貴州銅仁一次暴雨天氣過(guò)程成因分析

摘 要：2021年6月27日夜間至28日白天，貴州省銅仁市出現(xiàn)一次大范圍暴雨天氣過(guò)程，利用Micaps實(shí)況、NCPE再分析及自動(dòng)站觀測(cè)資料，對(duì)該次暴雨過(guò)程的成因進(jìn)行分析，為日后此類(lèi)暴雨的預(yù)報(bào)提供參考。結(jié)果表明，該次暴雨過(guò)程是副東退至西太平洋上空，高空橫槽轉(zhuǎn)豎同時(shí)東移南壓影響銅仁，配合低層切變線和地面熱低壓共同影響，造成的強(qiáng)降水天氣，暴雨主要出現(xiàn)在高空槽前，低層切變線和地面輻合線附近，位于低空西南急流的北側(cè)；物理量場(chǎng)上，銅仁市位于水汽通量大值區(qū)北側(cè)，上空有水汽輻合，為暴雨的形成提供充足的水汽條件，濕層深厚，可轉(zhuǎn)換的對(duì)流位能充足，上層大氣始終處于對(duì)流不穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨形成的能量條件充沛，垂直速度上升區(qū)持續(xù)影響銅仁，為暴雨的產(chǎn)生提供動(dòng)力抬升條件。

關(guān)鍵詞：暴雨；環(huán)流特征；預(yù)報(bào)；成因；銅仁

中圖分類(lèi)號(hào)：P458 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2024）24-0094-04

Abstract： A large-scale rainstorm weather process occurred in Tongren City， Guizhou Province from the night of June 27 to June 28， 2021. The causes of this rainstorm process were analyzed by using Micaps， NCPE reanalysis and automatic station observation data， so as to provide reference for the forecast of this kind of rainstorm in the future. The results show that the rainstorm process is a sub-east retreat to the western Pacific Ocean， and the upper horizontal trough turns vertical and moves southward to affect Tongren. Based on the joint influence of the low-level shear line and the surface thermal low pressure， the rainstorm mainly occurs in front of the upper trough， near the low-level shear line and the ground convergence line， and is located on the north side of the low-level southwest jet. In the physical quantity field， Tongren City is located on the north side of the high value area of water vapor flux， and there is water vapor convergence above， which provides sufficient water vapor conditions for the formation of rainstorm， the wet layer is deep， the convertible convective potential energy is sufficient， and the upper atmosphere is always in a state of convective instability. The energy conditions for the formation of torrential rain are abundant， and the vertical velocity rising area continues to affect Tongren， providing dynamic uplift conditions for the generation of rainstorm.

Keywords： rainstorm; circulation characteristics; forecast; cause of formation; Tongren

對(duì)暴雨天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警是氣象工作中面臨的重要問(wèn)題，作為貴州省發(fā)生頻率最高的災(zāi)害性天氣之一，常引發(fā)城市內(nèi)澇，甚至山洪、滑坡或泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)當(dāng)?shù)厝嗣竦纳拓?cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。暴雨的形成過(guò)程復(fù)雜多變，面對(duì)這一課題，各地的氣象工作者均進(jìn)行有針對(duì)性的研究[1-10]。本文在前人的研究基礎(chǔ)上，從天氣環(huán)流形勢(shì)、物理量特征等方面對(duì)2021年6月27—28日銅仁市暴雨天氣過(guò)程的成因進(jìn)行診斷分析。

1 實(shí)況分析

1.1 降水實(shí)況分析

2021年6月27日20時(shí)到28日20時(shí)，受高空槽、低層切變線、地面輻合線共同影響，貴州省銅仁市出現(xiàn)了大范圍的暴雨天氣，降水主要集中在2個(gè)時(shí)段，在27日22時(shí)到28日8時(shí)，暴雨主要出現(xiàn)在銅仁市中西部、松桃縣北部，在28日11時(shí)到28日15時(shí)，暴雨主要出現(xiàn)在銅仁市江口縣、碧江區(qū)、萬(wàn)山區(qū)等東南部地區(qū)，統(tǒng)計(jì)本次暴雨過(guò)程的累計(jì)降雨量，共1個(gè)區(qū)域站出現(xiàn)特大暴雨，2個(gè)國(guó)家站40個(gè)區(qū)域站出現(xiàn)大暴雨，3個(gè)國(guó)家站102個(gè)區(qū)域站出現(xiàn)暴雨，國(guó)家站最大降水出現(xiàn)在思南站（156.6 mm），區(qū)域站最大降水出現(xiàn)在德江縣露青站（245.5 mm），暴雨過(guò)程中伴有雷電、大風(fēng)（最大風(fēng)速27.2 m/s）等強(qiáng)對(duì)流天氣。

