2020年7月4—8日長江中游極端暴雨特征分析

黃治勇，王婧羽，周文

（1.中國氣象局干部培訓(xùn)學(xué)院湖北分院，武漢430074；2.中國氣象局武漢暴雨研究所暴雨監(jiān)測預(yù)警湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430205）

引 言

我國將“梅雨”定義為從6月中旬到7月中旬江淮流域的雨季(Tao and Chen，1987；丁一匯等，2007)。梅雨雨季的開始也標(biāo)志著北半球夏季風(fēng)在東亞地區(qū)的爆發(fā)(葉篤正和黃榮輝，1996；張耀存和況雪源，2008)。我國6—7月大部分旱澇災(zāi)害是由梅雨異常引起的(Chen and Chang，1980；Fu et al.,2016a；Li et al.,2016)。關(guān)于梅雨特別是梅雨鋒暴雨的研究一直備受關(guān)注。有關(guān)研究表明(陶詩言等，2001；陶詩言等，2004；倪允琪等，2004；趙思雄等，2004；Zhang et al.,2008；江麗俐等，2009；張春艷等，2012；Fu et al.,2016b)，從大尺度環(huán)流背景上看，梅雨鋒雨帶一般位于在副熱帶高壓(以下簡稱副高)西側(cè)或北側(cè)邊緣，而梅雨鋒暴雨則發(fā)生在梅雨鋒和江淮切變線附近，暴雨區(qū)水汽主要來自沿副高邊緣的東南季風(fēng)和來自孟加拉灣的西南季風(fēng)的輸送。梅雨鋒暴雨發(fā)生發(fā)展過程中常伴隨α中尺度低壓系統(tǒng)(如低渦)，此類低壓系統(tǒng)主要有兩種:一是水平尺度500～1 000 km、生命史大約1 d的低壓系統(tǒng)，這種低壓常與暴雨中心相聯(lián)系；二是江淮氣旋，水平尺度達(dá)1 000 km以上，生命史可達(dá)數(shù)日，常引發(fā)較大范圍的連續(xù)暴雨。張文建等(2004)、程明虎等(2004)、倪允琪等(2004)以及Yasunari和Miwa(2006)研究發(fā)現(xiàn)，梅雨鋒上一些尺度為200～500 km的α中尺度對流系統(tǒng)(MαCS)也常引發(fā)暴雨，這些MαCS中存在20～200 km的β中尺度對流體和對流線。朱乾根等(2001)、趙思雄等(2004)、梅士龍和管兆勇(2008)、高守亭等(2008)、袁媛等(2017)對梅雨鋒的研究表明，梅雨鋒由假相當(dāng)位溫(θse)密集帶構(gòu)成，其在長江中下游地區(qū)一般表現(xiàn)為雙鋒梅雨鋒系。梅雨鋒的維持機(jī)制較為復(fù)雜，一般認(rèn)為是梅雨鋒鋒生作用與鋒前中尺度對流系統(tǒng)發(fā)展形成的一種正反饋過程。另外，西風(fēng)帶系統(tǒng)在向梅雨鋒輸送冷空氣的同時(shí)，直接向鋒前中尺度對流系統(tǒng)輸送正渦度。由于梅雨形成受季風(fēng)、水汽等諸多因子影響，豐梅年和少梅年大尺度環(huán)流特征、熱力、動力和梅雨鋒結(jié)構(gòu)等方面都存在顯著差異，常導(dǎo)致長江中下游不同地區(qū)梅雨鋒降水持續(xù)時(shí)間和降水強(qiáng)度不一(丁一匯等，2007；杜銀等，2008；王芬等，2017；趙曉琳和牛若蕓，2019)。迄今為止，對梅雨鋒及梅雨鋒暴雨的認(rèn)識還有許多不足，有待進(jìn)一步加深。2020年7月4—8日，長江中游地區(qū)發(fā)生一次明顯的持續(xù)性大暴雨過程，湖北和安徽兩省多地累計(jì)降水量破有氣象記錄以來歷史同期紀(jì)錄。本文利用多普勒天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星、自動氣象站等監(jiān)測數(shù)據(jù)及NCEP再分析資料，分析了這次梅雨鋒暴雨的發(fā)生發(fā)展演變過程，對中尺度系統(tǒng)演變和梅雨鋒上溫度、濕度、渦度、垂直速度等分布特征進(jìn)行了探討，以期進(jìn)一步加深對梅雨鋒暴雨的認(rèn)識，為相關(guān)研究及暴雨預(yù)警提供參考。

