“5.11”桂林暴雨天氣過程與雷達回波特征分析

李巖 周文志

摘要利用常規和非常規氣象資料、衛星云圖和雷達產品資料等，對2015年5月10～11日桂林市發生的一次暴雨天氣過程的成因及雷達回波特征進行了分析。結果表明，這次暴雨過程是高空槽、低層低渦、切變線、低空急流和地面鋒面共同影響的結果。過程前期為暖區降水，鋒面在影響桂林時，鋒面前絮狀云系回波容易造成雷雨大風、冰雹等強對流天氣；較垂直的鋒面過境時，在有利地形的作用下，雷達回波很容易看到颮線形成，強對流天氣往往發生在颮線中；山脈阻擋雷達回波時會使回波快速加強，從而使強對流天氣明顯加劇；強對流天氣容易發生在鋒面后細長狹窄的強度在60 dBz以上、高度在13 km以上的回波帶狀中。當風廓線從高層到低層伸展為深厚的干層區域時，天氣趨于穩定，強對流天氣結束。

關鍵詞暴雨；強對流；天氣成因；雷達特征

中圖分類號S161.6文獻標識碼A文章編號0517-6611（2016）04-235-06

"5.11" Guilin Heavy Rain Weather Process and Analysis of Radar Echo Characteristics

LI Yan， ZHOU Wen-zhi （Guilin Meteorological Bureau， Guilin， Guangxi 541001）

Abstract Using the conventional and unconventional meteorological data， satellite images and radar data，？causes for a heavy rain weather process in Guilin during May 10-11， 2015 and radar echo characteristics were analyzed. The results showed that the heavy rain process was influenced by high-level trough， low level vortex， shear line， level jet stream， ground front. The precipitation was in warm region at the early stage， when frontal surface influenced Guilin， flocculent cloud echo were easily lead to thunderstorms， hail and other severe convective weather； when vertical front pass through the region， under the action of favorable terrain， the radar echo was easy to see squall line formation， strong convective weather often occurred in the squall line； mountains blocking radar echo made echo quickly strengthened， thus， the strong convective weather increased significantly； strong convective weather were easy to occur in slender narrow？echo band？with strength above 60 dBz and height above 13 km. When the wind profile from top to lower stretched for deep dry area， strong convective weather ended.

Key wordsHeavy rain； Strong convection； The weather causes； Radar characteristics

桂林地處桂東北，與湖南相鄰，春季冷暖氣團交匯頻繁，氣象災害種類多、分布廣、發生頻繁、危害嚴重。受高空槽、低層切變線和地面冷空氣共同影響，2015年5月10～11日桂林市普降大雨，局部出現暴雨、雷雨大風和冰雹天氣過程，雨量最大的是桂林市區磨盤山，為230.8 mm，10日20：00～11日14：00桂林站雨量68.8 mm；全市各縣自北向南先后出現雷電、局部短時大風及冰雹等強對流天氣。這次過程是在高空蒙古橫槽轉豎、配合低層切變線和地面冷空氣從西中路南下影響造成的暴雨、雷雨大風和冰雹等強對流天氣，其移動速度快、降水持續時間短，但降水強度強，影響范圍廣，為歷史罕見。從天氣形勢分析看，過程前期為暖區降水，鋒面過境時速度快，由于這次天氣系統的上下層配置前傾，在實際預報工作中對系統的變化很難把握，造成了漏報。針對常規天氣形勢配置的暴雨過程，國內外學者進行了大量的研究[1-3]，并取得了很多成果，建立了不少的暴雨預報模型和指標[4-6]，然而對于非常規天氣形勢配置的暴雨系統研究相對較少，可供日常預報工作中的預報模式指標很有限，嚴重制約預報服務質量的提高[3]。因此，為提高今后的預報服務工作，筆者試圖通過這次暴雨過程的成因和雷達回波特征分析，從中得出一些應用于今后預報工作中的預報指標，同時通過對雷達回波特征分析總結出一些短時臨近預報經驗指標，旨在有助于預報準確率的提高，在異常天氣情況下為政府減災防災的氣象預報決策服務工作提供科學依據，最低限度地減少氣象災害損失。

1天氣實況

2015年5月10日20：00～11日14：00受高空槽、中低層切變及地面鋒面共同影響，桂林市普降暴雨，局部大暴雨。降水中心在桂林興安—雁山—恭城一帶，最大雨量是桂林市區磨盤山（230.8 mm），降水量50 mm以上的有83站，100 mm以上的有27站（圖1），還出現了局地短時雷電、大風等強對流天氣。這次過程主要降水時段在10日20：00～11日12：00。

