8 月柳州一次副高影響下的持續(xù)性大暴雨過程分析

李亞琴,藍柳茹,蘇小玲,賴錫柳

（廣西壯族自治區(qū)柳州市氣象局，柳州 545001）

引言

西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱副高）是影響我國夏季的重要天氣系統(tǒng)，它的強弱變化、西進東退對雨帶分布有較大影響，很多學者從不同角度研究了副高在我國不同地區(qū)暴雨和強對流等災害天氣中的作用[1?10]。司東等[11]研究指出：華南強降水和印度季風區(qū)降水的共同作用使得副高加強西伸，副高南北兩側雨帶不但可以加強副高，同時又會激發(fā)正渦度增長，限制副高在南北方向上的活動，西側印度季風雨帶則會在副高西側激發(fā)反氣旋性渦度發(fā)展，即可誘使副高西伸。王黎娟等[12]研究表明：華南和江淮大范圍持續(xù)性暴雨期間，西太平洋副高位置均比同期氣候平均值異常偏南偏西，且強度偏強；華南暴雨期間，副高西北側華南地區(qū)以及西側孟加拉灣地區(qū)存在異常強烈的視熱源和視水汽匯；副高位置的短期變異與非絕熱加熱場及其配置有密切聯(lián)系。李真光[13]研究指出華南暴雨的形成有兩種基本天氣過程：一種是冷鋒暴雨，在形成熱低壓或熱倒槽后，西風帶有冷性低槽進入，相應有西太平洋副高西伸，使華南沿海西南氣流的厚度增高。而低層熱低壓或熱低槽由于暖平流加強而獲得發(fā)展，在冷空氣激發(fā)下，形成華南暴雨過程；另一種是鋒前暖區(qū)暴雨，在熱低壓的東南象限與越赤道氣流結合形成強偏南類低空急流。侯淑梅等[14]研究發(fā)現(xiàn)副高與西風帶相互作用過程中熱力、動力場特征差異明顯，副高西進，鋒區(qū)隨高度向北傾斜，坡度小，切變線和L 鋒區(qū)均為后傾，為典型的暖鋒降水；低層氣旋性輻合、切變線輻合、鋒面抬升是觸發(fā)暴雨的動力機制，低空急流是暴雨增強機制；副高減弱過程中，干冷空氣分別從低層和中層侵入θse暖脊，θse鋒區(qū)隨高度先向北后向南，呈交錯傾斜現(xiàn)象，坡度大，為典型的強對流降水，上升運動最為激烈；副高南撤過程中，θse鋒區(qū)隨高度向南傾斜，坡度大，為典型的高空槽降水。

廣西地處低緯度，造成廣西暴雨的3 種西風帶暴雨均與副高變化有密切的聯(lián)系。而副高與西風帶系統(tǒng)相互作用引發(fā)的暴雨多出現(xiàn)在廣西的前汛期，而后汛期多由熱帶天氣系統(tǒng)導致的降雨為主。2017 年8月9～15 日柳州北部出現(xiàn)了歷史上罕見的持續(xù)性大暴雨到特大暴雨天氣過程。9 日20 時～15 日20 時，累計降雨量250mm 以上的降雨主要出現(xiàn)在柳州北部（圖1a）；最大降雨量為718.3mm，出現(xiàn)在融安泗維河水庫（圖1b）；日降雨量最大482.1mm；14 日02～04 時，3h 降雨量高達227.8mm。此次強降雨過程持續(xù)時間長且強度大，強降雨落區(qū)重疊，特大暴雨引起山洪造成柳州北部河水暴漲，縣城被淹，泥石流導致房屋倒塌，給當?shù)貛砭薮蟮慕洕鷵p失和人員傷亡。該過程是柳州地區(qū)有氣象記錄以來8 月份最強的一次持續(xù)性強降水天氣過程，分析發(fā)現(xiàn)，它是在副高異常偏強且位置異常偏西的情況下發(fā)生，而副高進退先后與高原波動和華北槽相互作用是造成此次暴雨的主要環(huán)流背景。本文擬采用常規(guī)觀測資料、區(qū)域自動站雨量資料、NCEP 1°×1°再分析資料以及國家氣候中心提供的副高指數(shù)資料，對此次持續(xù)性暴雨過程進行分析，探究有無低槽配合及副高進退過程中暴雨產生的動力機制，以期為提高此類暴雨的預報能力提供科技支撐。

