寧遠(yuǎn)一次暴雨天氣過程的T639物理量診斷分析

（湖南省寧遠(yuǎn)縣氣象局 湖南永州425600）

（湖南省寧遠(yuǎn)縣氣象局 湖南永州425600）

用T639的比濕、水汽通量、水汽通量散度、垂直速度、散度、渦度、K指數(shù)等物理量對(duì)湖南省永州市寧遠(yuǎn)縣2015年5月20日出現(xiàn)的暴雨天氣過程作診斷分析，結(jié)果表明T639的比濕、水汽通量、水汽通量散度對(duì)暴雨的水汽輸送、水汽的輻合條件有較好的預(yù)報(bào)指示；垂直速度在700hPa-500hPa之間連續(xù)維持強(qiáng)烈而深厚的上升運(yùn)動(dòng)，對(duì)暴雨的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間指示明顯；散度場對(duì)低層輻合高層輻散有較好的刻畫；渦度反映850hPa、700hPa、500hPa為深厚的正渦度層，且正渦度最大值在850hPa時(shí)，為暴雨預(yù)報(bào)提供了指示；K指數(shù)＞35℃的大值時(shí)段與雷電、短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)段相對(duì)應(yīng)。

暴雨T639物理量診斷分析

0 引言

T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品在氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中得到廣泛應(yīng)用，特別是其物理量產(chǎn)品，已成為短期預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中的重要參考依據(jù)。對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的評(píng)估、檢驗(yàn)是提高天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的途徑之一，近年來，許多學(xué)者和天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)工作者對(duì)T639模式的預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)的評(píng)估和檢驗(yàn)[1-6]，使我們對(duì)如何應(yīng)用該模式的產(chǎn)品有了一定程度的認(rèn)識(shí)。但是，T639數(shù)值預(yù)報(bào)的物理量產(chǎn)品在各地的應(yīng)用仍然處在摸索中，需要從大量的個(gè)例研究中提高認(rèn)識(shí)。本文利用MICAPS3.2氣象信息綜合處理平臺(tái)，選取T639數(shù)值預(yù)報(bào)的比濕、水汽通量、水汽通量散度、垂直速度、散度、渦度、K指數(shù)等物理量產(chǎn)品對(duì)湖南省永州市寧遠(yuǎn)縣2015年5月20日出現(xiàn)的暴雨天氣過程進(jìn)行診斷分析，得到T639模式物理量產(chǎn)品在寧遠(yuǎn)暴雨天氣中的一些初步評(píng)價(jià)，以期為我們今后進(jìn)一步提高暴雨預(yù)報(bào)能力提供幫助。

1 降雨實(shí)況及環(huán)流特征

圖1 2015年5月19日20時(shí)500hpa高空?qǐng)D

2015年5月19日20時(shí)-20日20時(shí)，永州市寧遠(yuǎn)縣出現(xiàn)了一次暴雨天氣過程，根據(jù)寧遠(yuǎn)縣國家氣象站資料和中小尺度區(qū)域自動(dòng)氣象站資料顯示，全縣有4站次出現(xiàn)了大暴雨、30站次暴雨、一站次大雨，過程最大雨量出現(xiàn)在九嶷山鄉(xiāng)為137.5mm，大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)了雷電以及短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流性天氣。根據(jù)逐小時(shí)雨量分析，強(qiáng)降雨時(shí)段主要出現(xiàn)在20日3時(shí)～15時(shí)，一小時(shí)最大雨量48.2mm,出現(xiàn)在棉花坪鄉(xiāng)，發(fā)生在20日凌晨3-4時(shí)。暴雨導(dǎo)致全縣3萬多人口受災(zāi)，倒塌損壞房屋57間，農(nóng)作物成災(zāi)面積1081公頃，絕收面積338公頃，直接經(jīng)濟(jì)損失1865萬元。

