以2013年9月23～24日降水為例淺析安化芙蓉山地形對(duì)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(nèi)區(qū)域站降水資料，簡(jiǎn)要分析了芙蓉山地形特征對(duì)其附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水的影響。結(jié)果表明，東側(cè)迎風(fēng)坡地形抬升作用有利于誘發(fā)局部暴雨；高明、九如的此次降雨過程與山谷效應(yīng)有一定的聯(lián)系；地勢(shì)相對(duì)簡(jiǎn)單的區(qū)域，降水分布相對(duì)均勻，降水強(qiáng)度也較迎風(fēng)坡小。

關(guān)鍵詞安化；地形；降水分布

中圖分類號(hào)S161文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）28-09858-02

地形對(duì)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(duì)大氣環(huán)流和天氣氣候的影響主要體現(xiàn)在動(dòng)力作用和熱力作用，其中迎風(fēng)坡、背風(fēng)坡效應(yīng)是2種典型的地形動(dòng)力阻擋效應(yīng)[1]。舒守娟等利用國內(nèi)394個(gè)觀測(cè)站的降水資料，建立了一個(gè)年、季降水量和地理、地形因子的關(guān)系模型，結(jié)果表明相關(guān)系數(shù)基本均在0.84以上[2]。文遷等分析了國內(nèi)梅雨雨量站密度試驗(yàn)研究區(qū)的降水資料，發(fā)現(xiàn)最大降水常出現(xiàn)在相對(duì)高程的70%～80%區(qū)域，山頂降水反而小于山坡腳，山坡坡度以及迎風(fēng)坡風(fēng)速大小、風(fēng)向與迎風(fēng)坡夾角等因素影響降水強(qiáng)度和落區(qū)[3]。周生輝等模擬了地形強(qiáng)迫抬升作用對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)臺(tái)風(fēng)降水區(qū)集中在山脈迎風(fēng)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(zhèn)交界地帶，其地形作用能顯著地影響附近鄉(xiāng)鎮(zhèn)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(zhǎng)達(dá)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(diǎn)虛線為芙蓉山主體走向范圍，粗實(shí)線范圍為仙溪、梅城、清塘、大福、高明、東山5鄉(xiāng)鎮(zhèn)轄區(qū)。

圖1芙蓉山地勢(shì)示意圖

息數(shù)據(jù)簡(jiǎn)要分析了2013年9月23～24日降水過程中，芙蓉山地形特征對(duì)安化縣仙溪、清塘、梅城、高明、東山等5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水分布的影響，以期進(jìn)一步提高安化縣降水預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)水平，在預(yù)防山洪、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害方面具有一定的指導(dǎo)意義。

1天氣實(shí)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(qiáng)盛，低層850 hPa南風(fēng)強(qiáng)度達(dá)8～12 m/s，槽前強(qiáng)烈的水汽輻合有利于該地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降水。紅外云圖上“天兔”云系由東南往西北方向發(fā)展，移入安化后停滯且發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，其攜帶的水汽由東南往西北持續(xù)流入安化，另外加上安化縣域內(nèi)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(xiāng)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(jù)大氣運(yùn)動(dòng)基本方程，研究了地形對(duì)過山氣流的影響，指出當(dāng)垂直于山體的過山氣流速度隨高度增加而減小時(shí)，地形作用在迎風(fēng)坡側(cè)表現(xiàn)為水平輻合，能明顯增加迎風(fēng)坡側(cè)降水[5]。基于該結(jié)論，此次過程中當(dāng)天氣系統(tǒng)由東南往西北發(fā)展時(shí)，芙蓉山東側(cè)的東山、高明首當(dāng)其沖，由于熱帶低壓系統(tǒng)不斷西移，攜帶著大量水汽不斷補(bǔ)充，使得高明的降水量顯著高于背風(fēng)坡處的仙溪。然而高明、東山雖同處迎風(fēng)坡，其降水量差別達(dá)103.6 mm。進(jìn)一步分析二者的地形特征可知，東山東側(cè)為面積較廣的丘陵地帶，地勢(shì)相對(duì)簡(jiǎn)單，而高明地處山谷，西南、東南側(cè)海拔相對(duì)較低（圖3）。當(dāng)天氣系統(tǒng)持續(xù)不斷由東南往西北發(fā)展時(shí)，此兩處開口引導(dǎo)氣流進(jìn)入谷地，胡伯威等研究指出山谷喇叭口地形的迎風(fēng)坡上容易誘發(fā)大暴雨[6]，在這種特殊的地形條件下，高明鄉(xiāng)日降水量高達(dá)187.2 mm。