1.2 強(qiáng)降水中心逐小時(shí)雨量分析

在本次暴雨天氣過(guò)程中，降水主要集中在2個(gè)時(shí)段，選取2個(gè)時(shí)段中的強(qiáng)降水中心，對(duì)德江縣青露站和萬(wàn)山區(qū)牙溪站的逐小時(shí)雨量進(jìn)行分析：德江縣青露站的最強(qiáng)降水時(shí)段出現(xiàn)在27日23時(shí)到28日7時(shí)，強(qiáng)降雨時(shí)段存在明顯的中空期，最大小時(shí)雨強(qiáng)為60.2 mm/h，累計(jì)降水量達(dá)245.5 mm；萬(wàn)山區(qū)牙溪站最強(qiáng)降水時(shí)段出現(xiàn)在28日14時(shí)，最大小時(shí)雨強(qiáng)為70.2 mm，累計(jì)降水量為91.7 mm。本次暴雨過(guò)程強(qiáng)降水分別出現(xiàn)在夜間和午后，夜間降水強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，為本次暴雨天氣過(guò)程的主要降水時(shí)段；午后降水強(qiáng)度極大，但持續(xù)時(shí)間短，為短時(shí)強(qiáng)降水。

1.3 環(huán)流及影響系統(tǒng)分析

6月27日20時(shí)500 hPa高空?qǐng)D上副高北界位于20°N附近，副高北側(cè)的偏西暖濕氣流受孟加拉灣低槽阻擋北上，在青藏高原阻擋下向東輸送，在甘南由暖中心形成，云南北部、重慶中部小槽發(fā)展，云南到重慶地界的西南-東北向高空橫槽初具雛形，在西風(fēng)波動(dòng)作用下，銅仁中層為西北風(fēng)控制，風(fēng)速6 m/s；700 hPa東南-西北向切變線位于長(zhǎng)江中上游川東至廣西一帶，銅仁市位于切變線東部西南風(fēng)暖平流區(qū)，風(fēng)速4 m/s，石阡縣西部邊緣位于切變線上；850 hPa東北-西南橫向切變線位于湘北至黔北一帶，銅仁市位于切變線上，切變線橫跨市中北部區(qū)縣，市大部受西南風(fēng)暖平流影響，風(fēng)速6 m/s，地面圖上銅仁市受地面熱低壓影響，地面輻合線由低壓中心向東橫向發(fā)展，位于云南北部到湖南東部一帶，銅仁市位于地面輻合線北側(cè)，玉屏、萬(wàn)山位于輻合線上。28日8時(shí)，500 hPa圖上副高東退至西太平洋上空，高空橫槽轉(zhuǎn)豎同時(shí)東移南壓，位于長(zhǎng)江中下游川東至云北，銅仁市位于高空槽前，受偏南風(fēng)控制，風(fēng)速達(dá)10 m/s，有加強(qiáng)趨勢(shì)；700 hPa川南有低渦建立，在低渦系統(tǒng)控制下東南-西北向切變線南壓北抬，形成低渦東側(cè)橫向切變線，位于遵義北部至贛北一帶，銅仁市沿河縣位于切變線上，銅仁市大部受低渦東南側(cè)西南氣流控制，風(fēng)速6 m/s；850 hPa橫向切變線維持發(fā)展，受切變線兩端低壓系統(tǒng)南壓速度不均影響，在銅仁市境內(nèi)形成中北部至西南部的西南-東北向切變線，切變線整體緩慢南壓增強(qiáng)，南海沿岸四省有西南急流建立，風(fēng)速超12 m/s，可達(dá)16 m/s，地面圖上地面熱低壓維持，低壓中心北抬，在銅仁市境內(nèi)形成東北-西南向的地面輻合線。

