四川普格縣一次暴雨天氣過程成因分析

樊曉梅

摘 要：利用氣象自動站的降水資料、數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，再結(jié)合衛(wèi)星云圖、雷達回波產(chǎn)品綜合診斷、分析了普格縣2014-08-17T20：00—2014-08-18T20：00出現(xiàn)的暴雨、局部大暴雨天氣過程。結(jié)果表明，中高緯長時間維持“兩槽一脊”型是造成不穩(wěn)定天氣的原因；盆地中部、南部有西南渦，且涼山自治州有切變輻合，為強降水天氣過程提供了有利的動力條件；盆地內(nèi)主要受西南氣流控制，大氣相對濕度高，為強降水天氣提供了充足的水汽條件。通過相關(guān)分析，為今后該縣暴雨預(yù)報提供有效的依據(jù)和清晰的思路：暴雨出現(xiàn)在強上升運動和非常暖濕的不穩(wěn)定空氣中。與暴雨有直接關(guān)系的是中、小尺度上升運動和地形引起的上升運動。大尺度的上升運動是暴雨發(fā)生、發(fā)展的重要先決條件。大形勢穩(wěn)定水汽的輸送和輻合對流不穩(wěn)定能量的釋放和再生。由此可知，形成暴雨必須滿足3個條件，即暖濕氣團的輸送、輻合和不穩(wěn)定性；強烈的上升運動；穩(wěn)定環(huán)流形勢下較長的持續(xù)時間。

關(guān)鍵詞：暴雨；兩槽一脊型；西南渦；暖濕氣團

中圖分類號：P458.1+21.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.010

1 天氣實況

2014-08-17T20：00—2014-08-18T20：00，普格縣出現(xiàn)了一次暴雨天氣過程，最大降水量出現(xiàn)在黎安鄉(xiāng)，為150.4 mm，每小時最大雨強達27.1 mm；降水量達到100.0 mm以上的有3站次，達到90.0 mm以上的有3站次，達到80.0 mm的有3站次，達到70.07 mm以上的有2站次，達到60.0 mm以上的有3站次，達50.0 mm以上的有4站次。全縣除了3站中雨外，其余均為大雨以上。出現(xiàn)暴雨、大暴雨天氣的區(qū)域主要在該縣的西部和南部，2014年5次暴雨中，有4次暴雨強中心出現(xiàn)在黎安和文坪。各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的降水情況如表1、圖1所示。

2 環(huán)流形勢分析

2.1 500 hPa環(huán)流形勢分析

在圖2中，由2014-08-16T08：00 500 hPa環(huán)流形勢分析圖可知，歐亞中高緯為兩槽一脊，并且有高原渦東移影響該省，同時，盆地中部、南部低層配合有西南渦，大氣中相對濕度較高，該州有-2 ℃的負變溫，將會有一次降水天氣過程。到了2014-08-17T08：00，繼續(xù)維持歐亞中高緯兩槽一脊的形式，青海南部有弱波動，美姑到瀾滄有一切變，青海低渦將東移影響該省。2014-08-17T20：00，588線明顯西伸北抬，有0～2位勢米負變高。2014-08-18T08：00，歐亞中高緯兩槽一脊形式繼續(xù)維持，攀西地區(qū)南部有一切變，川西高原有低槽系統(tǒng)生成東移。在此次過程中，副高穩(wěn)定維持，環(huán)流呈現(xiàn)東高西低的態(tài)勢，對高原低渦起到了很好的阻塞作用。

2.2 700 hPa環(huán)流形勢分析

在圖3中，由2014-08-16T08：00 700 hPa環(huán)流形勢分析圖可知，云南至盆地為一致的西南氣流，盆地中、低層濕度條件較好，2014-08-16T08：00—2014-08-18T20：00的相對濕度在90%以上，有充足的水汽供給。2014-08-17T08：00，盆地南部有弱的橫切變，盆地低層濕度條件較好，盆地南部和攀西地區(qū)配合有切變輻合，大氣中相對濕度較高，24 h內(nèi)盆地將有一次降水天氣過程，48 h后，從低層到中層，該省大部將轉(zhuǎn)為西北氣流，低層濕度減小，天氣轉(zhuǎn)好。2014-08-18T08：00，從鹽源到宣威有橫切變，盆地低層濕度條件較好，盆地西部轉(zhuǎn)南風(fēng)，濕度增加，有利于川西高原和盆地西部的降水。從地面圖上可知，2014-08-16T08：00—2014-08-17T08：00，該省處于1～2 ℃正變溫區(qū)。這說明，存在暖平流，有助于對流的發(fā)展，并且有-4～-3位勢米的負變高。到了2014-08-18T08：00，其轉(zhuǎn)為正變高。