圖1 2017 年8 月9 日20 時～15 日20 時柳州累計降雨量空間分布（a）和13 日20 時～14 日20 時泗維河水庫站逐小時降雨量（b）（單位：mm）

1 柳州暴雨過程的副高演變特征及環(huán)流形勢

1.1 副高的演變特征

如表1 所示，對比近67a（1950～2017 年）平均的8月副高指數(shù)與2017 年8 月的副高指數(shù)發(fā)現(xiàn)：2017 年8 月的副高面積與強度指數(shù)均比多年平均偏強，脊線位置偏南2.8 個緯距，西伸脊點偏西23.6 個經距。2017 年8 月9～15 日暴雨期間，9～10 日副高脊線略微北抬，西伸脊點東退；11～13 日副高脊線穩(wěn)定，西伸脊點加強西伸，14～15 日副高脊線穩(wěn)定，西伸脊點減弱東退；16 日副高徹底東退北跳；在這個過程中，副高脊線在9～12 日有3 個緯度的北抬，之后維持在21.5°N附近，到16 日北跳到24.8°N；而西伸脊點經歷了先減弱東退后加強西伸再減弱東退的過程，變化幅度在12 個經度左右（圖略）。

表1 多年平均與2017 年8 月副高指數(shù)對比

一般實際預報中是通過500hPa 上588dagpm 線的位置來判斷副高的演變。如圖2 所示，9～11 日副高穩(wěn)定，588dagpm 線維持在廣西的東南部。如圖3a 所示，副高穩(wěn)定期間，高原小波動東移，切變線在黔桂交界一帶擺動維持，導致桂北地區(qū)強降雨；落區(qū)集中在柳州北部，從傍晚開始加強，到白天減弱，與高原波動的頻率相對應，而小波動引導中層干冷空氣侵入，使得桂北地區(qū)不穩(wěn)定度加大，加劇了上升運動，深厚的濕層又提供了充足的水汽，更易形成短時強降雨；這一時段暴雨中心融水香粉出現(xiàn)了小時雨強127.2mm 的強降雨，3h 降雨高達251.3mm，但是強降雨存在明顯的局地性。如圖3b 所示，12～13 日，副高加強西伸北抬，588dagpm 線到達廣西的北部；在此期間，廣西為西南急流控制，水汽輸送加大，上升運動加強，整個廣西處于高溫高濕的環(huán)境中，12 日夜間開始桂北又出現(xiàn)了強降雨，一直持續(xù)到13 日20 時；從12h 雨強來看，并沒有出現(xiàn)明顯間歇，強度進一步加大，強降雨范圍擴大連成片，落區(qū)從融水中部北抬到融水北部至三江一帶，暴雨中心的三江斗江連續(xù)3h 雨強超過50mm，5h 累計降雨234mm，持續(xù)時間長。如圖3c 所示，14～15 日，華北槽緩慢東移南壓，副高588dagpm 線東退到福建一帶；隨著低槽東移，槽后干冷空氣與副高西側的西南氣流在桂北交匯，在低層切變線配合下，上升運動加大，雨強進一步增大，落區(qū)隨副高東退從桂北南壓到桂南，強降雨結束。此次過程中，柳州自北向南出現(xiàn)了大范圍的大暴雨和局部特大暴雨，融安長安泗維河水庫24h 最大雨量達到482.1mm，最大小時雨量達到93.4mm，其強度、范圍及對流性極強。通過上述分析可知，副高的位置與柳州雨帶位置關系密切。

