2021年2次初夏強降水過程對比分析

吳君濤 魏杰平

摘要 利用常規(guī)觀測資料、衛(wèi)星觀測資料和雷達資料，對孝感市2021年5月10日和5月14—15日2次強對流天氣進行對比診斷分析，并結(jié)合預(yù)報服務(wù)情況進行簡要回顧，旨在提高暴雨預(yù)報預(yù)警水平，提高防災(zāi)減災(zāi)能力。結(jié)果表明：2次過程前期的環(huán)流背景均有利于能量累積，同時高空槽線、中底層西南急流和切變線的存在也有助于不穩(wěn)定能量的觸發(fā)，形成強降水過程。但是，10日強對流天氣局地性更強，強對流天氣以大風(fēng)為主，雨帶落區(qū)有明顯向北移動的軌跡;14—15日強對流天氣以短時強降水為主，在雷達回波上出現(xiàn)了明顯的列車效應(yīng)，形成14日夜間持續(xù)性的強降水過程。

關(guān)鍵詞 暴雨過程;環(huán)流形勢;動力條件;對流云團;對比

中圖分類號：P426.62 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）10–0042–03

近年來，我國極端降水、干旱、高溫等異常天氣事件頻發(fā)，孝感市位于湖北中東部，暴雨是孝感市主要災(zāi)害性天氣之一。在全球變暖的背景下，極端氣候事件頻繁發(fā)生，暴雨造成的災(zāi)害性損失也越來越重。孝感市暴雨、大暴雨主要集中在梅雨期（6—7月），但是春末夏初的暴雨過程與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系更加緊密。孝感氣象站自1957年建站以來，多年1—5月平均降水量437 mm，歷史上<300 mm和>600 mm的年份均有7年，降水量最少的是2011年175 mm，最多的是1993年727.3 mm。降水量過多或過少均會對春末夏初農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不利影響，在這種情況下，春末夏初的強降水必然會引起社會公眾的特別關(guān)注[1-4]。

1 天氣實況

2021年5月10日，受中低層切變線影響，孝感市出現(xiàn)一次較強降水過程，大部地區(qū)風(fēng)力較大，同時伴有雷電、短時強降水等強對流天氣。全市大部分地區(qū)出現(xiàn)7～8級大風(fēng)，局部出現(xiàn)9～10級的陣風(fēng)，極大風(fēng)速25.9 m/s（10級），15：42出現(xiàn)在雙峰山景區(qū)。全市自動氣象站累計雨量有6站暴雨，最大過程累計降水量為孝昌雙峰山景區(qū)站63.2 mm，最大小時雨強出現(xiàn)在孝南西河站53.2 mm（10日15：00～16：00），強降水中心位于孝感市東部，主要出現(xiàn)在14：00～17：00。

5月14—15日，受高空槽東移和中低層切變線共同影響，孝感市出現(xiàn)一次較強降水過程，大部分地區(qū)大到暴雨，局地大暴雨，并伴有雷電、大風(fēng)、短時強降水等強對流天氣。最強降水時段出現(xiàn)在14日夜間。全市自動氣象站累計雨量有40站大暴雨，66站大雨，最大過程累計降水量為孝感站168.6 mm，小時雨強56 mm（05：00～06：00），導(dǎo)致孝感市城區(qū)嚴(yán)重積水，最大小時雨強出現(xiàn)在鄭家河站71.7 mm（14日22：00～23：00），強降水主要時段發(fā)生在14日20：00～15日08：00。在此次強降水過程中，孝感累計受災(zāi)人口86 269人。緊急避險11人，緊急轉(zhuǎn)移安置24人，其中集中安置11人，分散安置13人，需緊急救助3人，需過渡性救助3人;農(nóng)作物受災(zāi)面積4 709 hm2，成災(zāi)面積1 713 hm2，絕收面積117 hm2;倒塌房屋8戶18間，嚴(yán)重?fù)p房15戶29間，一般損房24戶32間;直接經(jīng)濟損失3 321萬元，其中農(nóng)業(yè)損失2 493萬元，工貿(mào)損失5萬元，基礎(chǔ)設(shè)施損失361萬元，公共服務(wù)損失65萬元，家庭財產(chǎn)損失357萬元，其他損失40萬元。

2 成因分析

2.1 環(huán)流形勢與影響系統(tǒng)

有研究分析夏季極端降水事件指出，極端降水事件與副熱帶高壓異常密切相關(guān)。在500 hPa形勢場圖上（圖1），10日08：00中緯度地區(qū)有明顯的階梯槽向東移動，同時重慶西部有氣旋性環(huán)流生成東移，高緯度地區(qū)以西偏北氣流為主，副高邊緣在華南沿海一帶對孝感沒有明顯影響。此時，孝感上空受西南風(fēng)控制，有明顯的暖平流促進能量的累積。14日20：00中緯度至低緯度地區(qū)南支槽東移，槽底暖平流使其加深發(fā)展。副高較14日略有北抬，使西南氣流變得更為強勁。孝感受西南氣流控制，同時位于暖脊頂部，較強的暖平流使孝感的水汽、能量累積變得更強。

