刘熠炎 童红梅 范进进

摘 要 利用常规观测资料、区域自动站资料和卫星云图资料，对2017年6月30日至7月2日发生在黄石市的一次梅雨期大暴雨过程进行了分析，并重点分析了大暴雨的形成机制。结果表明：1）副高稳定于东南沿海地区，高空低槽低涡缓慢东移，副高西北侧强盛的西南气流与低槽、低涡带来的冷空气在鄂东南地区交汇，导致了本次暴雨过程的发生;2）中低层强盛的西南气流为暴雨区提供了充沛的水汽供应、对流不稳定能量，鄂东南处于850 hPa急流出口区或急流核前方、700 hPa急流轴左侧，辐合显著，具备良好的上升运动条件;3）高空短波小槽的分裂东移，促进上升运动发展、对流加强，导致黄石市30日6：00—9：00、7月1日20：00至7月2日2：00出现了中尺度暴雨，形成了两段集中强降水;4）地面3 h中尺度负变压中心导致辐合、促进上升运动发展，其在时间上要超前于中尺度强雨团的活动，这对于提高短临暴雨预警的预见性和时效有指示意义。

关键词 暴雨;中尺度强雨团;中尺度负变压

中图分类号：P458.1+21 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.32.079

暴雨是我国主要的气象灾害之一，每年汛期暴雨所造成的损失极大，因此加强暴雨天气预报方法的研究尤为重要[1-2]，暴雨的研究和预报也一直受到政府和气象部门的高度重视[3]。气象学者对暴雨天气发生发展机理和预报方法进行研究，已经做了不少的工作。徐双柱等[4]对湖北梅雨期暴雨的中尺度系统的模拟分析表明，暴雨过程具有低层切变线东移诱发出地面低压、垂直上升运动产生并迅速增强、配合丰沛水汽输送和高不稳定能量释放等特征。陈鹏等[5]利用NCEP格点再分析资料和WRF模式输出的高分辨率资料、自动站降水资料、雷达资料对2010年8月14—16日發生在重庆的一次大暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析。但对不同地区、不同季节、不同大尺度天气背景下的中尺度暴雨的认识还十分有限，中尺度暴雨的预报预警难度较大;而中尺度暴雨由于强度大、突发性强，造成的影响和损失也越来越大[6]。基于此，利用常规气象观测资料、加密自动站资料、FY-2E卫星云图对2017年6月30日至7月2日发生在湖北省黄石市的暴雨过程、尤其是6月30日的中尺度暴雨进行了诊断分析，以便为以后提高对此类暴雨的预见性和暴雨预警及时性提供借鉴与参考。

1 降水实况及灾情

2017年6月30日至7月2日，黄石市出现入梅以来的第三轮强降水过程，全市普降暴雨到大暴雨，过程累计雨量72.4～284.7 mm，其中黄石站152.7 mm、大冶站195 mm、阳新站157.5 mm（图1a）;区域自动站监测显示，强降雨主要集中在30日白天（最强降雨时段）和1日夜间（次强降水时段），有2站降雨量超过250 mm，87站降雨量超过100 mm，最大降雨量284.7 mm出现在阳新县三溪镇。其中，2017年6月30日（29日20：00—30日20：00），黄石全市大部降大暴雨，降雨量达51.7～155 mm，国家气象站日降水量为黄石116.5 mm、大冶129.1 mm、阳新114.3 mm，均为大暴雨（图1b）。区域自动站监测显示，58站降雨量超过100 mm，最大降雨量155 mm出现在下陆区东方山，最大小时雨强64.6 mm，出现在阳新县黄颡口镇（30日9：00），次小时雨强62.9 mm出现在大冶西畈村（30日7：00）。逐小时雨量监测显示，30日7：00、8：00和9：00为最强降水出现时段，小时雨强达30 mm的成片中尺度强雨团出现在此3个小时内，并且伴有6～7级的大风;10：00以后降水强度小于10 mm·h-1。

此次大暴雨过程导致黄石境内山洪暴发，江河湖库水位猛涨，内涝严重。全市受灾人口13.8万人，农作物受灾面积0.884万公顷，绝收面积0.214万公顷;造成直接经济损失4 458.6万元，其中农业损失3 848.3万元，家庭财产损失456万元，基础设施58万元。本轮强降水过程，阳新县受灾最为严重，阳新县黄颡口、富池、陶港和龙港镇等出现较严重灾情。

