2020年5月中旬扶綏縣一次極端降雨天氣過程分析

粟杭州

摘要 利用自動(dòng)氣象站資料、NCEP再分析資料等相關(guān)氣象資料對(duì)2020年5月中旬扶綏縣一次極端降雨天氣過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明：在此次天氣過程中，500 hPa形勢(shì)場(chǎng)上蒙古低渦促使高空槽逐漸朝東邊區(qū)域移動(dòng)，推動(dòng)冷空氣擴(kuò)散南下;高原一帶存在短波移入廣西扶綏縣一帶;西太平洋副高十分強(qiáng)盛，對(duì)短波持續(xù)維持比較有利，導(dǎo)致強(qiáng)降水天氣的發(fā)生;700 hPa形勢(shì)場(chǎng)上，廣西中部區(qū)域分布著切變線，切變線南邊的西南氣流較大，比較適宜水汽和能量的補(bǔ)充;850 hPa形勢(shì)場(chǎng)上廣西西南部一帶屬于低渦環(huán)流，長時(shí)間維持強(qiáng)輻合環(huán)流是扶綏縣發(fā)生暴雨天氣的主要原因;地面形勢(shì)場(chǎng)上，暴雨天氣中心和中小尺度輻合中心相符。此次極端降雨天氣的主要水汽來源為西南氣流。扶綏縣一帶屬于高能區(qū)，總溫度正變溫中心與極端強(qiáng)降水區(qū)相對(duì)應(yīng);從探空資料來看，降水期間降水落區(qū)上空不穩(wěn)定能量均較大，低空存在暖平流，西南氣流越來越大，濕層非常深厚，對(duì)流層中高層有干冷空氣侵入，有利于大氣層結(jié)的不穩(wěn)定能量積聚。雷達(dá)與衛(wèi)星云圖資料對(duì)強(qiáng)降水天氣的發(fā)生發(fā)展具有一定的指示意義。

關(guān)鍵詞 極端強(qiáng)降雨;天氣形勢(shì);物理量

中圖分類號(hào)：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2022）04–0037–03

暴雨是我國局部地區(qū)經(jīng)常發(fā)生的一種氣象災(zāi)害，給廣大群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。近年來，氣象學(xué)者越來越重視對(duì)暴雨天氣預(yù)報(bào)的研究。黃遠(yuǎn)盼等[2]對(duì)2017年廣西一次特大暴雨天氣過程環(huán)境條件演變特征進(jìn)行了分析，并得出以下結(jié)論：此次暴雨天氣的環(huán)流背景形勢(shì)是高層南壓高壓和西太平洋副高，高空急流與南壓高壓東北部輻散氣流為此次天氣過程提供了良好的高空輻散條件，高空槽、低空切變線以及西南風(fēng)急流為本次暴雨天氣提供了動(dòng)力條件;邊界層輻合作用對(duì)中尺度暴雨云團(tuán)起到關(guān)鍵的觸發(fā)作用。

周慧等[3]通過分析2016年7月1—5日湖南省中部以北一次持續(xù)性暴雨過程得出結(jié)論：中緯度高空槽的東移、帶狀分布且穩(wěn)定少動(dòng)的副熱帶高壓為中低層西南低渦不斷生成發(fā)展，及“人”字形切變線的維持提供了有利的環(huán)流條件。

劉彬等[4]通過對(duì)2017年6月底出現(xiàn)在云南昆明北部的一次大暴雨天氣過程得出結(jié)論：輻合區(qū)和低空切變線為暴雨天氣提供了大尺度環(huán)流背景，低空急流為降水區(qū)帶來了足夠的水汽和不穩(wěn)定能量。還有李家文等[5-12]也探究了我國局部地區(qū)暴雨天氣的天氣形勢(shì)和物理量機(jī)制。

扶綏縣隸屬廣西崇左市，位于北回歸線以南，廣西西南部，地理坐標(biāo)處于22°17′～22°57′N、107°31′～108° 06′E之間，扶綏縣境內(nèi)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，光熱充足，春季溫暖濕潤、秋季干燥少雨，冬季短促，氣溫較低。暴雨是扶綏縣頻發(fā)的一類災(zāi)害性天氣，經(jīng)常給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失?；诖耍嘘P(guān)部門要高度重視對(duì)極端降水天氣的研究。對(duì)2020年5月中旬扶綏縣一次極端降雨天氣過程進(jìn)行分析，以掌握暴雨天氣的成因，為提升當(dāng)?shù)貥O端強(qiáng)降水天氣的預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)水平提供指導(dǎo)。