圖2 2017 年8 月8～16 日588 線位置變化（單位：dagpm）

圖3 2017 年8 月9～15 日廣西柳州地區(qū)累計降水量空間分布（a.9 日20 時～12 日20 時，b.12 日20 時～13 日20 時，c.13 日20 時～15 日20 時，單位：mm）

1.2 環(huán)流形勢

分析2017 年8 月9～15 日環(huán)流形勢（圖略）發(fā)現(xiàn)：8 月9～11 日，桂北的降雨主要是由500hPa 高原小波動東移引導低層切變線在黔桂交界一帶擺動產生的；而12～13 日的降雨，則是由華北槽與副高之間相互作用引起的，低層沒有明顯的切變線配合，其降雨落區(qū)在副高邊緣的西南急流中；14～15 日的降雨是華北槽東移引導低層切變線南壓進入桂北所產生的。因此把這次連續(xù)降雨過程分為三個階段：副高穩(wěn)定，高原波動東移；副高西進，切變線北抬；華北槽南壓，副高東退。各階段天氣形勢見表2。

表2 三個階段的天氣形勢

為了更好地對比這三個階段的降雨特征，對桂北地區(qū)的風場、相對濕度、水汽通量、垂直速度、θse做區(qū)域時間-垂直剖面（圖4）。從風場（圖4a）來看，9 日20 時～12 日08 時，副高穩(wěn)定，500hPa 為偏西風，無明顯的低槽進入桂北地區(qū)，僅在700hPa 附近有淺薄的波動；12 日08 時～13 日20 時，副高加強西伸時，桂北地區(qū)整層均為強烈的西南急流，13 日夜間開始中高層有明顯的低槽逐漸東移南壓進入桂北，副高東退。相對濕度場（圖4a）上，降雨時段桂北地區(qū)的濕層都比較深厚，而有小波動和低槽東移時，有明顯的干冷空氣侵入，桂北地區(qū)相對濕度≥70%濕層比副高加強時要淺薄，但其厚度也達到600hPa；在副高加強控制時，濕層厚度達到100hPa 高度，整個桂北都處于高濕的氣流中，在低層形成西南急流后，水汽更為充分，在低層形成了明顯的水汽飽和區(qū)（RH≥90%）。在降雨過程中，整個桂北地區(qū)700hPa 均為θse≥348K 的高溫高濕區(qū)（圖4c），受波動和低槽影響，θse也對應有明顯的冷舌侵入，槽越深厚冷舌擴展高度越低。在水汽輸送（圖4b）來看，9 日20 時～15 日20 時，桂北地區(qū)均有強烈的水汽輸送，水汽通量均大于6g·cm?1·hPa?1·s?1，強中心位于850hPa上下，中心最大強度達到16g.cm?1·hPa?1·s?1；在副高加強西伸，切變線北抬，低空西南急流建立時，水汽輸送最為強烈。從垂直運動（圖4b）來看，整個降雨過程中，桂北地區(qū)均為明顯的上升運動區(qū)，上升運動伸展高度達到200hPa 附近，其上升運動中心主要集中在850hPa 和250hPa，中心最大值達到?30×10?3·hPa·s?1；在副高穩(wěn)定，小波動東移和華北槽南壓，副高東退過程中，暖濕空氣受到鋒面抬升，強上升運動的中心高度較高，集中在925～500hPa 之間；而副高加強西伸時，桂北處于588dagpm 線內，中層高壓削弱了上升運動；在低層和高層出現(xiàn)了兩個中心，其上升運動強度比鋒面抬升時還要強，伸展高度更高。

圖4 2017 年8 月9～15 日桂北地區(qū)大氣時間-垂直剖面（a.風場（風矢，單位：m/s）和相對濕度（填色，單位：%）；b.風場（箭頭，單位：m/s）、水汽通量（填色，單位：g.cm?1·hPa?1·s?1）和垂直速度（虛線，單位：10?3·hPa·s?1）；c.θse（實線，單位：K）和比濕（填色，單位：g/kg））

