶，因此，選取北部及南部強(qiáng)降雨中心融安縣雅瑤鄉(xiāng)、鹿寨縣四排鎮(zhèn)22日20∶00至23日20∶00雨量進(jìn)行分析，雅瑤鄉(xiāng)在22日23∶00開始降雨，強(qiáng)降雨主要發(fā)生在22日23∶00至23日01∶00，最大小時雨強(qiáng)達(dá)84.5 mm/h，且降水主要發(fā)生在夜間，持續(xù)時間較長，累計雨量為203.1 mm，四排鎮(zhèn)在23日05∶00開始降雨，最大小時雨強(qiáng)達(dá)45.3 mm/s，降雨主要發(fā)生在23日早晨到上午，累計雨量為117.3 mm（圖1）。

2 天氣形勢分析

22—23日，柳州市上空均為南壓高壓控制，高空輻散條件較好，有利于暴雨生成。22日08∶00，副熱帶高壓控制華南地區(qū)，700 hPa槽位于云南東部并逐漸東移，低空急流為廣西地區(qū)輸送水汽，925 hPa在廣西中西部有明顯暖式切變，地面冷鋒位于貴州—湖南—江西一帶，并逐漸南壓，850 hPa上，桂北T—Td≤2℃，水汽條件充足。22日20∶00，廣西仍處于副高控制下，500 hPa槽向東南方向移動，700 hPa槽位于河池—百色一帶，并向東移動，850 hPa切變線位于黔桂交界，925 hPa在桂北有明顯切變線，此時地面冷鋒進(jìn)一步南壓進(jìn)入廣西。23日08∶00，500 hPa和700 hPa槽東移影響柳州，副高快速南退，700 hPa切變線位于黔桂交界，同時，在柳州西側(cè)不斷有槽生成，柳州市再次位于槽前，850 hPa切變線南壓影響柳州市北部，925 hPa切變線和地面冷空氣南壓過境，對暴雨起到觸發(fā)作用，此時低層西南氣流增強(qiáng)為低空急流和超低空急流，水汽輸送較上一時次增強(qiáng)，水汽條件充足，各層系統(tǒng)疊加影響柳州。23日20∶00，所有系統(tǒng)均有所減弱，只有500 hPa槽過境，強(qiáng)降水過程趨于結(jié)束。由此可知，此次過程各層系統(tǒng)配合較好，高層輻散、高空槽東移、低層切變線、低空急流和超低空急流相配合，同時地面冷鋒觸發(fā)，導(dǎo)致大暴雨過程發(fā)生（圖2）。

3 物理量分析

3.1 水汽條件

水汽是產(chǎn)生暴雨重要條件之一[7-8]。22—23日，低層為一致西南風(fēng)，且風(fēng)速較大，在22日20∶00，低層西南氣流未達(dá)到急流，但在23日凌晨風(fēng)速逐漸增大為急流，持續(xù)為廣西上空輸送水汽。在23日00∶00，850 hPa桂北相對濕度均在80%以上，其中柳州北部相對濕度在90%以上，在強(qiáng)降雨發(fā)生前后，桂北濕度梯度較大（圖3）。桂北850～700 hPa為濕層，近地層因有冷空氣滲透，相對較干，除近地層外，基本上整層相對濕度均大于80%，水汽條件好，利于暴雨產(chǎn)生。

3.2 不穩(wěn)定條件

不穩(wěn)定能量是強(qiáng)對流天氣產(chǎn)生必要條件之一，而一些不穩(wěn)定度指數(shù)對強(qiáng)對流具有較好指示意義[9-10]。其CAPE值達(dá)3 449.7 J/kg，K指數(shù)為39.7℃，抬升凝結(jié)高度很低，在1 km左右，利用強(qiáng)降水發(fā)生。同時，探空圖上出現(xiàn)喇叭口形狀，下濕上干，0～6 km風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，且垂直風(fēng)切變較大，幾乎整層均為不穩(wěn)定層。兩天內(nèi)，桂北一帶T850～T500達(dá)21℃以上，且在22日，柳州北部最高氣溫達(dá)32℃以上，南部最高氣溫達(dá)35℃以上，能量條件充足，各種指標(biāo)均指示將有強(qiáng)對流天氣發(fā)生（圖4）。