1 天氣實(shí)況

2020年5月16日20：00至17日08：00，扶綏縣縣東羅、東門、渠舊等地方發(fā)生了一次極端強(qiáng)降水天氣過程，降水量處于40.5～110.9 mm之間，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、基礎(chǔ)設(shè)施等均造成了不利影響。

2 天氣形勢(shì)分析

在此次天氣過程中，500 hPa形勢(shì)場(chǎng)上蒙古低渦促使高空槽逐漸朝東邊區(qū)域移動(dòng)，槽區(qū)徑向越來越大，推動(dòng)冷空氣擴(kuò)散南下;高原一帶存在短波移入廣西扶綏縣一帶;西太平洋副高十分強(qiáng)盛，呈現(xiàn)出東高西低的特點(diǎn)，對(duì)短波持續(xù)維持比較有利，導(dǎo)致降水強(qiáng)度越來越大。5月18日冷渦逐漸向東移動(dòng)，且進(jìn)入海洋，槽后西北氣流越來越大;副高南落，短波減弱北縮開始移出廣西，本次極端降水天氣過程基本結(jié)束。

在700 hPa形勢(shì)場(chǎng)上，廣西中部區(qū)域分布著切變線，強(qiáng)輻合區(qū)處于廣西西部區(qū)域;切變線南邊的西南氣流要比北邊的偏北氣流大，這比較適宜于系統(tǒng)的停滯，同時(shí)還比較適宜水汽和能量的補(bǔ)充;廣西西部的溫度露點(diǎn)差不足2.0℃，水汽條件較好;廣西西南還存在暖舌東北延伸，為強(qiáng)降雨提供充足的能量。5月17日08：00，廣西、貴州相交地帶有輻合環(huán)流存在，南邊切變線處于廣西西邊一帶，廣西扶綏縣及其周邊區(qū)域風(fēng)速切變最為顯著，這與暴雨落區(qū)相吻合。此次之后冷空氣過境，暖濕氣流出現(xiàn)冷墊爬升現(xiàn)象，降水影響范圍和降水強(qiáng)度越來越小。

在850 hPa形勢(shì)場(chǎng)上，扶綏縣暴雨天氣發(fā)生過程中，西南氣流越來越大，暖濕水汽輸送越來越強(qiáng)，廣西西南部一帶屬于低渦環(huán)流，扶綏縣位于低渦東南邊，長時(shí)間的強(qiáng)輻合環(huán)流是扶綏縣發(fā)生暴雨天氣的主要原因。在925 hPa形勢(shì)場(chǎng)上，廣西南部位于輻合線南側(cè)暖區(qū)，存在暖平流輸送和南風(fēng)輻合;伴隨著冷空氣活動(dòng)的影響，扶綏縣一帶的溫度鋒區(qū)越來越大，這對(duì)強(qiáng)降雨天氣的發(fā)生發(fā)展十分有利。

在地面形勢(shì)場(chǎng)上，在暴雨天氣發(fā)生之前，西南暖低壓十分強(qiáng)盛，高能高濕，激發(fā)了切變南側(cè)對(duì)流天氣;弱冷空氣西路朝南發(fā)展，移動(dòng)速度越來越慢，呈鞍形氣壓場(chǎng)，這有利于天氣系統(tǒng)的發(fā)展。暴雨天氣中心和中小尺度輻合中心相符。極端強(qiáng)降水多與中小尺度對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。

3 物理量場(chǎng)分析

3.1 水汽條件

此次極端降雨天氣的主要水汽來源為西南氣流。在扶綏縣發(fā)生強(qiáng)降雨的主要時(shí)間段，在850 hPa水汽通量場(chǎng)上，中南半島北邊區(qū)域分布著水汽通量中心，伴隨著西南氣流越來越大，廣西扶綏縣一帶的水汽通量也越來越大;水汽輻合中心分布在高原短波槽區(qū)一帶，廣西西部水汽輻合要比廣西東部要大;在切變線南壓期間，水汽輻合在廣西南部表現(xiàn)為帶狀，軸向和降雨云團(tuán)的移動(dòng)方向相吻合。

3.2 能量條件

分析此次扶綏縣強(qiáng)降雨天氣發(fā)生的主要時(shí)間段地面總溫度演變趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)，2020年5月16日20：00，扶綏縣一帶屬于高能區(qū)，能量舌走向?yàn)槲髂稀獤|北向，對(duì)應(yīng)低層增大的西南氣流為暴雨天氣帶來有利的能量和水汽，總溫度正變溫中心與極端強(qiáng)降水區(qū)相對(duì)應(yīng);高能區(qū)慢慢南壓東傳，降水落區(qū)也逐漸由北朝南邊區(qū)域移動(dòng)?？偟膩碚f，地面總溫度的大值區(qū)和降雨落區(qū)呈較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。此外，在5月16日20：00—17日08：00扶綏縣主要降水時(shí)間段，低層假相當(dāng)位溫（θse）能量舌由中南半島北邊朝廣西一帶延伸，它的中心強(qiáng)度為88℃，扶綏縣處在能量舌軸心。