1 降水實(shí)況

2020年7月4—8日，長江中游地區(qū)發(fā)生一次大范圍暴雨過程。這次暴雨過程從4日凌晨自貴州東北部和湖北西部開始發(fā)生，然后向東部地區(qū)擴(kuò)展，8日上午基本結(jié)束，持續(xù)時(shí)間超過4 d。其中，4日強(qiáng)降水主要位于貴州東北部、湖南西北部、湖北南部和東部、安徽南部和江西北部，5日和6日強(qiáng)降水仍在上述地區(qū)維持，且強(qiáng)度增大，7日雨帶南移，長江中游暴雨趨于結(jié)束。從4日08時(shí)(北京時(shí)，下同)—8日08時(shí)自動氣象觀測站(含區(qū)域站)累計(jì)雨量分布圖(圖1a，見上頁)上看出，湖南西北部、湖北南部和東部、安徽南部、江西北部地區(qū)4 d累計(jì)雨量普遍超過300 mm，其中湖北東部、安徽南部、江西北部的部分地區(qū)累計(jì)雨量超過450 mm，湖北東部局地累計(jì)雨量超過700 mm(黃岡市巴河站1 006.8 mm、豐山站810.8 mm，洪湖市燕窩站727.3 mm，武漢市烏龍泉站704.9 mm)。武漢區(qū)域氣候中心統(tǒng)計(jì)資料顯示，武漢、黃岡和洪湖市多年平均降水量約為1150～1 450 mm，其中6—8月降水量約占全年降雨量的40%?？梢?，這次持續(xù)暴雨過程具有持續(xù)時(shí)間長、覆蓋范圍廣、暴雨落區(qū)集中、累計(jì)雨量大的特點(diǎn)。

圖1 2020年7月4日08時(shí)—8日08時(shí)長江中游地區(qū)累積雨量(單位:mm)分布(a，其中數(shù)字1—4分別表示巴河、豐山、燕窩、烏龍泉站)，以及巴河(b1)、豐山(b2)、燕窩(b3)、烏龍泉(b4)四站逐小時(shí)雨量(單位:mm)變化Fig.1(a)Accumulated precipitation (unit: mm) in the middle reaches of the Yangtse River and the hourly rainfall (unit: mm) at (b1) Bahe, (b2) Fengshan,(b3) Yanwo and (b4) Wulongquan intensive AWSs from 08∶00 BT 4 to 08∶00 BT 8 July 2020. In (a) the numbers 1-4 mark Bahe,Fengshan, Yanwo and Wulongquan stations, respectively.

從4日08時(shí)—8日08時(shí)巴河、豐山、燕窩和烏龍泉等4站逐小時(shí)雨量分布圖(圖1b，見上頁)上看，降水主要分為3個(gè)時(shí)段，即4日08—15時(shí)、5日05時(shí)—6日16時(shí)、7日06時(shí)—8日05時(shí)。第1時(shí)段降水強(qiáng)度最小、持續(xù)時(shí)間最短，第2時(shí)段降水強(qiáng)度最大、持續(xù)時(shí)間最長，3個(gè)時(shí)段間隔時(shí)間均不超過12 h。其中，1 h最大雨量為88.3 mm(烏龍泉站，6日05時(shí))，3 h最大雨量為178.9 mm(燕窩站，6日01—03時(shí))?？梢姡@次持續(xù)暴雨過程具有對流性特點(diǎn)。