2.3 2014-08-16—2014-08-17中尺度分析

在圖4中，2014-08-16T08：00實況顯示，在500 hPa，該省大部為西風(fēng)氣流，高原上呈弱脊，西藏和青海交界有一橫切變，未來將東移影響該省川西高原地區(qū)；在700 hPa，在甘肅南部有一低渦，陜甘南部到盆地北部有一切變，盆地大部為偏南風(fēng)，濕度條件較好；在850 hPa，盆地東北部到西部有一切變，盆地南部有一定的氣旋曲度。2014-08-17實況顯示，雷暴天氣主要集中在盆地南部和涼山州東部，川西高原北部和盆地西南部的局部地方出現(xiàn)了分散性雷暴天氣。在500 hPa，青海東南部到甘孜州北部有明顯的切變，未來東移將影響川西高原地區(qū)；涼山州東部到攀枝花南部也有切變存在。在700 hPa，盆地南部到重慶南部有一切變，全省大部地方濕度條件好；在850 hPa，盆地主要為偏東風(fēng)，甘肅、陜西到盆地北部為負變溫區(qū)。副高的穩(wěn)定維持、逐漸西進加強是造成涼山強降雨的主要系統(tǒng)之一，形成了東北冷渦、巴湖低槽、整個形勢東高西低的輻合流場，有利于暴雨持續(xù)和中小尺度系統(tǒng)的生成。2014-08-16，500 hPa陜西—昭通、內(nèi)蒙西部有切變，高原南部盛行西南氣流。地面顯示，如圖6所示，在蘭州有偏北風(fēng)和降溫區(qū)。

3 物理量分析

3.1 水汽條件分析

2014-08-16T08：00，該縣溫度露點差為1.5 ℃，20：00為2.1 ℃；2014-08-17T08：00—2014-08-17T20：00的溫度露點差為2.0 ℃；2014-08-18T08：00的溫度露點差為1.8 ℃。由此可知，溫度露點差在1～2 ℃之間，達到了飽和狀態(tài)，濕度條件較好，為此次暴雨的發(fā)生提供了充足的水汽條件。

水汽通量表征流經(jīng)的水汽，水汽通量散度表征留住水汽的能力，水汽通量散度反映出了暴雨期水汽的輸送和聚集過程。從圖7中可以看出，2014-08-16T08：00，此地處于大片負值區(qū)，中心強度為-2 g/cm2·hPa·s；2014-08-16T20：00，水汽通量散度為-2 g/cm2·hPa·s；2014-08-17T08：00，水汽通量散度為-4 g/cm2·hPa·s；2014-08-17T20：00，水汽通量散度為-2 g/cm2·hPa·s；2014-08-18T08：00，水汽通量散度為0 g/cm2·hPa·s。相對濕度表征該地的水汽條件，2014-08-16T20：00，此地相對濕度為90%；2014-08-17T20：00，此地相對濕度為

95%；2014-08-18T20：00，此地相對濕度迅速降到70%.

3.2 動力條件

渦度：2014-08-16T20：00為2 s-1，2014-08-17T20：00為3 s-1。由此可以看出，這期間的渦度呈現(xiàn)一個增加的過程。

散度：2014-08-16T20：00為-1 s-1，2014-08-17T20：00為-3 s-1。這反映出輻合在加強。

3.3 熱力條件

假相當(dāng)位溫θse表示溫、壓、濕綜合的物理量，是預(yù)報業(yè)務(wù)中常用的重要物理量。在同一氣壓條件下，θse越大，空氣越暖濕，反之，空氣越干冷。850 hPa的θse分布情況和大小是預(yù)報員經(jīng)常關(guān)注的重點。在發(fā)生暴雨時，850 hPa的θse值一般在56.85 ℃以上。θse850-θse500反映了大氣中層結(jié)潛在的不穩(wěn)定，暴雨落區(qū)一般在-273.15～-258.15 ℃之間。2014-08-16T20：00，該地的θse為66.85 ℃，2014-08-17T20：00，該地的θse為76.85 ℃。這說明，該地的θse在暴雨發(fā)生的2014-08-16—2014-08-17之間一直保持在一個較高的水平。

3.4 層結(jié)穩(wěn)定度分析

如圖8所示，在T—logp圖上，2014-08-16T20：00的沙氏指數(shù)SI為-0.59，對流有效位能Cape為1 284 J/kg，預(yù)示該州將有暴雨天氣；2014-08-17T08：00，SI為-1.42，能量有所衰減；到了2014-08-17T20：00，SI為-0.59，Cape為823.7 J/kg，表示大氣層結(jié)極不穩(wěn)定、能量高，有強對流天氣產(chǎn)生，中低層濕度大且有風(fēng)的輻合；2014-08-18T08：00，SI為2.21，能量開始衰減，降水減少。能量指數(shù)變化趨勢如表2所示，2014-08-17各層的物理量分析如表3所示。

4 衛(wèi)星云圖分析

TBB是衛(wèi)星通過掃描輻射儀觀測下墊面物體，并獲取經(jīng)量化處理后的輻射值，它反映了不同下墊面的亮度和溫度狀況。在無云或少云區(qū)，TBB是地表黑體輻射亮溫，其值較高；在云區(qū)中，TBB是云頂黑體輻射亮溫，其值較低，并且一般TBB值越小，表明云頂越高，對流越旺盛。在圖9中，TBB的大值區(qū)對應(yīng)著每小時降水量的雨量大值區(qū)。

