以2013年9月23～24日降水為例淺析安化芙蓉山地形對降水的影響

夏石友 李兵

摘要

利用2013年9月23～24日安化縣內區域站降水資料，簡要分析了芙蓉山地形特征對其附近鄉鎮降水的影響。結果表明，東側迎風坡地形抬升作用有利于誘發局部暴雨；高明、九如的此次降雨過程與山谷效應有一定的聯系；地勢相對簡單的區域，降水分布相對均勻，降水強度也較迎風坡小。

關鍵詞安化；地形；降水分布

中圖分類號S161文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）28-09858-02

地形對降水的影響歷來是氣象研究工作中必須考慮的問題，地形對大氣環流和天氣氣候的影響主要體現在動力作用和熱力作用，其中迎風坡、背風坡效應是2種典型的地形動力阻擋效應[1]。舒守娟等利用國內394個觀測站的降水資料，建立了一個年、季降水量和地理、地形因子的關系模型，結果表明相關系數基本均在0.84以上[2]。文遷等分析了國內梅雨雨量站密度試驗研究區的降水資料，發現最大降水常出現在相對高程的70%～80%區域，山頂降水反而小于山坡腳，山坡坡度以及迎風坡風速大小、風向與迎風坡夾角等因素影響降水強度和落區[3]。周生輝等模擬了地形強迫抬升作用對臺風風場的影響，發現臺風降水區集中在山脈迎風坡[4]。

安化縣芙蓉山坐落在縣域東南部，處于安化縣仙溪、大福、清塘、梅城四鎮交界地帶，其地形作用能顯著地影響附近鄉鎮的降水量分布。芙蓉山呈南北走向，由72座大小山峰相連而成，長達30 km以上，主體為5座高峰，分別是螞蝗山、云霧山、天罩山、大峰山、錫杖山（圖1）。筆者利用GoogleEarth軟件提供的地理信

注：十字線為五大主峰位置，粗虛線為縣界線，粗點虛線為芙蓉山主體走向范圍，粗實線范圍為仙溪、梅城、清塘、大福、高明、東山5鄉鎮轄區。

圖1芙蓉山地勢示意圖

息數據簡要分析了2013年9月23～24日降水過程中，芙蓉山地形特征對安化縣仙溪、清塘、梅城、高明、東山等5個鄉鎮降水分布的影響，以期進一步提高安化縣降水預報預測水平，在預防山洪、滑坡等地質災害方面具有一定的指導意義。

1天氣實況

高空500 hPa等高線圖（圖2）顯示，9月23～24日期間安化處于“天兔”熱帶低壓倒槽前，東南暖濕氣流強盛，低層850 hPa南風強度達8～12 m/s，槽前強烈的水汽輻合有利于該地區出現強降水。紅外云圖上“天兔”云系由東南往西北方向發展，移入安化后停滯且發展時間長，其攜帶的水汽由東南往西北持續流入安化，另外加上安化縣域內三大山系的阻擋抬升作用，全縣普降大雨。

從23日08：00～24日08：00，芙蓉山系附近仙溪、清塘、梅城、高明、東山等地降水量（表1）可以看出，芙蓉山東麓的高明鄉降水量最大，其次是芙蓉山北段與南段交界處的九如村，以小丘陵為主的田心降水量最小，清塘次之。田心與高明直線距離約為22 km，但由于地形不同其降水量之差為126.2 mm，可見此次“天兔”熱帶低壓倒槽引起的降水過程芙蓉山地形的影響作用十分明顯。