從2015年5月20日20時(shí)500hPa高空?qǐng)D可以看出（圖1），中高緯為兩槽一脊形勢，新地島至烏拉爾山為阻塞高壓，阻塞高壓以南為一橫槽，鋒區(qū)呈東西走向并維持在50N以南，沿鋒區(qū)南側(cè)不斷有低槽東移，西伯利亞至貝加爾湖為高壓脊，日本海至朝鮮半島為低槽區(qū)，槽后西北氣流不斷引導(dǎo)冷空氣南下，而副熱帶高壓呈東西向，588線穩(wěn)定在海口附近，南支波動(dòng)活躍，孟加拉彎上空不斷有有南支槽經(jīng)云貴東移，這樣給西南暖濕氣流和北方的冷空氣在江南、華南地區(qū)交匯提供了有利條件。這種500hPa中高緯度環(huán)流維持穩(wěn)定的兩槽一脊，副熱帶高壓穩(wěn)定并呈東西向，南支槽經(jīng)云貴東移，為江南南部、華南北部地區(qū)大范圍的強(qiáng)降水創(chuàng)造了有利的大尺度環(huán)流條件。

2 T639物理量診斷分析

本文選取2015年5月19日08時(shí)的T639數(shù)值預(yù)報(bào)資料，預(yù)報(bào)時(shí)效為00-48h，預(yù)報(bào)時(shí)間間隔為3h,物理量為比濕、水汽通量、水汽通量散度、垂直速度、散度、渦度、K指數(shù)等預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行診斷分析。

2.1 比濕

分析 19日 08時(shí) -20日 20時(shí)的 T639的 850hPa、700hPa、500hPa比濕預(yù)報(bào)時(shí)序圖看出（圖2左上），19日20時(shí)開始到20日20時(shí)：850pha寧遠(yuǎn)上空比濕維持在13-16g/kg之間，700hPa比濕維持在 8-11g/kg之間，500hPa維持在 4-8g/kg之間，而 850hPa、700hPa、500hPa 3層比濕之和從20日05時(shí)-20時(shí)連續(xù)6個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次維持在30g/kg以上，最大達(dá)32.29g/kg。根據(jù)湖南的經(jīng)驗(yàn)[7]，一般850hPa比濕為11-14g/kg或以上有利于形成暴雨，當(dāng)850hPa、700hPa、500hPa比濕之和≥30g/kg有利于暴雨形成。上述結(jié)果表明，T639數(shù)值預(yù)報(bào)比濕資料對(duì)暴雨預(yù)報(bào)水汽條件的判斷有較好的指示作用。

2.2 水汽通量

分析19日08時(shí)-20日20時(shí)的T639的850hPa水汽通量預(yù)報(bào)圖看出（圖略），19日20時(shí)-20日05時(shí)，廣西、貴州大部分地方被12g/(cm.hPa.s)等值線包圍，水汽通量大值區(qū)在廣西的東北部和貴州東南部一帶，中心值達(dá)到24g/(cm.hPa.s)，而寧遠(yuǎn)上空維持在4-8g/(cm.hPa.s)之間,20日08時(shí)開始，水汽通量大值中心逐漸向永州移動(dòng)，12g/(cm.hPa.s)等值線包圍永州，20日11、14、17、20時(shí)永州境內(nèi)維持20g/(cm.hPa.s)的大值區(qū)。從寧遠(yuǎn)本站的水汽通量時(shí)序圖分析可明顯看出（圖2右上），20日08時(shí)開始，寧遠(yuǎn)本站850hPa、700hPa、500hPa水汽通量逐漸增大，其中850hPa連續(xù)4個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次維持在15g/(cm.hPa.s)以上，最大達(dá)到23g/(cm.hPa.s)。以上表明，19日20時(shí)-20日05時(shí)，水汽輸送強(qiáng)中心主要在寧遠(yuǎn)上游，20日08時(shí)-20時(shí)水汽輸送強(qiáng)中心移至永州，暴雨期間水汽通道非常明顯，且850hPa連續(xù)多個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次的大值指示意義強(qiáng)烈。