在2014-08-16的紅外云圖上，高原中部到我州有大片中云，其中，有零散的高云，它在短期內(nèi)將影響我州的天氣。從圖10中可以看出，2014-08-17，川西高原到我州有零散的對流云生成，對我州天氣有一定的影響。而在2014-08-18的云圖上，切變云已移出我州，我州大部為低云覆蓋，降水天氣結(jié)束。在2014-08-17T14：15—2014-08-18T06：45期間，云系發(fā)展是不斷增強的。

5 雷達回波分析

從圖11、圖12的雷達回波圖分析中看出，2014-08-17T21：00，我州自西向東回波開始增強，回波在移動過程中逐漸合并加強，發(fā)展強盛，自西向東緩慢移動，覆蓋面積也相應(yīng)地擴大，到了22：00，強度中心已大于55 dbz，垂直累積液態(tài)水含量在5～10 kg/m2之間，最大達15 kg/m2；從2014-08-17T22：00—2014-08-18T01：00，回波強度維持在30～40 dbz，到了04：00，大部維持在35 dbz，局部還有40 dbz。從圖13、圖14的基本速度圖上可以看出，我縣有明顯的輻合，致使大部地區(qū)出現(xiàn)了暴雨天氣。

6 結(jié)束語

在此次暴雨天氣過程中，降水強度大、持續(xù)時間長，高空有低槽、切變、西南渦，配合地面的冷空氣，并且濕度條件要好。從700 hPa濕度場分析中可以看出，2014-08-16—2014-08-18，該地濕度均在90%以上，2014-08-16，我州位于高壓區(qū)，低壓中心在內(nèi)江到重慶一帶。2014-08-17，有明顯的負變高，槽將加深，維持降水天氣。同時，數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品中的各種物理量預(yù)報均有一定的指示意義。根據(jù)以上內(nèi)容，發(fā)布我縣有暴雨，局部大暴雨的預(yù)報。利用數(shù)值預(yù)報資料，結(jié)合州臺的指導(dǎo)預(yù)報，成功預(yù)報出了此次暴雨天氣過程。各個天氣系統(tǒng)的作用表現(xiàn)在：①200 hPa高空急流的存在有利于上升運動的加強。②由于副高先阻塞后東退，盆地西部高能高濕，低層700 hPa南風(fēng)夜間將加強，并且在盆地西部有氣旋性曲率，850 hPa偏西南風(fēng)加強結(jié)合地形利于州南部一帶降水。③高原切變和冷空氣的補充加上地形的強迫作用，觸發(fā)產(chǎn)生了對流風(fēng)暴單體，其后南壓，邊界層入流的增強引發(fā)風(fēng)暴單體的強烈發(fā)展，使得南部出現(xiàn)暴雨。④濕層的深厚使得降雨時間持續(xù)。⑤地面冷空氣與中低層冷平流產(chǎn)生觸發(fā)作用，前期高能和位勢不穩(wěn)定層結(jié)缺乏觸發(fā)機制。由于北方冷空氣與偏南氣流帶來的暖濕氣流交匯，加強了大氣的斜壓不穩(wěn)定，所以，促使對流云團發(fā)展形成MCS云團，成為了此次暴雨過程的觸發(fā)因子。

參考文獻

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[2]王福俠，張迎新，胡欣，等.華北平原一次秋季大暴雨過程的物理成因分析[J].氣象科技，2004（S1）.

〔編輯：白潔〕

Abstract： Using the meteorological automatic station precipitation data， numerical forecast products， combined with satellite images， radar echo， comprehensive diagnosis analysis of 2014-08-17T20：00 - 2014-08-18T20：00 in Puge County appear rainstorm， local big rainstorm weather process. The results show that in high latitudes， long time to maintain the “two troughs and one ridge” type is the cause that causes erratic weather； in the central part of the basin， south of the southwest vortex， and the Liangshan autonomous prefecture has shear convergence， provides favourable condition for strong precipitation weather process； the basin is mainly affected by the southwest airflow control， air relative humidity and high， provided sufficient water vapor condition for strong precipitation weather. Through correlation analysis， offer the effective basis and clear thinking for the future development of the rainstorm forecast： rain occurred unstable air in the strong ascending motion and very warm in the. There is a direct relationship with the rainfall is in small scale， ascending motion and the ascending motion caused by terrain. Large scale upward motion is rainstorm， development an important prerequisite. Convective transport and convergence situation of stable water unstable release and regeneration energy. Therefore， the formation of rain must satisfy 3 conditions， that is， warm air mass transport， convergence and instability； strong ascending motion； continuous time stable circulation situation longer.

Key words： storm； two trough and one ridge； southwest vortex； warm air mass