2019-07-12—07-14 永州市大暴雨過(guò)程診斷分析

蔣雅婷，劉 沈，李劍俊

（永州市氣象局，湖南 永州425000）

1 引言

永州市位于湖南南部，地處中亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，既具有溫光豐富的大陸性季風(fēng)氣候特點(diǎn)，又有雨量充沛、空氣濕潤(rùn)的海洋性氣候特征，暴雨是是永州的主要災(zāi)害性天氣之一。彭莉莉等[1]分析了湖南汛期區(qū)域持續(xù)性暴雨環(huán)流型與暴雨落區(qū)關(guān)系，戴澤軍等[2]對(duì)湖南持續(xù)性區(qū)域暴雨氣候特征及暴雨落區(qū)進(jìn)行了分型，姚蓉等[3]對(duì)湖南短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)空分布及相關(guān)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，王光明等[4]對(duì)湖南短歷時(shí)暴雨雨型進(jìn)行了分析，陳紅專(zhuān)等[5]對(duì)湖南一次持續(xù)性極端暴雨過(guò)程進(jìn)行了分析，李青松等[6]對(duì)一次雙對(duì)流云團(tuán)影響的強(qiáng)降水過(guò)程綜合分析，付煒等[7]對(duì)一次南嶺山脈前汛期強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程進(jìn)行了診斷分析，蔣麗敏等[8]對(duì)永州地區(qū)一次春季暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行了分析，但是由于天氣影響系統(tǒng)復(fù)雜，永州地貌復(fù)雜多樣，一直存在預(yù)報(bào)難度大的問(wèn)題。2019-07-12—07-14 大暴雨過(guò)程中，天氣過(guò)程基本上預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，個(gè)別時(shí)段出現(xiàn)漏報(bào)或空?qǐng)?bào)，筆者利用常規(guī)地面觀測(cè)資料、探空資料和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品資料對(duì)此次過(guò)程進(jìn)行診斷分析，以期為今后預(yù)報(bào)提供參考。

2 雨情

受高空槽及中低層切變線影響，2019-07-12T20：00—07-14T20：00，永州市普降暴雨，局地大暴雨。根據(jù)永州市中小尺度氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)監(jiān)測(cè)，全市累計(jì)雨量大于等于300 mm的1 站次，大于等于200 mm 的24 站次，大于等于100 mm的145 站次。強(qiáng)降雨區(qū)域主要集中在祁陽(yáng)、零陵、冷水灘、東安、雙牌等北部縣區(qū)；最大累積雨量出現(xiàn)在零陵的水口山（300.0 mm），各縣區(qū)區(qū)域自動(dòng)站累積平均降雨量為57.7 mm（藍(lán)山）～198.4 mm（零陵）。本次降水時(shí)間長(zhǎng)，雨強(qiáng)大，強(qiáng)雨區(qū)集中在永州市北部，南北雨量差距較大。降雨實(shí)況如圖1 所示。

圖1 降雨實(shí)況

3 環(huán)流形勢(shì)分析

本次降水從07-12T22：00 左右開(kāi)始自永州市北部發(fā)展，最強(qiáng)時(shí)段集中在07-12T22：00—07-13T20：00，永州市中北部及西部為強(qiáng)降水落區(qū)。強(qiáng)降雨過(guò)程前期500 hPa 中高緯為兩槽一脊型，強(qiáng)降水過(guò)程中，低緯有南支槽維持，不斷分裂出小槽東移影響永州市，07-12T08：00 短波槽在貴州中部，最強(qiáng)降水時(shí)段07-12T20：00—07-13T08：00，短波槽在湘中偏北維持，07-13T20：00 后，短波槽自湘貴交界逐漸東移影響永州市。500 hPa 南支槽移動(dòng)情況如圖2 所示。

分析700 hPa 形勢(shì)場(chǎng)可知，自07-12T08：00 開(kāi)始，西南急流建立，位置偏北，07-12T20：00 隨著高空短波槽東移，急流東移南壓至永州市北部，隨后時(shí)段緩慢南壓，最強(qiáng)降水時(shí)段急流位于永州市中部及偏南位置，并且西南風(fēng)風(fēng)速維持在16～20 m/s 狀態(tài)，為暴雨區(qū)輸送充足的水汽和不穩(wěn)定能量。切變系統(tǒng)在07-12T20：00 自湘北快速南壓至湘中偏南后，07-13T08：00—07-14T08：00 期間基本無(wú)明顯南壓，最強(qiáng)降水出現(xiàn)在切變線附近，之后降水明顯減弱，趨于結(jié)束。

圖2 500 hPa 南支槽移動(dòng)情況

分析850 hPa 形勢(shì)場(chǎng)可知，西南急流位置較700 hPa 急流位置略偏南，最強(qiáng)降水時(shí)段850 hPa 急流位于永州市中部，平均風(fēng)速為12～16 m/s，為暴雨區(qū)輸送充足的水汽。850 hPa切變系統(tǒng)位置基本與700 hPa 一致，在07-12T20：00 自湘北快速南壓至永州市北部后，07-13T08：00—07-14T20：00期間，切變線的西段在永州市中部擺動(dòng)，強(qiáng)降水落區(qū)一直處于切變線南側(cè)，強(qiáng)勁西南急流中。

