兩路冷空氣作用下銅仁市一次特大暴雨診斷分析

摘 要：利用地面常規(guī)觀測(cè)、加密自動(dòng)站降水及ARE5 0.25°×0.25°再分析資料，對(duì)2021年8月13日夜間主要發(fā)生在貴州省銅仁市東部的一次特大暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行診斷分析，結(jié)果表明：副高先退后進(jìn)，且強(qiáng)降水時(shí)段西伸加強(qiáng)，有利于降水系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間維持和低層水汽持續(xù)輸送；西北路徑冷空氣先于東北路徑冷空氣到來(lái)，兩者與偏南氣流對(duì)峙作用在銅仁市西部和東部產(chǎn)生了明顯的2條暴雨帶；梵凈山高大地形阻擋有利于低層偏東氣流分流和抬升，加強(qiáng)了東部降水強(qiáng)度；較高的CAPE值和K指數(shù)為強(qiáng)降水提供了必要條件。

關(guān)鍵詞：特大暴雨；低渦切變；中尺度輻合線；地形作用

中圖分類(lèi)號(hào)：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）09–0-03

貴州省地處我國(guó)西南山區(qū)腹地，以山地和丘陵為主，氣候復(fù)雜多變，夏季多發(fā)生暴雨洪澇、泥石流等災(zāi)害，嚴(yán)重威脅了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。夏季暴雨受到多種系統(tǒng)的共同影響，吳哲紅等[1]從不穩(wěn)定機(jī)制出發(fā)，分析了2004年5月29—30日貴州省的一次暴雨過(guò)程，結(jié)果表明此次暴雨是多種尺度系統(tǒng)的相互作用及對(duì)流不穩(wěn)定能量觸發(fā)的。劉莉娟等[2]分析2000年6月貴州省罕見(jiàn)強(qiáng)降水天氣過(guò)程的成因發(fā)現(xiàn)，極渦、副熱帶高壓、季風(fēng)槽、西南渦、低渦切變及高低空急流導(dǎo)致了此次強(qiáng)降水。張洪英等[3]分析低空冷式切變線引發(fā)區(qū)域性大暴雨的成因發(fā)現(xiàn)，低層冷式切變線是引發(fā)大暴雨的主要系統(tǒng)，暴雨主要產(chǎn)生在低空冷式切變線右側(cè)、西南低渦的東北象限及低空急流的左前方。池再香等[4]研究了南支槽背景下，地形對(duì)貴州水城南部特大暴雨的作用，得出了喇叭口地形的收縮作用能加強(qiáng)并維持迎風(fēng)坡垂直上升運(yùn)動(dòng)，使得水汽不斷向云內(nèi)卷入，延長(zhǎng)暴雨云團(tuán)在其上空的停留時(shí)間。楊曉霞等[5]發(fā)現(xiàn)有利的地形對(duì)局地短時(shí)極強(qiáng)降水的產(chǎn)生有重要作用。毛程燕等[6]指出西風(fēng)槽與副熱帶高壓對(duì)峙、中層弱冷空氣入侵、切變線及地面梅雨鋒的存在是形成2016年6月一次區(qū)域性暴雨“列車(chē)效應(yīng)”的主要原因。

然而，當(dāng)前對(duì)銅仁市暴雨落區(qū)的研究較少，李小蘭等[7]、楊群等[8]分析指出，在貴州高原北側(cè)附近的銅仁市、遵義市和重慶市交界處，受兩股冷空氣影響，常常有錮囚鋒形成，且伴隨低渦。主要是偏北冷空氣從秦嶺東、西兩側(cè)分流南下，一支經(jīng)四川盆地南下向東流至盆地東側(cè)，另一支隨后經(jīng)長(zhǎng)江中下游平原向西回流至貴州省東北部，兩路冷空氣作用下往往導(dǎo)致貴州省出現(xiàn)明顯的暴雨天氣過(guò)程，而銅仁市往往會(huì)形成東西2個(gè)暴雨落區(qū)。以上專(zhuān)家學(xué)者對(duì)各地暴雨的成因進(jìn)行分析，已取得一些研究成果，但銅仁市受到梵凈山高大地形影響，對(duì)梵凈山地形作用產(chǎn)生的局地強(qiáng)降水觸發(fā)機(jī)制還有待深入研究。

通過(guò)常規(guī)和加密自動(dòng)站降水資料、臺(tái)站探空資料和NCEP 0.25°×0.25°再分析資料，對(duì)2021年8月13日發(fā)生在銅仁市一次特大暴雨降水過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)、水汽條件、能量條件、地形條件進(jìn)行分析，并結(jié)合銅仁市多普勒雷達(dá)分鐘數(shù)據(jù)，與地面系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析。通過(guò)這些診斷分析，得出貴州省銅仁市區(qū)域性暴雨的規(guī)律和預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)，為今后的暴雨預(yù)報(bào)提供參考。

