张艳梅,杨宏宇,彭　芳，林小杰,林　易

(1.贵州省气象台，贵州　贵阳　550002；2.贵州省六盘水市气象局，贵州　六盘水　553001)



贵州中西部两次区域性暴雨成因对比分析

张艳梅1,杨宏宇2,彭芳1，林小杰2,林易1

(1.贵州省气象台，贵州贵阳550002；2.贵州省六盘水市气象局，贵州六盘水553001)

利用常规观测资料、区域自动站及NCEP再分析等资料，对2013年5月24—25日(简称“5.24”暴雨)和6月8—9日(简称“6.8”暴雨)两次暴雨天气过程进行对比分析。结果表明：两次暴雨都是在高空槽东移引导冷空气南下、低涡切变等有利的环境背景下产生的，水汽主要来自孟加拉湾及南海的西南暖湿气流。两次暴雨过程都发生在“西低东高”的形势下，“5.24”暴雨中高纬度以纬向环流为主，冷空气较弱，副高偏强，低涡移动发展缓慢；“6.8”暴雨中高纬为宽广的槽区，冷空气强，有利于低涡的发展和快速移动，副高较弱。两次暴雨过程发生前贵州西南部地面均受热低压控制。“5.24”上升气流伸展高度相对较低，大的垂直上升速度范围较广；“6.8”暴雨上升气流伸展高度高，大的垂直上升速度范围相对较小,与暴雨落区也有很好的对应。

暴雨过程；环流特征；对比分析

1　引言

贵州地区位于我国西南部，属亚热带湿润季风气候区，通常随着西南季风的建立，4月上中旬贵州自东向西先后进入雨季，由于其独特的地形地貌易造成山体滑坡、泥石流等次生灾害。许多气象工作者对暴雨做了大量的研究[1-10]，管勇[1]等对广东两次特大暴雨成因从暴雨的落区、暴雨强度和各物理量等进行了对比分析。李强[2]等对2009年8月2—5日一次川渝地区大暴雨过程的水汽输送、湿位涡等进行了诊断分析，井喜[3]对2007年6月8—9日广西、贵州由中尺度对流复合体(MCC)引发的致洪暴雨过程进行了大尺度环境场和物理量的诊断分析。伍红雨[4]对2005年5月贵州一次大暴雨天气过程进行数值模拟表明，西南涡是造成大暴雨的主要影响系统。2013年5月下旬—6月上旬，贵州出现大范围降雨过程，部分乡镇出现洪涝、雷电、冰雹等灾害性天气。据民政局统计，贵州部分县市不同程度遭受洪涝、风雹灾害，农作物受灾面积21 407 hm2，因灾直接经济损失超过2亿元。本文利用常规观测资料、NCEP资料及区域自动站资料，对2013年5月24—25日和6月8—9日出现在贵州中西部的两次暴雨过程进行对比分析，探讨此类暴雨的成因和机理，寻找预报着眼点，为今后的预报提供可参考的依据。

2　两次暴雨过程特征

5月24日08时—25日08时，贵州中西部出现了强降水天气过程，暴雨主要分布在六盘水、安顺西部，黔西南北部、毕节南部、遵义西部。区域自动站共出现大暴雨49站、暴雨255站。共有6县出现了暴雨天气，六枝71.1 mm、关岭80.2 mm、紫云78.2 mm、普安103 mm、晴隆113.4 mm、普定107.3 mm。

6月8日08时—9日08时，贵州强降水主要分布在毕节市东部、六盘水市东北部、贵阳北部、遵义西部、安顺市中部以北，区域自动站共出现大暴雨45站、暴雨205站，共有15县站出现了暴雨，超过100 mm的有六枝100.9 mm、息烽110.4 mm、麻江104.5 mm。

从暴雨落区来看，“5.24”暴雨落区位置偏西，范围较小，“6.8”暴雨落区位置偏北，范围大。从两次暴雨过程的自动站逐小时降水量分布可以看出，“5.24”暴雨中郎岱站24日21时开始降水，22时降水量迅速增大,1 h降水量达到60.0 mm，随后降水明显减弱；江龙站位置偏东，00时开始降水，强降水持续2 h，总降水量为103.6 mm，25日02时后降水也逐渐减弱。“6.8” 暴雨中郎岱6月9日00时开始出现降水，降水量为10.6 mm，随后降水量迅速增大，01时降水量达最大，小时雨量为58.1 mm，此后强降水持续3 h。位于东部的都匀白云站02时降水开始，小时降水量达29.8 mm，03时以后降水逐渐减弱，04时降水再次增强，强降水持续2 h，小时降水量均接近30 mm。两次降雨过程主要产生在夜间，是由于山区白天气温高、能量增大，对流不稳定加强，导致中尺度对流发展旺盛。“5.24”暴雨强降水持续时间短，“6.8”暴雨强降水持续时间相对较长。

