王芬，谷晓平，李腹广，万雪丽，陈晓燕，何海燕

（1.黔西南州气象局，贵州兴义 562400；2.贵州省山地气候与资源重点实验室，贵州贵阳 550002；3.贵州省气象台，贵州贵阳 550002）

黔西南一次低涡切变型暴雨的中尺度分析

王芬1，2，谷晓平2，李腹广1，万雪丽3，陈晓燕1，何海燕1

（1.黔西南州气象局，贵州兴义 562400；2.贵州省山地气候与资源重点实验室，贵州贵阳 550002；3.贵州省气象台，贵州贵阳 550002）

利用常规观测资料、FY-2E TBB资料、自动站降水资料及1°×1°NCEP再分析资料，对发生在黔西南2014年6月9日的暴雨过程进行了分析，结果表明：本次暴雨过程主要是由低涡切变造成的，低涡切变东南移的过程中，黔西南地区低层辐合明显加强，触发了中尺度对流系统的发生发展。暴雨过程强度大，持续时间短，有典型的中尺度特征。两个大暴雨中心是由两个MCS产生的，都是沿低涡前侧的切变线移到暴雨中心上空的，降水主要出现在MCS的中部冷云区及梯度大值区。雷达回波资料显示此次过程是由多个对流单体发展、合并，形成混合性片状回波，回波在东南移的过程中逐渐减弱消散。暴雨发生前及发生时整个黔西南地区中低层有强烈的辐合上升运动，中高层为下沉运动，黔西南低层的θse为高值区且等值线密集，整层湿层深厚，动力强迫上升运动加强了低层能量和水汽的向上输送，促使中尺度对流系统的发生发展。

黔西南；低涡切变；暴雨；中尺度

随着卫星雷达资料的多样化，人们在大量的研究中发现暴雨过程中的强降水往往是由多个尺度对流云团造成的[1-3]。中尺度对流系统（MCS）是暴雨的直接影响系统[4]。马禹等对中国及邻近地区1993—1995mCS的普查结果表明，中国的MCS主要集中在西南地区和黄河、长江中下游地区[5]。黄明策等对2007年6月发生在华南西部的一次低涡切变特大暴雨过程的中尺度特征进行了分析，认为地面降水具有明显的中尺度特征，特大暴雨中心是由MCS移入造成的[5]。乔林等模拟了2006年6月12日黔西南一次典型的强对流暴雨过程，认为对流层低层的中尺度辐合线造成了初始的上升运动，β中尺度对流系统首先在地面锋前不稳定的暖区中生长，辐合线南侧的偏南气流对水汽和热量的输送是对流能够持续生长的最重要因素[7]。近年来，贵州的许多气象工作者针对暴雨也进行了一些研究工作，杨洋、池再香、吴哲红等通过对几次贵州暴雨的典型个例发生、发展进行了详细的诊断分析和数值模拟，为揭示贵州暴雨的形成、发展的内在机制和外部条件提供了一定的理论依据[8-11]。

黔西南州地处我国低纬高原地区东部，属亚热带湿润季风气候，地理环境复杂，极端天气（气候）事件频发，其中因暴雨而诱发的洪涝灾害对人民生命财产造成非常严重的损失，因此对黔西南州暴雨的研究十分必要。但黔西南暴雨具有局地性、突发性、来势猛的特点，再加上山区复杂的地理环境，因此预报起来比较困难。2014年6月9日发生在黔西南的暴雨天气引发了山区的洪涝灾害及次生气象灾害，给人民的生命财产造成了重大损失，本文利用2014年6月9—10日常规观测资料、自动站加密雨量站资料、FY-2E TBB资料及每日4次1°×1°NCEP/ NCAR再分析格点资料，对此次由低涡切变所导致的暴雨天气过程进行综合分析，对造成暴雨的中尺度系统进行了深入细致的探讨，希望能够深入地认识低涡切变系统上暴雨发生发展的天气学成因，为提高暴雨落区和强度预报提供指导性的意见。

1 过程概况及大尺度背景条件

2014年6月9日夜间，贵州西南部遭遇了一次区域性的暴雨、局地大暴雨的天气过程，具体的雨量分布见图1。暴雨中心在贵州西南部，有两个大暴雨中心A点（兴义丰都）和B点（册亨秧坝）。根据自动雨量站监测，有8个气象监测站大暴雨，最大降水在册亨秧坝177.9mm，降水量在50～99.9mm的有71个气象监测站。暴雨的水平尺度为50～100km，属于典型的中尺度系统。

