曲靖市2022年7月18—20日大暴雨天氣過(guò)程成因分析

羅婧文 田夢(mèng)琳 成佳麗

收稿日期：2024-01-11

作者簡(jiǎn)介：羅婧文（1995—），女，四川南充人，研究方向?yàn)樘鞖忸A(yù)報(bào)。#通信作者：田夢(mèng)琳，女，云南麗江人，工程師，研究方向?yàn)樘鞖忸A(yù)報(bào)，E-mail：kajgk1454@163.com。

摘 要：利用區(qū)域自動(dòng)站資料、常規(guī)觀測(cè)資料、NCEP再分析資料、雷達(dá)產(chǎn)品等，對(duì)曲靖市2022年7月18—20日大暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）500 hPa低槽攜帶冷空氣侵入、700 hPa切變線為降雨提供了動(dòng)力條件，低層來(lái)自孟加拉灣和南海的兩股暖濕氣流的輸送與輻合為降雨提供了充足的水汽和能量，地面低壓和中尺度輻合線對(duì)對(duì)流降水系統(tǒng)的觸發(fā)、加強(qiáng)、維持和新生產(chǎn)生重要作用；（2）較高的整層可降水量和深厚的濕層、中低層較大的垂直風(fēng)切變及冷空氣侵入、不穩(wěn)定的大氣層結(jié)、偏低的抬升凝結(jié)高度和自由對(duì)流高度，為此次大暴雨天氣提供了有利的環(huán)境條件；（3）雷達(dá)回波顯示，過(guò)程前期在地面低壓和中尺度輻合線共同作用下受準(zhǔn)靜止帶狀對(duì)流影響，后期因低壓與中尺度輻合線維持少動(dòng)，曲靖市的中南部不斷觸發(fā)新生線狀組織對(duì)流合并匯入，造成高效的對(duì)流強(qiáng)降水，形成此次大暴雨。

關(guān)鍵詞：大暴雨；低槽切變線；中尺度輻合線；準(zhǔn)靜止帶狀對(duì)流

中圖分類號(hào)：P458.121.1?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）03–0-04

暴雨是一種災(zāi)害性很強(qiáng)的氣候事件，會(huì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民財(cái)產(chǎn)安全及生命造成巨大損失，因暴雨具有突發(fā)性和毀滅性的危害等特點(diǎn)而備受關(guān)注。作為高原地區(qū)，云南省因地形復(fù)雜、海拔、土壤物理性質(zhì)等差異，暴雨造成的危害不亞于我國(guó)其他地區(qū)，而在曲靖市發(fā)生的自然災(zāi)害中，暴雨占很大比重，因地形差異較大，夏季水汽充足，易產(chǎn)生突發(fā)性的局地暴雨天氣。對(duì)2022年7月18—20日曲靖市大暴雨天氣過(guò)程的成因進(jìn)行分析，可加深人們對(duì)此類降水天氣動(dòng)力、物理環(huán)境和發(fā)展機(jī)制的認(rèn)識(shí)，還能為類似降水預(yù)報(bào)提供參考，加強(qiáng)對(duì)此類降水的預(yù)報(bào)。

2022年7月18—20日，曲靖市出現(xiàn)了一次大暴雨天氣過(guò)程，降水中心位于曲靖市中部和東南部地區(qū)，其主要特點(diǎn)是強(qiáng)降水范圍大、雨強(qiáng)大，伴隨的強(qiáng)降水頻次高、移動(dòng)速度慢，導(dǎo)致曲靖市出現(xiàn)嚴(yán)重積澇。據(jù)統(tǒng)計(jì)，此次大暴雨過(guò)程導(dǎo)致全市52 973人受災(zāi)；分散轉(zhuǎn)移安置189戶21人，損壞房屋52戶66間；農(nóng)作物受災(zāi)6 645.4 hm2、成災(zāi)592.35 hm2，絕收1 041.26 hm2，直接經(jīng)濟(jì)損失9 676.63萬(wàn)元。針對(duì)此次大暴雨過(guò)程，曲靖市氣象臺(tái)和各縣區(qū)氣象臺(tái)提前預(yù)報(bào)，但主觀預(yù)報(bào)量級(jí)偏小，對(duì)此次強(qiáng)降雨天氣過(guò)程把控不準(zhǔn)確。因此，此次大暴雨過(guò)程的環(huán)流配置、中尺度特征和成因值得研究。利用區(qū)域自動(dòng)站資料、常規(guī)觀測(cè)資料、NCEP再分析資料、雷達(dá)產(chǎn)品，分析了強(qiáng)降雨過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)及大氣層結(jié)、環(huán)境物理量特征，提高人們對(duì)極端強(qiáng)降雨物理機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為今后曲靖市極端暴雨的可預(yù)報(bào)性研究提供參考。