3.3 探空環(huán)境分析

此處選擇扶綏縣附近的南寧探空站與百色探空站對(duì)高空環(huán)境進(jìn)行分析。2020年5月16日08：00，南寧與百色探空站環(huán)境條件特征大體一致：不穩(wěn)定能量均較大。南寧站K指數(shù) 37.0℃、CAPE達(dá)2 881.2 J/kg、SI為-3.58℃;百色探空站K指數(shù)36.3℃、CAPE為2 075.5 J/kg、SI為-0.76℃（圖1）; 850 hPa和925 hPa之間均存在弱逆溫;抬升凝結(jié)高度低于925 hPa，這非常有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生發(fā)展;低空存在暖平流，西南氣流越來越大，濕層非常深厚，對(duì)流層中高層有干冷空氣侵入，對(duì)大氣層結(jié)的不穩(wěn)定能量的積聚比較有利。5月16日20：00，南寧存在很強(qiáng)的不穩(wěn)定能量，SI為-3.52℃，K指數(shù)為37.8℃，CAPE為1 127.8 J/kg，500～850 hPa干冷空氣侵入強(qiáng)度越來越大，增強(qiáng)不穩(wěn)定（圖2）;0℃層很高，非常適宜于高效暖云降水天氣的發(fā)生。與此同時(shí)，弱冷空氣經(jīng)過百色市，低層轉(zhuǎn)變成冷平流，層結(jié)不穩(wěn)定性仍舊較高，百色SI為-2.77℃，K指數(shù)達(dá)40.5℃、對(duì)流有效位能（CAPE）因已發(fā)生對(duì)流降水，降低至620.8 J/kg，濕層上升至500 hPa，對(duì)流天氣主要屬于強(qiáng)降水天氣。

4 雷達(dá)回波和衛(wèi)星云圖資料分析

4.1 雷達(dá)回波特征分析

此次天氣主要發(fā)生時(shí)間段的回波特點(diǎn)：回波中心強(qiáng)度處于55～60 dBZ之間，最強(qiáng)回波為66 dBZ;回波頂高處于6～12 km之間;垂直累積液態(tài)水含量（VIL）處于20～40 kg/m2之間，最大值曾上升至60 kg/m2;回波移動(dòng)速度較慢，左后方存在強(qiáng)回波生成匯入，構(gòu)成列車效應(yīng)，促使降水強(qiáng)度增強(qiáng)。

4.2 衛(wèi)星云圖資料分析

2020年5月16日20：00，切變線至廣西中部一帶，云系主要為東西向，其南邊邊緣十分光滑，冷空氣勢(shì)力與暖空氣勢(shì)力差不多，云系南壓遲緩;系統(tǒng)移動(dòng)方向和對(duì)流云團(tuán)傳播方向近乎垂直狀態(tài)，在左后側(cè)存在若干中小尺度對(duì)流云團(tuán)發(fā)展，且不斷進(jìn)入切變降雨云系中，推動(dòng)了暴雨天氣的發(fā)生發(fā)展。5月16日22：00，降雨云系中，有中小尺度對(duì)流云團(tuán)進(jìn)入扶綏縣一帶，扶綏縣發(fā)生強(qiáng)降雨天氣過程;高原短波槽后西北氣流促使弱冷空氣不斷擴(kuò)散南下，切變?cè)葡党线厖^(qū)域彎曲，在崇左北邊一帶出現(xiàn)斷口，冷暖空氣的交匯推動(dòng)了對(duì)流天氣的發(fā)生，強(qiáng)降雨云團(tuán)從高空風(fēng)開始朝東南方向移動(dòng);5月17日00：00，云體朝東北凸起，這意味著西南氣流增強(qiáng)流入，這非常適宜對(duì)流云團(tuán)的維持;越南北邊的絮狀白點(diǎn)云體在強(qiáng)盛暖平流中激發(fā)對(duì)流降水天氣的發(fā)生，之后和廣西西北一帶的對(duì)流云團(tuán)同時(shí)進(jìn)入切變線西段云團(tuán)中共同構(gòu)成MCC，促使扶綏縣一帶發(fā)生強(qiáng)降水天氣過程。