3　两次暴雨过程对比特征分析

3.1环流特征

“5.24”暴雨过程(图1a)，欧亚洲中高纬为“两槽两脊”型。暴雨发生前期，5月24日08时中高纬度地区一直维持宽广的纬向环流，青藏高原上空有小槽，孟加拉湾有南支槽，贵州东部到我国东部沿海均为高压脊控制，副高588线北界位于22°N附近，贵州西部处于槽前的西南气流中，形成明显的“西低东高”环流形势。20时(图略)贝加尔湖以西的高空槽东移，冷平流加强，使得东移的青藏高原槽发展加深，高原槽东移与南支槽叠加，西南气流明显加强；低层有强暖平流，贵州东部及华南受高压脊控制，副高略减弱南压，造成强降水主要出现在贵州西部。

“6.8”暴雨过程(图1b)，欧亚洲中高纬为明显“两槽一脊”型。6月8日08时贝加尔湖以西到我国西北地区为宽广的槽区，河套到四川西部有浅槽，贵州—华南沿海为高压脊控制，也为明显的“西低东高”环流形势，副高较弱，588线位于20°N以南，130°E以东地区。随着高空槽东移，温度槽落后于高度槽，槽后有冷平流，四川西部的高空槽略东移到四川中部—贵州西北部一带，由于低层暖平流较强，高压脊基本维持少动，高空槽移动缓慢，6月8日20时高空槽后偏北风明显加大，冷平流增强，高空槽进一步发展加深；9日08时(图略)低层暖平流减弱，高压脊减弱南压，高空槽南压到四川东部—贵州中部。

分析两次暴雨过程700 hPa风场发现(图略)，“5.24”暴雨过程，24日08时低涡中心位于四川东南部，贵州上空为西南气流影响，风速为8～12 m/s；24日20时低涡切变线南压重庆—贵州北部；25日08时云南—贵阳—重庆一带西南急流明显增强，急流轴上最大风速达22 m/s，低涡中心位置略北抬。“6.8”暴雨过程，6月8日08时四川东北部—西南部有低涡切变存在，贵州西部—四川东部为偏南气流，风速8～12 m/s；8日20时偏北气流增大至12～16 m/s，低涡中心快速南压到四川东南部，切变线西段位于四川南部，贵州转为西南气流影响；9日08时低涡中心继续南压到重庆—贵州东北部，切变西段在贵州东北—西北部，偏北风加大达12～16 m/s，有利于低涡切变的快速南压及冷空气与低涡前部的西南急流交汇而产生暴雨。

两次暴雨过程都发生在“西低东高”的形势下，高原上有低槽东移，四川东南—贵州东北部有低涡移动，贵州东部—华南沿海均为高压脊控制。但“5.24”暴雨中高纬度以纬向环流为主，不利于冷空气南下，低涡发展移动缓慢，且副高偏强；“6.9”暴雨中高纬为宽广的槽区，有利于引导冷空气南下，低涡切变发展且移动快速，副高较弱。从地面形势场分析发现(图略)，暴雨发生前贵州西南部均受热低压控制，热低压为暴雨的形成提供了大量的能量储备，使产生暴雨的中尺度系统能够得以维持和发展。

图1　5月24日08时—25日08时(a)及 6月8日08时—9日08时500 hPa平均高度场(b)(实线，单位：dagpm)和温度场分布(虚线，单位：℃)Fig.1　The distribution of height field(solid line, unit: dagpm) and temperature field(dashed line，unit:℃) at 500 hPa from 8∶00 on 24 to 8∶00 on 25 May (a) and from 8∶00 on 8 to 8∶00 on 9 at June 2013(b)