2 大尺度環(huán)流形勢分析

2020年7月4日20時(shí)天氣圖顯示，200 hPa南亞高壓向東伸展至105°E附近，長江中下游地區(qū)處于高空急流入口區(qū)右側(cè)(圖2)。500 hPa中高緯度維持“兩槽一脊”的“Ω”型環(huán)流形勢(圖2a)，其中阻塞高壓脊位于100°E附近，其西側(cè)為一切斷低壓，東側(cè)東西伯利亞至我國東北地區(qū)為一低壓槽區(qū)，槽底以階梯槽形式向南伸至長江中下游地區(qū)。赤道西太平洋副高控制著長江以南大部地區(qū)，其120°E高壓脊線位于25°N附近。700 hPa(圖2b)和850 hPa低空急流自廣西北部經(jīng)湖南向東北方向伸展至長江沿線，在低空急流左側(cè)和北側(cè)有一條切變線位于貴州東北部、湖南北部、湖北中部、安徽南部和江蘇中部。地面圖上(圖略)，自西南地區(qū)向東北延伸的暖低壓與華北地區(qū)高壓之間形成的準(zhǔn)靜止鋒位于長江江南沿江地區(qū)。

從天氣系統(tǒng)演變上看(圖2c—h)，500 hPa中高緯度“Ω”型環(huán)流形勢始終維持，副高588 dagpm線雖有所東縮，但120°E高壓脊線位置維持在21°—23°N；700 hPa和850 hPa切變線位置基本未動，地面準(zhǔn)靜止鋒南北擺動幅度不超過100 km。在此期間，500 hPa東北地區(qū)低槽連續(xù)多次分裂出小槽向南移動至長江沿線，伴隨低空急流每一次增強(qiáng)，對應(yīng)長江中游地區(qū)暴發(fā)一次暴雨。7日08時(shí)，500 hPa阻塞高壓脊崩潰，副高東移南退，長江中游地區(qū)暴雨逐漸結(jié)束。

圖2 2020年7月4日20時(shí)(a,b)、5日20時(shí)(c,d)、6日20時(shí)(e,f)、7日20時(shí)(g,h)的天氣影響系統(tǒng)(a、c、e、g)與700 hPa水平風(fēng)場(b、d、f、h)圖a、c、e、g中，實(shí)線為500 hPa位勢高度，單位:gpm；填色區(qū)為200 hPa風(fēng)速，單位:m·s-1；風(fēng)向桿為850 hPa風(fēng)速大于等于12 m·s-1風(fēng)場。圖中上下兩條綠色實(shí)線分別表示黃河和長江Fig.2(a,c,e,g)Configuration of main synoptic systemsand(b,d,f,h)horizontal wind field at 700 hPaat(a,b)20∶00 BT 4,(c,d)20∶00 BT 5,(e,f)20∶00 BT 6 and(g,h)20∶00 BT 7 July 2020.In(a),(c),(e)and(g),solid linesdenotegeopotential height(unit:gpm)at 500 hPa,color-filled areasdenotewind speed(unit:m·s-1)at 200 hPa,wind barbsdenotethe850 hPawind that isgreater than or equal to12 m·s-1.Thesolid green linesin all figuresmark the Yangtze River and the Yellow River.