5 結(jié)論

（1）在此次天氣過程中，500 hPa形勢(shì)場(chǎng)上蒙古低渦促使高空槽逐漸朝東邊區(qū)域移動(dòng)，槽區(qū)徑向越來越大，推動(dòng)冷空氣擴(kuò)散南下;高原一帶存在短波移入廣西扶綏縣一帶;西太平洋副高十分強(qiáng)盛，對(duì)短波的持續(xù)維持較為有利，導(dǎo)致強(qiáng)降水天氣的發(fā)生;700 hPa形勢(shì)場(chǎng)上，廣西中部區(qū)域分布著切變線，切變線南邊的西南氣流較大，比較適宜水汽和能量的補(bǔ)充;850 hPa形勢(shì)場(chǎng)上廣西西南部一帶屬于低渦環(huán)流，長時(shí)間維持強(qiáng)輻合環(huán)流是扶綏縣發(fā)生暴雨天氣的主要原因;地面形勢(shì)場(chǎng)上暴雨天氣中心和中小尺度輻合中心相符。

（2）此次極端降雨天氣的主要水汽來源為西南氣流，在扶綏縣發(fā)生強(qiáng)降雨的主要時(shí)間段，850 hPa水汽通量場(chǎng)上中南半島北邊區(qū)域分布著水汽通量中心。在此次天氣的主要時(shí)間段，扶綏縣一帶屬于高能區(qū)，能量舌走向?yàn)槲髂稀獤|北向，對(duì)應(yīng)著低層增大的西南氣流為暴雨天氣帶來了有利的能量和水汽，總溫度正變溫中心與極端強(qiáng)降水區(qū)相對(duì)應(yīng)。

（3）從探空資料來看，降水期間降水落區(qū)上空不穩(wěn)定能量較大，低空存在暖平流，西南氣流越來越大，濕層非常深厚，對(duì)流層高層有干冷空氣侵入，對(duì)大氣層結(jié)不穩(wěn)定能量的積聚比較有利。

（4）從雷達(dá)資料分析來看，強(qiáng)降雨云團(tuán)屬于回波中心強(qiáng)、垂直累積液態(tài)水含量（VIL）值大、回波高度高的深厚對(duì)流系統(tǒng)，列車效應(yīng)較顯著;從衛(wèi)星資料分析來看，沿切變存在若干中尺度對(duì)流云團(tuán)在發(fā)生發(fā)展，低層西南氣流在較強(qiáng)的暖平流中產(chǎn)生對(duì)流單體;系統(tǒng)移動(dòng)比較慢，各對(duì)流云團(tuán)逐漸形成 MCC，推動(dòng)了扶綏縣一帶強(qiáng)降水天氣過程的發(fā)生。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of an Eextreme Rainfall Weather Process in Fusui County in Mid-May 2020

SU Hangzhou （Guangxi Fusui County Meteorological Bureau， Fusui， Guangxi 532100）

Abstract Analyzes an extreme rainfall weather process in Fusui county in mid-May 2020 by using the automatic weather station data， NCEP reanalysis data and other related meteorological data. The results showed that： in this weather process， the Mongolian vortex on the 500 hPa situation field caused the high-altitude trough to gradually move to the east， pushing the cold air to diffuse southward; there was short-wave movement in the plateau area into the area of. Fusui county， Guangxi; the western Pacific subtropical high was very strong ， it was more favorable for the continuous maintenance of short waves， resulting in the occurrence of heavy rainfall; on the 700 hPa situation field， there was a shear line in the central area of Guangxi， and the southwest airflow south of the shear line was larger， which was more suitable for water vapor and energy supplementation; 850 hPa In the situation field， the southwestern part of Guangxi belonged to the low eddy circulation， and maintaining a strong convergence circulation for a long time was the main reason for the occurrence of heavy rain in Fusui county. The main source of water vapor in this extreme rainfall weather was the southwest airflow. During the main time period of this weather， the area around Fusui county belongs to the high-energy area， and the center of positive temperature change corresponds to the extreme heavy precipitation area; from the sounding data， the unstable energy above the precipitation area during the precipitation was relatively large， and the low-altitude area was relatively unstable. There was warm advection， the southwest airflow was getting bigger and bigger， the wet layer was very deep， and the dry and cold air intrudes in the middle and upper layers of the troposphere， which was more favorable for the accumulation of unstable energy in the atmosphere. Radar and satellite cloud image data had certain indicative significance for the occurrence and development of heavy precipitation weather.

Key words Extreme heavy rainfall; Weather situation; Physical quantity