對比分析可知：當有冷空氣侵入時，θse有明顯的冷舌，鋒區(qū)明顯，強上升運動從低層伸展到高層，濕層則主要集中在600hPa 以下；而副高控制時，西南急流建立濕層更深厚，中心強度更強，無明顯鋒區(qū)，在500hPa附近存在下沉運動，因此存在高低兩個上升運動中心。

2 暴雨動熱力場特征

2.1 副高穩(wěn)定，高原波動東移

圖5 給出了2017 年8 月9 日20 時～11 日20 時平均的850hPa 風場、比濕、θse、水汽通量、水汽通量散度空間分布。副高穩(wěn)定在桂東南期間，切變線在貴州南部，切變線南側為一致的西南氣流，風速為8～10m/s。θse鋒區(qū)位于重慶貴州交界一帶，處于切變線的后部，廣西處于θse≥352K 的高能區(qū)，比濕在14g/kg 以上，桂北地區(qū)處于高溫高濕區(qū)。水汽的強輻合區(qū)位于切變線附近，輻合中心水汽通量散度值為?3×10?7g·cm?2·hPa?1·s?1。700hPa（圖略），切變線比850hPa 偏南，位于黔桂交界一帶與θse鋒區(qū)重疊，鋒區(qū)狹窄，梯度達10K，340K 的θse低中心位于貴州中部，700hPa 有干冷空氣從貴州南部侵入，使得大氣層結斜壓性增大，當高原小波動東移靠近，切變線從黔桂交界南壓進入桂北，強水汽輻合區(qū)隨之南壓。這期間，低空西南急流不斷向桂北地區(qū)輸送水汽，水汽通量達 到20g·cm?1·hPa?1·s?1。這一時段暴雨區(qū)呈東北?西南向狹長帶狀，主要位于700hPa 鋒面附近及南側，850hPa 切變線右側風速最大輻合區(qū)與θse高能舌交界位置，925hPa 低空急流頂端左側風速與水汽輻合最強處。

圖5 2017 年8 月9 日20 時～11 日20 時平均的850hPa（a）風場（風矢，單位：m·s?1）、比濕（填色，單位：g·kg?1）、水汽通量散度（等值線，單位：10?7g·cm?2·hPa?1·s?1）和（b）水汽通量（填色，單位：g·cm?1·hPa?1·s?1）、θse（等值線，單位：K）空間分布（紅線表示切變線，黑框表示θse 鋒區(qū)）

強降雨主要出現(xiàn)在10 日02～08 時和10 日20 時～11 日02 時，分析這些時段的天氣系統(tǒng)配置能更好地研究其觸發(fā)機制。500hPa（圖略），10 日02 時，高原波動位于云南跟廣西交界一帶，振幅較小，副高強盛，588 線位于桂東南；10 日08 時，受副高阻擋，小波動仍維持在桂西，桂北地區(qū)仍處于槽前。700hPa，10 日02 時（圖6a），小槽與500hPa 對應在滇桂交界，在貴州的南部有切變線與θse鋒區(qū)重疊，鋒區(qū)狹窄，鋒區(qū)兩側梯度達到12K，340K 的θse低中心位于貴州的中部，貴州的西南部θse向南傾斜；10 日08 時（圖略），切變線南壓從桂西北進入廣西，貴州干冷空氣向南侵入，桂北地區(qū)為352K 的高能舌區(qū)。850hPa（圖略），9 日20 時，θse鋒面位于貴州重慶交界，切變線在其南側貴州南部，整個廣西為弱西南風；10 日02 時，桂東南的西南氣流加強為急流，切變線隨之北抬到貴州中部，而θse鋒區(qū)南壓到貴州中北部，黔桂交界一帶處于352k 的高能舌區(qū)，桂北位于急流軸左側風速輻合最大區(qū)域。925hPa，10 日02 時（圖6b），桂北處于356K 高能舌的頂端和西南低空急流氣旋性輻合區(qū)，位于水汽強輻合中心北側，水汽強中心的水汽通量散度達?4×10?7g·cm?2·hPa?1·s?1；從孟灣至廣西有一強的水汽輸送通道，10 日08 時水汽通量加大，中心強度達到24g·cm?1·hPa?1·s?1。由此可見，中層干冷空氣入侵，低層暖濕空氣加大，θse鋒區(qū)梯度增大，形成“上干下濕”的不穩(wěn)定層結，低層風速輻合是產生暴雨的動力機制。從暴雨中心融水香粉站的降雨來看，強降雨發(fā)生在鋒區(qū)南移，低層西南氣流加強的過程中。

