2010年 6月 23-24日區域性暴雨天氣診斷分析

周 艷,白 慧,蒙 濤

(1.貴州省黔東南自治州氣象局,貴州 凱里 556000;2.貴州省凱里市氣象局,貴州 凱里 556000)

2010年 6月 23-24日區域性暴雨天氣診斷分析

周 艷1,白 慧1,蒙 濤2

(1.貴州省黔東南自治州氣象局,貴州 凱里 556000;2.貴州省凱里市氣象局,貴州 凱里 556000)

利用Micaps3常規資料和地面七要素自動氣象站和區域自動氣象站降雨資料,對 2010年 6月 23-24日黔東南州全州性暴雨天氣過程進行診斷分析,結果表明：副熱帶高壓東退,高原短波槽與山東低渦槽疊加及中低層低渦切變是造成暴雨發生的主要影響系統;低空急流的建立及長時間維持為本次過程提供了充足的水汽條件;高低空急流的適宜配置所產生的動力場的耦合作用及大氣不穩定能量長時間維持,是暴雨、大暴雨發生的重要條件。

暴雨;診斷分析;黔東南州

1 引言

2010年 6月 23日 08時 —24日 08時 ,四川、重慶、貴州、廣西、湖南、江西、福建出現強降水天氣過程,共有 76個站出現暴雨以上降水,19個站出現大暴雨以上降水,整體雨帶近東西走向,大暴雨區域位于 108～112°E,24～28°N。本文主要利用貴州黔東南州境內地面七要素自動氣象站和區域自動氣象站降雨資料及Micaps3常規資料,對貴州省黔東南州境內暴雨期間大尺度環流背景、影響系統、高低空急流配置、動力條件和水汽來源等條件進行分析,進一步弄清楚此次暴雨形成的物理機制,以期為今后預報此類暴雨提供一些參考依據和預報線索。

2 暴雨實況及災情

2010年 6月 23日 18時—24日 17時黔東南州出現大范圍的暴雨和大暴雨天氣,其特點是：①多短時強降水,共 119站次小時降雨量 ＞20mm/h,大風洞 50.9mm/h最大;②雷電強度強,范圍廣、持續時間長,大部分縣市雷電維持 5～6h;③范圍廣,全州 135個鄉鎮出現暴雨,15個鄉鎮大暴雨,最大丹寨貓鼻嶺 132.9mm,降暴雨和大暴雨的鄉鎮占全州67.6%,遍及全州 16個縣市。暴雨造成山體滑坡、道路遇阻、大型水庫之一天柱魚塘水庫面臨重大安全考驗。大暴雨襲擊下,雷山縣出現山體滑坡沖毀房屋導致 2人死亡,全州損壞房屋 353間,直接經濟損失近兩千萬元。

3 環流形勢及影響系統分析

3.1 500hPa形勢分析

6月 22日 500hPa中高緯兩槽一脊形勢,巴爾克什湖北部和亞洲東部為一低壓槽,貝加爾湖附近為一高壓脊。西太平洋副熱帶高壓 (以下簡稱副高)588線呈東西向帶狀分布,西脊點西伸到 100°E附近,北界位于兩廣北部。高原上氣流平直,多短波槽東移,東亞槽東移槽底向西南伸展,滇黔為西南氣流控制。23日 08時,川西有短波槽東移,東亞槽東移,槽底在山東西南部形成一個低渦,副高 588線東退至 104°E附近。23日 20時,副高東退南撤至兩廣沿海,四川東移的短波槽與山東低渦延伸出的槽合并疊加,影響貴州中東部—湖南北部,黔東南北部受影響。24日 08時,副高 588線斷裂,明顯東退南撤,低渦槽底東南移影響貴州南部—湖南中部;20時槽線南壓到兩廣南部,西南地區—湖南轉較強西北氣流控制,對貴州的影響結束。暴雨期間,副高脊線穩定維持在 20～22°N之間,在 200hPa高度場上 40 m·s-1的高空急流引導下,從低槽南下的冷空氣長時間與副高北側的西南暖濕氣流在貴州南部、湖南和江西交匯對峙,形成產生連續暴雨的穩定環流背景。

