2020年7月7日南方地區(qū)的一次暴雨分析

劉樹基，沈營珠

摘要 利用紅外云圖、水汽圖、天氣圖相結合的方法，對2020年7月7日南方一次暴雨進行研究。結果表明：（1）此次暴雨是由一系列對流云造成的，而這些云團是在一定的大尺度云系背景下發(fā)生的;（2）云團的云型與大氣流場有著密切的關系，從云團的云型特征可以分析大氣氣流與對流云間的相互作用;（3）云帶的衰減與新生并存使得云團的生命期較長，所以降水持續(xù)過程長且強度較大、范圍廣。

關鍵詞 暴雨;靜止鋒云帶;對流云團;平流不穩(wěn)定

中圖分類號：P458.121.1 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）03–0143–03

暴雨是災害性危險天氣，會對人們的生命財產安全造成嚴重威脅。這一類天氣系統(tǒng)的空間尺度小、生命周期短、強度大、多變性，用常規(guī)的觀測資料難以預報，因此，對暴雨系統(tǒng)的預報一直是氣象工作中的重點。衛(wèi)星云圖能針對一個區(qū)域進行連續(xù)觀測，有很高的時空分辨率，對發(fā)現(xiàn)、監(jiān)視暴雨天氣系統(tǒng)有很好的效果。國內外對暴雨的研究有很多，比如陳渭民[1]、唐衛(wèi)亞[2]等人都對暴雨進行過系統(tǒng)性的分析。對暴雨的研究一直是學術界的研究熱點。

1 2020年7月7日南方地區(qū)暴雨實況

2020年7月7日我國南方地區(qū)有一次明顯的降水，多地持續(xù)遭遇強降雨天氣，長江流域、貴州南部等地有大到暴雨，部分地區(qū)有大暴雨。其中，最大降水區(qū)發(fā)生在湖北中部、湖南北部以及重慶東部，其中，湖北孝感等地日降雨量達178 mm，降水時間段主要從6日20時開始到8日12：00結束。

2 2020年7月7日暴雨云系衛(wèi)星云圖分析

2.1 衛(wèi)星云圖上云系的大尺度分布特點

對2020年7月7日08：00的衛(wèi)星云圖分析發(fā)現(xiàn)，暴雨是由一系列對流云團造成的，而這些云團是在一定的大尺度云系背景下發(fā)生的，在紅外云圖上可以得出以下5個特征。

（1）從西太平洋到長江以南地區(qū)有一條南北寬紅為5個緯距的靜止鋒云帶。（2）靜止鋒以南為副熱帶高壓，從北華北地區(qū)到東北為高壓控制的無云區(qū)，華北有強冰雹云系發(fā)展，以南有暴雨云團的發(fā)展。（3）貝加爾湖地區(qū)有渦旋低壓云系，從渦旋南部向南到華北地區(qū)伸出一條氣旋彎曲的冷鋒云帶，云帶后方是一片無云區(qū)。（4）青藏高原上有渦旋排列的對流云發(fā)展在靜止鋒云帶以南為東西走向的，南北寬約為10緯距的副熱帶高壓無云區(qū)，由靜止鋒云帶向副高內伸出一條條卷云線。（5）在長江以南地區(qū)，即110°E～145°E、30°N ～45°N，有一條東北西南走向的對流云團，大約有8個云團，其中大的云團有4個，它們的云型表現(xiàn)為云層厚度大，云圖上顏色白。

2.2 衛(wèi)星云圖大尺度云系的發(fā)生發(fā)展

2.2.1 衛(wèi)星云圖大尺度云系的發(fā)生特征

7月7日08：00的衛(wèi)星云圖（圖1a）上可以看出：（1）110°E～145°E、30°N以南處于副熱帶高壓西北側的晴空區(qū)，只有一些卷云羽存在，沿長江開始出現(xiàn)了顏色較白的云塊。（2）云貴高原上方多個云塊合并發(fā)展成盾狀云塊A1，盾狀云向東移動發(fā)展為更為濃密的對流云A2，同時與西南方的卷云發(fā)生聯(lián)系，生成新的云塊A3。A3與周圍云系的聯(lián)系發(fā)展，最終在長江沿岸上空形成一大片云系。（3）來自云南短波槽前的暖濕氣流不斷推動云系向長江流域發(fā)展，最終因西北冷平流與靜止鋒相交而形成暴雨云團，位于廣西—湖南—浙江，呈東北—西南走向。（4）圖中M為相應的靜止鋒，靜止鋒左側為晴空區(qū)，因為急流左側正渦度平流，空氣下沉運動，加上太陽輻射，不利于云的發(fā)展，所以色調灰暗。下午地面升溫造成風的強切變，從而出現(xiàn)卷云，卷云后面的中低云也表明其后有下沉運動。（5）圖中B為副熱帶高壓西側西南氣流帶來的洋面的暖濕氣流，為暴雨過程提供了充分的水汽（圖中藍色箭頭為西北氣流、紅色箭頭為西南氣流、黃色曲線為高空槽線）。