圖6 2017 年8 月10 日02 時（a）700hPa 風場（風矢，單位：m/s）、θse（等值線，單位：K）、水汽通量（填色，單位：g·cm?1·hPa?1·s?1）和（b）925hPa 風場（風矢，單位：m/s）、θse（等值線，單位：K）、比濕（填色，單位：g·kg?1）空間分布；（c）沿109.5°E 的風場（風矢，單位：m/s）、θse（等值線，單位：K）、相對濕度（填色，單位：%）和（d）沿109.5°E 的風場（風矢，單位：m/s）、θse（等值線，單位：K）、垂直速度（填色，單位：10?3hPa·s?1）緯度-高度剖面

沿109.5°E（香粉）作θse、垂直速度、比濕垂直剖面。8 月9 日20 時（圖略），26°N 以北700hPa 以上為干冷空氣團控制，鋒區(qū)隨高度略微向南傾斜，24°～26°N 處于θse暖脊控制，脊的軸線垂直向上位于25°N 上空，高度達到700hPa，低層切變線位于θse鋒區(qū)附近，鋒區(qū)南側上升運動不明顯。10 日02 時（圖6c），低層暖濕空氣加強，θse鋒區(qū)梯度增強，暴雨處于θse 鋒面的南側，在暴雨中心附近為明顯的水汽飽和區(qū)（相對濕度≥90%），且向上伸展到300hPa 高度，在此期間上升運動加強，到10 日08 時上升運動達到?4×10?3hPa·s?1（圖6d）位于暴雨區(qū)上空850～600hPa。

10 日14 時（圖略），中層西南風增強，水汽加大，上升運動加強，使得低層水汽不斷向上輸送，導致500hPa 飽和區(qū)的寬度加大。700hPa 附近有干冷空氣侵入，使得θse鋒區(qū)加強，其梯度達16K。10 日20 時（圖略），水汽飽和區(qū)上升到對流層中上層 600～200hPa，濕層厚度加大，而θse鋒區(qū)維持在26°～27°N，隨高度向南傾斜，鋒區(qū)梯度加大到20K，切變線南壓到26°N 附近，上升運動從850hPa 伸展到300hPa，上升運動中心為?4×10?3hPa.s?1，位于暴雨區(qū)的800～500hPa。桂北降雨加強，雨強和范圍均比9 日夜間更大，香粉站22 時3h 降雨量高達251.3mm。

綜上所述，副高穩(wěn)定維持在桂東南，500hPa 多短波小槽東移時，暴雨區(qū)整層為西南氣流控制，空氣濕度大；當小波動東移時，中層有干冷空氣侵入，使得暴雨區(qū)北側的鋒面梯度增大，低層暖濕氣流迅速增強，在暴雨區(qū)附近形成強烈的風速輻合抬升觸發(fā)暴雨的發(fā)生，是產生強降水的動力機制；中低層水汽受到中層鋒面抬升，使得濕層厚度加大，濕層越深厚，降雨越強，范圍越大。

2.2 副高西進，切變線北抬

從11 日20 時開始，副高加強西伸，588 線向西北推進，700hPa（圖略）鋒面隨著北抬到四川重慶交界一帶，整個廣西處于西南急流水汽輸送帶上。在11 日20 時～13 日20 時的850hPa 上（圖7），廣西地區(qū)為一致的西南風急流，比濕>14g/kg，急軸上有中心強度為?3×10?7g·cm?2·hPa?1·s?1的水汽輻合中心，θse鋒區(qū)位于四川重慶一帶，352K 高能舌向東北伸展到湖南北部，從南海至長江流域有水汽通量超過20g·cm?1·hPa?1·s?1的水汽輸送通道，整個廣西桂北處于急流軸中心水汽通道上，在水汽輻合中心的左側，θse為352k 的高能區(qū)。