對(duì)比925 hPa 切變位置，自07-12T08：00 開(kāi)始925 hPa切變線自湘北逐漸南壓，至07-13T20：00，925 hPa 切變線南壓至永州南部，隨后在07-14T08：00，925 hPa 切變線略有北抬，強(qiáng)降水落在925 hPa 切變線的南側(cè)，925 hPa 切變線的位置雖較850 hPa 略有偏南，但與700 hPa 切變位置基本重合，這與07-07—07-09 暴雨過(guò)程[9]的特點(diǎn)相似，同樣都是中低層切變系統(tǒng)基本重疊。

4 物理量場(chǎng)分析

4.1 水汽條件分析

分析850 hPa 比濕，強(qiáng)降水過(guò)程中永州市比濕一直維持在12 g/kg 以上，特別是07-12T20：00—07-13T20：00，比濕值均在14 g/kg 以上，水汽含量充足，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了水汽條件的保障，此時(shí)段為永州市北部降水最強(qiáng)時(shí)段，可見(jiàn)比濕的增加顯示了充足的水汽供應(yīng)，能很好對(duì)應(yīng)強(qiáng)降水。

分析中低層水汽通量散度，07-12T20：00—07-13T 08：00 及07-14T08：00 永州市范圍內(nèi)有強(qiáng)烈的水汽通量輻合，特別是在07-12T20：00—07-13T08：00，925 hPa 水汽通量散度最大輻合中心位于永州西北部，其逐漸東移至永州市東北并有所加強(qiáng)，永州市位于大值區(qū)邊緣，本地充足的水汽條件，配合強(qiáng)烈的水汽輻合抬升，導(dǎo)致永州北部的強(qiáng)降水。07-14T08：00 左右，雖然水汽條件仍然存在，但比濕、水汽通量散度大值區(qū)、輻合中心配合度不高，因此只有單一的水汽條件好，不能造成大范圍的強(qiáng)降水，在07-14 永州市南部局地有強(qiáng)降水，但降水強(qiáng)度及降水范圍明顯弱于07-13。

4.2 動(dòng)力條件分析

分析垂直速度時(shí)間分布情況，除了07-13T20：00 有間歇外，強(qiáng)降水過(guò)程中，永州市范圍中低層均在垂直速度的輻合區(qū)內(nèi)，其中07-13T08：00 左右輻合最強(qiáng)，永州市位于輻合中心的西南部，該輻合中心與水汽通量散度的輻合中心基本一致，預(yù)示著強(qiáng)降水與強(qiáng)垂直上升運(yùn)動(dòng)中心也有很好的對(duì)應(yīng)，可見(jiàn)強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)永州范圍有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)；分析散度場(chǎng)強(qiáng)降水過(guò)程中，一直維持低層輻合、高層輻散形勢(shì)，低層的輻合中心和高層的輻散區(qū)與垂直速度的輻合中心位置基本一致，同樣與水汽通量散度的輻合中心對(duì)應(yīng)較好，由此可見(jiàn)，低層的輻合上升和高空的輻散抽吸有利于強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，為暴雨發(fā)生提供了良好的動(dòng)力條件。

4.3 熱力及不穩(wěn)定條件分析

分析本次降水K指數(shù)時(shí)間演變情況，K指數(shù)數(shù)值最大36，且僅出現(xiàn)在07-12T20：00 一個(gè)時(shí)次，其余時(shí)段多在33～35 之間，本次降水只是以短時(shí)強(qiáng)降水為主，無(wú)明顯其他強(qiáng)對(duì)流天氣。分析850 hPa 假相當(dāng)位溫可見(jiàn)，07-12T20：00 及07-13T20：00 永州市范圍內(nèi)假相當(dāng)位溫有明顯增幅，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供能量。從物理量診斷分析來(lái)看，其特點(diǎn)與07-07—07-09 暴雨過(guò)程的物理量特點(diǎn)[9]相同。

5 雷達(dá)圖像分析

07-12T20：00 開(kāi)始降水回波在本地發(fā)展，呈偏東西向，并長(zhǎng)時(shí)間維持，無(wú)明顯南壓跡象；07-13T05：32 左右，廣西桂林、全州（回波在本地）一帶新回波發(fā)展并東北向移動(dòng)，移動(dòng)速度緩慢，并且有新的回波在本地生成，影響永州中北部地區(qū)并隨時(shí)間擴(kuò)大影響范圍；回波性質(zhì)以混合性降水回波為主，回波強(qiáng)度在35～65 dBz；影響永州市的回波穩(wěn)定少動(dòng)，對(duì)永州市中北部產(chǎn)生了明顯的列車(chē)效應(yīng)；07-13T20：00 后，影響中北部的降水回波明顯減弱；07-13T23：00 左右，永州市中南部逐漸有新回波發(fā)展生成；07-13T20：00—07-14T 20：00 降水回波主要影響永州市中南部，但強(qiáng)度及范圍均不及07-13 白天。