綜上分析表明，這次持續(xù)暴雨是在500 hPa中高緯度“Ω”型環(huán)流和低緯度副高穩(wěn)定的大尺度環(huán)流背景下發(fā)生的；長江中游地區(qū)正好處于200 hPa高空急流出口區(qū)右側(cè)、500 hPa副高北側(cè)、700 hPa和850 hPa低空急流出口區(qū)左側(cè)以及地面準(zhǔn)靜止鋒附近。

3 中尺度對流系統(tǒng)的演變特征

分析此次暴雨過程前后FY-2衛(wèi)星紅外云圖演變可知(圖略)，7月4—8日在長江中下游地區(qū)沿江淮切變線維持一條近東西向云帶，其中有多個(gè)不均勻?qū)α髟茍F(tuán)自西向東移動。從對應(yīng)的華中區(qū)域多普勒天氣雷達(dá)回波演變看，一條混合型帶狀回波隨云團(tuán)移動。選取上述4站雨強(qiáng)最大時(shí)段的組合反射率因子圖分析梅雨鋒云系中的對流演變特點(diǎn)，具體選取7月6日01—06時(shí)華中區(qū)域雷達(dá)網(wǎng)組合反射率因子拼圖(圖3)。

從圖3中可見，降水回波呈帶狀分布，自西向東移動，南北擺動幅度很小，且強(qiáng)度超過30 dBz的回波南北寬度最窄處僅約100 km、最寬處不到300 km，而強(qiáng)度超過35 dBz的回波南北寬度更小，這也是暴雨帶很窄的主要原因。帶狀回波中有多個(gè)對流單體，移動速度緩慢，形成“列車效應(yīng)”，使得鄂東地區(qū)連續(xù)出現(xiàn)大暴雨甚至特大暴雨。

圖3 2020年7月6日01∶00(a)、02∶00(b)、03∶00(c)、04∶00(d)、05∶00(e)、06∶00(f)華中區(qū)域雷達(dá)回波組合反射率因子拼圖(單位:dBz)Fig.3 Radar mosaic of compositereflectivity factor(unit:dBz)in central Chinaat(a)01∶00 BT,(b)02∶00 BT,(c)03∶00 BT,(d)04∶00 BT,(e)05∶00 BTand(f)06∶00 BTon 6 July 2020.

圖4給出7月6日01—06時(shí)沿燕窩站(113.98°E，30.09°N)、烏 龍 泉 站(114.32°E，30.26°N)、巴 河 站(115.02°E，30.43°N)、豐山站(115.39°E，30.65°N)距離最近的直線(圖4a)所作的雷達(dá)回波組合反射率垂直剖面圖。從中看到，6日01時(shí)(圖4b)，這條直線(代表暴雨中心區(qū)域)上空在0℃層以下出現(xiàn)多個(gè)強(qiáng)度為30～35 dBz的回波單體，燕窩站附近弱回波高度超過18 km，其它三站附近弱回波高度約為12 km。02—03時(shí)(圖4c、d)，暴雨中心上空雷達(dá)回波反射率垂直分布結(jié)構(gòu)與01時(shí)基本相似，只是在烏龍泉站和豐山站附近2—4 km高度層分別出現(xiàn)45 dBz以上強(qiáng)回波。04時(shí)(圖4e)，暴雨中心上空6 km及以下回波強(qiáng)度明顯增大，燕窩站、烏龍泉站和豐山站附近都出現(xiàn)了45 dBz以上強(qiáng)回波，其中豐山站附近2 km以下層出現(xiàn)超過50 dBz強(qiáng)回波。從回波頂高上看，04時(shí)超過30 dBz強(qiáng)回波在8～10 km，弱回波頂高普遍都在14～16 km，烏龍泉站附近弱回波頂高超過了18 km。05—06時(shí)(圖4f、g)，這種回波頂高、強(qiáng)度大、質(zhì)心低的狀態(tài)一直維持。

圖4 2020年7月6日04時(shí)華中區(qū)域雷達(dá)組合反射率因子(a)以及當(dāng)日01時(shí)(b)、02時(shí)(c)、03時(shí)(d)、04時(shí)(e)、05時(shí)(f)和06時(shí)(g)沿圖a中黑色實(shí)線的反射率因子垂直剖面圖圖a中的黑色實(shí)線為距離燕窩站(A)、烏龍泉站(B)、巴河站(C)和豐山站(D)最近的線段Fig.4(a)Radar composite reflectivity factor (unit: dBz) in central China at 04∶00 BT on 6 July 2020, and vertical cross sections of reflectivity factor(unit: dBz) along the black solid line in (a) at (b) 01∶00 BT, (c) 02:00 BT, (d) 03∶00 BT, (e) 04∶00 BT, (f) 05∶00 BT and (g) 06∶00 BT at the same day.The black solid line in (a) is the nearest one to Yanwu station (A), Wulongquan station (B), Bahe station (C) and Fengshan station (D).