圖7 同圖5，但為11 日20 時～13 日20 時平均

這一階段的降雨主要出現(xiàn)在11 夜間～12 日早上，12 日白天降雨減弱，12 日夜間開始降雨又逐漸加強，并一直持續(xù)到13 日20 時。11 日20 時副高加強西伸，中層西南氣流向北推進，700hPa 貴州地區(qū)轉西南氣流，廣西處于西南急流帶上；850hPa 的θse鋒區(qū)在貴州與重慶交界地帶，切變線在鋒區(qū)南側，位于貴州中部，切變線附近為強的水汽輻合區(qū)，輻合中心強度達到?8×10?7g·cm?2·hPa?1·s?1，352k 的θse高能舌東北向伸展到貴州湖南交界北部，桂北位于高能區(qū)中偏南氣流氣旋式風向風速輻合區(qū)，水汽輻合不明顯；925hPa 桂西北為弱的輻合區(qū)，桂東北處于西南氣流氣旋性彎曲區(qū)，強水汽輻合區(qū)主要集中在桂西北。到12 日02 時，西南氣流加強，西南風從12m/s 迅速加大到18m/s，850hPa 切變線北抬到貴州北部，強水汽輻合中心隨之北抬，桂北處于急流軸中心，有弱的水汽輻合；而925hPa 南風加大，急流軸北推到桂北，強水汽中心在急流軸頂端氣旋式輻合區(qū)，風速輻合達到12m/s。這時桂北地區(qū)降水達到最強，暴雨中心拉川村03 時3h 降雨達78.3mm；到12 日08 時，850hPa 西南氣流維持，925hPa南風減弱，桂北轉為偏南風，風速減小，降雨減弱。

到12 日20 時，中緯度有低槽東移，使得重慶貴州北部的θse鋒區(qū)加強南壓，切變線處于鋒區(qū)南側強水汽輻合中心，廣西處于352K 的高能舌區(qū)。隨著西南風逐步加強，到13 日02 時，θse暖舌向北推進，桂北地區(qū)θse達到354K，925hPa 南風急流軸向北推進到桂中，桂北處于急流軸頂端風向氣旋型彎曲的最大處，風速輻合達10m/s，桂北再次出現(xiàn)了強降雨。到13 日白天，700hPa 小槽東移，θse鋒區(qū)隨之南壓到貴州中部，850hPa 切變線與鋒區(qū)位置重疊（圖8a），925hPa 偏南急流逐漸轉為西南急流，黔桂交界一帶形成西南風與東南風的輻合線，桂北地區(qū)維持強的水汽輻合，白天強降雨得以維持，三江斗江鎮(zhèn)12～14 時3h 降雨超過50mm，6h 降雨高達240.4mm。

圖8 2017 年8 月13 日（a）08 時850hPa 風場（風矢，單位：m/s）、θse（等值線，單位：K）、水汽通量（填色，單位：g·cm?1·hPa?1·s?1）空間分布；（b）14 時沿109.7°E 的風場（風矢，單位：m/s）、θse（等值線，單位：K）、相對濕度（填色，單位：%）緯度-高度剖面

綜上所述，副高加強西伸過程中，廣西上空對流層中上層為一致西南暖濕氣流，強度為急流，桂北處于急流軸中心附近，925hPa 超低空急流加強，急流軸北推，在桂北地區(qū)形成強的風速輻合，低層氣旋性切變線輻合抬升是觸發(fā)暴雨的動力機制，低空急流對暴雨起到增強的作用。