3.2水汽条件

产生暴雨的条件之一是必须有充足的水汽供应，水汽通量表征水汽的输送，两次暴雨过程的水汽主要来自孟加拉湾及南海的西南气流，西南暖湿气流将水汽输送到贵州上空。暴雨发生时，两次暴雨过程贵州均有较好的水汽输送通道，在贵州西部和东北部有两个水汽通量大值中心，5月24日20时贵州西部有一水汽通量大值中心，中心强度>10 g·cm-1·hPa-1·s-1，在遵义东北部—重庆有一>12 g·cm-1·hPa-1·s-1水汽通量中心(图2a)。6月8日20时贵州西部也有一水汽通量中心>12 g·cm-1·hPa-1·s-1，东北部水汽通量大值中心>13 g·cm-1·hPa-1·s-1(图2b),表明“6.8”暴雨水汽比“5.24”暴雨的水汽条件更有利于暴雨的发生。

图2　2013年5月24日20时(a)及 6月8日20时(b)700 hPa水汽通量(等值线，单位：g·cm-1·hPa-1·s-1)Fig.2　The water vapour flux of at 700 hPa at 20∶00, May24, 2013(a) and at 20∶00, June8, 2013(b) (contour line, unit:g·cm-1·hPa-1·s-1)

3.3不稳定条件

假相当位温θse是表征大气湿度、压力、温度的综合特征量，其分布反应了大气中能量的分布，θse的高值区即高能区。沿26.5°N分别做850 hPa的θse垂直剖面图，5月24日08时在贵州西部上空随着高度升高θse减少(图3a)，表明在贵州西部上空大气处于不稳定层结，为暴雨的产生提供了能量，使暴雨区对流活动旺盛。25日08时(图略)850 hPa的假相当位温θse高能区向东移动，表明暴雨落区与不稳定能量吻合。贵州西部上空随着高度的升高θse减少，θse高值中心达80 ℃(图3b)，比“5.24”暴雨的梯度增强，更有利于对流性天气发展，因此“6.8”暴雨强降水持续的时间长，降水范围更广；9日08时(图略)θse贵州西部上空随着高度的升高θse增大，表明大气处于稳定层结，强降水结束。

图3　2013年5月24日08时(a)及 6月8日08时(b)沿26.5°N的850 hPa的θse垂直剖面图(单位：℃)Fig.3　 The vertical profile of potential temperature at 850 hPa at 08∶00 on May 24, 2013(a) and at 08∶00 on June 8, 2013(b) (unit：℃)

3.4探空资料分析

从探空图可以看出(图略)，5月24日08时贵阳对流有效位能(CAPE值)为372.4 J·kg-1，24日20时CAPE值达到了862.2 J·kg-1；6月8日08时贵阳CAPE值为31.6 J·kg-1，8日20时贵阳CAPE值达到2 408.7 J·kg-1，比“5.24”暴雨CAPE值增加3倍，表明“6.8”暴雨对流发展更为旺盛，这也是“6.8”暴雨过程降水强度大的主要原因之一。5月24日08—20时贵阳K指数一直维持在40 ℃，SI指数为-2.71，6月9日08时贵阳K指数和SI指数分别为41 ℃、-2.06，20时K指数达44 ℃，SI指数为-2.71。5月24日08时400 hPa以下为暖湿气流，400 hPa以上为干冷气流，从高空风的垂直变化来看，低层由偏南风转为高层的西北风，风向随高度顺转，表明具有强暖平流结构，6月8日08时也呈现上干下湿的不稳定结构，且低层风向随高度顺转，中高层风随高度逆转有冷平流，500 hPa以下为暖湿气流，湿层厚度比前者稍薄。表明两次暴雨发生时大气层结极不稳定，易产生强降水，且“6.8”暴雨比“5.24”暴雨层结更不稳定。

3.5动力条件

垂直运动造成的水汽、热量、动量等物理量的垂直输送对天气系统的发展有很明显的反馈作用。因此，在强降水过程中分析垂直速度尤其显得重要。图4为“5.24”和“6.8”两次暴雨过程沿26.5°N的垂直速度纬向剖面图，从图4a、4c可以看出，两次暴雨发生前期，上升运动不明显，均在700 hPa有弱的上升中心，中心值为0.2×10-2m·s-1。图4b、4d表明，两次暴雨过程在贵州中西部104～107°E均有明显的上升运动区，且两次过程对流发展十分旺盛，上升气流从地面一直伸展到对流层的中高层。但 “5.24”暴雨上升气流伸展高度相对较低，从地面伸展到200 hPa，400 hPa后上升气流减弱，最大上升速度中心在700 hPa，中心值达到-2×10-2m·s-1。“6.8”暴雨上升气流从地面一直伸展到100 hPa，在700 hPa和300 hPa各有一个最大上升速度中心，中心最大值分别为-1.6×10-2m·s-1、-1.8×10-2m·s-1，表明“6.8”暴雨整层上升运动更强，更有利于将低层的水汽带入高层，使强降水维持，“5.24”大的垂直上升速度范围较广，主要集中在104～107°E，“6.8”暴雨大的垂直速度范围相对较小，主要集中105～107°E，与暴雨落区也有很好的对应，实况显示“5.24”暴雨落区偏西，“6.8”暴雨落区偏东。