圖2 左上：2015年5月19日08時(shí)T639比濕時(shí)序圖右上：2015年5月19日08時(shí)T639水汽通量時(shí)序圖下圖：2015年5月19日08時(shí)T639水汽通量時(shí)間垂直剖面圖

2.3 水汽通量散度

分析19日08時(shí)-20日20時(shí)的T639的850hPa水汽通量散度預(yù)報(bào)圖看出（圖略），20日02時(shí)水汽通量輻合中心在貴州、湖南、廣西三省交界處，05時(shí)輻合中心移至永州附近，08、11、14、17時(shí)強(qiáng)輻合中心維持在廣西東北部到永州一帶，強(qiáng)中心達(dá)到-216*10-8g/ (cm2.hPa.s),20時(shí)以后輻合減弱。分析寧遠(yuǎn)本站的水汽通量散度時(shí)間垂直剖面圖分析發(fā)現(xiàn)（見圖2下圖），20日02時(shí)開始，寧遠(yuǎn)本站低層水汽輻合開始增大，08-17時(shí)低層水汽輻合達(dá)最大，其中11-17時(shí)850hPa水汽通量散度連續(xù)3個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次維持＜-60*10-8g/(cm2. hPa.s)，700hPa以上水汽通量散度為正，水汽通量輻散，這種低層水汽輻合、高層水汽輻散的水汽垂直抽吸配置有利于暴雨的產(chǎn)生。對(duì)比水汽通量散度有利于降水時(shí)段和寧遠(yuǎn)本站實(shí)況逐小時(shí)降雨時(shí)段發(fā)現(xiàn)，本次暴雨過程水汽通量散度的低空輻合、高空輻散配置的建立時(shí)間與強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)間基本同步，且850hPa水汽通量散度連續(xù)3個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次或以上維持強(qiáng)輻合，對(duì)暴雨預(yù)報(bào)有較好的預(yù)報(bào)指示作用。

2.4 垂直速度

從19日08時(shí)-20日20時(shí)的T639的垂直速度預(yù)報(bào)圖看出（圖略），19日23時(shí)、20日02時(shí)700hPa-600hPa的垂直速度上升區(qū)在永州上游的貴州東部，05時(shí)強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心東移至永州上空并維持到20日17時(shí)。從寧遠(yuǎn)本站19日08時(shí)的T639的垂直速度時(shí)間垂直剖面預(yù)報(bào)圖（見圖3上圖）容易看出，垂直速度從20日02時(shí)開始，850 hPa-500hPa皆為負(fù)值，一直持續(xù)到20時(shí)，并且在20日08時(shí)到17時(shí)有一個(gè)負(fù)值中心呈垂直分布，特別是在700hPa-500hPa之間連續(xù)6小時(shí)垂直速度維持在100*10-2pa/s，表示在該時(shí)段內(nèi)有強(qiáng)烈而深厚的垂直上升運(yùn)動(dòng)。強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)不僅可以促使水汽在水平方向上聚散，同時(shí)也可將低層的水汽輸送到高層，凝結(jié)釋放潛熱，更有利于降水的發(fā)生。綜合對(duì)照垂直速度時(shí)間垂直剖面和強(qiáng)降水逐小時(shí)雨量可以看出，700hPa-500hPa之間的垂直速度的負(fù)值垂直中心區(qū)對(duì)應(yīng)實(shí)況強(qiáng)降水時(shí)段，對(duì)暴雨的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間指示較明顯。