图1 2014年6月9日20时—6月10日20时贵州省降水量分布

6月9日20时，中纬度30～45°N有一高空急流存在，整个贵州位于高空200hPa副热带西风急流入口区的右侧、南亚高压辐散场的左前侧。而在500hPa上，川东有浅槽存在，贵州地区的高度场及风场都较为平直。9日20时（图2a）700hPa黔西南至广西有风切变存在，川西有西北—东南向的短波槽存在，形势为“北槽南涡”。10日02时700hPa切变线位于贵州中西部，整个黔西南地区受切变南侧偏东气流控制（图2b）。9日20时850hPa低涡切变线在云南中东部（图2c），低涡前侧的切变线产生气流辐合，促使中尺度对流系统发展。10日02时850hPa切变线明显南压至黔西南地区至广西西北部（图2d）。低涡是出现于大气中低层的水平和垂直范围都较小的低压涡旋，在北半球，低涡内气流呈反时针方向旋转，低涡范围较小，一般只有几百千米，低涡中有较强的辐合上升气流，尤其东部和东南部往往伴随着切变线，上升气流最强，云雨天气更为严重。此次暴雨过程就是低涡前侧的切变线激发中尺度对流系统发展，使得贵州西南部低层辐合不断加强，产生了此次暴雨天气过程。

图2 暴雨发生前后中低层天气形势配合

2 暴雨过程中尺度特征分析

2.1 地面降水中尺度特征

利用黔西南州300多个雨量自动站，对此次暴雨过程中各个阶段降水的空间分布特征进行分析。降水主要集中在9日23—10日08时，两个大暴雨中心是由一个中尺度雨团移动形成的，暴雨中心具有明显的β尺度特征。9日23时—10日08时黔西南产生强降水，强降水中心有两个，一个为兴义丰都6h累积雨量为142.1mm，另一个为册亨秧坝6h累积雨量172.6mm，10日08时以后雨团东南移，雨势减弱，强降水雨团中心移至广西境内。为进一步了解暴雨中心的雨强变化特征，对两个暴雨中心兴义丰都及册亨秧坝9日21时—10日09时每小时雨量进行分析。从图3中可以发现，黔西南两个大暴雨点是由两次短时强降水过程造成的，兴义丰都的第1次强降水发生在9日23时—10日02时，4h的累积雨量达到153.5mm，最大小时雨强59.5mm，降水超过了特强雨团标准[11]，随后雨势逐渐减弱。第二次强降水发生在以册亨秧坝为中心的册亨中部，发生在10日03—06时，3h累积雨强达到131.3mm，小时雨强分别为66.8mm、33mm、31.3mm，此后雨势减弱。这两个大暴雨中心的强降水持续时间为3～ 4h，在时间尺度上具有明显的中尺度特征。

图3 暴雨中心6月9日21时—10日09时每小时雨量变化

2.2 卫星资料的中尺度分析

从FY-2E TBB的演变可知，9日17时（图4a）在云南富源、贵州盘县交界处有一云顶亮温TBB为-32℃的对流云团A生成。20时（图4b）云团A云顶亮温TBB为-32℃的面积明显加大，水平尺度达100～150km，并且出现了-52℃中心。随着切变线的东南压，对流云团A继续发展，到了23时（图4c），对流云团A云顶亮温-32℃区域约为260km，-52℃区域明显加大，外形接近椭圆形，边缘较平滑，已经发展到了强盛时期，属于典型的中尺度MCS，此时兴义的短时强降水开始。此后，对流云团A开始减弱，到了10日02时（图4d）云团A云顶亮温-52℃区域明显减小，且已经东移到了黔南与河池交界处，但是在黔、滇、桂交界处又有一云顶亮温为-52℃的对流云图B生成。对流云团B在东南压的过程中速度发展，到了10日05时（图4e），云团B-52℃区域明显加大，最强中心达到-70℃，云顶亮温-32℃区域约为300km，属于典型的中尺度MCS，此时对应的强降水区域移至册亨。10日08时（图4f），云团B缓慢东南压至广西西北部与云南交界处，黔西南地面降水逐渐减弱。此次过程中的两个大暴雨中心是由两个MCS产生的，降水主要出现在MCS的中部冷云区及梯度大值区，两个对流云团都是沿低涡前侧的切变线移到暴雨中心上空的，两个对流云团A和B的生成源地及其出现时间的不同也和低涡及其前侧切变线的位置变动有非常好的对应关系。

2.3 雷达资料分析

9日17时云南富源开始有两个对流小单体生成，单体孤立且不规则，强度梯度大，强度在20～35dBz。9日20时回波发展迅速，有多个块状的不规则对流单体生成，中心强度增强，强度梯度继续加大。9日23时回波缓慢东南移的过程中，继续加强，多个不规则孤立单位连成一个大的片状回波，回波强中心南移至兴义。10日02时回波明显东移，强中心移至黔西南东部，此时黔西南地区的东部开始出现强降水，而西部回波明显减弱。10日05时回波继续南压，强中心对流活动更加活跃，但强回波主体已移出黔西南地区，此时贵州的强降水明显减弱。