1 降水實(shí)況

2021年8月13日08：00—14日08：00，貴州省東北部及南部出現(xiàn)了區(qū)域性大暴雨天氣過(guò)程，主要有2條暴雨帶，即遵義東南部至銅仁市西部形成一條暴雨帶，銅仁市東部至黔東南中部至黔南再至黔西南出現(xiàn)一條暴雨帶。銅仁市則出現(xiàn)了特大暴雨天氣（圖1a），全市共出現(xiàn)2站特大暴雨，56站大暴雨，162站暴雨，強(qiáng)降水主要集中在8月13日20：00—14日02：00，最大累計(jì)降水量為松桃普覺(jué)263.2 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)為松桃普覺(jué)89.4 mm（圖1b），8月14日05：00后降水逐漸減弱，08：00降水基本結(jié)束。此次強(qiáng)降水具有局部雨強(qiáng)大、降水集中的特點(diǎn)，強(qiáng)降水主要分為2條暴雨帶，一條是集中在銅仁市梵凈山東部雨帶，另一條是銅仁市西部德江—沿河—思南—石阡雨帶，2條暴雨帶與梵凈山地形可能存在一定的聯(lián)系。強(qiáng)降水主要集中在2～3 h內(nèi)，導(dǎo)致松桃、江口、碧江等區(qū)（縣）不同程度受災(zāi)，多地出現(xiàn)山體滑坡、道路中斷、城鎮(zhèn)內(nèi)澇等災(zāi)情。

2 環(huán)流形勢(shì)與能量條件分析

2.1 500 hPa環(huán)流形勢(shì)分析

2021年8月13日08：00 500 hPa高空，亞洲中高緯呈現(xiàn)“兩槽一脊”的環(huán)流形勢(shì)。中低緯地區(qū)從西南地區(qū)至華北地區(qū)受明顯的高空槽影響，貴州省北部處于槽前上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，副熱帶高壓控制我國(guó)華南地區(qū)；8月13日20：00，整個(gè)高空槽緩慢東移，并逐步分為兩段，其中，貴州省北部高空槽東移至銅仁市中部，槽后西北氣流有利于引導(dǎo)地面冷空氣南下影響貴州省，此時(shí)貴州省西北部開(kāi)始出現(xiàn)降水雨帶，而副高588線已東退至華南沿海一線；8月13日23：00，高空槽緩慢移至銅仁市東部邊緣，此時(shí)副高588線卻西伸加強(qiáng)，重新控制華南地區(qū)，銅仁市強(qiáng)降水此時(shí)逐步加強(qiáng)；8月14日02：00低槽逐步向東移出銅仁市，副高588線再次退至沿海一線，銅仁市降水逐漸減弱。綜上可知，副高從8月13日08：00～20：00逐步東退，有利于冷空氣南下影響銅仁市，從20：00～23：00逐步西進(jìn)加強(qiáng)，有利于形勢(shì)穩(wěn)定，形成局部強(qiáng)降水。

2.2 低渦切變線

8月13日08：00，700 hPa上重慶南部有一低渦建立，低渦西段切變線位于貴州省西北部邊緣，廣西—貴州—湖南一帶低空西南氣流達(dá)10 m/s，西南氣流將孟加拉灣水汽向貴州省西北部輸送。850 hPa上（圖2a）低渦西段冷式切變線位于貴州省遵義北部至畢節(jié)一帶，貴州省中東部位于一股強(qiáng)度達(dá)10 m/s的西南氣流左前側(cè)，有利于上升運(yùn)動(dòng)。8月13日白天到夜間，由于高層低槽東移，帶動(dòng)低層重慶低渦切變線緩慢東移南壓，8月13日20：00 700 hPa切變線東移至遵義—黔南一帶，銅仁市位于西南氣流左側(cè)，水汽供應(yīng)充足，銅仁市比濕達(dá)到12 g/kg，850 hPa上（圖2b）低渦切變線移動(dòng)至遵義—黔西南一帶，銅仁市比濕達(dá)到18 g/kg，為暴雨的產(chǎn)生提供了充足水汽。同時(shí)，貴州省東北部冷空氣南壓，形成東北回流，東北急流開(kāi)始建立，風(fēng)速達(dá)16 m/s，東北急流與偏南氣流在銅仁市西北—東北方向形成切變，2股冷空氣在銅仁市西北部相遇對(duì)峙，導(dǎo)致銅仁市東部、北部受到切變線影響出現(xiàn)強(qiáng)降水。8月13日20：00至翌日02：00東北急流加強(qiáng)，逐漸轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，銅仁市的切變線南壓并轉(zhuǎn)為東西走向，強(qiáng)降水區(qū)域逐漸向南移動(dòng)。8月13日02：00—14日08：00，低渦切變線逐漸東移南壓并移出銅仁市，降水逐漸減弱結(jié)束。由此可知，在銅仁市強(qiáng)降水期間，低渦西段冷式切變線東移南壓形成鋒面降水，導(dǎo)致銅仁市西部出現(xiàn)強(qiáng)降水，隨著東北部冷空氣回流，低渦東段切變線南壓，在切變線南側(cè)形成強(qiáng)降水，同時(shí)低渦中心附近兩股冷空氣相遇形成對(duì)峙，也利于銅仁市西北部出現(xiàn)強(qiáng)降水。