沿109.66°E（斗江）作θse、垂直速度、相對濕度緯度-高度剖面（圖8b）。11 日20 時～12 日20 時，暴雨區(qū)上空為θse暖脊區(qū)控制，鋒面不明顯，500hPa 為一致的西南氣流，在副高西伸過程中600～925hPa 西南風加強為急流；暴雨區(qū)附近上升運動加強，從近地面一直伸展到200hPa 高度，水汽飽和區(qū)主要集中在700hPa以下；隨著副高加強西進，厚度逐漸增大，到13 日14 時，桂北上空整層相對濕度達90%以上。由此可見，副高西進過程中，中上層西南風增強，并向下伸展，暖濕平流加大在桂北地區(qū)形成強的風速和水汽輻合，形成南風中的暖區(qū)對流性降雨，低層強風速和水汽輻合抬升是暴雨發(fā)生的動力機制，超低空急流對暴雨有增強作用。

2.3 低槽東移，副高東退

如圖9 所示，13 日20 時～15 日20 時，華北槽東移南壓，副高減弱東退。這期間廣西處于暖濕水汽輸送帶上，水汽輸送通量平均最大達16g·cm?1·hPa?1·s?1，桂北位于急流軸頂端左側氣旋式輻合區(qū)，比濕平均超過14g/kg，桂北地區(qū)仍存在強的水汽輻合，輻合中心強度?2×10?7g·cm?2·hPa?1·s?1，θse鋒區(qū)位于湖南中北部，桂北處于348k 高能舌區(qū)。

圖9 同圖5，但為13 日20 時～15 日20 時平均

這一階段的降水無明顯的時間間歇，從13 日夜間開始一直持續(xù)到15 日白天，降雨強度較之前更大，范圍從北至南逐步南壓。13 日20 時（圖略），588 線維持在黔桂交界一帶，華北槽從華北一直伸展到貴州的中南部；700hPa 的θse鋒面位于貴州的中南部，鋒面梯度12K；850hPa 的θse鋒面在四川一帶，切變線位于鋒區(qū)南側貴州中部，桂東南至江西一帶有西南急流，桂北處于切變線右側，西南急流軸左側的352K 高能區(qū)；925hPa 輻合線位于黔桂交界，桂北處于輻合線附近θse為360K 高能舌的頂端，桂東南一帶有水汽通量>20g·cm?1·hPa?1·s?1的水汽輸送中心，桂北處于強的風向風速輻合區(qū)。14 日02 時（圖略），700hPa 低槽東移進入滇桂交界；850hPa 切變線略微南壓到貴州中南部，桂東南的急流帶增大到桂西南；925hPa 輻合線進入桂北，桂南的西南風轉變?yōu)槠巷L急流，強水汽中心北抬到桂中，水汽通量散度中心強度迅速增大到?6×10?7g·cm?2·hPa?1·s?1；桂北位于輻合線和強水汽輻合中心處，開始出現(xiàn)強降雨，暴雨中心融安泗維河水庫出現(xiàn)了193.4mm 的降雨，02 時3h 降雨高達227.8mm。14 日08 時（圖略），700hPa 低槽進入桂西，桂北處于槽前西南氣流區(qū)，θse鋒區(qū)仍在貴州中南部；850hPa 切變線南壓到貴州南部，桂北處于切變線南側附近；925hPa 輻合線上，廣西中部一直維持偏南風急流，桂東北正好處于強的水汽輻合中心，水汽通量散度加大到?8×10?7g·cm?2·hPa?1.s?1。14 日14 時，風速略微減小，但桂北地區(qū)仍有6～8m/s 的風速輻合，仍處于水汽通量散度達?4×10?7g·cm?2·hPa?1.s?1的水汽輻合中心，白天桂北地區(qū)的強降雨得以維持。到14 日夜間（圖略），東北風與偏南風的切變線逐步南壓，凌晨偏南氣流有所加強，柳州中部正好處于切變線附近強水汽輸送帶的頂端。到15 日白天（圖略），500hPa 逐漸轉為槽后偏北氣流，低層切變線減弱逐漸轉為一致的弱偏南氣流影響，強降雨天氣結束。