3 中尺度对流系统的触发机制

3.1 水汽来源

图4 6月9日17时—10日8时FY-2E逐3hTBB分布

从暴雨发生前后的850hPa水汽通量散度来看，9日14时暴雨发生前，贵州中部为水汽辐合中心，说明暴雨发生前，低层的偏南风已经建立，偏南风把大量的水汽向贵州西南部低涡切变区域内输送，使得贵州西南部的大气湿度不断增大。随着低涡切变的东南移，9日20时，贵州西部的水汽通量高值区进一步向东南推进并增强，中心区移到了贵州西南部，中心极值高达-40g/（s·hPa·cm2）以上。10日02时，随着切变的东南压，水汽辐合中心区域已移至广西北部、贵州黔南一带，贵州西南部水汽辐合虽然存在，但是强度明显变小，仅为-5g/（s·hPa· cm2）。10日08时，水汽通量辐合增强，中心值达到了-40g/（s·hPa·cm2），位置北撤，黔西南的南部及东部仍处于水汽输送的强辐合区中。

3.2 动力条件

为讨论暴雨中心的动力条件特征，对两个暴雨中心兴义丰都（104°9′E，25°1′N，海拔1 177m）及册亨秧坝（经度105°8′E，纬度24°9′N，海拔930m）两个点的物理量场的空间垂直分布进行了计算（图5横坐标所示为世界时间）。由图5a可见，兴义丰都强降水发生时（23时），800～550hPa的正涡度明显增大。9日20时散度场在750～500hPa是强辐散区，而在750hPa以下基本为辐合区，低层辐合、中高层辐散的有利配置为中尺度系统的发生发展提供了较好的动力条件，10日02时开始兴义丰都的低层转为辐散场，降水有减弱的趋势。垂直速度的演变表明：兴义丰都在20时的上升运动最为强烈，此后强烈的上升气流随着暴雨的发生发展不断减弱，至10日08时强度明显减弱。由图5b可见，册亨秧坝的正涡度在9日23时明显加大。散度场在700hPa以上均为正值，700hPa以下为辐合区。垂直速度的演变表明：整个暴雨发生发展期间，册亨秧坝上空的大气层整层均为上升运动，强上升运动从9日23时开始一直维持到10日05时，此后强上升气流随着暴雨的发生发展不断减弱，厚度减小，10日08以后时低层已转为下沉气流控制，降水趋于结束。

3.3 热力条件

沿25°N假相当位温θse及比湿垂直剖面。9日14时，整个黔西南地区为高θse区，高度伸展到了300hPa，而在600hPa以下θse随着高度不断减小，能量有积聚和释放的潜势，为不稳定层。在比湿的垂直分布上，整个黔西南地区湿层厚。9日20时，不稳定层厚度有所加大，中层的中性层结略向下伸展，而暴雨上空深厚的湿层继续维持。10日02时，θse密集带中心已移出黔西南地区，不稳定层厚度减小，中性层结向东西两侧扩展，暴雨上空的小于12g/kg的湿层有所减小。10日8时，黔西南地区的不稳定层略有减小，中性层结明显向下扩展，暴雨中心上空的湿度依然较为深厚。

图5 两个暴雨中心（a为兴义丰都，b为册亨秧坝）物理量的高度—时间演变

4 结论与讨论

（1）本次暴雨过程主要是由低涡东南侧的切变造成的，切变由云南逐渐移入黔西南地区，使得贵州西南部低层辐合不断加强，低层的切变是此次暴雨天气产生的主要天气尺度系统。

（2）此次过程在时空分布上具有明显的中尺度特征，过程强度大，暴雨及大暴雨中心的持续时间较短，暴雨的空间水平尺度为50～100km，大暴雨中心的强降水持续3～4h。FY-2E TBB资料显示，两个大暴雨中心是由两个MCS产生的，降水主要出现在MCS的中部冷云区及梯度大值区，两个对流云团都是沿低涡前侧的切变线移到暴雨中心上空的。与MCS生消对应，此次暴雨区包含两次中尺度降水过程。雷达回波资料显示此次过程是由多个对流单体发展、合并，形成混合性片状回波，回波在往东南移的过程中逐渐减弱消散。

（3）暴雨发生前及发生时整个黔西南地区中低层有强烈的辐合上升运动，水汽辐合强度大，中高层为下沉运动，高层辐散、中低层辐合，黔西南低层的θse为高值区且等值线密集，整层湿层深厚，在气流发展到最强盛时在垂直方向上形成了气旋式环流，正涡度明显增大，动力强迫上升运动加强低层能量和水汽的向上输送，促使中尺度对流系统的发生发展。随着切变线的东南压，水汽辐合变弱，低层转为下沉运动，高θse较密集带缩小并西移，不稳定层减小，中性层结明显向下扩展。

[1]Cheng T J.1992.Mesosocale features observed in Taiwan meiyu season[J].Meteor Soc Japan.70:497-515.