2.5 散度

分析19日08時(shí)-20日20時(shí)的T639的850hPa散度預(yù)報(bào)圖看出（圖略），20日02時(shí)以前低層輻合區(qū)在貴州到湖南和廣西的交界處，20日05時(shí)永州上空850hPa輻合中心明顯加強(qiáng)，08-17時(shí)低層850hPa強(qiáng)輻合中心維持在永州，強(qiáng)中心達(dá)-100*10-6/s,而700hPa以上散度為正，表現(xiàn)為明顯的輻散。從寧遠(yuǎn)本站的T639模式的散度預(yù)報(bào)時(shí)間垂直剖面圖看出（見圖3左下），19日20時(shí)開始，本站低層為輻合，高層為強(qiáng)烈的輻散區(qū)，20日08時(shí)到20時(shí)連續(xù)5個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次低層為明顯的輻合區(qū)，其中 14時(shí) 850hPa散度達(dá)-60*10-6/s，而700hPa以上散度為正，表現(xiàn)明顯的輻散。以上表明，T639模式的散度預(yù)報(bào)低層有明顯的輻合，高層有明顯的輻散，且連續(xù)5個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次或以上時(shí)，對(duì)暴雨預(yù)報(bào)有較好的指示性。

2.6 渦度

分析寧遠(yuǎn)本站19日08時(shí)的T639的渦度時(shí)間垂直剖面預(yù)報(bào)圖（見圖3右下）看出，19日14時(shí)-20時(shí)，寧遠(yuǎn)本站850hPa為正渦度，正渦度不強(qiáng)，700hPa以上為負(fù)渦度；19日20時(shí)-20日02時(shí)，850hPa維持正渦度，700hPa-500hPa為正渦度，但正渦度不強(qiáng)，20日05時(shí)-20日20時(shí)，850hPa、700hPa、500hPa為深厚的正渦度層，850hPa正渦度最大值在20日14時(shí)-20時(shí)。表明850hPa、700hPa、500hPa渦度連續(xù)多個(gè)時(shí)次的深厚正渦度和850hPa渦度大值指示明顯。

2.7 K指數(shù)

K指數(shù)是反映大氣層結(jié)穩(wěn)定性和水汽飽和程度的綜合性參數(shù)，K值越大，表示大氣越不穩(wěn)定、水汽越充分。通常當(dāng)K指數(shù)大于35℃時(shí)，層結(jié)就非常不穩(wěn)定了。根據(jù)湖南的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)K＜20℃時(shí)，無雷雨發(fā)生，當(dāng)20℃＜K＜35℃，有分散性雷雨發(fā)生，當(dāng)K＞35℃時(shí)，有成片的雷雨發(fā)生。從寧遠(yuǎn)本站19日08時(shí)的T639的K指數(shù)時(shí)序預(yù)報(bào)圖（見圖4）看出，本次過程19日14時(shí)K指數(shù)為30℃，隨后逐漸增大，20日02時(shí)-17時(shí)K指數(shù)值連續(xù)6個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次維持在35-37℃之間，之后逐漸減小。本次暴雨主要降水時(shí)段出現(xiàn)在20日03時(shí)-15時(shí)，且一小時(shí)最大雨強(qiáng)達(dá)48.2mm，縣內(nèi)大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)了雷電和短時(shí)強(qiáng)降水等對(duì)流性天氣。以上表明T639的K指數(shù)＞35℃的大值時(shí)段與雷電、短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)段相對(duì)應(yīng)。

3 結(jié)論

圖3 上圖：2015年5月19日08時(shí)T639垂直速度時(shí)間垂直剖面圖左下：2015年5月19日08時(shí)T639散度時(shí)間垂直剖面圖右下：2015年5月19日08時(shí)T639渦度時(shí)間垂直剖面圖

圖4 2015年5月19日08時(shí)T639 K指數(shù)時(shí)序圖

通過2015年5月20日發(fā)生在湖南永州寧遠(yuǎn)的一次暴雨天氣過程結(jié)合T639數(shù)值預(yù)報(bào)物理量產(chǎn)品的診斷分析，得出如下結(jié)論。

（1）當(dāng)T639模式的850hPa比濕＞12g/kg，特別是當(dāng)850hPa、700hPa、500hPa比濕之和連續(xù)多個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次≥30g/kg時(shí)，對(duì)暴雨預(yù)報(bào)的水汽條件指示較好。