4 梅雨鋒特征

為了分析梅雨鋒內(nèi)的溫度、濕度、風(fēng)、假相當(dāng)位溫(θse)等氣象要素的分布特征，以最強(qiáng)降水時(shí)段內(nèi)的5日20時(shí)和6日02、08和14時(shí)為代表，沿暴雨中心所在地巴河站(115.02°E，30.43°N)附近，采用NCEP 1°×1°再分析資料，分別作經(jīng)向和緯向剖面圖。由于這次梅雨鋒暴雨帶呈東西走向，緯向剖面圖體現(xiàn)的是梅雨鋒內(nèi)氣象要素特征。根據(jù)該站逐小時(shí)降水量分布，分別以5日20時(shí)代表梅雨鋒暴雨初期、6日02時(shí)代表梅雨鋒暴雨爆發(fā)期、6日08時(shí)代表梅雨鋒暴雨強(qiáng)盛期、6日14時(shí)代表梅雨鋒暴雨減弱期。

4.1 不穩(wěn)定和“干侵入”

為了分析此次暴雨過程中梅雨鋒內(nèi)溫濕特征及大氣層結(jié)狀態(tài)，以巴河站(115.02°E，30.43°N)為代表，沿115°E經(jīng)向作風(fēng)、假相當(dāng)位溫和相對濕度的垂直剖面見圖5。從中可見，7月5日20時(shí)(圖5a)，巴河站(30°N)上空850 hPa以下層θse隨高度增加而明顯減小，850 hPa以上層θse隨高度增加而基本不變，這說明對流層低層大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。6日02時(shí)(圖5b)和08時(shí)(圖5c)，即暴雨爆發(fā)期和強(qiáng)盛期，30°N上空θse垂直分布演變顯示，不穩(wěn)定大氣層厚度明顯增加，600 hPa以下層大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。到6日14時(shí)(圖5d)，即暴雨減弱期，不穩(wěn)定大氣層厚度再次減小至800 hPa層以下。

圖5 2020年7月5日20時(shí)(a)和6日02時(shí)(b)、08時(shí)(c)、14時(shí)(d)沿115°E的經(jīng)向風(fēng)(填色區(qū)，單位:m·s-1)、假相當(dāng)位溫(黑色實(shí)線，單位:K)和相對濕度(綠色實(shí)線，單位:%)經(jīng)向剖面圖(箭頭表示干侵入)Fig.5 Meridional cross section of radial wind(unit:m·s-1),pseudo-equivalent potential temperature(unit:K)and relativehumidity(unit:%)along 115°Eat(a)20∶00 BT 5 and(b)02∶00 BT,(c)08∶00 BTand(d)14∶00 BT 6 July 2020.Downward hollow arrowsdenotedry air intrusion.

另從巴河站(30°N)附近θse密集區(qū)即梅雨鋒區(qū)演變看，5日20時(shí)暴雨初期，θse密集區(qū)呈近垂直分布，且θse差16℃，說明梅雨鋒區(qū)非常明顯，巴河站處于θse密集區(qū)南側(cè)的大值區(qū)中。隨著巴河站暴雨爆發(fā)(6日02時(shí))到暴雨減弱(6日14時(shí))，θse密集區(qū)始終維持垂直分布，并逐漸向南移動，但θse差維持在約16℃，且暴雨中心始終處于θse密集區(qū)南側(cè)的大值區(qū)中。