1 資料與方法

選用的資料包括MICAPS常規(guī)高空和地面實(shí)況資料、昆明市探空?qǐng)D及層結(jié)物理量值、曲靖市區(qū)域自動(dòng)站觀測(cè)資料、NCEP再分析資料、曲靖市多普勒天氣雷達(dá)資料，采用天氣學(xué)、動(dòng)力學(xué)等方法進(jìn)行綜合分析。

2 降水實(shí)況

2022年7月18—20日清晨，曲靖市中南部出現(xiàn)了一次大暴雨天氣過(guò)程，100 mm以上的站點(diǎn)有50個(gè)，數(shù)量最多分布于中南部一帶（圖1），對(duì)7月18日08：00—20日20：00降雨進(jìn)行逐6 h累計(jì)雨量統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)7月18—19日白天，降雨大值區(qū)主要位于曲靖市北部，以小到中雨、局部大雨或暴雨為主；19日夜間雨強(qiáng)開(kāi)始增大，強(qiáng)降雨分散出現(xiàn)在南部、西部和東部地區(qū)，落區(qū)面積隨著時(shí)間推移擴(kuò)大至整個(gè)中南部（圖略）。鑒于此，重點(diǎn)分析曲靖市中南部的降水。19日夜間至20日清晨曲靖市中南部地區(qū)為大雨，在馬龍區(qū)、陸良縣、麒麟?yún)^(qū)、富源縣出現(xiàn)暴雨、大暴雨。全市降水量分布顯示（圖1d），共有3個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站降水量刷新歷史同期極值紀(jì)錄。全市25站降雨量為70～140 mm，3個(gè)氣象站降雨量超過(guò)140 mm，分別是陸良縣小百戶站（167.1 mm）、陸良縣響水壩站（147.5 mm）、麒麟?yún)^(qū)薛旗站（147.3 mm）。

在中南部選取5個(gè)大降水站點(diǎn)，麒麟薛旗站、富源營(yíng)上站、陸良小百戶站和響水壩站、羅平老寨站分別位于曲靖市中部一帶、中南部、南部，對(duì)19日20：00—20日10：00逐1 h累計(jì)降雨進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖2），發(fā)現(xiàn)2個(gè)強(qiáng)降雨主要發(fā)生時(shí)段為19日21：00—20日00：00，麒麟薛旗站、陸良響水壩站、富源營(yíng)上站分別出現(xiàn)25.9、23.3、35.5 mm/h短時(shí)強(qiáng)降水，羅平老寨站出現(xiàn)2次短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程，分別為22：00 40.9 mm/h和23：00 69.6 mm/h；20日05：00～07：00，陸良小百戶站出現(xiàn)32.2 mm/h短時(shí)強(qiáng)降水，響水壩站出現(xiàn)2次短時(shí)強(qiáng)降水，為06：00 41 mm/h和07：00 22.9 mm/h，麒麟薛旗站出現(xiàn)3次短時(shí)強(qiáng)降水，為05：00 34.7 mm/h、06：00 22.6 mm/h和07：00 20.2 mm/h。

3 環(huán)流形勢(shì)背景和影響系統(tǒng)的特征

3.1 環(huán)流形勢(shì)背景

7月19日08：00，500 hPa上歐亞地區(qū)為兩槽一脊型，烏拉爾山處為高壓脊，里海北側(cè)和中西伯利亞地區(qū)為低壓，配合冷中心，副熱帶高壓584線位于110°E附近。中西伯利亞處冷低壓底部有西北冷空氣東移，在華中至滇西一帶與副熱帶高壓外圍西南氣流形成一低槽，曲靖市受低槽前、副高外圍的氣旋性西偏南氣流的影響，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的觸發(fā)。