在850 hPa形勢場圖（圖2）上，10日08：00重慶西部的西南渦位置較高層稍稍向東偏移，東側(cè)配合有切變線引導(dǎo)西南渦向東移動，孝感受其影響。同時，該西南渦前側(cè)有一個明顯的暖中心，暖中心位置較切變線偏北，兩相結(jié)合引導(dǎo)西南渦向東偏北的方向移動。另外，華南至華中一帶有西南急流輸送水汽和能量，至孝感有一定的風(fēng)速切變。不穩(wěn)定能量的累積和后側(cè)的西南渦沿切變東移為強對流的觸發(fā)提供條件。14日20：00西南渦中心在重慶南側(cè)，但切變線和引導(dǎo)氣流較10日偏北，因此該西南渦仍然向東偏北方向移動。華南至華中一帶的西南急流明顯強于10日，孝感位于急流出口處附近，風(fēng)速達16 m/s左右，更強的水汽能量輸送也給孝感帶來了更強的能量累積和更好的觸發(fā)條件，使得14日比10日更易產(chǎn)生短時強降水。

2.2 變高

從10日08：00和14日20：00 850 hPa變高圖（圖3）上對比可以看出，2個時次上孝感均受到負(fù)變高的控制，變高中心均在孝感以西的位置。從強度上看，10日08：00達到-4.6 gpm，強于14日20：00，更強的變高也能體現(xiàn)出10日受到雷暴大風(fēng)的影響。另外，10日08：00河套地區(qū)有一正變高中心迅速向南移動發(fā)展，它切斷了孝感與負(fù)變高中心的聯(lián)系，也使得降水過程很快趨于結(jié)束。14日20：00的正變高中心在河套西側(cè)呈東北西南向，它向東南移動時，也使得孝感在較長時間內(nèi)受到負(fù)變高的控制，降水過程時間延長，累計降水量更大。

2.3 對流有效位能

5月10日08：00湖北中東部地區(qū)對流有效位能在600～900之間，孝感大部分地區(qū)在900以上，局部達到1 200以上。白天氣流明顯上升，有助于對流有效位能的累積和增加。此時，850 hPa溫度為6℃，溫度露點差在14℃左右，整體濕度條件一般。經(jīng)過午后強對流天氣的能量釋放后，孝感的對流有效位能降至0左右，僅北部在300以下，降水天氣基本結(jié)束。

5月14日20：00湖北中東部地區(qū)對流有效位能在1 200以上，部分地區(qū)在2 100以上，孝感大部分地區(qū)也達到了1 200，局部1 500以上。同時，850 hPa溫度為17℃，溫度露點差僅有3℃左右，中低層具有較好的濕度條件。經(jīng)過夜間強降水過程，15日08：00孝感對流有效位能仍在300左右，降水天氣趨于結(jié)束。

對比2次過程，14—15日具有更強的對流有效位能、更好的濕度條件，以及更長時間的維持和緩慢的釋放過程。因此，此次過程表現(xiàn)為長時間的強降水，局部有大風(fēng)雷電的強對流天氣。10日雖然也有較強的能量累積，但整體濕度條件偏弱，能量釋放較快，因此主要表現(xiàn)為大風(fēng)，伴有雷電強降水的強對流天氣。

3 結(jié)論

（1）通過對環(huán)流形式分析表明，2次過程有相似的環(huán)流形式，但是5月14—15日的副高更強，使得此次過程有更強的急流輸送水汽。同時，西南渦也更強，影響范圍也更廣，兩相疊加使得此次過程持續(xù)時間更長，從而產(chǎn)生更大范圍的降水。

（2）通過對2次過程局地的變高、變溫分析表明，短時間內(nèi)更為強烈的變高和變溫容易形成較強的對流性天氣，但持續(xù)時間較短，而持續(xù)性的能量補充才能形成持續(xù)時間較長的大范圍降水。

（3）短期的熱力不穩(wěn)定與對流不穩(wěn)定觸發(fā)機制易產(chǎn)生局地性較強的強對流天氣，但持續(xù)時間更長的系統(tǒng)產(chǎn)生的列車效應(yīng)，更易形成持續(xù)時間長和影響范圍廣的降水天氣過程。

參考文獻

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Comparative Analysis of Two Heavy Precipitation Processes in Early Summer in 2021

WU Jun-tao et al（Xiaogan Meteorol-ogical Bureau， Xiaogan， Hubei 432300）

Abstract Based on conventional obser-vation data， satellite observation data and radar data， two severe convective weather events in Xiaogan city on May 10 and May 14-15， 2021 were compared and analyzed. The results show that the circulation background in the early stage of the two processes was conducive to the energy accumulation， and the existence of upper trough line， mid-bottom southwest jet and shear line also contributes to the triggering of unstable energy and the formation of heavy precipitation process. However， the severe convective weather on October 10 was more localized， with strong winds as the main feature， and the rain belt moved northward obviously. From 14th to 15th， the severe convective weather was mainly short-time heavy precipitation， and obvious train effect appeared on radar echo， forming a continuous heavy precipitation process on the night of 14th.

Key words Heavy rain process; Circulation situation; Dynamic conditions; Convective cloud clusters; Comparative