杨伟 曹向林 袁泉 喻宇

摘要

分析2014年7月4日发生于洞庭湖东北部的大暴雨过程，可知这次过程具有明显的天气形势、雷达回波和卫星云图特征，洞庭湖水体的暖湿水汽供应也有较大贡献;天文降水周期在这次过程中表现突出，天文降水预报方法值得重视与应用。

关键词  洞庭湖;大暴雨;天文降水周期

中图分类号 S161.6  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2015）03-244-03

Analysis of a Heavy Rain Process in Dongting Lake on July 4， 2014

YANG Wei， CAO Xianglin， YUAN Quan et al

（Yueyang Meteorological Bureau， Yueyang， Hunan 414000）

Abstract A heavy rainstorm process in northeast of Dongting Lake on July 4， 2014 was analyzed. It was found that the process has obvious characteristics of weather situation， radar echo， satellite imagery. The warm water vapor supply of Dongting Lake also had a greater contribution to the heavy rainstorm， rainfall forecast method introduced in astronomy providing a new idea and method for the heavy rain forecast.

Key words  Dongting Lake; Heavy rainstorm; Astronomical precipitation cycle

基金项目 2011年湖南省气象局短平快课题（023号）。

作者简介

杨伟（1967-），男，湖南岳阳人，高级工程师，从事数值天气预报释用、天文气象、地震气象等研究。

收稿日期 20141205

强降水通常具有较为相似的天气形势、雷达回波和卫星云图特征，强降水中心则往往与局地特定地理环境相关^[1]。强降水的发生一般与天文天气耦合、天文周期规律^[2-4]有着根深蒂固的联系。笔者以2014年7月4日洞庭湖东北部大暴雨过程为例，简要分析洞庭湖对降水强度的影响，介绍天文降水预报方法^[5-8]，为暴雨预报提供一种新的思路和方法。

1  天气实况

2014年7月3～5日，湖南、貴州、广西、湖北、江西、安徽、江苏等省普降暴雨，部分地区大暴雨，局部特大暴雨。7月3日08：00～5日20：00岳阳市区域自动站累计降水超过50 mm的站有203个，超过100 mm有95个站，3个站超过200 mm。洞庭湖东北部的华容隆庆莲场高达247.5 mm，其7月4日最大3 h雨量达137.6 mm，03：00～04：00雨量高达70.4 mm（图1）。

2   天气成因分析

7月3日20：00～4日20：00 200 hPa高空图（图2），岳

阳处于青藏高压东部、东亚大槽底部强辐散气流中，以4日

图1  岳阳市隆庆莲场2014年7月3日12：00～4日08：00逐小时降水量

08：00达到最强。岳阳最强降水发生于辐散发展时期。500 hPa，西南地区高空低槽稳定少动，槽前西南暖湿气流强盛。    700～850 hPa，西南低涡缓慢向东北方向移动，东西向或西南-东北向切变线上下基本重叠、长时间摆动维持;3日20：00～4日08：00西南气流明显加强，4日08：00长沙、怀化西南风风速均达16～19 m/s，且位于切变线东南部，风向风速辐合明显。    南岳3日23：00～4日08：00偏南风风速均在10 m/s以上，3日23：00风速达14 m/s，4日08：00风速达16 m/s。综上所述，3日20：00～4日20：00湖南中北部天气形势具有如下主要特征：

中低空低槽切变以南维持较强的偏南风且在洞庭湖区辐合明显为强降水提供了充沛的水汽条件;

高空辐散、低空辐合叠加明显，有利于低层水汽的抬升凝结;

中低空低压系统移动缓慢，持续时间长。

3  岳阳多普勒雷达分析

3.1 基本反射率分析

7月3日20：00后，多条回波带呈西南-东北向的“爪”形指向岳阳（图3a），之后合并发展，影响岳阳大部分地区;4日00：00前后，位于洞庭湖西部常德的带状云团开始发展，01：00前后开始影响岳阳，最大回波强度长时间维持在62 dBz以上，03：12前后达到最强，回波强度达68 dBz（图3b）;直至7月5日凌晨，降水区才东移离开岳阳。

图2 2014年7月3日20：00（a）和4日08：00（b）天气形势

图3 2014年7月3日20：17（a）和4日03：12（b）岳阳雷达1.5°仰角基本反射率

3.2  速度场与垂直累积液态含水量分析

从7月4日03：12岳阳雷达1.5°仰角基本速度图（图4a）可以看出，岳阳雷达附近50 km圈以内呈现明显的“S”形，西北部低空为东北风，南部为偏南风，低层气流辐合明显;50 km圈以外的中高空为西南风，最强风速带位于岳阳雷达上空略偏东南的150km圈附近;从速度颜色对比不难看出，岳阳东南部中空西南风呈增强趋势，风速辐合较为明显。从4日03：12岳阳雷达垂直累积液态含水量（图4b）可以看出，岳阳雷达西偏南25～50 km处含水量丰富，最大含水量达45 kg/m²，与当时强降水区吻合。