3.2 中高層影響系統(tǒng)的特征

19日08：00～20：00，500 hPa風(fēng)場(chǎng)氣旋度提高，副熱

帶高壓維持，滇西地區(qū)的低槽東移至昭通—昆明一帶，曲靖市受低槽前和副熱帶高壓外圍氣流的共同影響，風(fēng)速加快，轉(zhuǎn)為西南風(fēng)；隨著冷空氣不斷南下補(bǔ)充，低槽曲率逐漸加深后發(fā)展為低渦，至20日02：00，副熱帶高壓依然維持，低渦位于四川盆地至滇中交界處，低渦前氣流與副熱帶高壓外圍氣流在曲靖市交匯，然后低渦逐漸減弱東移，底部分裂冷空氣繼續(xù)影響曲靖市，與副熱帶高壓外圍氣流形成低槽，隨后至20日08：00曲靖市都受到低槽處風(fēng)場(chǎng)輻合的影響；隨著副熱帶高壓加強(qiáng)，曲靖市逐漸受高壓控制，降雨過(guò)程趨于結(jié)束。700 hPa上，19日08：00，副熱帶高壓邊緣壓在滇東南一帶，自西北而來(lái)的冷空氣與副高外圍暖濕西南氣流在四川盆地東側(cè)形成低渦切變線，曲靖市處于低渦切變線前氣旋性西南氣流中，自孟加拉灣而來(lái)的暖濕空氣沿著西南氣流向曲靖市輸送；隨后，低渦切變線東移，低渦上游的冷空氣沿切變線后偏北氣流南下侵入云南，至19日20：00，副熱帶高壓維持略北抬，曲靖市轉(zhuǎn)為高壓外圍偏南風(fēng)，低渦移動(dòng)至陜西省中部，切變線經(jīng)過(guò)重慶延伸至滇中，冷空氣壓至昭通—會(huì)澤北部一帶，在滇北形成東西走向的切變。最后，副熱帶高壓略東南退，暖濕氣流由孟加拉灣、副熱帶高壓外圍及南海熱帶氣旋3個(gè)源頭共同向曲靖輸送，同時(shí)南下冷空氣輸送加強(qiáng)，20日02：00，切變線移動(dòng)至曲靖中北部至昆明一帶，并維持至20日08：00，08：00以后副熱帶高壓逐漸加強(qiáng)西伸北抬，切變線隨之西移，不再影響曲靖市。

3.3 地面影響系統(tǒng)的特征

7月19日08：00，曲靖市受地面低壓控制，地面風(fēng)為偏南風(fēng)，華中地區(qū)為高壓，然后低壓東移，高壓分裂為多個(gè)中心，底部冷空氣南下，在重慶南部形成冷高壓。17：00開(kāi)始，曲靖市開(kāi)始有偏北冷空氣侵入，在中部與偏南風(fēng)交匯形成地面低壓與輻合線，曲靖市降水開(kāi)始增強(qiáng)，然后低壓輻合線緩慢南移至中南部一帶后受東北風(fēng)推動(dòng)移動(dòng)至昆明，曲靖市南部受輻合線影響，在此期間，中南部地區(qū)產(chǎn)生第一次強(qiáng)降水；19日23：00—20日02：00地面輻合線維持在曲靖市南部，降水有所減弱，之后受低層切變影響，05：00前后在曲靖市中南部再次形成地面低壓與輻合線，在該階段產(chǎn)生第二次強(qiáng)降水。分析地面溫度和露點(diǎn)溫度差值可知，在整個(gè)過(guò)程曲靖市地面溫度露點(diǎn)差≤2 ℃，水汽為飽和或接近飽和狀態(tài)[1]。

本次強(qiáng)降水過(guò)程的影響系統(tǒng)是副熱帶高壓、500 hPa低渦低槽和低層切變線。500 hPa低槽、700 hPa切變線提供了動(dòng)力條件，同時(shí)切變線南側(cè)的西南和偏南氣流形成了2條水汽輸送通道在曲靖市匯合，提供了充足水汽和不穩(wěn)定能量，曲靖市中南部形成的地面低壓和中尺度輻合線觸發(fā)加強(qiáng)并維持了對(duì)流發(fā)展，且地面維持水汽飽和的高濕狀態(tài)?？傊?，本地偏高的溫濕環(huán)境場(chǎng)與配合適宜的高低空系統(tǒng)，為對(duì)流性暴雨的發(fā)生、發(fā)展提供了有利的環(huán)流背景。

4 昆明探空資料分析

為了更詳細(xì)地揭示曲靖市的大氣層結(jié)特征，利用位于曲靖市西側(cè)的昆明探空站19日08：00、20：00的探空資料，分析曲靖的水汽、能量、層結(jié)穩(wěn)定度等環(huán)境物理量特征[2]。