（2）T639模式的850hPa水汽通量對(duì)暴雨的水汽通道預(yù)報(bào)指示較好，當(dāng)連續(xù)4個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次維持在12g/(cm.hPa.s)以上時(shí)，為暴雨預(yù)報(bào)提供了強(qiáng)烈的水汽輸送指示。

（3）T639模式的850hPa水汽通量散度強(qiáng)烈的輻合時(shí)段、700hPa以上水汽通量輻散時(shí)段與暴雨強(qiáng)降雨時(shí)段相對(duì)應(yīng)。

（4） 當(dāng) T639 模 式 的700hPa-500hPa之間的垂直速度的負(fù)值垂直中心區(qū)對(duì)應(yīng)實(shí)況強(qiáng)降水時(shí)段，對(duì)暴雨的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間指示明顯。

（5）T639模式的散度預(yù)報(bào)場對(duì)低層有明顯的輻合，高層有明顯的輻散，有較好的刻畫，且連續(xù)5個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次或以上時(shí)，對(duì)暴雨預(yù)報(bào)有較好的指示性。

（6）當(dāng)T639模式的 850hPa、700hPa、500hPa渦度預(yù)報(bào)為深厚的正渦度層，且正渦度最大值在850hPa并連續(xù)多個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次時(shí)，對(duì)暴雨預(yù)報(bào)有指示作用。

（7）T639的K指數(shù)＞35℃的大值時(shí)段與雷電、短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)段相對(duì)應(yīng)。

［1］周慧，崔應(yīng)杰，胡江凱等.T639模式對(duì)2008年長江流域重大災(zāi)害性降水天氣過程預(yù)報(bào)性能的檢驗(yàn)分析［J］.氣象，2010，36（9）：60-67.

［2］鄭婧，丁治英，劉波，吳靜等.江西暴雨期間T639模式的短期預(yù)報(bào)效果檢驗(yàn)［J］.氣象與減災(zāi)研究，2011，34（1）：40-41.

［3］林明麗，吳欣等.T639模式對(duì)2010年湖南省一次強(qiáng)降水過程預(yù)報(bào)的檢驗(yàn)分析［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2012,20:262-263.

［4］胡永松，康學(xué)良等.T639在畢節(jié) 2010年5月 5日強(qiáng)對(duì)流天氣中的釋用分析［J］.貴州氣象,2011，2（35）：40-43.

［5］馬學(xué)蓮，何卓瑪.T639在"7·30"大降水預(yù)報(bào)中的釋用分析［J］.青海科技，20113，1：45-48.

［6］廖勝石，羅建英等.T639數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)一次廣西秋季暴雨的診斷分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2010，4（4）：27-31.

［7］成庚福，曾申江等。湖南天氣及其預(yù)報(bào)氣象出版社.

寧遠(yuǎn)一次暴雨天氣過程的T639物理量診斷分析

■李嘉睿 周明輝 成雄威 曾志龍

T639 physical analysis for a rainstorm process in Ningyuan

Li Jiarui Zhou Minghui Zeng
Zhilong
(Hunan Provincial Meteorological Bureau of Hunan province Ningyuan County 425600)

The rainstorm process on May 20,2015 in Yongzhou City, Ningyuan County of Hunan province by T639 of the specific humidity,vapor flux,vapor flux divergence,vertical velocity,divergence,vorticity,K-index and other physical quantities are analyzed.The results show that the T639's specific humidity,vapor flux and vapor flux divergence provid better forecast instructions for rainstorm vapor transmission,moisture convergence conditions;vertical velocity can maintain strong and deep upward motion between 700 hPa and 500 hPa,at the same time it can appear to point that the start time and end time of the rainstorm;Also the divergence can be a good indication of the low level convergence and high level divergence;The vorticity reflect that the positive vorticity layer are strong and deep in 850 hPa,700 hPa and 500 hPa,and the positive vorticity maximum at 850 hPa can provides instructions for rainstorm forecast;K-index period greater than 35℃ corresponding to lightning, short-time heavy precipitation period.

Rainstorm;T639;physical quantity;analyze

P446[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-407-3