2 环流形势特征及影响系统

2.1 500 hPa环流形势

6月29日20：00，500 hPa上，陕西南部有一值为580 dgpm的低涡，陕南至湖北中北部为低涡环流，鄂西南到湘西地区有一低槽，584 dgpm线位于赣北边界，副高588 dgpm等值线在我国东南沿海地区。30日8：00，低槽东移至荆州，湖北中北部有一值为579 dgpm的低涡，陕西南部有一值为578 dgpm低涡，同时鄂东有一分裂的短波小槽（武汉偏西风，安庆西南风），584 dgpm等值线随低涡低槽的东移南压至赣中北部，588 dgpm线稳定在东南沿海地区并略有北抬之趋势，该时次附近时段鄂东南出现强降水。30日20：00，陕南低涡东移与湖北中北部的低涡合并，低涡环流明显加强，低涡中心位置有所北抬西移;低槽仍稳定在荆州上空，分裂的小槽东移至安徽南部;584 dgpm线稳定于赣中北部，588线东退至东南海岸线附近。30日夜间，低涡转动，椭圆形低涡长轴由东西向转为东北-西南向，引导槽后偏北风加强，低槽加深、槽前南风发展、急流加强，到7月1日8：00，低涡移至河南东南部，低槽略有东移，武汉以东鄂东南地区有一分裂小槽，584 dgpm线南压至赣中部一线，588 dgpm线退至东南海洋上。7月1日20：00，高空低涡转竖与低槽同向合并低槽稳定于荆州地区并明显加深发展，584 dgpm线稳定，588 dgpm线北抬至东南海岸线一带（图2）。7月2日8：00，副高588 dgpm线稳定，低槽东移北缩;20：00低槽东移至鄂东，副高588 dgpm线稳定于沿海，降水减弱。

分析可见，29日夜间至30日8：00，副高588 dgpm线稳定，高空低槽、低涡系统缓慢东移，且有分裂的小槽影响鄂东南，导致30日出现强降水;此后副高588 dgpm线东退，584 dgpm线南压，雨带也南压，降水强度明显减弱，仅在鄂东南南部出现较强降水。1日夜间，副高588 dgpm线北抬，低涡转动、低槽加深缓慢东移，导致1日晚上又出现强降水，2日白天随着低槽的进一步东移、北收缩，低槽减弱，急流核区东移、北上，降水强度明显减弱。

2.2 700 hPa与850 hPa环流形势

6月29日20：00，700 hPa上西南气流发展，江南北部的切变线北抬，西南低涡形成，急流加强并向北发展，长沙西南气流达18 m·s-1，西南急流核达22 m·s-1，鄂东南地区正处于急流出口区左前侧、有显著的风速辐合，且有一暖式切变线存在，属于强辐合上升区。西南急流为鄂东南大暴雨发生提供了充沛的水汽和动力辐合抬升条件。850 hPa上，西南急流强度达16 m·s-1，鄂东南地区存在明显的风速辐合，湿度达到饱和，但700 hPa层上湿度小，形成明显下湿上干层结，增强了对流不稳定。

30日8：00，700 hPa上低涡东移至江汉平原北部，西南急流进一步加强，急流轴向东北移动，长沙处西南急流核达22 m·s-1，鄂东南处于急流轴左侧;850 hPa形势与700 hPa一致，两层系统位置基本重合，长沙处有20 m·s-1的急流核，急流核前方鄂东南地区风速为10～12 m·s-1，存在强的风速辐合。30日20：00，700 hPa低涡、切变线北抬，20 m·s-1的西南急流轴东移至南昌至长江口一带;850 hPa上，切变线仍稳定在荆州地区，但西南气流有所减弱，风速辐合强度减小，急流轴东移。