3.2 中、低層切變影響系統及低空急流分析

分析 700hPa、850hPa流場表明：23日 08時,700hPa滇黔西南風增強,昆明—貴陽—桂林—湘贛南部—閩中一帶有一個西南風速≥12 m·s-1的極值軸,川東南有切變線生成;850hPa西南風增強,貴陽站風速從 6m·s-1增加到 12 m·s-1,“人”字形切變南壓到川東南—貴州北部。20時 700hPa貴州南部—兩廣—湘贛南部受西南低空急流影響,重慶—黔北上空有低渦生成。850hPa“人”字切變東移影響貴州西北部—重慶—貴州東北部—湘贛中部。24日 08時 (圖 1)700hPa低空急流南壓兩廣—福建一帶,低渦中心在湘西,切變西段影響貴州中北部;850hPa西南風增強為西南低空急流,從海南、廣西—廣東、湘南—閩南、贛南一帶,急流軸最大風速為 20 m·s-1,此時切變南壓到貴州南部—湘南—贛中—閩北部一線,切變北側偏東風增大到 10 m·s-1,輻合明顯增強;20時 700hPa西南急流南壓廣西南部—湘贛南部,低渦中心在湘贛之間,切變南壓影響貴州南部湘贛中南部一線,切變北側的東北風增大到 12 m·s-1。850hPa贛中有低渦生成,切變西段南壓兩廣,對貴州的影響結束。

圖 1 2010年 6月 24日 08時影響系統、暴雨區 (實線)、急流及 850hPa流場

4 物理量場分析

4.1 水汽條件分析

通過分析濕度場表明：暴雨區正處于濕度大值區;對流層下層深厚暖濕氣流為暴雨提供了足夠的水汽條件。從 700hPa的比濕和風場可以看出,23日 08時南海、孟加拉灣以及長江以南均處于 8g·Kg-1以上的高值區內,其中 10 g·Kg-1以上高值區西南部伸入孟加拉灣的濕舌,主體在高原東部 (90～110°E,20～30°N),這條寬廣的高濕度區向東北延伸至湘西邊緣。23日 20時～24日 20時 (圖 2 a),濕度范圍迅速擴大,10 g·Kg-1以上高值區向偏東方向延伸至東部沿海且濕度增強。850hPa南海、中南半島北部、孟加拉灣及長江以南為比濕 ＞12 g·Kg-1的濕區,貴州中南部的濕度中心值維持在 14 g·Kg-1(圖 2 b),該寬廣的高濕度區呈東西走向,暴雨區處在該區中,高濕帶為強降雨提供了非常充沛的水汽條件。

4.2 動力條件分析

108～112°E,24～28°N范圍內是這次過程主要的暴雨區,24日 08時低渦處在該區域內。分析該區域內的動力條件表明,在暴雨強盛階段前 (圖略),對流層整層為負渦度,散度場主要以輻散為主,700hPa以下為弱的上升運動。在暴雨強盛階段(圖 3),對流層低層正渦度、散度和上升運動明顯增強,散度場為高層輻散、低層輻合、高層輻散強度遠大于低層輻合的強度,反映高層有強抽氣作用,而大氣強盛的抽氣作用的形成和維持是暴雨發生、發展的重要條件;渦度場由高低層負渦度中層正渦度結構轉變為中低層正渦度高層負渦度,這種流場結構是形成和維持抽吸作用的環境,24日 08時渦度最大值出現在 850hPa,強度可達 27.9×10-5s-1;23日 20時開始對流層內基本為強上升運動,最大值出現在 24日 08時 300 hPa,超過 16.6×10-3hPa· s-1。

圖 2 24日 08時 700hPa(a)、850hPa(b)比濕場 (陰影;單位 ：g·Kg-1)以及流場

另外,從全風速經向剖面圖 (圖略)可知,暴雨區位置總體位于高空急流右側、低空急流左側,即高空和低空風速切變最大的疊加區域。高空急流右側是上升區與低空急流左側的上升區相重疊,在散度場上表現為高空輻散區和低層輻合區的垂直配置,形成深厚的、強烈的上升運動。有利的動力場決定了大暴雨的落區。高低空急流適宜配置而形成的高低層動力場的耦合是這次暴雨發生的主要動力條件。