沿109.53°E（泗維河水庫）作風場、θse、相對濕度的時間-垂直剖面（圖略）。13 日夜間～15 日，500hPa低槽緩慢東移，干冷空氣逐漸由中上層向低層擴展，低層暖脊厚度較低，但暴雨區(qū)在850～925hPa 仍為較強的暖濕氣流區(qū)。13 日夜間～14 日，隨著低槽逐漸靠近桂北，使得垂直上升運動加強，其高度達300hPa 以上，其中心強度也達到?10×10?3hPa·s?1，而暴雨區(qū)濕層的厚度達到200hPa 高度。因此，14 日凌晨柳州中北部仍出現(xiàn)較強降雨，泗維河水庫從14 日01～10 時10h累計降雨量達463.4mm，雨強達到93.4mm/h；到14 日夜間暖濕氣流和上升運動均減弱，強降雨范圍及強度減?。坏?5 日，低槽東移強降雨結束。由此可見，中高層干冷空氣增強南壓并向低層擴展，與低層的暖濕氣流交匯，低層切變線南壓，近地層的輻合抬升是觸發(fā)強降雨的動力機制，中高層干侵入對降雨有增強作用，降雨強度與副高西進時暖區(qū)降雨強度差別不大，強降水位于水汽通量頂端與θse暖脊軸線附近，飽和區(qū)范圍狹窄，厚度在200hPa 以下。

3 結論

本文利用常規(guī)觀測資料、區(qū)域自動站雨量資料、NCEP 1°×1°再分析資料以及國家氣候中心提供的副高指數(shù)資料，分析了2017 年8 月9～15 日發(fā)生在柳州北部的持續(xù)性大暴雨到特大暴雨天氣過程，得到如下結論：

（1）暴雨發(fā)生分為三個階段：副高穩(wěn)定，高原波動東移；副高西進，切變線北抬；華北槽南壓，副高東退。

（2）第一階段：副高穩(wěn)定在桂東南，高原小波動東移，切變線在黔桂交界一帶擺動維持導致桂北地區(qū)強降雨，落區(qū)集中在柳州北部，具有明顯的局地性和對流性，小時雨強大，傍晚開始加強，白天減弱，與高原波動的頻率相對應。主要的物理機制：小波動引導中層干冷空氣侵入，低層暖濕氣流夜間增強，使θse鋒區(qū)增大，形成明顯的上干下濕的不穩(wěn)定層結，強上升運動的中心高度集中在925～500hPa 之間，邊界層輻合抬升是產生暴雨的觸發(fā)機制，低層風速輻合加強上升運動。強降水發(fā)生在鋒區(qū)南側，低層西南氣流加強的過程中。

（3）第二階段：副高加強，廣西為西南急流區(qū)，水汽輸送加大，濕層增厚，θse明顯上升，垂直運動存在高低兩個中心。桂北處于高溫高濕的不穩(wěn)定層結中，中層受副高下沉氣流影響，使低層暖濕不穩(wěn)定能量集聚，在近地層超低空急流加強，急流軸北推過程中，急流軸左側的氣旋性切變和風速輻合抬升觸發(fā)暴雨，不穩(wěn)定能量釋放過程中使得高低層兩個垂直運動中心打通，上升運動進一步加強。強降雨出現(xiàn)在副高邊緣的西南氣流中，落區(qū)從北收到融水北部至三江一帶，強度更大，出現(xiàn)成片的暴雨區(qū)，沒有明顯的時間間歇，持續(xù)時間長。

（4）第三階段：華北槽緩慢東移南壓，副高逐漸東退，隨著低槽東移，槽后較強干冷空氣與副高西側的西南氣流在桂北交匯，形成強烈鋒區(qū)，近地層的輻合抬升是觸發(fā)強降雨的動力機制，中高層干侵入對降雨有增強作用。低層有切變線配合，上升運動加大，雨強進一步增大，從桂北逐漸南壓到桂南，強降雨結束，是三個階段中降雨強度最大、范圍最高、對流性最強的時段。