一例區(qū)域性暴雨天氣過程診斷分析

蔣尚雄 李 松 張 輝

（貴州省黔西南州氣象局，貴州 黔西南 562400）

隨著全球氣候變暖現(xiàn)象不斷加劇，各地洪水、干旱、暴雨、短時強降水等極端天氣事件頻繁出現(xiàn)，在破壞基礎(chǔ)設(shè)施的同時，還嚴重威脅著人民群眾的生命財產(chǎn)安全，區(qū)域性洪澇災(zāi)害大都是短時強降水引起的，其引發(fā)的積澇災(zāi)害對社會發(fā)展和人民生活的影響巨大，因此，對暴雨天氣進行研究一直是我國大氣科學(xué)研究的重要課題。

國內(nèi)許多學(xué)者針對暴雨天氣進行了大量研究，并得出了鋒低槽、低渦切變、南支槽、臺風(fēng)倒槽等系統(tǒng)可觸發(fā)并維持對流系統(tǒng)的發(fā)展，進而形成暴雨天氣[1-4]。

管勇等[5]通過對比分析廣東兩次特大暴雨天氣的成因，得出了暴雨強度與各個物理量值有很好的對應(yīng)關(guān)系。

李生辰等[6]通過分析青海地區(qū)暴雨天氣形成條件和基本特征，將青海暴雨類型劃分為三種不同類型，分別是副高邊緣型、副高控制型和低渦切變型。

李強等[7]通過對川渝一次大暴雨過程進行分析，得出了暴雨天氣出現(xiàn)時大都伴隨著高空正垂直螺旋度耦合。

黃楚惠等[8]得出了垂直螺旋度與相對螺旋度梯度分別同降水落區(qū)及降水強度有很好的對應(yīng)關(guān)系。

黔西南位于貴州西南部，是我國低緯度高原區(qū)，屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，為復(fù)雜的山地環(huán)境，局地小氣候環(huán)境復(fù)雜、多變，極端天氣和氣候事件頻繁出現(xiàn)，嚴重威脅著人們的生命財產(chǎn)安全。我國每年因暴雨引發(fā)的山洪、滑坡、城市內(nèi)澇等災(zāi)害，造成了嚴重的經(jīng)濟損失和人員傷亡。由于黔西南暴雨天氣主要出現(xiàn)在夜間，局地性和突發(fā)性強，增加了暴雨天氣預(yù)報難度，在當?shù)亻_展暴雨落區(qū)、量級和時效性的預(yù)報預(yù)警一直是預(yù)報工作的難點。因此，對黔西南暴雨天氣進行研究，可為日后對類型暴雨天氣預(yù)報提供參考借鑒。

1 天氣實況

根據(jù)氣象部門統(tǒng)計，6 月上中旬，黔西南州境內(nèi)共出現(xiàn)了13 次暴雨天氣過程，其中5 次大暴雨，1 次特大暴雨。特別是6 月5 日夜間開始至19 日，15 天時間內(nèi)集中出現(xiàn)了13 次暴雨天氣，幾乎天天暴雨，只是時空分布不均。4 次大暴雨（特大暴雨）過程：6 月5 日夜間至7 日凌晨（簡稱過程I），全州共154 站出現(xiàn)降水，大暴雨3 站，暴雨29 站，最大降水出現(xiàn)在晴隆雞場鎮(zhèn)小丫黑116 毫米；8 日午后至10 日凌晨（簡稱過程II），全州共300 個站點出現(xiàn)降水，大暴雨2 站，暴雨43 站，最大降水冊亨八渡114 毫米；11 日夜間至14 日凌晨（簡稱過程III）全州有249 個站點出現(xiàn)降水，大暴雨12 站，暴雨51 站，最大降水晴隆光照東方紅173 毫米；15 日夜間至19 日凌晨（簡稱過程IV），全州共239 站出現(xiàn)降水，特大暴雨1 站（晴隆光照規(guī)模221 毫米），大暴雨18 站，暴雨74 站。

由于5 月份以來，全州不同程度干旱，6 月上、中旬的降雨可以說是十分“解渴”的。但是如此密集的暴雨天氣過程，也給我州防災(zāi)減災(zāi)能力帶來嚴峻考驗。作為防御自然災(zāi)害的前沿崗哨，全州氣象部門頂住壓力，晝夜堅守，努力做好氣象服務(wù)工作。6 月上中旬，全州氣象部門制作發(fā)布決策氣象服務(wù)材料共306 期，發(fā)布氣象災(zāi)害預(yù)警信息147 條（其中暴雨紅色預(yù)警8條全部分區(qū)全網(wǎng)發(fā)布），開展“三個叫應(yīng)”400 余人次，發(fā)布氣象預(yù)報預(yù)警實況手機短信34.2 萬人次，聯(lián)合自然資源、水務(wù)等部門發(fā)布地質(zhì)災(zāi)害和山洪風(fēng)險預(yù)警26條。據(jù)統(tǒng)計，6 月上中旬，全州沒有出現(xiàn)因氣象災(zāi)害導(dǎo)致的人員傷亡，僅造成局部農(nóng)作物和基礎(chǔ)設(shè)施損失，再加上此時恰好是水稻插秧關(guān)鍵期，充足的降水量對水庫、溝渠、農(nóng)田等蓄水極其重要。