19日08：00昆明探空顯示，400 hPa以下T-Td≤3 ℃，

對(duì)流中低層水汽條件較好，為飽和或接近飽和狀態(tài)，558 hPa以下比濕大于8 g/kg，600 hPa以下比濕大于10 g/kg，805 hPa的比濕最大，達(dá)15 g/kg，氣層絕對(duì)水汽含量大。20：00，比濕大于10 g/kg的氣層略升高至623 hPa，大于15 g/kg的氣層增厚，升高至773 hPa；抬升指數(shù)（LI）有所增強(qiáng)，0～3 km垂直風(fēng)切變?cè)龃螅L(fēng)向隨高度逆轉(zhuǎn)，說(shuō)明有冷平流侵入[3]。此時(shí)存在水汽含量大、濕層較深厚、層結(jié)不穩(wěn)定的環(huán)境特征。探空物理量值（表1）顯示，805 hPa比濕由15.01 g/kg升至17.05 g/kg，

700 hPa比濕由11.99 g/kg上升至12.9 g/kg，空氣的絕對(duì)含水量增加；19日08：00～20：00，CAPE由387.5 J/kg增強(qiáng)

為1 020.5 J/kg，對(duì)流有效位能較大；SI指數(shù)由0.4降至

-0.71，抬升指數(shù)（LI）由-1.4 ℃降至-2.63 ℃，說(shuō)明大氣轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定狀態(tài)；0 ℃高度由5.4 km略升至5.6 km，深厚的暖云層有利于發(fā)生大降水；抬升凝結(jié)高度（LCL）一直維持在700～850 hPa，20：00的LCL相較于08：00略下降，自由對(duì)流高度（LFC）一直保持接近700 hPa，因云南高原地形特征影響，800 hPa為近地面層，因此LCL和LFC都為接近地面狀態(tài)，說(shuō)明幾乎不需太大的環(huán)境動(dòng)力抬升就能形成云雨[4]。0～3 km和0～6 km垂直風(fēng)切變20：00分別略微降至8.0、8.8 m/s，但都達(dá)到促進(jìn)和維持強(qiáng)降水發(fā)生的條件。多個(gè)物理量值的較好表現(xiàn)為強(qiáng)降水提供有利條件。

5 物理量場(chǎng)診斷

5.1 水汽條件

結(jié)合700 hPa的水汽通量分布情況來(lái)看，針對(duì)曲靖市此次大暴雨天氣過(guò)程，孟加拉灣和南海是降水天氣的主要水汽來(lái)源地。分析700 hPa的水汽通量可知，在暴雨天氣發(fā)生前，曲靖市主要受到來(lái)自孟加

拉灣的西南氣流的影響，在前期提供了高濕的環(huán)境和一定的不穩(wěn)定能量，然后因副熱帶高壓加強(qiáng)了西伸作用，從19日08：00開(kāi)始，水汽輸送逐漸加強(qiáng)，至

20日02：00（圖6a），沿著孟加拉灣而來(lái)的西南氣流與沿著副熱帶高壓外圍來(lái)自南海的偏南氣流在曲靖市中南部交匯，然后因副熱帶高壓繼續(xù)西伸，交匯點(diǎn)由曲靖市中南部向西推進(jìn)，到20日08：00交匯區(qū)域移出至昆明，偏南氣流完全控制曲靖市。分析水汽通量散度，19日08：00，在曲靖市東部開(kāi)始出現(xiàn)水汽輻合區(qū)，至14：00水汽輻合區(qū)范圍擴(kuò)大，強(qiáng)度增強(qiáng)，至20：00（圖6b），曲靖全市出現(xiàn)水汽輻合中心，中心強(qiáng)度為-10×10-5 kg·m-2·s-1，隨著時(shí)間推移，水汽輻合強(qiáng)度迅速增強(qiáng)，至20日02：00（圖6c），可以在曲靖市中部和北部看到明顯的強(qiáng)水汽輻合中心，中心強(qiáng)度為-11×10-5 kg·m-2·s-1。結(jié)合相對(duì)濕度隨時(shí)間變化情況可知（圖6d），19日20：00—20日14：00曲靖市上空相對(duì)濕度明顯增大，整層相對(duì)濕度達(dá)85%及以上，500 hPa以下相對(duì)濕度達(dá)90%以上，擁有充足的水汽條件。由此可見(jiàn)，在曲靖市西南和偏南氣流攜帶的暖濕空氣匯集積聚，使得水汽通量值快速增加，因抬升作用有強(qiáng)烈的輻合出現(xiàn)，為暴雨天氣的出現(xiàn)提供了充足的水汽。

5.2 動(dòng)力條件

分析垂直速度隨時(shí)間變化情況可知，在7月19日14：00 500 hPa處，曲靖市中低層存在垂直速度負(fù)值區(qū)，說(shuō)明有輻合上升運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)，19日20：00—20日14：00，垂直上升運(yùn)動(dòng)明顯加強(qiáng)，在曲靖上空形成2個(gè)負(fù)速度大值區(qū)，對(duì)應(yīng)曲靖市強(qiáng)降雨集中時(shí)段，強(qiáng)中心位于800