從相對濕度演變看，自巴河站(30°N)上空對流層內(nèi)相對濕度始終維持在約90%，表現(xiàn)為明顯的“高濕”特征。另從南北向風(fēng)速與相對濕度的綜合演變看，35°N以北自對流層頂有干冷空氣向南侵入至梅雨鋒附近，“干侵入”特征十分明顯。同時(shí)，南北向風(fēng)速分布在整個(gè)暴雨過程中，巴河站上空處于南風(fēng)和北風(fēng)的過渡帶，其南部為南風(fēng)，北側(cè)為北風(fēng)，其中最大南風(fēng)風(fēng)速超過12 m·s-1，說明對流層低層有明顯偏南風(fēng)急流，而梅雨鋒鋒區(qū)內(nèi)，風(fēng)速僅為0～2 m·s-1。

從7月5—6日不同時(shí)刻沿30°N的緯向風(fēng)、假相當(dāng)位溫、相對濕度緯向剖面圖上可見(圖略)，5日20時(shí)巴河站(115°E)上空750 hPa以下層θse隨高度增加而略微減小，700 hPa以上層θse隨高度增加而基本不變，這說明對流層低層大氣層結(jié)處于弱不穩(wěn)定狀態(tài)或中性狀態(tài)。從6日02、08、24時(shí)115°E上空θse垂直分布演變看，這種對流層低層θse隨高度增加而略微減小、對流層中上層θse隨高度增加而基本不變的狀態(tài)始終維持，大氣層結(jié)不穩(wěn)定區(qū)處于暴雨中心的東側(cè)邊緣，說明這種緯向梅雨鋒內(nèi)大氣層結(jié)處于弱不穩(wěn)定或中性狀態(tài)。

另從115°E附近θse密集區(qū)即梅雨鋒區(qū)演變看，5日20時(shí)和6日02時(shí)即暴雨初期及爆發(fā)期，115°E附近θse梯度僅為4℃，說明梅雨鋒區(qū)并不明顯。而從暴雨強(qiáng)盛期開始到暴雨減弱期即6日00—24時(shí)，θse變得更為密集，梯度增大到12℃，密集區(qū)主要位于800—700 hPa層，且呈垂直狀態(tài)，說明緯向梅雨鋒從建立到穩(wěn)定維持，梅雨鋒區(qū)內(nèi)緯向θse梯度經(jīng)歷了逐漸加強(qiáng)的過程。

從相對濕度分布演變上看，自105°—130°E附近600 hPa以下層相對濕度始終維持在約90%，體現(xiàn)出明顯的“高濕”特征。這種梅雨鋒內(nèi)自東向西相對濕度“高濕”分布特征正好與這次暴雨過程中梅雨鋒呈緯向分布相一致。另外，從東西向風(fēng)速與相對濕度的綜合演變看，從暴雨開始到減弱過程中并沒有“干侵入”特征，這是因?yàn)榇舜伪┯赀^程中梅雨鋒呈緯向分布，干冷氣流主要是自北向南侵入。