2 環(huán)流形勢

結(jié)合500hPa 形勢場，在黔西南四次持續(xù)性暴雨天氣出現(xiàn)的過程中，在暴雨天氣還沒有出現(xiàn)之前，高原上空存在低槽，而黔西南州則位于高空槽前，西南氣流幾乎控制整個貴州省，槽向東移動的過程中逐漸影響黔西南地區(qū)；到了6 日20 時，短波槽向東移動的過程中對貴州省南部產(chǎn)生影響；到了7 日08 時槽移動到貴州省東南部，隨著時間的推移則從貴州省境內(nèi)移出。在2019 年6 月5 日到7 日內(nèi)，低渦切變影響整個貴州省南部和北部，此時全省相對濕度偏大；5 日20 時和6 日20 時，850hPa 低空處的西南部地區(qū)切變始終維持不變，貴州省存在較大的相對濕度，進而引發(fā)夜間強降水天氣；7 日08 時，南部切變線從貴州省移出，北部地區(qū)則受到了弱切變的影響；5 日20 時到6 日08 時，云南熱低壓開始影響整個貴州省，地面輻合線始終在黔西南地區(qū)緩慢移動，促進了夜間強降水天氣的發(fā)生發(fā)展；7 日08 時到20 時，對貴州南部產(chǎn)生影響的地面輻合線向東移動時強度不斷減弱，降水強度減小，黔西南州水汽條件上干下濕特征極為明顯。這里對各個天氣過程進行分析：

在過程I 中，500hPa 高空處的高原東部邊緣均存在小槽，只是位置稍微偏北，使得暴雨在中部以北地區(qū)集中；在過程II 和過程III 中，500hPa 高空處的四川中部地區(qū)存在低槽，且西藏以東地區(qū)也有小槽不斷補充，說明暴雨天氣幾乎覆蓋貴州西部地區(qū)；在過程IV中，500hPa 上空處的副熱帶高壓出現(xiàn)在兩廣-貴州西南部-四川南部-西藏東部地區(qū)，副熱帶高壓南壓后，西藏東部的小槽向東移動的過程中對中部以南地區(qū)產(chǎn)生影響，說明貴州中部和南部地區(qū)是暴雨天氣的主要落區(qū)。由此不難看出，高原小槽位置同貴州西部暴雨落區(qū)的對應(yīng)關(guān)系較好。

在700hPa 形勢場中，暴雨天氣還沒有出現(xiàn)之前，高原上空存在有低渦切變線。在過程I 中，700hPa 四川西部或云南西北底氣存在低渦切變線，在向東移動的過程中對貴州產(chǎn)生影響，且位置偏北，說明暴雨落區(qū)是貴州中部及以北地區(qū)；過程II 和過程III 的700hPa處，四川南部到云南東部一帶存在切變線，同時在四川東部-重慶-貴州西北部地區(qū)仍舊存在切變線，說明暴雨落區(qū)出現(xiàn)在黔西南境內(nèi)；過程IV 中，700hPa 處的四川南部到貴州東南部地區(qū)均存在切變線，且位置偏南，說明暴雨天氣在貴州中部及南部地區(qū)。

3 物理量場診斷分析

3.1 水汽條件

3.1.1 水汽通量

水汽通量可將水汽輸送強度表示出來，是單位時間內(nèi)流過單位面積的水汽質(zhì)量。通過對2019 年6 月5日出現(xiàn)在黔西南州的降水天氣進行分析，在暴雨天氣還沒有出現(xiàn)之前，云南中部到貴州西部有充足的水汽條件，且水汽通量數(shù)值均在0.9×10-3g.s-1.hPa-1.cm-1。對于過程I 來說，700hPa 中低空處的云南地宣威地區(qū)的水汽通量數(shù)值則超過了1.3×10-3g.s-1.hPa-1.cm-1，說明在黔西南北部地區(qū)的水汽較為豐富，說明暴雨天氣在中部和以北地區(qū)集中；對于過程II 和過程III 來說，700hPa 處的云南東部到貴州西部地區(qū)的水汽通量數(shù)值超過了1.3×10-3g.s-1.hPa-1.cm-1，說明整個貴州西部均覆蓋有豐富的水汽，說明暴雨天氣在貴州西部分布得較為均勻；過程IV 中，700hPa 處云南宣威到貴州南部地區(qū)的水汽通量數(shù)值高達1.5×10-3g.s-1.hPa-1.cm-1以上，特別是云南宣威南部地區(qū)的水汽通量數(shù)值在1.7×10-3g.s-1.hPa-1.cm-1左右，偏南地區(qū)的水汽較為豐富，說明暴雨天氣集中在中部及南部地區(qū)。