注：粗實(shí)線區(qū)域?yàn)樯焦鹊貛А?/p>

圖3高明鄉(xiāng)山谷等高線圖

梅城、田心由于地處芙蓉山西南側(cè)，平均海拔低，故天氣系統(tǒng)長(zhǎng)驅(qū)直入受地形阻擋效果不明顯，二者降水量幾乎相等，相對(duì)其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量小很多。長(zhǎng)沙多普勒天氣雷達(dá)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(tǒng)一直在由東南往西北發(fā)展。對(duì)于芙蓉山南段來說，

九如處于背風(fēng)坡，然而對(duì)于芙蓉山北段來說，九如處于迎風(fēng)坡，當(dāng)天氣系統(tǒng)源源不斷將水汽由東南往西北輸送時(shí)，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(dá)131.0 mm。

3總結(jié)與討論

（1）影響降水強(qiáng)度和落區(qū)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(tǒng)水汽條件相對(duì)均勻，然而安化芙蓉山周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量相差懸殊，分析認(rèn)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(jié)果表明，在地勢(shì)相對(duì)簡(jiǎn)單的區(qū)域，降水分布相對(duì)均勻，降水強(qiáng)度小于海拔高、地勢(shì)復(fù)雜區(qū)域的降水；當(dāng)熱帶低壓倒槽天氣系統(tǒng)由東南往西北方向移動(dòng)時(shí)，芙蓉山東側(cè)的東山鄉(xiāng)、高明鄉(xiāng)處于迎風(fēng)坡，地形抬升作用有利于誘發(fā)局部暴雨，其結(jié)論與周生輝等模擬的結(jié)果[4]是一致的；由于安化復(fù)雜的地勢(shì)，除了典型的迎風(fēng)坡效應(yīng)外，山谷效應(yīng)也是誘發(fā)局部暴雨的一個(gè)主要地形因素，高明、九如的此次降雨過程與山谷效應(yīng)有一定的聯(lián)系，其具體關(guān)系仍需進(jìn)一步分析。

（2）由于安化縣內(nèi)區(qū)域站數(shù)量有限，站點(diǎn)密度仍不夠大，地形對(duì)降水強(qiáng)度、落區(qū)的影響有待繼續(xù)探討。上述結(jié)論雖然具有一定的經(jīng)驗(yàn)性內(nèi)容，但對(duì)山區(qū)降水量強(qiáng)度預(yù)報(bào)具有一定的指導(dǎo)價(jià)值。實(shí)際上地形對(duì)降水的影響是十分復(fù)雜的，若以后仍遇到類似此次過程的天氣形勢(shì)，可進(jìn)一步對(duì)上述結(jié)論進(jìn)行修訂，以便更好地做好當(dāng)?shù)鼐?xì)化預(yù)報(bào)。

（3）對(duì)于其他重大天氣過程，其水汽條件、氣流情況可能會(huì)比此次過程更復(fù)雜，因此除了分析地形對(duì)降水強(qiáng)度、落區(qū)的影響外，還應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際天氣形勢(shì)做好預(yù)報(bào)服務(wù)。為了做好精細(xì)化預(yù)報(bào)服務(wù)，利用降水強(qiáng)度與地形因子相關(guān)模型進(jìn)行空間插值，定量計(jì)算降水強(qiáng)度是將來可以進(jìn)一步探討的問題。

參考文獻(xiàn)

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[4] 周生輝.地形強(qiáng)迫作用對(duì)湖南省兩次典型降水的模擬分析[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2010.

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[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(xué)，2001，25（4）：480-491.