3.3 動力條件

分別選取北部及南部降雨中心融安縣雅瑤鄉(xiāng)、鹿寨縣四排鎮(zhèn)22日20∶00至23日20∶00垂直速度進(jìn)行分析，雅瑤鄉(xiāng)22日夜間及23日凌晨出現(xiàn)整層上升運(yùn)動，垂直速度中心出現(xiàn)在23日00∶00至03∶00的500 hPa，達(dá)-5 Pa/s，與雅瑤鄉(xiāng)強(qiáng)降雨時間相對應(yīng)，23日01∶00，雅瑤鄉(xiāng)小時雨強(qiáng)達(dá)到84.5 mm（圖5A）。在23日06∶00之前，四排鎮(zhèn)近地層為下沉運(yùn)動，在06∶00之后，上升運(yùn)動層開始逐漸向下移動，至09∶00，整層均為上升運(yùn)動，上升運(yùn)動中心出現(xiàn)在23日08∶00 800 hPa，為-0.6 Pa/s，與四排鎮(zhèn)強(qiáng)降雨出現(xiàn)時間相對應(yīng)，23日06∶00，四排鎮(zhèn)小時雨強(qiáng)為45.3 mm（圖5B）。與雅瑤鄉(xiāng)相比，柳州南部垂直上升速度較小，由此可知，此次過程具有良好動力條件，有利于暴雨產(chǎn)生，北部強(qiáng)降雨中心垂直速度大于南部。

4 地形影響

當(dāng)水汽由西南急流向桂東北輸送時，由于融水一帶元寶山阻擋作用，受地形影響，強(qiáng)烈幅合上升，造成強(qiáng)烈降水。

5 雷達(dá)回波分析

強(qiáng)降雨回波于22日18∶55到達(dá)黔桂交界，逐漸向東南東方向移動，在移動過程中逐漸演變?yōu)檩^小颮線，影響三江及桂林北部地區(qū)，而其西段不斷有回波單體生成，21∶04其尾部回波與東段逐漸相連，有演變?yōu)榫€狀回波趨勢。此時，柳州地區(qū)是以偏南風(fēng)為主，23∶38，回波逐漸南壓至融水和融安北部一帶，演變?yōu)槊黠@颮線，高空有北風(fēng)侵入，低層仍為偏南風(fēng)。同時，西部不斷有回波生成并向東部移動，具有明顯列車效應(yīng)，由于低層南風(fēng)較強(qiáng)，冷空氣南壓受阻，導(dǎo)致降水回波在這一帶維持至23日00∶48，颮線后側(cè)有明顯后側(cè)入流。由于列車效應(yīng)且維持時間較長，并且颮線后側(cè)有較寬層狀云回波，導(dǎo)致降水時間增強(qiáng)，融安融水北部一帶出現(xiàn)大暴雨。在00∶48以后，颮線逐漸南壓，至02∶11颮線結(jié)構(gòu)還較為完整，但在此之后，颮線結(jié)構(gòu)逐漸松散，強(qiáng)度減弱，至05∶54，強(qiáng)回波已影響到柳州南部，雖然強(qiáng)度減弱較為明顯，但不斷有回波東移，列車效應(yīng)仍明顯，當(dāng)強(qiáng)回波過后，颮線后層狀云降水一直持續(xù)，導(dǎo)致鹿寨縣及柳州市區(qū)部分地區(qū)出現(xiàn)大暴雨（圖6）。

6 結(jié)論

利用氣象常規(guī)資料、micaps資料、柳州雷達(dá)資料及NCEP 1°×1°再分析資料，對于2019年6月22—23日柳州市暴雨天氣過程進(jìn)行綜合分析，得到以下結(jié)論。

（1）高層輻散、高空槽東移、低層切變線、低空急流和超低空急流相配合，同時，地面冷鋒觸發(fā)，導(dǎo)致大暴雨過程發(fā)生。

（2）低空急流和超低空急流為廣西上空輸送水汽，濕層較厚，水汽條件較好，CAPE及K指數(shù)均較大，不穩(wěn)定層較厚，利于強(qiáng)對流天氣發(fā)生。

（3）該過程動力條件較好，強(qiáng)降雨中心與垂直上升速度中心有較好對應(yīng)關(guān)系，北部強(qiáng)降雨中心垂直速度大于南部地區(qū)，且地形對降水過程具有增幅作用。

（4）此次為颮線影響過程，且列車效應(yīng)明顯，伴隨著大風(fēng)等災(zāi)害性天氣，融水—融安北部大暴雨是由于列車效應(yīng)，且回波在這一帶維持時間較長，短時強(qiáng)降雨貢獻(xiàn)較大，導(dǎo)致柳北大暴雨過程。鹿寨南部暴雨為列車效應(yīng)，颮線減弱后層狀云降水回波導(dǎo)致降水時間較長。因此，層狀云降水的貢獻(xiàn)不容忽視，二者結(jié)合導(dǎo)致柳南大暴雨過程。

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責(zé)任編輯：黃艷飛