2芙蓉山地形影響降水分析

孫繼松根據大氣運動基本方程，研究了地形對過山氣流的影響，指出當垂直于山體的過山氣流速度隨高度增加而減小時，地形作用在迎風坡側表現為水平輻合，能明顯增加迎風坡側降水[5]。基于該結論，此次過程中當天氣系統由東南往西北發展時，芙蓉山東側的東山、高明首當其沖，由于熱帶低壓系統不斷西移，攜帶著大量水汽不斷補充，使得高明的降水量顯著高于背風坡處的仙溪。然而高明、東山雖同處迎風坡，其降水量差別達103.6 mm。進一步分析二者的地形特征可知，東山東側為面積較廣的丘陵地帶，地勢相對簡單，而高明地處山谷，西南、東南側海拔相對較低（圖3）。當天氣系統持續不斷由東南往西北發展時，此兩處開口引導氣流進入谷地，胡伯威等研究指出山谷喇叭口地形的迎風坡上容易誘發大暴雨[6]，在這種特殊的地形條件下，高明鄉日降水量高達187.2 mm。

注：粗實線區域為山谷地帶。

圖3高明鄉山谷等高線圖

梅城、田心由于地處芙蓉山西南側，平均海拔低，故天氣系統長驅直入受地形阻擋效果不明顯，二者降水量幾乎相等，相對其他鄉鎮降水量小很多。長沙多普勒天氣雷達組合反射率圖（圖略）顯示，23日08：00～24日08：00期間，熱帶低壓系統一直在由東南往西北發展。對于芙蓉山南段來說，

九如處于背風坡，然而對于芙蓉山北段來說，九如處于迎風坡，當天氣系統源源不斷將水汽由東南往西北輸送時，氣流翻過芙蓉山南段，在九如附近受芙蓉山北段阻擋被迫抬升，加上九如一帶的喇叭口地形，使得九如日降水量達131.0 mm。

3總結與討論

（1）影響降水強度和落區的因素有許多，地形是其中的因素之一。2013年9月23～24日，“天兔”熱帶低壓系統水汽條件相對均勻，然而安化芙蓉山周圍鄉鎮降水量相差懸殊，分析認為地形差異是引起降水分布差異的主要原因。利用GoogleEarth提供的地理信息，具體分析了降水分布差異的地形原因。結果表明，在地勢相對簡單的區域，降水分布相對均勻，降水強度小于海拔高、地勢復雜區域的降水；當熱帶低壓倒槽天氣系統由東南往西北方向移動時，芙蓉山東側的東山鄉、高明鄉處于迎風坡，地形抬升作用有利于誘發局部暴雨，其結論與周生輝等模擬的結果[4]是一致的；由于安化復雜的地勢，除了典型的迎風坡效應外，山谷效應也是誘發局部暴雨的一個主要地形因素，高明、九如的此次降雨過程與山谷效應有一定的聯系，其具體關系仍需進一步分析。

（2）由于安化縣內區域站數量有限，站點密度仍不夠大，地形對降水強度、落區的影響有待繼續探討。上述結論雖然具有一定的經驗性內容，但對山區降水量強度預報具有一定的指導價值。實際上地形對降水的影響是十分復雜的，若以后仍遇到類似此次過程的天氣形勢，可進一步對上述結論進行修訂，以便更好地做好當地精細化預報。

（3）對于其他重大天氣過程，其水汽條件、氣流情況可能會比此次過程更復雜，因此除了分析地形對降水強度、落區的影響外，還應當結合實際天氣形勢做好預報服務。為了做好精細化預報服務，利用降水強度與地形因子相關模型進行空間插值，定量計算降水強度是將來可以進一步探討的問題。

參考文獻

[1]

廖菲，洪延超，常國剛.地形對降水的影響研究概述[J].氣象科技，2007，35（3）：309-316.

[2] 舒守娟，王元，熊安元.中國區域地理、地形因子對降水分布影響的估算和分析[J].地球物理學報，2007，50（6）：1703-1712.

[3] 文遷，譚國良，羅嗣林.降水分布受地形影響的分析[J].水文，1997（S1）：53-65.

[4] 周生輝.地形強迫作用對湖南省兩次典型降水的模擬分析[D].長沙：湖南大學，2010.

[5] 孫繼松.氣流的垂直分布對地形雨落區的影響[J].高原氣象，2005，24（1）：62-69.

[6] 胡伯威，崔春光，房春花.1988年7月21-22日鄂東沿江連日特大暴雨成因探討[J].大氣科學，2001，25（4）：480-491.