图4　2013年5月24日08(a)20时(a)及 6月8日08(c)时和08日20时(d)沿26.5°N的垂直速度纬向剖面图(单位：10-2 m·s-1)Fig.4　The vertical velocity of zonal profile at 08∶00 on May 24 2013(a) and at 08∶00 on June 8, 2013(b) (unit：10-2 m·s-1)

4　主要结论

①欧亚中高纬“5.24”暴雨过程为“两槽两脊”型，而“6.8”暴雨为“两槽一脊”型。两次暴雨过程都发生在“西低东高”的形势下，高原上有低槽东移，贵州东部—华南沿海为高压脊控制。“5.24”暴雨中高纬度以纬向环流为主，不利于冷空气南下，副高偏强；“6.8”暴雨中高纬为宽广的槽区，有利于引导冷空气南下，副高较弱；两次暴雨过程均有西南涡生成，“5.24”暴雨低涡移动缓慢，“6.8”暴雨低涡发展且移动快速。

②两次暴雨都产生在午后到夜间，暴雨发生前贵州西南部地面均受热低压控制，气温升高、能量增大，热低压为暴雨的形成提供了大量的能量储备，使产生暴雨的中尺度系统能够得以维持和发展。

③两次暴雨过程的水汽通量主要来自孟加拉湾及南海的西南气流，探空资料表明两次暴雨过程风向随高度顺转，表明均具有强暖平流结构；对流有效位能表明“6.8”暴雨对流发展更为旺盛，湿层厚度稍薄。

④两次暴雨发生前期，上升运动不明显，暴雨发生时贵州中西部104～107°E均有明显的上升运动区，且两次过程对流发展十分旺盛，上升气流从地面一直伸展到对流层的中高层。“5.24”暴雨上升气流伸展高度相对较低，“6.8”暴雨整层上升运动更强，更有利于将低层的水汽带入高层，使强降水维持，“5.24”暴雨大的垂直上升速度范围较广，主要集中在104～107°E，“6.8”暴雨大的垂直速度范围相对较小，主要集中105～107°E，与暴雨落区也有很好的对应。

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Comparative Analysis of the Causes of Two Regional Rainstorms in the Mid-western Guizhou

ZHANG Yanmei1，YANG Hongyu2，PENG Fang1，LIN Xiaojie2，LIN Yi1

(1.Meteorological Observatory of Guizhou Province, Guiyang 550002, China;2.Liupanshui Meteorological Bureau, Liupanshui 553001, China)

Conventional observation data, the regional automatic station data and NCEP reanalysis data were utilized to make comparative analysis between two rainstorm process occurred from May 24 to 25, 2013 (referred to as the "5.24" rainstorm) and from June 8 to 9, 2013(referred to as the "6.9" rainstorm). The results show that the two rainstorms occurred with the cold air in the upper trough, low vortex and shear. The vapor is mainly from Bay of Bengal and the South China Sea. They happened on the high pressure in the east and low pressure in the west. When "5.24" rainstorm occurred, the latitude circulation is mainly in high latitude zonal, Cold air is weaker, the subtropical high is strong and vortex moving development is slow. There are a wider range, strong cold air and the weaker subtropical high on "6.8"rainstorm, which are conducive to develop and move of the vortex. Before two rainstorm processes occurred, the ground is controlled by heating and low pressure in the southwest of Guizhou. The stretching height of updraft flow is relatively lower, but the vertical velocity range is wider at "5.24" rainstorm. The stretching height of updraft flow is relatively higher, the range of large vertical velocity is small and are consistent with falling area of the two rainstorm.

rainstorm process; circulation characteristics; comparative analysis

1003-6598(2016)01-0007-05

2015-04-09

张艳梅(1973—)，女，硕士，高工，主要从事天气预报及气象灾害研究，E-mail: zym0827@126.com。

贵州省气象科技开放基金“贵州省大风特征及其天气学概念模型研究”[黔气科合KF(2016)15号]；贵州省气象科技开放基金“L波段探空资料在贵州中尺度数值模式中的敏感性试验”。

P458

A