3.1.2 水汽通量散度

水汽通量散度被稱之為水汽通量收支，是水汽的源和匯，當降水區(qū)有源源不斷的水汽借助于源地水平輸送后，只有在降水輻合區(qū)才會出現(xiàn)降水天氣。結(jié)合水汽通量散度剖面-時間變化圖，在暴雨天氣還沒有出現(xiàn)之前，800hPa 低空處存在水汽輻合，之后水汽輻合不斷加強，而在800hPa 附近始終維持有輻合伸展高度，高層表現(xiàn)為水汽輻合，隨著時間的推移，水汽輻合逐漸轉(zhuǎn)為水汽輻散，說明水汽輻合條件遭受破壞，影響黔西南州的降水強度減弱，直至消失不見。

3.2 動力條件

3.2.1 垂直上升運動

垂直上升運動可將未飽和的空氣轉(zhuǎn)化為飽和狀態(tài)，大范圍上升運動可產(chǎn)生水汽、熱量、動量及渦度等的垂直輸送，在產(chǎn)生降水天氣的同時，還能促進天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展，同時還能觸發(fā)中、小尺度系統(tǒng)，進而引發(fā)暴雨或大暴雨。結(jié)合暴雨天氣出現(xiàn)時的垂直速度剖面隨時間變化圖，在暴雨天氣還沒有出現(xiàn)之前，黔西南州上空存在垂直運動，只是過程I 和IV 中的垂直上升運動高度在600hPa 高度處附近，而其余暴雨天氣過程的垂直上升運動高度在200hPa 高度處附近，說明后期存在較高的上升運動高度，水汽輸送也相對較高；在過程II 和過程III 中，分別在300hPa 附近存在較強的上升運動中心，強度為-0.5Pa/s；通過對比分析不同暴雨天氣過程，過程I 和過程IV 的垂直上升運動要比過程II 和過程III 的垂直上升高度要高；在強降水天氣出現(xiàn)時，垂直上升高度幾乎沒有太大變化，只是過程I和過程IV 中的輻合中心更高，且強度更大。

3.2.2 渦度場

在暴雨天氣還沒有出現(xiàn)之前，450hPa 高度處以下屬于正渦度區(qū)，450hPa 高度以上表現(xiàn)為負渦度區(qū)，且存在深厚的正渦度柱，從過程I 到過程IV 中，在600hPa 高度處附近均存在渦度經(jīng)向梯度區(qū)，強的正渦度區(qū)為黔西南暴雨天氣的出現(xiàn)提供了有利條件。

3.3 能量條件

假相當位溫可以將溫壓濕物理量表現(xiàn)出來，通常情況下，暴雨天氣主要出現(xiàn)在假相當位溫大值區(qū)或等值線密集區(qū)域內(nèi)，垂直方向可以將大氣層結(jié)對流不穩(wěn)定狀態(tài)反映出來。結(jié)合假相當位溫剖面時間變化圖，在暴雨天氣未出現(xiàn)前，高溫高濕高能暖舌幾乎控制整個黔西南地區(qū)，假相當位溫數(shù)值隨著對流層中低層的高度不斷減小，大氣始終處于不穩(wěn)定狀態(tài)，850hP 假相當位溫高值區(qū)幾乎與濕舌的位置走向保持一致，這種環(huán)境場促進了暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展。

4 結(jié)論

1.黔西南這次暴雨天氣過程屬于熱低壓、地面輻合線類型，在高空槽東移的作用下，槽前正渦度平流對低層上升運動較為有利，低渦對黔西南州的影響較大，而850hPa 切變東移南壓，云南熱低壓對地面產(chǎn)生影響，地面輻合線的長時間維持，使得黔西南在夜間出現(xiàn)暴雨天氣。

2.8.0hPa 低空處存在水汽輻合，之后水汽輻合不斷加強，附近始終維持有輻合伸展高度，高層表現(xiàn)為水汽輻合，隨著時間的推移，水汽輻合逐漸轉(zhuǎn)為水汽輻散，說明水汽輻合條件遭受破壞，影響黔西南州的降水強度減弱，直至消失不見。

3.暴雨天氣還沒有出現(xiàn)之前，450hPa 高度處以下屬于正渦度區(qū)，450hPa 高度以上表現(xiàn)為負渦度區(qū)，且存在深厚的正渦度柱，強的正渦度區(qū)為黔西南暴雨天氣的出現(xiàn)提供了有利條件。

4.8.0hP 低空處假相當位溫高值區(qū)幾乎與濕舌的位置走向保持一致，這種環(huán)境場促進了暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展。