這次暴雨過程具有來勢猛、強度大、雨量集中、持續時間短等特點，暴雨過程使灌陽的灌江、恭城的茶江和平樂的桂

2成因分析

2.1天氣形勢分析

2.1.1500 hPa環流形勢。9日08：00，在我國東北、內蒙到新疆東北部維持一橫槽，高原上在四川到云南新生小槽。10日08：00（圖2a），內蒙西部到蒙古低壓加強東移至呼和浩特北面，橫槽轉豎，槽線位于蒙古的賽音山達到我國的銀川、蘭州，蒙古低壓后部有大片降溫，最強24 h負變溫達-9 ℃；同時孟加拉灣有南支槽移出和東移的高原槽在四川、貴州到云南一帶合并，并與轉豎的蘭州槽形成疊加之勢，槽后有-4～-2 ℃的弱24 h負變溫，在北渦東移時，其后冷平流加強南壓，非常有利于500 hPa川、貴、云槽東移加深，并于20：00東移的蒙古低渦與云貴槽打通，形成北渦南槽加強東移。11日08：00（圖2b），北渦南槽疊加的槽區影響湖南、貴州到桂西一帶，槽后西北氣流明顯加強，冷平流加強東移，最強24 h負變溫在蘭州，為-11 ℃。隨著槽區的東移，桂林為輻散區控制，雨區東移南壓。

2.1.2700 hPa環流形勢。9日08：00，700與500 hPa有一相對應的橫槽，同時在蒙古南部有低壓中心，低壓后部有一冷槽配合，冷中心在酒泉，24 h變溫為-11 ℃，在福建、江西、湖南到貴州為橫切變。10日08：00（圖3a），低壓移至呼和浩特北面，其后冷槽東移南伸，與高原槽、云貴槽形成疊加之勢，槽后有弱的24 h負變溫（-3～-1 ℃），在與北支槽東移過程中加強影響廣西北部。11日08：00（圖3b），槽區在廣西，隨后繼續加強東移，桂林為輻散區控制，雨區東移南壓。

2.1.3850 hPa環流形勢。9日08：00，850 hPa在河套到走廊一帶為橫切變，與700 hPa相對應的蒙古南部有低壓中心，其北部有0 ℃的冷中心配合，在福建、廣東北部到廣西中部為橫切變。 10日08：00（圖4a），蒙古貝湖高壓向新疆發展加強南壓，迫使酒泉低壓東移，橫切變轉豎，同時在重慶新生強度為142 dagpm的低壓，并在恩施、重慶到云南東北面形成“人”字形切變，該低渦切變在東移南壓過程中與酒泉東移的低壓打通連成一體，形成強大的槽區，廣西北部氣旋性曲率最大。10日20：00高空槽東移逼近桂林，由于華南及華南沿海暖濕氣流相對較強，東北低渦帶動北支槽東移斷裂，而南支槽繼續維持在桂西，至11日08：00后南支槽東移出廣西，其雨帶隨之東移南壓（圖4b）。圖22015年5月10日08：00（a）和11日08：00（b）500 hPa環流形勢

Fig.2The 500 hPa circulation situation at 08：00 on May 10（a） and 08：00 May 11（b）， 2015圖32015年5月10日08：00（a）和11日08：00（b）700 hPa環流形勢

Fig.3The 700 hPa circulation situation at 08：00 on May 10（a） and 08：00 May 11（b）， 2015圖42015年5月10日08：00（a）和11日08：00（b）850 hPa環流形勢