7月1日8：00，700 hPa上，随着低涡的转动，切变线转动东移南压，切变线西侧偏北风加大，但东侧西南风有所减弱，尤其是长沙西南风减弱为10 m·s-1，西南急流轴位于南昌至安庆一带;对应850 hPa上切变线位置与700 hPa基本一致，但切变线东侧的南风明显发展，长沙为18 m·s-1的偏南风（SSW）。20：00，700 hPa上切变线位置稳定少动，急流轴位置稳定但强度明显加强，风速由16～18 m·s-1增大为22～24 m·s-1，武汉站风速明星减小为2 m·s-1、长沙风速略增大为12 m·s-1，鄂东南地区辐合加强;对应850 hPa上形势类似，急流轴风速加强，切变线附近武汉风速减小。2日8：00，700 hPa、850 hPa切變线东移至鄂东南地区，降水明显减弱。

3 卫星云图及中尺度分析

3.1 卫星云图分析

分析卫星红外云图演变可见：29日22：00左右，在荆州地区东南部有对流云泡出现，23：00左右发展加强、形成中β尺度对流云团，随后进一步发展、面积扩大与鄂东北的对流云团合并，形成一条中尺度对流云带，此云带不断发展，而原来副高外围的云带减弱，至30日8：00左右发展旺盛，影响长江中下游地区（图3）。中尺度对流云团的不断发展、加强，形成强对流云带，导致鄂东南出现大暴雨。

3.2 中尺度强雨团分析

中尺度暴雨分析中，将1 h雨量30mm及其以上为的定义为强雨团[7];短临预警业务规范中，将小时降水20 mm以上的称为短时强降水。本次过程中，6月30日6：00—9：00时黄石出现了中尺度暴雨，并伴有6～7级的大风，最大小时雨强达64.6 mm。湖北省区域自动站降水量监测显示，30日2：00在监利县东南部出现中β尺度的强雨团（30 mm以上），3：00东移至洪湖市南部，4：00移至赤壁市西部，形状由小团块变成线状，5：00强雨团范围显著扩大、形成中尺度雨带，在咸宁地区西部的通城、赤壁、嘉鱼一带，6：00在咸宁地区中北部一带，7：00在咸宁市、梁子湖、大冶市一带，8：00移至黄石地区，9：00东移南压至阳新东南部及黄冈地区南部，10：00进一步东移南压，黄石地区小时雨强小于20 mm，大部在10 mm以下。中尺度强雨团的形成后发展加强，在黄石地区活动达3 h，这是导致黄石6月30日出现大暴雨的主要原因（图4）。7月1日20：00至7月2日2：00，也有中等偏强雨团形成影响大冶南部与阳新北部一带，导致暴雨，局地大暴雨出现，最强小时雨强达30～40 mm，没有大风出现。中尺度强雨团的跟踪、研判在短临暴雨等灾害性天气预警中具有现实意义。

3.3 中尺度负变压分析

利用国家气象站逐小时加密观测资料分析可见，30日00：00在监利至咸宁地区西部出现-2 hPa的3 h变压中心，1：00咸宁西南部进一步降压，出现-3 hPa的3 h变压中心;4：00、5：00咸宁地区均为-3 hPa的中心;6：00时，

-3 hPa的3 h变压中心出现在咸宁市至大冶市一带;此后负变压中心东移至黄冈南部，强度减弱为-2 hPa，负变压范围也明显缩小。对比3 h负变压中心和中尺度强雨团演变可见，时间上负变压中心的出现明显提前于中尺度强雨团，这表明地面降压、变压风辐合导致对流发展，促进了强雨团的形成、发展。因此在短临预警中，关注地面3 h负变压中心的演变、移动，结合卫星、雷达及加密雨量站，可对强降水落区提前作出研判，对提高短临预警的时效性有指示意义。

4 物理量场诊断分析

4.1 水汽条件

6月29日白天，中低层切变线北抬，江汉平原南部至鄂东南地区的低层湿度明显增大，20：00鄂东南地区850 hPa以下相对湿度为80%～90%，尤其850 hPa相对湿度达95%以上，但700 hPa仅为50%多;30日8：00鄂东南地区700 hPa及以下相对湿度均在95%以上，湿度更深厚。此后至7月2日20：00，鄂东南一直处于高湿区中。从比湿场来看，850 hPa等压面上，从6月29日20：00至7月2日20：00鄂东南地区处于数值为14～15 g·kg-1高比湿区中;700hP上，鄂东南的比湿29日20：00为6 g·kg-1，30日8：00升为10g·kg-1，随后在9～11 g·kg-1波动，7月20日8：00降为7g·kg-1。