安徽农业科学                         2015年

4 卫星云图分析

从7月4日03：00 FY2E红外图像和水汽图像（图5）可以看出，洞庭湖周边地区有多块降水云团，以东北部岳阳等地较强，水汽最为充沛，与岳阳雷达探测基本一致。

5 洞庭湖对降水强度的影响

洞庭湖水体的热容量较陆地大得多，使得湖泊上空气温白天上升较慢，升温幅度较小，最高气温较低;夜晚气温下降较慢，降温幅度较小，最低气温较高。因此湖区上空夜晚热岛效应明显，暖湿程度高于陆地。当西南暖湿气流与湖面上空暖湿空气汇合时，其暖湿程度将进一步加大。     从上述雷达回波和卫星云图可以看出，位于高空西南气流下风方向、洞庭湖东北部的雷达回波强度、垂直累积液态含水量、红外图像、水汽图像均较周边其他地区强盛，因此7月4日03：00前后洞庭湖的暖湿水汽补充对降水强度增强有较大的贡献。

6  天文降水预报方法简析

太阳、地球、月球等天体及其运行的动力、热力作用是天气系统生消演变的原动力，多种天文因素的综合作用决定着地球上的降水分布及其强度。对某一特定地区而言，天文降水因素相生有利于降水发生，相克则不利于降水发生，当有利于强降水的多种天文因素叠加共振时，发生大暴雨、特大暴雨的可能性极大。各种天文因素对降水的正负作用机制与天体运行密切相关，均具有较为明显的天文周期特征。因

图4 2014年7月4日03：12岳阳雷达1.5°仰角基本速度（a）和垂直累积液态含水量（b）

图5 2014年7月4日03：00 FY2E红外图像（a）和水汽图像（b）

图6 岳阳（a）和华容（b）2014年6月28日～7月10日降水距平演变综合

此，研究降水规律可从天文周期着手。

该方法采用的天文周期有7个，分别为与南方暖湿系统相关的地球公转周期（即回归年，以公历替代）、太阳自转的会合周期、与西风带系统相关的食年（交点年）周期以及与北方冷空气相关的朔望月、恒星月、交点月、近点月周期。

根据岳阳站、华容站历史逐日降水资料计算各自降水的逐日相关系数，再分别根据7个天文周期进行排列组合，可见各周期内相关程度具有明显的波动特征，部分时段相关程度较高，部分时段相关程度较低。从7个天文降水周期的高相关时段挑选一定比例的高相关日期，将这些日期的雨量进行累加得到逐日降水演变序列。再按照一定方法进行滑动平均求取逐日降水距平，制作岳阳、华容2014年6月28日～7月10日降水距平演变综合图。

从图6可以看出，岳阳7月4日公历降水距平曲线（简称公历波，下同）和朔望波均处于波峰且相对位置（切变）有利于强降水，食年波（低涡）波峰十分明显，另外近点波和太阳自转波也为弱波峰，这种配置有利于强降水发生;华容7月4日公历波和朔望波均处于波峰前上升阶段且相对位置（切变）有利于强降水，食年波（低涡）等其他5个波均位于波峰时期，这种配置有利于强降水发生。

7  小结与讨论

（1）这次暴雨过程以洞庭湖东北部最强，充分说明在有利的环流背景形势下，洞庭湖水体的夜间暖湿效应对降水的增强作用。

（2）针对7月4日的强降水天气，岳阳市气象台早在3月底就已经做出准确预测，并及时制作决策服务材料向市领导汇报，同时向公众发布中短期强降水天气预报和预警短信。7月4日上午，岳阳市委书记卿渐伟一行亲临岳阳气象

台，与预报专家亲切交流，亲自操作，了解降水实况和趋势，探讨天气发展演变规律，对岳阳气象预报与服务非常满意，勉励气象预报员再接再厉，继续搞好防汛工作。

（3）天文降水预报方法提前数月准确预报了这次过程，体现了降水具有明显的天文周期性规律。根据这一规律，只要拥有较为充分的历史逐日降水资料，就可以做出较长时间尺度的降水预报，这为长、中、短期强降水预报提供了一种新的较好方法。

参考文献

[1]

张海，尹忠海，周长青，等.2011年8月5～6日局部大暴雨过程分析[J].安徽农业科学，2012，40（15）：8644-8647.

[2] 陈菊英.江南地区旱涝与日月关系的分析及预报[J].气象，1980，6（11）：7-9.

[3] 刘尧成，陈少平.长江上游致洪暴雨天文天氣耦合预报方法研究及应用[M].北京：气象出版社，2001：146.

[4] 任振球.天地耦合与2010年中国极端天气事件[J].前沿科学，2011，5（1）：23-31.

[5] 张礼平，杨志勇，陈正洪.典型相关系数及其在短期气候预测中的应用[J].大气科学，2000，24（3）：427-432.

[6] 俞康庆，周月华，杨荆安，等.气象要素时间序列的演化建模分析与短期气候预测[J].甘肃气象，2005，23（4）：1-6，11.

[7] 梁玉琼，梁健.GM（1，1）气候预测系统的降水预测检验[J].广东气象，2007，29（3）：24-25，44.

[8] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，2007：296.