2.3 中尺度系統(tǒng)分析

從圖3可知，8月13日20：00 500 hPa高空槽已東移至銅仁市上空，副高已退至沿海一帶；700 hPa低渦位于重慶中部，此時(shí)低渦西段冷式切變線位于遵義東部至銅仁市西部邊緣一帶，整個(gè)銅仁市區(qū)域?yàn)楦邼穸葏^(qū)；850 hPa低渦位于重慶南部，低渦西段冷式切變線已影響銅仁市西部，低渦東段暖式切變線已影響銅仁市東部，且東部邊緣出現(xiàn)了12 m/s的東北風(fēng)急流，銅仁市位于高濕區(qū)；地面上受兩股冷空氣影響形成2條冷鋒，在銅仁市西北部相持，東北路徑冷空氣靠近時(shí)，受梵凈山阻擋，東北氣流分流，一部分氣流從北側(cè)回流至沿河德江一帶，與西路冷空氣匯合形成對(duì)峙，另一部分氣流在梵凈山東側(cè)南下，有利于梵凈山東側(cè)形成地面輻合線，從而形成對(duì)流；整個(gè)東北氣流向西回流時(shí)，梵凈山的地形阻擋迎風(fēng)坡抬升作用加強(qiáng)，有利于梵凈山東側(cè)形成強(qiáng)降水。銅仁市西部受冷式切變線影響出現(xiàn)了冷鋒云系降水雨帶，而東部受冷鋒靠近，在暖切變附近形成了明顯的對(duì)流雨帶，在梵凈山地形作用下，東部強(qiáng)降水強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，出現(xiàn)特大暴雨。

2.4 能量條件分析

2021年8月13日銅仁市從地面到500 hPa溫度露點(diǎn)差較小，水汽達(dá)到飽和，濕層深厚，利于強(qiáng)降水天氣的產(chǎn)生；CAPE值在8月13日20：00達(dá)到2 588.3 J/kg，K指數(shù)達(dá)到38 ℃，大氣不穩(wěn)定能量明顯增強(qiáng)，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于對(duì)流天氣的產(chǎn)生（圖4）。綜上可知，銅仁市中東部產(chǎn)生強(qiáng)降水期間，中低層具有高濕高能的環(huán)境，在有利的動(dòng)力和熱力條件下，隨著地面弱冷空氣的入侵，在地面中尺度輻合線上觸發(fā)產(chǎn)生深厚對(duì)流，使不穩(wěn)定能量的釋放，造成強(qiáng)降水天氣的產(chǎn)生。

3 結(jié)論

（1）高空槽、低層低渦切變線及地面冷鋒是產(chǎn)生強(qiáng)降水的主要天氣系統(tǒng)，500 hPa副高的先進(jìn)后退為降水提供了有利條件，副高東退利于引導(dǎo)冷空氣南下，然后副高西伸加強(qiáng)利于形勢(shì)穩(wěn)定形成強(qiáng)降水。

（2）低層切變線及地面兩路冷空氣先后影響銅仁市是產(chǎn)生兩條暴雨帶的關(guān)鍵，低渦西段冷式切變線與西北路徑冷空氣配合最先導(dǎo)致銅仁市西部出現(xiàn)降水雨帶，低渦東段暖式切變線配合東北路徑冷空氣導(dǎo)致銅仁市東部產(chǎn)生對(duì)流降水。

（3）梵凈山山脈的阻擋使輻合線中斷于梵凈山東部，導(dǎo)致梵凈山西部一側(cè)降水減弱，但在梵凈山東部地形增強(qiáng)了氣流的輻合，同時(shí)對(duì)氣流有抬升作用，其東部迎風(fēng)坡不斷產(chǎn)生對(duì)流單體，使得銅仁市東部的降水得到增強(qiáng)。

（4）強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)CAPE值達(dá)2 588.3 g/kg，K指數(shù)為38 ℃，能量條件好，對(duì)流不穩(wěn)定性較強(qiáng)，中低層水汽輸送條件好，有利于銅仁市對(duì)流降水產(chǎn)生。

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收稿日期：2024-06-17

作者簡(jiǎn)介：吳增宇（1997—），男，貴州天柱人，助理工程師，研究方向?yàn)榫C合氣象業(yè)務(wù)。