本次過(guò)程降水雖以穩(wěn)定性降水為主，個(gè)別時(shí)段也有對(duì)流性降水產(chǎn)生，小時(shí)雨強(qiáng)最大達(dá)70 mm/h，從較大累積雨量的各區(qū)域站小時(shí)雨量分布可以看出，本次過(guò)程降雨時(shí)間長(zhǎng)，降水回波不斷生成、東移，列車(chē)效應(yīng)明顯。

6 預(yù)報(bào)偏差分析

07-12T20：00—07-14T20：00 這次永州的大到暴雨天氣過(guò)程，在07-12T20：00—07-13T08：00 北部報(bào)了大到暴雨，南部報(bào)了陣雨，漏報(bào)了永州南部縣區(qū)的中雨、大雨；07-13T08：00—20：00 北部報(bào)了大到暴雨，南部報(bào)了中到大雨，漏報(bào)了永州北部個(gè)別縣區(qū)出現(xiàn)的特大暴雨；07-13T 20：00—07-14T08：00 北部報(bào)了大雨，南部報(bào)了小雨，空?qǐng)?bào)了永州北部出現(xiàn)的大雨，漏報(bào)了永州南部縣區(qū)出現(xiàn)的中雨、暴雨07-14T08：00—20：00 北部報(bào)了中雨，南部報(bào)了小雨，空?qǐng)?bào)了永州北部個(gè)別縣區(qū)出現(xiàn)的中雨，漏報(bào)了永州南部縣區(qū)出現(xiàn)的中雨。

此次過(guò)程各模式在07-12T08：00 起報(bào)的12 h 間隔降水中，各模式在07-12 晚上報(bào)的強(qiáng)降水中心位置都偏北，EC模式及GRAPES 模式在07-13 白天報(bào)的降水與實(shí)況較為接近，各模式在07-13 晚上對(duì)南部縣區(qū)的強(qiáng)降水出現(xiàn)了漏報(bào)，各模式在07-14 白天預(yù)報(bào)與實(shí)況基本一致。這次過(guò)程總體而言EC 模式的預(yù)報(bào)較為準(zhǔn)確，GFS 和GRAPES 的預(yù)報(bào)偏小，對(duì)于這次局部大到暴雨的天氣過(guò)程基本上預(yù)報(bào)準(zhǔn)確。

分析預(yù)報(bào)偏差原因，當(dāng)時(shí)只考慮到短波槽過(guò)境，切變輻合雖自湘中偏北南移，但上下層配置并不好，并沒(méi)有過(guò)多考慮925 hPa 上輻合線一直位于湘中偏南一帶，造成了07-13T20：00—07-14T20：00 的漏報(bào)，再加之模式對(duì)這次過(guò)程基本預(yù)報(bào)偏小，預(yù)報(bào)員有些依賴(lài)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，在降水量級(jí)考慮保守些，雖然通過(guò)短時(shí)臨近預(yù)報(bào)進(jìn)行彌補(bǔ)，但是仍然很難做到百分之百正確。

7 小結(jié)

本次強(qiáng)降水過(guò)程受高空槽、低空急流及中低空切變線影響；強(qiáng)降水落區(qū)一直處于切變線南側(cè)，強(qiáng)勁西南急流中，中低層切變系統(tǒng)基本重疊；永州本地比濕達(dá)14 g/kg 以上，且位于水汽輻合中心；低層的輻合上升和高空的輻散抽吸有利于強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)；07-12T20：00，K指數(shù)數(shù)值最大為36，永州850 hPa 的假相當(dāng)位溫最大達(dá)到78，呈高溫高濕的狀態(tài)，這些特征與07-07—07-09 暴雨過(guò)程相似。

此次過(guò)程主要以混合型降水回波為主，回波強(qiáng)度35～65 dBz，屬穩(wěn)定性降水；回波移動(dòng)方向與回波帶的走向基本一致，形成“列車(chē)效應(yīng)”，是本次過(guò)程永州中北部地區(qū)產(chǎn)生大暴雨的直接原因；過(guò)程降水中發(fā)展的對(duì)流性單體，最大小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)70 mm/h。

分析預(yù)報(bào)偏差原因，當(dāng)時(shí)只考慮到短波槽過(guò)境，切變輻合雖自湘中偏北南移，但上下層配置并不好，并沒(méi)有過(guò)多考慮925 hPa 上輻合線一直位于湘中偏南一帶，造成了07-13T 20：00—07-14T20：00 的漏報(bào)，再加之模式對(duì)這次過(guò)程基本預(yù)報(bào)偏小，預(yù)報(bào)員有些依賴(lài)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，因而在降水量級(jí)考慮保守些。