2.2.2 衛(wèi)星云圖上發(fā)生暴雨時大尺度云系的發(fā)展特征 7月7日22：00 的衛(wèi)星云圖（圖1b）上可以看出：（1）在青藏高原東側有一片高空槽云系前的卷云區(qū)東移，伴隨著卷云的東移，在D東南方向上有暴雨云團的發(fā)展。（2）卷云東移的過程中，卷云的云邊界越來越光滑，反氣旋彎曲越來越明顯，形成了更大面積的（A-B-C）云系，云團北側的卷云線越來越長，形成四川—日本的一條卷云線，高空急流軸與北界平行。（3）由副熱帶高壓西北氣流暖輸送帶繼續(xù)提供暖濕空氣，云團C發(fā)展壯大。

2.3 衛(wèi)星水汽圖分析暴雨云團

2.3.1 暴雨發(fā)生時的水汽圖分析 7日00：00時的水汽圖（圖2a）上可以看出：（1）水汽阻塞區(qū)在A的西北側和B的西北側，都出現(xiàn)比較整齊的邊界，這是由于在大氣上升運動區(qū)的上空，水汽擴散方向與水汽區(qū)另一側周圍的高空氣方向之間發(fā)生水汽阻塞，頭邊界向西北凸起，說明高空有干冷氣流。（2）從C、A、B的西北側邊界可得出結論：在A、B的西南側均有內邊界，內邊界是高壓反氣旋形成的結果，它處于副熱帶高壓反氣旋的西側（20°E以南的寬廣暗黑區(qū)的西界），因為對于高空反氣旋區(qū)，大氣以下沉運動為主，所以中高對流層很干，在水汽圖上呈現(xiàn)出暗黑的色調。

2.3.2 暴雨云系發(fā)展的水汽特征 在7日22：00的水汽圖（圖2b）上可以看出：（1）位于四川盆地的云系繼續(xù)發(fā)展，形成一大片（青?！鞑亍颇希┑脑葡担┯暝茍FA西北側云頭邊界越來越明顯，B云的頭邊界云塊與b云重疊。（2）云系南側繼續(xù)受副熱帶高壓西南氣流N的影響，水汽由南部熱帶向中高緯度地區(qū)輸送，卷云北界的晴空區(qū)（暗區(qū)）有大氣湍流的發(fā)生，且都在水汽暗帶的前沿。（3）在高空急流的作用下，當廣西上方的高空急流軸環(huán)繞閉合低氣壓呈氣旋彎曲時，在暴雨云團B的西南側出現(xiàn)了一條朝云南—貴州短波槽一側的凹狀彎曲邊界。暴雨云團A、B云邊界都呈準靜止狀態(tài)，移動緩慢，形成都與高空變動氣流加強有關。（4）位于青藏高原的細胞云系持續(xù)產生，青藏高原可看成一個熱島，當干冷空氣入侵時，細胞云系產生后形成積雨云;到22：00，云頂開始出現(xiàn)卷云區(qū)。

2.4 暴雨云團的發(fā)生發(fā)展分析

對7月7日湖南北部的暴雨云團發(fā)生發(fā)展過程進行分析研究如下（圖3）可以得出以下結論。

2.4.1 暴雨云團初生階段 （1）湖南恩施位于急流的右側，7日10：00紅外云圖（圖3a）所示：紅色虛線處A為暴雨云團，左邊界整齊光滑為上風邊界，下風界有向南面副高方向延伸的卷云羽，在紅色虛線下方為一些集散型的、形狀不規(guī)則的小亮點，表明云團是由北方冷平流越過地面切變線，疊加到暖區(qū)上方，造成大氣不穩(wěn)定引起的。（2）暴雨云團頂部的卷云羽向南延伸很長，說明高空風很大，強的高空風有抽氣作用，有利于云團的進一步發(fā)展。

2.4.2 暴雨云團發(fā)展階段 （1）在7日14：00的紅外云圖（圖3b）上看到：重慶上空也有暴雨云團發(fā)展，暴雨云團A、B云團云型變圓，表示高空風變小，四周出現(xiàn)短的卷云，表示云團上空有高空輻散，有利于云團的發(fā)展。（2）在7日18：00（圖3c），位于重慶上方的云團下邊界光滑并逐漸向東北移動，而在恩施上方的暴雨云團位置基本保持不變，但在云型上，兩暴雨云團都呈增大趨勢且色調變白，表示云團內對流強烈，云頂溫度降低，云頂變高。