水汽通量场演变来看，本次过程中，鄂东南处于水汽通量大值区中，有充沛的水汽供应。水汽通量场散度场分析可见，850 hPa等压面上，29日20：00有一个-10×10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1的水汽辐合区位于湖北东部;30日8：00，水汽辐合区增强、范围明显扩大，有一个-20×10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1水汽辐合中心区位于湖北东部，黄石处于水汽辐合核心区达-28×10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1左右;30日20：00，黄石仍处于水汽辐合高值区，强度降为-17×10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1;7月1日8：00，水汽辐合区明显南压东移，黄石处于弱的水汽辐散区（4×10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1）;1日20：00为-8×10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1，2日8：00为-10×10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1，2日20：00，黄石处于弱的水汽辐散区，数值为5×10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1。综上分析表明，黄石地区30日白天水汽辐合最强，尤其是8：00附近，随后随着水汽辐合高值中心的南压，水汽辐合减弱，7月1日夜间至2日8：00有一个再度增强的过程，但强度较30日白天明显减弱（图5）。水汽辐合强度的变化，正好与本次过程的两次强降水出现时段相对应。

4.2 动力条件分析

从各时次散度场可见，鄂东南上空，200 hPa为辐散区，中低层为辐合区。其中，6月30日8：00最强，200 hPa

上div=7×10-5 s-1，为明显辐散区;700 hPa上div=-3×

10-5 s-1，850 hPa上div=-2×10-5 s-1，随后逐渐减弱。7月1日20：00至7月2日8：00，低层辐合有略有增强。强的高层辐散、低层辐合的垂直配置，有利于產生强上升运动，产生强对流和暴雨天气。散度场的演变，与30日黄石出现大暴雨相吻合。

4.3 热力条件及稳定条件分析

4.3.1 K指数分析

从各时次K指数来看，6月29日20：00鄂东南上空的K=30～33 ℃;30日8：00至7月1日20：00，K=38～40 ℃，7月2日8：00的K指数降为30～33 ℃。这表明，暴雨期间，鄂东南处于K指数高值区内，K指数数值大于35 ℃，可能产生暴雨及强对流天气。

4.3.2 对流有效位能CAPE分析

从各时次CAPE场来看，6月29日20：00，大于1 000 J·kg-1的大值区位于江汉平原南部和鄂东南地区（30°N附近）;30日20：00，大于1 000 J·kg-1的大值区位于鄂东南地区的东南部;7月1日20：00，大于1 000 J·kg-1的大值区位于荆州南部，鄂东南上空CAPE值为900 J·kg-1左右。分析表明，产生强降水之前，CAPE值均比较大。另早晨08时由于气温较低，CAPE值较小，但是30日8：00的CAPE值为400 J·kg-1，明显高于7月1、2日8：00次CAPE值。

5 结语

本文通过对2017年6月30日至7月2日发生在黄石的一次梅雨期大暴雨过程进行了综合分析，尤其是6月30日的大暴雨的着重分析，得出以下结论。

1）副高稳定于东南沿海地区，高空低槽、低涡缓慢东移，副高西北侧强盛的西南气流与低槽低涡带来的冷空气在鄂东南地区交汇，导致了本次暴雨过程的发生。

2）中低层强盛的西南气流，为暴雨区提供了充沛的水汽供应、对流不稳定能量;本次暴雨中，鄂东南处于850 hPa急流出口区或急流核前方、700 hPa急流轴附近左侧，辐合显著，西南急流为暴雨的产生提供了良好的上升运动条件。

3）本次暴雨过程中的两次最强降水时段，30日6：00—9：00、7月1日20：00至2日2：00黄石出现了中尺度暴雨，对应的都有高空短波小槽的分裂东移。小槽波动触发强对流，对于暴雨落区与时段预报有指示意义。

4）地面3 h中尺度负变压中心导致辐合、促进上升运动发展，其在时间上要超前于中尺度强雨团的活动，因此加强地面3 h负变压中心分析研判，并结合中尺度强雨团分析、卫星云图、雷达资料对于提高暴雨短临预警的预见性和时效有较好实践指示意义。

参考文献：

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