[2]Ninomiya K，Akiyanna T，Ikawa M.1988a.Evolution and fine structure of a long-lived meso-scale convective system in a Baiu front zone,part I:Evolution and mesoscale characteristics meteor Soc Japan.66：351-371.

[3]Maddox Ra.Mesoscale convective complexes.Bull Ameri Meteor Soc，1980，61：1374-1387.

[4]孙建华，张小玲，齐琳琳，等.2002年6月20—24日梅雨锋中尺度对流系统发生发展分析[J].气象学报，2004，62（4）：423-437.

[5]马禹，王旭，陶祖钰.中国及邻近地区中尺度对流系统的普查和时空分布特征[J].自然科学进展.1997，7（6）：701-706.

[6]黄明策，李江南，农孟松，等.一次华南西部低涡切变特大暴雨的中尺度特征分析[J].气象学报，2010，68（5）：748-762.

[7]乔林，陈涛，路秀娟.黔西南一次中尺度暴雨的数值模拟诊断研究[J].大气科学，2009，33（3）：537-550.

[8]杨洋，刘益兰.中β尺度地形与贵州冰雹和暴雨的关系[J].高原气象，1997，16（2）：197-203.

[9]池再香，杜正静，赵群剑，等.中尺度西南涡、切变线对“07·7”贵州西部暴雨影响的分析与模拟[J].高原气象，2010，29（4）：929-938.

[10]吴哲红，虞苏青，丁治英，等.贵州地区一次暴雨的数值模拟及不稳定性诊断分析[J].高原气象，2008，27(6)：1307-1314.

[11]买文明,何丽华，田秀霞，等.一次高空槽与西南涡耦合造成的华北暴雨过程分析[J].沙漠与绿洲气象，2013，7（4）：31-37.

[12]齐琳琳，赵思雄.一次热带低压引发上海特大暴雨过程的中尺度系统分析[J].大气科学，2004，28（2）：254-268.

Mesoscale Features of a Rainfall Triggered by Low-vortex Shear in the Southwest of Guizhou Province

WANG Fen1，2，GU Xiaoping2，LI Fuguang1，WAN Xueli3，CHEN Xiaoyan1，HE Haiyan1

（1.Meteorological Office of Southwestern Guizhou，Xingyi 562400，China；2.The Mountainous Climate and Resource Key Laboratories of Guizhou Province，Guiyang 550002，China；3.Guizhou Meteorological Office，Guyang 550002，China）

Based on the Conventional observation data,satellite data,automatic station precipitation data，and NCEP/NACR reanalysis data，the rainstorm process during 20:00 9 June to 20:00 10 June in the southwest of Guizhou province was analyzed.The results are as follows：The rainstorm process is mainly caused by the low vortex shear.Low-level convergence improved remarkably around the southwest of Guizhou province trigging the development of the meso-scale convective system when the low vortex shear shift to southeast.The surface rainfall obviously showed meso-scale spatial and temporal distribution feature.low vortex cloud inspired the mesoscale convective system,precipitation emerged mainly in the center in the cluster area or edge of mCS.when and before the storm occurring in the whole southwest of guizhou province region. There was a strong convergence ascending motion in the lower level,the high-level sank，high divergence,low-level convergence，the wet layer deep,when the air flow to the most powerful formed a cyclone type circulation in the vertical direction,the vorticity is increased obviously,dynamic force upward movement strengthen the lower energy and water vapor upward transportratio.as the shear line shift to the southeastern,water vapor convergence weaken,low level sank,the unstable layer decreases,and obvious downward extension of neutral layer,the mesoscale convective system weakens and shifted to southeastern.

the southwest of guizhou province；low-vortex shear；rainfall；mesoscale

P458.121.1

B

1002-0799（2015）05-0041-06

王芬，谷晓平，李腹广，等.黔西南一次低涡切变型暴雨的中尺度分析[J].沙漠与绿洲气象，2015，9（5）：41-46.

10.3969/j.issn.1002-0799.2015.05.007

2014-09-26；

2015-01-08

黔科合院士站（2014）4010号；贵州省气象局2015年创新团队项目；黔西南州科技局社会发展攻关项目（2014-32）；黔西南州气象局项目（2014-08）共同资助。

王芬（1978-），女，工程师，主要从事短期气候预测工作。E-mail:1043006358@qq.com。