王淞

摘要 利用常规气象资料、卫星云图、雷达资料对2011年6月15—16日广西来宾地区出现的局地性强降水天气进行了分析。结果表明，高原槽、低层切变线、地面静止锋以及西南低空急流是此次强降水的主要影响系统。暴雨发生前西南水汽通道的打开及不稳定能量的积累为此次强降雨的产生提供丰富的水汽、能量条件。物理量场的诊断分析发现，强降水落区中低空与正涡度区对应，在强降水发生前有指示意义。雷达资料分析可见，过程期间桂中地区形成了一中尺度对流系统，在速度图上可以看出有明显的逆风区，西南水汽与冷空气相遇在静止锋的区域不断有中尺度对流云团生成，且长时间的稳定少动是导致来宾市局地性强降水发生的重要原因。

关键词 强降水；高原槽；切变线；地面静止锋；广西来宾

中图分类号 P458.1+21 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）13-0220-03

强降水天气是指短时间（12～24 h）内产生≥50 mm降雨的天气[1]，是广西多见的一种灾害性天气，4—7月乃广西强降雨发生频数最多的时期[2]，每年都给人民的生命财产带来不同程度的损失。强降雨预报一直是天气预报员最为关心的问题之一，同时也是个复杂的问题。对此，国内外的学者做了大量的研究，从不同角度对强降水天气成因进行分析，但由于气候背景、地形等因素的不同，得出的結论也各有特点。

本文专注于在有利于强降水的大尺度天气背景下，结合常规中尺度自动站资料、FY-2E卫星、多普勒雷达及其二次分析资料，对2011年6月15—16日广西中部局地性强降水进行分析。试图从卫星及雷达二次产品分析中找出此次强降水产生的原因，为今后来宾地区局地性强降水预报提供参考。

1 过程概述

受高空槽、切变线及地面弱冷空气共同影响，2011年6月15—16日，来宾市大部出现大到暴雨，局部大暴雨到特大暴雨。强降雨落区位于忻城县东部到兴宾区西北部一带，最大降雨在忻城县果遂乡，为265.7 mm。15日20：00到16日2：00是强降水发生的主要时段，来宾市忻城县思练、安东、果遂、大塘4个乡镇自动站在该段时间段内降雨量均在100 mm以上。果遂乡降雨量最大，为235.3 mm，其中16日0：00果遂乡1 h降雨量为94.7 mm。雨强之强、强降雨之集中、来势之猛为历史同期罕见。在强降雨发生的同时，强降雨区域也出现强雷电天气，其雷电之强、持续时间之长也为历史同期少见。受此次强降雨的影响，来宾市部分地区山洪暴发，灾害损失严重。据统计，全市共有16个乡（镇）受灾，农作物受灾面积7 849 hm2，受灾人口11.192 4万人，转移人口3 497人，倒塌房屋644间，但无人员伤亡。此次降雨过程具有降雨强度强、灾害损失重的特点。

2 成因分析

2.1 环流形势特征

图1给出了6月14日8：00 500 hPa的高度场。可以看出，6月14日8：00，欧亚大陆500 hPa中高纬开始形成两槽一脊形势，脊区位于贝加尔湖，脊后贝加尔湖以西的西西伯利亚地区为一深槽，其不断分裂出小槽加深东移，形成前倾的高原槽东移下摆至长江流域北部，槽后引导低层切变线及地面小股冷空气南下至长江流域一带。低纬南支低槽建立，孟加拉湾上空对流发展活跃；副热带高压跨过台湾岛位于南海以东洋面上。

至15日8：00，200 hPa高空为南亚高压东部脊区辐散气流控制；500 hPa高原槽继续加深东移，广西上空为槽前偏西气流控制，欧亚大陆中高纬两槽一脊形势仍维持，低纬度南支槽略微东移，副热带高压稳定少动，西脊点到达福建东南部，其北界略有加强，在23°N附近，呈带状分布；850 hPa低空广西上空受偏南风影响，有3个探空站的风速>12 m/s，即华南低空急流已建立，切变线南压至贵州、湖南南部到广西北部一带；地面弱冷空气从中路南下，在桂北一带形成静止锋，桂北开始出现雷阵雨天气。15日来宾市大部地区地面最高温度在30 ℃以上，积累了充足的不稳定能量，20：00后，500 hPa高原槽继续东移下摆，桂北转为偏北气流影响；在高原槽的引导下，850 hPa切变线从桂西北开始缓慢东移南下，与地面静止锋共同继续影响广西，桂中一带出现局地性强降雨、强雷电天气。16日8：00，500 hPa在广西中西部形成低涡；850 hPa转为西南气流影响，桂东的风速较桂西大；地面静止锋仍位于广西中北部地区，桂中局地性暴雨天气持续；20：00，地面西南暖低压发展，静止锋消亡；低层广西大部为偏南气流影响；500 hPa低涡依然维持，广西强降雨基本结束。因此，此次强降雨过程主要影响系统是地面静止锋、低层切变线、高原槽和低空急流，而地面静止锋的维持和摆动是强降水局地性的主要成因之一。