圖 3 區域內平均渦度 (空心圓,10-5s-1)、散度 (實心圓,10-5s-1)和垂直速度 (實方框,10-3hPa· s-1)

5 探空資料分析

選取黔東南州周邊探空站貴州貴陽、廣西百色、河池、桂林 6月 22—24日探空資料 (表 1)表明：強降水發生時K指數≥36℃,沙氏指數SI＜0℃,對流有效位能 CAPE值快速增大超過 1 000 J·Kg-1,如 23日 20時貴陽CAPE值由 22日的 30.9 J·Kg-1增加到 2 887.7J· Kg-1,百色CAPE值由 14.5 J·Kg-1增加到 2 700.3J· Kg-1,河池由 328 J· Kg-1增大到 1 172·1 J.Kg-1,桂林由 148.9 J· Kg-1增大到2 620.9 J· Kg-1。沙氏指數較小,K指數較高,大氣層結不穩定;對流有效位能均超過 1 000 J·Kg-1,不穩定能量大;4站自地面向上到 200hPa,風向從南風轉為西北風,風速隨高度升高增大,具有中等偏弱的垂直風切變;4站整層的濕度均較大,且 0℃高度較高,不利于形成冰雹等強對流天氣,而產生由對流引發的強降水。24日 20時貴陽、河池、桂林沙氏指數SI由負轉正值,對流有效位能CAPE值顯著下降。綜上,說明強降雨發生前大氣層結具有不穩定結構,能量有明顯增大過程,強降雨發生后,能量釋放,能量逐漸減小。

表 1 探空站 K指數 /℃、沙氏指數 SI/℃、對流有效位能 CAPE/(J·Kg-1)

圖 4 2010年 6月 23日 18時-24日 09時黔東南州部分鄉鎮逐時雨量

6 衛星云圖、雷達回波演變及逐時雨量分析

23日 15時在遵義南部有較強的對流云團生成并迅速發展,向南緩慢移動,18時該對流云團外圍影響到黔東南北部邊緣。19-23時該對流云團面積不斷擴大,云頂溫度明顯下降,位置南移影響黔東南州中北部地區,對應雷達回波圖上是中心強度為 30～45dBz的東西向帶狀回波,該回波長軸與環境風向接近垂直,屬于快速南移的強對流回波,所經過區域出現短時強降水并伴強雷電;24日 00時對流云繼續南壓,雷達回波顯示為一片狀積層混合云降雨回波,回波西部仍呈現帶狀分布特征,強中心位于黔南中部—黔東南丹寨、雷山境內,強度在45dBz以上,構成了此階段的強降雨雨團。隨后,該積層混合云降雨回波范圍擴大,一直駐留在黔南、黔東南南部,黔東南州中南部出現連片的雷陣雨天氣。10時左右降雨云團云頂溫度明顯上升,主體南移出貴州境內,由于降雨云團維持時間長 (10h),云團控制區域出現了成片的暴雨。

7 小結

①2010年 6月 23—24日在貴州東南部發生的區域性暴雨、大暴雨過程是在東亞地區兩槽一脊環流形勢下,主要影響系統是 500hPa高空低槽及中低層低渦切變。

②700、850hPa急流的建立及維持將來自孟加拉灣的水汽在貴州東部匯集,為這次暴雨過程提供了充沛水汽條件。

③這次暴雨初始時刻階段對流層內正渦度、低層輻合高層輻散及強烈的上升運動“抽吸式”的動力配置條件,是這次暴雨過程的動力基礎。

④探空資料表明,沙氏指數較小,K指數較高,大氣層結不穩定;對流有效位能均超過 1 000 J·Kg-1,不穩定能量大;貴陽、百色、河池、桂林 4站風向均隨高度順時針轉動,具有中等偏弱的垂直風切變;濕度較大,0℃高度較高,不利于形成冰雹等強對流天氣,而產生由對流引發的強降水。

⑤分析衛星云圖、雷達回波演變及地面區域自動站監測顯示,降雨區域及強度與云圖及雷達回波之間有很好的對應關系。

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B

1003-6598(2010)增刊-0036-04

2010-09-10

周艷 (1982-),女,助工,主要從事短期天氣預報工作。