4.2 散度、渦度和垂直速度

圖6給出7月5—6日不同時(shí)刻過巴河站附近沿30°N的散度、垂直速度、渦度緯向剖面圖。從中看到，暴雨初期(圖6a)，巴河站上空700 hPa以下層存在輻合，最大輻合中心位于950—900 hPa，強(qiáng)度約-1×10-5s-1，700 hPa以上層為輻散，最大強(qiáng)度接近3×10-5s-1；上升運(yùn)動幾乎為0。主要的低層輻合、高層輻散與上升運(yùn)動區(qū)位于巴河站西側(cè)1～2經(jīng)距，此時(shí)暴雨主要發(fā)生在貴州北部和鄂西。另外，在500 hPa以下層存在在正渦度，最大正渦度中心位于600 hPa層，強(qiáng)度約4×10-5s-1。從6日02時(shí)開始(圖6b)，巴河站上空低層輻合和高層輻散均明顯增強(qiáng)，輻合層高度明顯上升，垂直速度也增大至-2 Pa·s-1，巴河站暴雨開始爆發(fā)。到6日08時(shí)即巴河站暴雨進(jìn)入強(qiáng)盛期(圖7c)，輻合層高度達(dá)到400 hPa、強(qiáng)度超過-5×10-5s-1，高層輻散強(qiáng)度超過5×10-5s-1，垂直速度超過-16 Pa·s-1，且出現(xiàn)一個(gè)非常明顯正渦度柱向上伸展至300 hPa，這說明在梅雨鋒暴雨期間存在正渦度向鋒前輸送。6日14時(shí)(圖6d)，這種低層強(qiáng)烈輻合、高層強(qiáng)烈輻散的狀態(tài)仍維持，但位置移至115°E以東，正渦度柱也移至115°E以東，巴河站降水開始減弱。由不同時(shí)刻沿115°E過巴河站附近的散度和垂直速度經(jīng)向剖面圖(圖略)可知，這次暴雨過程中，暴雨中心巴河站上空經(jīng)歷了低層輻合、高層輻散與垂直速度由弱增強(qiáng)的過程。最后，隨著上升運(yùn)動中心南移，巴河站降水減弱。

圖6 2020年7月5日20時(shí)(a)和6日02時(shí)(b)、08時(shí)(c)、14時(shí)(d)沿30°N的散度(填色區(qū)，單位:10-5 s-1)、垂直速度(黑色長虛線，單位:Pa·s-1)和渦度(藍(lán)色實(shí)線，單位:10-5 s-1)緯向剖面圖(其中左下方的空白區(qū)為地形遮蔽區(qū))Fig.6 Zonal crosssection of divergence(color-filled areas,unit:10-5 s-1),vertical wind speed(black dashed lines,unit:Pa·s-1)and vorticity(blue solid lines,unit:10-5 s-1)along30°Nat(a)20∶00 BT 5 and(b)02∶00 BT,(c)08∶00 BTand(d)14∶00 BT 6 July 2020.The blank areas at the bottom left in the figures are the masked terrain areas.

4.3 溫度和比濕

圖7為此次暴雨強(qiáng)盛期的7月6日08時(shí)分別沿30°N和115°E過巴河站附近所作的溫度和比濕緯向和經(jīng)向垂直剖面圖。圖7a顯示，在105°—120°E之間(正好是梅雨帶所在位置)，700 hPa以下層溫度水平梯度非常小，這說明對流層低層水平溫度梯度非常弱或幾近消失。但在115°E及其西側(cè)1～2個(gè)經(jīng)度范圍內(nèi)的1 000—950 hPa層溫度較東西兩側(cè)溫度低，說明梅雨鋒區(qū)低層存在一個(gè)相對低溫區(qū)。從圖7b上能更清楚看到這一特征，30°N上空900—600 hPa層溫度水平梯度接近于0，而1 000—900 hPa層溫度較南北兩側(cè)低2～4℃?？梢姡酚赇h的對流層低層跨越梅雨鋒的水平溫度梯度非常小，且梅雨鋒區(qū)低層存在一相對低溫區(qū)。另外，從圖7a可知，在105°—120°E之間的對流層低層，存在一定的比濕水平梯度，尤其以850 hPa以下層更明顯，其中950 hPa以下層比濕較105°E附近大10 g·kg-1。從梅雨鋒南北兩側(cè)的比濕大小對比來看(圖7b)，梅雨鋒附近(30°N附近)自500 hPa以下層均存在一定的比濕水平梯度，且越到底層比濕水平梯度。相對而言，梅雨鋒北側(cè)的比濕水平梯度更明顯，950 hPa以下層比濕差超過16 g·kg-1；南側(cè)在850 hPa以下層比濕水平梯度很小，接近于0，但850 hPa以上層比濕差也有4～6 g·kg-1。這說明此次暴雨過程中，梅雨鋒的對流層低層跨越梅雨鋒的水平溫度梯度非常小，但是存在一定水平比濕梯度，且梅雨鋒北側(cè)的水平比濕梯度比較大。