綜上可知，在本次暴雨期間，500 hPa上副高東退，高空橫槽轉(zhuǎn)豎同時(shí)東移南壓至銅仁市前，700 hPa上低渦形成發(fā)展，控制切變線緩慢南壓北抬至銅仁市北側(cè)，850 hPa上橫向切變線始終位于銅仁市上空并緩慢南壓，地面受熱低壓控制，始終有地面輻合線維持。高低空和地面系統(tǒng)相互疊加，在低空急流的抽吸作用下，在850 hPa切變線和地面輻合線附近出現(xiàn)暴雨至大暴雨，本次降水屬于暖區(qū)降水。

2 物理量分析

2.1 水汽條件

充足的水汽是局地暴雨形成的重要條件，源源不斷的水汽輸送對(duì)暴雨的發(fā)生發(fā)展起著關(guān)鍵性的作用。6月27日20時(shí)到28日20時(shí)強(qiáng)降水期間，500 hPa上銅仁市比濕q最大強(qiáng)度從5 g/kg增長(zhǎng)至6 g/kg；700 hPa上銅仁市比濕q始終維持在11 g/kg以上；850 hPa上銅仁比濕q高達(dá)16 g/kg，各層大氣比濕均表現(xiàn)出西北部較其余區(qū)域部大的特征，暴雨期間銅仁市上空始終維持高濕狀態(tài)，水汽主要集中在市西部、北部區(qū)域，有利于暴雨的形成。27日20時(shí)，副高北界位于南海沿岸，暖濕氣流受孟加拉灣低槽影響向北輸送，850 hPa在水汽通量場(chǎng)上（圖1（a）），自西北到東南水汽通量逐漸增大，水汽通量大值區(qū)影響貴州省南部，水汽輸送在貴州東南部一帶最強(qiáng)，銅仁市水汽通量中心值為12，在水汽通量散度場(chǎng)上，銅仁市位于水汽通量梯度區(qū)附近，最強(qiáng)值達(dá)-20，有較強(qiáng)的水汽輻合；28日8時(shí)，副高西退至西太平洋海上，高層槽與低層切變線相配合，低層西南急流建立，850 hPa水汽通量場(chǎng)上（圖1（b）），水汽通量大值區(qū)中心向東南方向移動(dòng)，但水汽通量大值區(qū)強(qiáng)度及影響范圍擴(kuò)大，持續(xù)影響貴州省中部和東部，銅仁市水汽通量中心值達(dá)20，水汽輸送強(qiáng)度增強(qiáng)，在水汽通量散度場(chǎng)上，水汽輻合區(qū)在銅仁市維持。

綜上所述，銅仁市在暴雨期間位于水汽通量大值中心北側(cè)的梯度區(qū)和水汽輻合中心持續(xù)發(fā)展區(qū)，對(duì)暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了充足且源源不斷的水汽條件。

2.2 不穩(wěn)定條件分析

暴雨的形成依賴(lài)于大氣層結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，不穩(wěn)定能量是大氣作持續(xù)上升運(yùn)動(dòng)的保障。以地理距離合理性為依據(jù)，利用懷化站探空資料的各特征參數(shù)值的變化對(duì)本次暴雨過(guò)程的不穩(wěn)定條件進(jìn)行分析，暴雨發(fā)生期間，銅仁市上空始終保持著明顯的對(duì)流不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。6月27日20時(shí)懷化探空資料（圖2（a））顯示，低層850 hPa到750 hPa、700 hPa到600 hPa間水汽達(dá)到飽和，濕層較深厚，存在斷層，空氣上濕下干，懷化站周?chē)牡蛯哟髿馓幱趯?duì)流不穩(wěn)定狀態(tài)，K指數(shù)為39.3 ℃，沙氏指數(shù)為-0.21，CAPE值為2 041.2 J/kg，大氣中可轉(zhuǎn)換的對(duì)流位能充足，為暴雨的發(fā)生積蓄了充足的能量；6日28日8時(shí)懷化站探空資料顯示，K指數(shù)為40.1 ℃，沙氏指數(shù)為-1.62，CAPE值為2 037.4 J/kg，不穩(wěn)定能量依舊保持較高水平，大氣不穩(wěn)定狀態(tài)程度加強(qiáng)，探空?qǐng)D上（圖2（b））濕層加厚，低層1 000 hPa到600 hPa、中層480 hPa到400 hPa水汽均達(dá)到飽和，有利于暴雨的維持發(fā)展。維持且強(qiáng)盛的不穩(wěn)定氣層結(jié)構(gòu)是本次銅仁市產(chǎn)生暴雨的主要誘因，在地面輻合線上能夠引發(fā)深厚對(duì)流，觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放，造成強(qiáng)降雨天氣。