2.2 物理量分析

2.2.1 不稳定能量及低层总温度分析。6月15日20：00，广西上空K指数均>36 ℃，其中桂西南部分地区>40 ℃，SI指数广西大部为负值，说明在暴雨发生前，广西上空聚集了充足的不稳定能量，为暴雨的产生提供了有利条件。6月15日20：00 850 hPa总温度场已建立西南高、西北低的能量场形势（图2）。桂中到桂东北为低能区与高能区之间的过渡带，即高能轴与低能轴出现汇合趋势的地区，其集中了大量的湿有效位能，有利于强对流天气的发生和发展。

2.2.2 涡度场分析。逐日分析强降水过程期间的涡度场，发现过程期间暴雨区低空存在明显的正涡度区。6月15日8：00，700 hPa及以下广西大部为正涡度区，其中850 hPa正涡度中心位于桂东北，中心强度为3.0×10-5/s；20：00，随着高空槽的东移下摆及中低层切变线的南下，正涡度区进一步加强，正涡区向上伸展到400 hPa以上的高度，500、700 hPa中心强度达到3.0×10-5/s，位于桂东北到桂中地区，300 hPa以上高度为负涡度区，200 hPa负涡度达到最强，中心位于桂中及桂南地区，中心强度为-4.0×10-5/s；16日8：00，随着低层转为偏南气流影响，广西上空低层的正涡度开始减弱，500、700 hPa正涡度大部在1.0×10-5/s以下，850 hPa正涡度区域主要位于桂南地区；16日20：00，广西上空低层正涡度明显减弱，由于500 hPa低涡环流的维持，涡度依然为正值，但缺乏低层水汽的供应，广西大部的降雨趋于停止。通过分析可知，在此过程中，暴雨区中低空与正涡度区对应，强降雨发生时正涡度区深厚。

2.2.3 水汽条件分析。良好的水汽条件是强降水发生的基础条件之一，影响广西的水汽多来自于孟加拉湾及南海[3-5]。分析2011年6月15—16日的850 hPa水汽通量图发现，从6月15日起，已有2支水汽输送带形成：一支来自孟加拉湾的水汽越过中南半岛向华南输送；另一支从南海东部沿气旋式环流向华南地区输送，并在北部湾一带汇合影响广西。6月15日8：00，850 hPa孟加拉湾一带为偏西风控制，水汽通量中心>30 g/（s·cm·hPa），其沿着中南半岛的西南风不断往广西输送。此时，广西的水汽通量达到最大，中心 >20 g/（s·cm·hPa），其水汽辐合中心主要位于桂东、桂北。显然这2支水汽是由于南海季风暴发后西南季风和南海副热带高压边缘偏南气流对水汽的输送引起。正是这2支来自印度洋和南海上空的暖湿气流在广西上空汇合，形成强烈的水汽辐合，为强降水提供了充沛的水汽条件。

3 卫星云图和雷达回波分析

3.1 中尺度对流系统演变特征与TBB

华南特大暴雨是在多种尺度系统相互作用、转换、反馈和制约下所形成的，中尺度对流系统是直接的制造者之一[6]。从卫星云图分析发现，造成来宾市局地性强降水的对流云团具有典型的中β尺度对流系统特征[7-9]，经历了从γ中尺度对流单体到β中尺度对流云团的发展过程，其中15日夜间和16日白天来宾市分别出现1次β中尺度对流云团强烈发展的过程，且其最小黑体辐射云顶亮温TBB<-90 ℃。

15日19：00来宾市主要降水区域的云团还与桂东北的云团连成一体；20：00随着地面静止锋南下到达来宾市北部，在主要降水区的东侧向西方向新生出一个中尺度极小的γ中尺度对流单体，并开始发展，有云顶上冲，最小TBB达 -70 ℃以下；22：00主要降水区云体发展壮大，TBB<-70 ℃的云团面积也随之西扩，最小TBB达-80 ℃以下，呈现出β中尺度对流云团特征；23：00来宾市兴宾区的西北部到忻城县的东部开始出现1 h降雨量>80 mm的强降雨。16日0：00—2：00由于地面及低层的强烈辐合抬升作用，使得云团发展旺盛且稳定少动，呈准静止状态，此时TBB最小值<-90 ℃，且TBB<-80 ℃的云团面积也达到最大，来宾市此次过程最大雨强发生在这个时段。

16日2：00后主要降水区的对流云团逐渐消散，至16日7：30在其上空基本上没有TBB<-70 ℃的云团。9：00在主要降水区的南部及北部分别有1个γ中尺度对流单体重新生成并发展；11：00连成一体，短暂出现β中尺度对流云团，此阶段来宾市兴宾区南部及象州县西部出现短时强降雨，之后随着西南气流逐渐向东北方向移动；16：00对来宾市的影响基本结束。

3.2 多普勒雷达回波特征

根据来宾市中尺度自动站资料分析，强降水过程可分为2个时段。2个时段均为对流性降水，雨强较强，持续时间较短。第1个时段出现在6月15日20：00到16日2：00，该时段降雨面积不大，但雨强之强乃历史罕见；第2个强降雨时段出现在16日9：00—14：00，由局地性对流云团发展引起，主要降水区域出现在来宾市兴宾区的南部及象州县的东部地区，但强度与之前相比小了许多。本文主要分析第1个强降水时段的雷达回波特征。