5 結(jié)論與討論

2020年7月4—8日長江中游持續(xù)大暴雨過程是在500 hPa中高緯度為穩(wěn)定的“Ω”型環(huán)流形勢背景下發(fā)生的，具有持續(xù)時(shí)間長、覆蓋范圍廣、暴雨落區(qū)集中、累積雨量大、對流性強(qiáng)等特點(diǎn)。本文利用多普勒天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星、自動氣象站等監(jiān)測數(shù)據(jù)及NCEP再分析資料，分析了其演變特點(diǎn)和梅雨鋒上的物理量特征，得到如下結(jié)論：

(1)近東西向云帶在長江中下游地區(qū)穩(wěn)定維持，混合型帶狀回波隨云帶上多個(gè)對流云團(tuán)東移是這次持續(xù)大暴雨過程形成的直接原因。強(qiáng)度超過30 dBz的強(qiáng)回波帶南北寬度僅約100～300 km，南北擺動幅度很小，對流單體回波頂高、強(qiáng)度大、質(zhì)心低以及“列車效應(yīng)”等原因，使得暴雨落區(qū)集中且強(qiáng)度大。

(2)這次暴雨過程中梅雨鋒自下而上接近垂直狀態(tài)，暴雨中心上空表現(xiàn)出明顯的高溫高濕特征。梅雨鋒內(nèi)對流層低層特別是850 hPa以下層大氣層結(jié)不穩(wěn)定，且不穩(wěn)定層結(jié)高度與暴雨強(qiáng)度存在一定的對應(yīng)關(guān)系。在35°N以北自對流層頂有干冷空氣向南侵入到梅雨鋒附近，“干侵入”特征十分明顯。

(3)這次暴雨過程中，暴雨中心上空經(jīng)歷了低層輻合、高層輻散及垂直速度由弱增強(qiáng)的過程，且有正渦度向梅雨鋒前輸送。另外，暴雨中心處于對流層中低層南風(fēng)和北風(fēng)的過渡帶，在其南部有明顯偏南風(fēng)急流。梅雨鋒鋒區(qū)內(nèi)低層風(fēng)速僅為0～2 m·s-1。

(4)梅雨鋒的對流層低層跨越梅雨鋒的水平溫度梯度非常小，且梅雨鋒區(qū)低層存在一相對低溫區(qū)。但是梅雨鋒附近存在一定水平比濕梯度，且梅雨鋒北側(cè)的水平比濕梯度比較大。

本文對2020年7月4—8日長江中游暴雨過程的梅雨鋒特征的分析表明，此次暴雨發(fā)生在500 hPa中高緯度穩(wěn)定的“Ω”型環(huán)流形勢下，對流單體回波頂高、強(qiáng)度大、質(zhì)心低以及“列車效應(yīng)”是此次過程暴雨強(qiáng)度大的重要原因。與以往大多數(shù)梅雨鋒暴雨不同的是，此次暴雨過程中梅雨鋒鋒區(qū)接近垂直狀態(tài)，鋒區(qū)內(nèi)大氣不穩(wěn)定層結(jié)位于850 hPa層以下，并有正渦度向梅雨鋒鋒前輸送。然而，關(guān)于此次過程，仍有一些問題有待深入分析，如對于引發(fā)此次持續(xù)大暴雨過程的中尺度對流系統(tǒng)的觸發(fā)機(jī)制、大別山地形對暴雨發(fā)生發(fā)展的作用以及與非典型梅雨鋒暴雨(如“98·7”長江流域暴雨)發(fā)生發(fā)展機(jī)制的異同等，這將成為下一步相關(guān)工作的重點(diǎn)研究內(nèi)容。