～500 hPa，中心值達(dá)-0.3 Pa/s左右，上升運(yùn)動(dòng)范圍向上延伸至200 hPa附近，而20日02：00左右在200 hPa以上的高層形成有垂直運(yùn)動(dòng)正值區(qū)，形成高層輻散中低層強(qiáng)輻合的高低空配置。綜上，中低層輻合和高層輻散運(yùn)動(dòng)的垂直配置，促進(jìn)了垂直上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，是暴雨天氣出現(xiàn)的主要?jiǎng)恿C(jī)制。

6 雷達(dá)回波中尺度演變分析

根據(jù)強(qiáng)降雨發(fā)生時(shí)段選取雷達(dá)回波演變圖可知，造成此次曲靖市強(qiáng)降水的對(duì)流系統(tǒng)前期表現(xiàn)為準(zhǔn)靜止帶狀對(duì)流，后期因地面低壓和輻合線南移后向北擺動(dòng)影響，帶狀對(duì)流逐漸轉(zhuǎn)為不規(guī)則對(duì)流云夾雜層云形態(tài)，且南部有新生對(duì)流多單體列車匯入，整個(gè)過(guò)程對(duì)流持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)14 h[5]。

過(guò)程前期受地面低壓和中尺度輻合線觸發(fā)作用影響，曲靖市中南部生成準(zhǔn)靜止帶狀強(qiáng)降水對(duì)流，且輻合線略南移觸發(fā)新的線狀對(duì)流與之合并；后期由于地面低壓和輻合線在中南部擺動(dòng)影響，該區(qū)域在維持一定強(qiáng)度的層狀云降水的同時(shí)觸發(fā)生成新的對(duì)流合并，整個(gè)過(guò)程對(duì)流系統(tǒng)都呈現(xiàn)出回波強(qiáng)度大、位置少動(dòng)或不動(dòng)的特征，產(chǎn)生高效率對(duì)流性強(qiáng)降水，曲靖市中南部區(qū)域發(fā)生大暴雨天氣。

7 結(jié)論

利用多種觀測(cè)資料，對(duì)2022年7月19—20日曲靖大暴雨過(guò)程的大氣層結(jié)、環(huán)境物理量特征等進(jìn)行了綜合分析，得到以下4點(diǎn)主要結(jié)論。

（1）7月19—20日大暴雨過(guò)程是500 hPa低槽、700 hPa切變線和地面低壓及中尺度輻合線等系統(tǒng)共同影響所致的。500 hPa低槽和700 hPa切變線攜帶冷空氣東移南下為強(qiáng)降水提供了動(dòng)力條件；切變線南側(cè)的西南和偏南氣流在曲靖市中南部匯合，提供了水汽和不穩(wěn)定能量，在曲靖市形成的地面低壓和中尺度輻合線起到觸發(fā)、維持和加強(qiáng)對(duì)流的作用。

（2）從環(huán)境層結(jié)和物理量場(chǎng)來(lái)看，來(lái)自西南和南方的暖濕氣流在曲靖市交匯，并在上空形成水汽輻合，以及較高的整層可降水量和深厚的濕層、中低層較大的垂直風(fēng)切變及冷空氣侵入、不穩(wěn)定的大氣層結(jié)、偏低的抬升凝結(jié)高度和自由對(duì)流高度，為曲靖市高效率對(duì)流性強(qiáng)降水提供了有利條件。

（3）從垂直速度場(chǎng)來(lái)看，強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)段內(nèi)中低層為負(fù)值中心，有強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，高層則為正值，高低層垂直速度形勢(shì)匹配較好。

（4）從雷達(dá)回波來(lái)看，強(qiáng)降水發(fā)生在地面低壓和中尺度輻合線處或在其南側(cè)的偏南氣流中，地面低壓和中尺度輻合線的存在使曲靖市中南部成為對(duì)流觸發(fā)和加強(qiáng)的區(qū)域，且因中尺度輻合線位置少動(dòng)，在維持住已有對(duì)流的情況下不斷有新的對(duì)流在該區(qū)域附近生成并與之合并。過(guò)程前期受準(zhǔn)靜止帶狀對(duì)流影響，后期是由于中南部不斷有新的線狀組織對(duì)流生成與準(zhǔn)靜止帶狀對(duì)流合并，滯留在曲靖市中南部，整個(gè)過(guò)程持續(xù)影響約14 h，造成高效對(duì)流性強(qiáng)降水，最終形成大暴雨。

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