2.3 垂直速度分析

強(qiáng)盛而持久的氣流上升運(yùn)動(dòng)，對(duì)暴雨的發(fā)生發(fā)展有著重要的意義，影響著大氣中水汽的凝結(jié)過(guò)程。對(duì)垂直速度場(chǎng)的分析能夠直觀地體現(xiàn)暴雨過(guò)程中氣流上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)生演變，垂直運(yùn)動(dòng)輸送的水汽、熱量、動(dòng)量等物理量，也對(duì)暴雨過(guò)程的發(fā)展有明顯的反饋?zhàn)饔?。暴雨發(fā)生期間，銅仁市上空的上升運(yùn)動(dòng)完成由強(qiáng)到弱的轉(zhuǎn)變，6月27日20時(shí)，在各層垂直速度場(chǎng)上，貴州東部、南部垂直速度均為負(fù)值，從地面一直延伸到500 hPa以上，隨高度增加，負(fù)值區(qū)范圍及量級(jí)呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，850 hPa（圖3（a））的垂直速度負(fù)大值區(qū)位于貴州省東部邊緣至湘西，中心數(shù)值低于-90 m/s，上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展旺盛，銅仁市受垂直速度負(fù)中心影響處于較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)內(nèi)，28日8時(shí)，在貴州省東南部中高層大氣垂直速度為正作下沉運(yùn)動(dòng)，西北部依舊為負(fù)值區(qū)控制，負(fù)值區(qū)中心強(qiáng)度減弱并移動(dòng)至貴州西北部，下沉運(yùn)動(dòng)控制銅仁市中高層；850 hPa（圖3（b））上垂直速度負(fù)值區(qū)范圍減小，影響范圍退至貴州省東南部，強(qiáng)度增強(qiáng)，中心數(shù)值增長(zhǎng)至-40 m/s，銅仁市地區(qū)的低層大氣仍維持著強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)且強(qiáng)度呈現(xiàn)出明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

綜上所述，暴雨期間，大氣上升運(yùn)動(dòng)區(qū)在銅仁市自東南向西北方向移動(dòng)，期間高層大氣完成由上升運(yùn)動(dòng)到下層運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變，低層大氣由較強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)演化為極強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，但整層大氣的上升運(yùn)動(dòng)還是呈現(xiàn)出明顯的減弱趨勢(shì)，其中較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)在銅仁西北部長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，有利于銅仁西部、北部暴雨的產(chǎn)生。

3 結(jié)論與討論

1）環(huán)流形勢(shì)上，在本次暴雨期間，500 hPa上副高東退，高空橫槽轉(zhuǎn)豎同時(shí)東移南壓至銅仁市前，700 hPa上低渦形成發(fā)展，控制切變線緩慢南壓北抬至銅仁市北側(cè)，850 hPa上橫向切變線始終位于銅仁市上空并緩慢南壓，地面受熱低壓控制，始終有地面輻合線維持。高低空和地面系統(tǒng)相互疊加，在低空急流的抽吸作用下，在850 hPa切變線和地面輻合線附近出現(xiàn)暴雨至大暴雨，本次降水屬于暖區(qū)降水。

2）物理量上，銅仁市在暴雨期間始終維持高濕狀態(tài)，低層比濕達(dá)16 g/kg；位于水汽通量大值中心北側(cè)的梯度區(qū)和水汽輻合中心持續(xù)發(fā)展區(qū)，水汽通量中心值可達(dá)20，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了充足且源源不斷的水汽條件；上層大氣始終維持有明顯的對(duì)流不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，濕層深厚，CAPE值達(dá)2 041.2 J/kg，對(duì)流位能充足，K指數(shù)為40.1 ℃，沙氏指數(shù)為-1.62，氣層呈不穩(wěn)定狀態(tài)；較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)在銅仁西北部影響時(shí)間較長(zhǎng)，有利于銅仁西部、北部暴雨的發(fā)生。

3）地面輻合線北側(cè)的冷空氣是本次暴雨過(guò)程對(duì)流回波單體產(chǎn)生的主要原因。

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