2.4.3 暴雨云團成熟階段 7日22：00（圖3d），位于重慶上方的暴雨云團受副熱帶高壓系統(tǒng)西北側西南氣流的影響，在廣西上方的靜止鋒云帶向東北方向移動，最終與恩施上方的暴雨云團結合而發(fā)展成為一個大的暴雨云團。

2.5 暴雨云團特點分析

（1）本次降水過程中，在一定的環(huán)流背景和高低空系統(tǒng)之下，在長江中下游地區(qū)均生成了色調較白的暴雨云團，并給該地帶來了不同范圍和強度的強降水。云系的發(fā)展與高空冷暖平流有著密切的關系，均向東南方向移動[1]。

（2）降水的水汽來源于孟加拉灣槽前的西南暖濕氣流和副熱帶高壓的西南暖平流，冷暖空氣的交匯都在長江中下游地區(qū)，暴雨云團生成于冷平流與靜止鋒的交匯處，中心位于湖南上空。由于南亞高壓東北部偏西北冷平流很強，云團向東南方向移動。

（3）暴雨云團為后向云團發(fā)展型，即一個已生成的云團后部處又有新的對流云生成并發(fā)展，隨后形成了云團帶。

（4）云團帶先不斷向下游延伸，隨后由于在高空冷空氣不斷加強的入侵下，中高云消散，云帶向南減弱，長江中下游平原的強降水過程轉移結束。因為云帶的衰減與新生并存，使得云團的生命期較長，因而本次降水持續(xù)過程長且強度較大、范圍廣[2]。

3 2020年7月7日暴雨發(fā)生條件與暴雨云團的成因

3.1 低層顯著濕區(qū)分析暴雨云團

充足的水汽是強降水發(fā)生的必要條件之一。水汽條件狀況可以從水汽通量的分布上判斷。7日00：00 850 hPa的水汽通量可以看出：（1）降水過程中一直有一條東北-西南向的水汽通量最大值帶，在850 hPa水汽通量場上，濕度略微減小。（2）云貴高水汽通量密集帶上盛行西南風，水汽主要由太平洋副熱帶高壓西北邊界的西南風帶來，西南風輸送至華南地區(qū)，為暴雨云團的發(fā)生提供了充足的水汽。

3.2 露點溫度特征分析暴雨云團

分析低層顯著濕區(qū)的溫度露點差和露點溫度的分布，有助于判斷充足的水汽是否有強降水發(fā)生，當水汽隨著云低上升氣流進入到中尺度對流系統(tǒng)中，在凝結作用下結成冰晶和云滴時，潛熱得以釋放，驅動了中尺度對流系統(tǒng)內的上升氣流。

由 7月7日00：00 850 hPa溫度露點差可知：（1）位于華南地區(qū)低層溫度露點差小于 4℃，且在我國南方強降水區(qū)域的低層露點溫度普遍大于30℃，利于上升運動的發(fā)生和暴雨云團的發(fā)展。（2）往東南方向延展至廣西北部以及整個長江中下游平原除南部外，長江以南的大部分地區(qū)都處于利于降水區(qū)，降水持續(xù)發(fā)生。

4 結論

（1）此次暴雨是由一系列對流云造成的，而這些云團是在一定的大尺度云系背景下發(fā)生的。

（2）云團的云型與大氣流場有著密切的關系，從云團的云型特征可以分析大氣氣流與對流云間的相互作用。在暴雨云團形成過程中，在偏北冷平流作用下，云團北側較為整齊，云團南側出現(xiàn)一系列向南伸出的卷云羽。

（3）在高空冷空氣不斷加強的入侵下，中高云消散，云帶向南減弱，長江中下游平原的強降水過程轉移結束。因為云帶的衰減與新生并存，使得云團的生命期較長，因而降水持續(xù)過程長且強度較大、范圍廣。

參考文獻

[1] 陳渭民.衛(wèi)星氣象學[M].第3版.北京：氣象出版社，2017.

[2] 唐衛(wèi)亞.天氣學分析基礎[M].北京：氣象出版社，2016.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of a Heavy Rain in the Southern Region on July 7， 2020

LIU Shuji et al（Meteorological Bureau of Xinping County， Xinping， Yunnan 653400）

Abstract The rainstorm on July 7， 2020 is studied by combining infrared cloud map， water vapor map and weather map. The results showed that： （1） The heavy rain was caused by a series of convective clouds， and these cloud clusters occurred in the background of a certain large-scale cloud system of. （2） The cloud type of the cloud cluster had a close relationship with the atmospheric air field. From the cloud type characteristics of the cloud could cluster， the interaction between the atmospheric airflow and the convective cloud could be analyzed. （3） The coexistence of attenuation and regeneration of cloud belts made the lifetime of cloud clusters longer， so the precipitation last for a long time， had a large intensity， and has a wide range.

Key words Heavy rain; Static frontal cloud belt; Convective cloud cluster; Advection instability