3.2.1 基本反射率因子及基本速度分析。利用柳州市多普勒天气雷达产品并结合自动站降水资料，分析造成来宾市忻城县东部局地特大暴雨天气的雷达回波特征。

15日19：04在桂南有回波生成，之后随着偏南气流向北移动，到达忻城县东部、合山、兴宾区西部一带后强度明显加强，并发展为多单体对流风暴，其最强中心强度在50 dBZ以上；在相应的速度图上可以看出，在该区域有径向速度逆风区的存在。20：04，强回波区稳定少动，覆盖兴宾区北部及忻城县东北部地区，回波最强处达55 dBZ，最大回波顶高达到14 km；速度图上逆风区的面积进一步加大且其南部出现入流速度为17 m/s的强入流区。22：04兴宾区北部的风向辐合明显减弱，但风速辐合依然存在，此时兴宾区北部的强回波也随之减弱，主要风向辐合区位于忻城县东北部。至23：04，兴宾区北部降水回波已明显减弱，回波强度大部在45 dBZ以下；忻城县东部强回波区的面积增大，强度加强，最强处达到58 dBZ，最大回波顶高达到17 km。此强度一直在忻城县东部维持至16日1：00，给该区域造成高强度的降雨。2：00以后逆风区逐渐减弱消失，忻城县境内的回波强度也逐渐减弱，大部分在45 dBZ以下，此时段的强降雨基本结束。通过以上分析发现，逆风区与强反射率因子回波几乎同时出現，对暴雨有较好的指示意义。强回波区往往位于地面准静止锋或辐合线附近，而本次过程地面静止锋的维持和摆动是强降水局地性的主要成因。

3.2.2 多普勒雷达导出产品分析。组合反射率、回波顶高和垂直累积液态水含量等大值区与暴雨中心相对应[7]。15日20：00强回波区主要位于兴宾区北部，垂直液态水含量最大处达到43 kg/m2，对应的回波顶高达到了16 km；21：00该区域的回波有所发展，顶高达到17 km，垂直液态水含量达到了50 kg/m2；22：00后强回波区逐渐向西移动；23：00忻城出现顶高为18 km的回波，相应的垂直液态水含量达到44 kg/m2。16日0：00忻城县北部的回波顶高值逐渐减小，但位于东部果遂乡附近的回波顶高值依然较大，维持在18 km，位于该处的垂直液态水含量最大值较15日23：00有所减小，为37 kg/m2；16日1：00全市回波强度明显减弱，回波顶高大部下降到14 km以下。

4 结论

（1）此次强降雨天气过程是在有利的天气背景条件下发生的。500 hPa高原槽、850 hPa切变线、低空急流和地面静止锋是主要影响天气系统。其中，地面静止锋的维持和摆动是强降水局地性的主要成因之一。

（2）物理量场分析表明，强降雨发生前广西低层处于高温高湿的状态，暴雨区中低空与正涡度区对应，强降雨发生时正涡度区较为深厚。

（3）卫星云图分析发现，造成桂中局地性强降雨的云团具备在原地生消、稳定少动、云体面积小、黑体辐射云顶亮温低等特点，有典型的中β尺度对流系统特征，短时强降雨落区与TBB<-80 ℃区域有较好的对应。

（4）柳州雷达资料分析可见，过程期间广西中部地区形成了多单体对流风暴。反射率因子强度中心强度在50 dBZ以上，并存在逆风区，且强回波区稳定少动。当基本反射率因子>50 dBZ、垂直液态水含量>40 kg/m2、回波顶高>12 km时，极可能有强降雨天气发生。

5 参考文献

[1] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，1992：385-397.

[2] 蒙远文，蒋伯仁，韦相轩，等.广西天气及其预报[M].北京：气象出版社，1989：142-156.

[3] 党国花，张玉录，陆广驰.暴雨天气过程中尺度系统预报分析[J].气象研究与应用，2008，29（增刊2）：8-10.

[4] 李亚琴.一次华南静止锋上的MCS的云图特征及其成因分析[J].气象研究与应用，2011，32（3）：13-15.

[5] 胡勇林，洪晨，陈利东.一次中尺度强降水天气过程分析[J].气象研究与应用，2011，32（4）：1-3.

[6] 伍星赞，纪英惠.华南地区MCC云图特征和成因分析[J].气象，1995，22（4）：32-36.

[7] 马红，郑翔飚，胡勇，等.一次西南涡引发MCC暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析[J].大气科学学报，2010，33（9）：688-696.

[8] 廖移山，李俊，王晓芳，等.2007年7月18日济南大暴雨的β中尺度分析[J].气象学报，2010，68（6）：944-956.

[9] 陶建玲，郭大梅，雷斌.MCC和中尺度暴雨云团发生发展环境场对比分析[J].陕西气象，2009（2）：17-21.