Fig.4The 850 hPa circulation situation at 08：00 on May 10（a） and 08：00 May 11（b）， 201544卷4期李 巖等“5.11”桂林暴雨天氣過程與雷達回波特征分析2.1.4地面形勢。9日08：00，地面在走廊到塔里木盆地為暖低壓，在貝湖1 031 hPa的冷高壓正在加強并分裂兩環，東部高壓東南移與東北高壓合并加強控制東北到華東一帶，西部高壓加強南移至青海，迫使酒泉低壓東移至河套并鋒生，10日08：00鋒面位于河套到四川北部，鋒后冷高壓在蒙古西部，強度為1 036 hPa（圖5a）。由于東北高壓與蒙古高壓“人”字夾角形態，阻擋了河套鋒面氣旋的東移，因此，在蒙古高壓的推動南壓下，河套鋒面氣旋只有向南移動， 10日20：00移至江蘇、浙江一帶，鋒面壓至南嶺一帶，10日20：00～11日08：00鋒面在南嶺一帶徘徊，冷高壓主體緩慢東移南壓，強度有所減弱，鋒面也由冷鋒演變為靜止鋒（圖5b）。受靜止鋒南移影響，桂林暴雨過程發生，11日08：00后，在高空槽快速過境引導下，冷高壓推動靜止鋒逐漸南壓至桂南。從高空槽和地面系統移動速度看，前期冷高強度在南移中逐漸減弱，鋒面坡度比較小，移動相對比較緩慢，受南嶺山脈阻擋使冷鋒演變為靜止鋒，而后期當高空槽逼近110°E時，鋒面坡度明顯加大，靜止鋒又逐漸演變為冷性鋒，在高空氣流的引導下，鋒面加速東移南壓，桂林暴雨過程結束。圖52015年5月10日08：00（a）和11日08：00（b）地面形勢

Fig.5The ground situation at 08：00 on May 10（a） and 08：00 May 11（b）， 20152.2衛星云圖分析由5月10日02：00和11日10：00衛星云圖（圖6）可見，在這次過程中，孟加拉灣對流發展由不明顯到明顯，從云系移動路徑和云系發展來看，過程水汽主要還是來自孟加拉灣；10日02：00前，孟加拉灣到中南半島、貴州沒有明顯云系發展，10日02：00后，在孟灣、中南半島和貴州均有云團生成并形成帶狀自西南向東北方向移動，在移動中逐漸形成中α尺度云團隨著偏南暖濕氣流不斷從孟灣、中南半島和貴州移至桂林，導致桂林強降水的發生[7]。

2.3雷達產品分析從雷達產品分析看（圖7），11日07：00以前主要屬于暖區內散狀回波，05：30后在大坪山、青獅潭到興安一帶形成近于東西向帶狀回波，強度為30～55 dBz，一直維持到07：40左右，同時在龍勝大坪山西側生成35～55 dBz的回波，不斷分裂西移加強；從07：00開始，不斷有對流性塊狀回波從桂林的西南面向東北移至桂林，在桂林的柘木到陽朔、恭城的栗木鄉到峻山水庫有塊狀回波影響桂林南部，強度為20～55 dBz，在融安到三江西部新形成強度為30～60 dBz西南—東北向的帶狀回波，并加強東移。所有回波于11日09：30后，隨著天氣系統的南壓而整個回波帶自西北向東南方向移至桂林南部，與此同時，在有利的地形作用下形成颮線，2 h后繼續東移南壓，整個過程持續4 h，強對流天氣往往發生在颮線中。以后由于鋒面坡度增大，南壓速度快而使回波帶也快速東移南壓，桂林暴雨過程結束[8]。圖62015年5月10日02：00（a）和11日10：00（b）衛星云圖2015分析雷達回波頂高發現，從影響到結束頂高大多維持在10～14 km，只有系統過境期間維持在15 km左右，使很多鄉鎮出現了短時雷雨大風天氣。

從風廓線演變圖（圖8）分析可知，11日04：00前桂林邊界層有弱的南北風相間，風速均在8 m/s以內，說明冷空氣來之前開始出現擾動。邊界層以上到4 km形成偏西南急流，6.7 km以上為偏北風，但以后偏西南風逐漸向上擴展，西南低空急流增強，到05：57西南低空急流伸展至9.1 km，隨后700～500 hPa桂林開始轉北風（槽過境），低空急流減弱。以后隨著時間推移，高層北風加大，低空急流持續減弱消失。08：45 850 hPa桂林開始轉北風，地面冷鋒也逐漸南移至桂林形成靜止鋒，整個系統自下而上逼近桂林；10：20后邊界層開始轉北風，同時干層（即ND層）由12 km開始向下擴展，12：30后，4 km以上均為ND層控制，14：30后，從低層到高層均為ND層控制，回波減弱，暴雨帶東移南壓，暴雨過程趨于結束。20153數值預報產品檢驗分析

7日20：00歐洲中心的數值預報10日20：00桂林為西南風8 m/s，切變線位于貴州與四川的交界，11日20：00桂林為6 m/s；到8日20：00報10日20：00桂林本站為10 m/s，11日20：00桂林為8 m/s。9日08：00日本模式預報10日白天雨帶在桂林北部，桂林在雨帶0 ℃線附近，10日晚上為0～5 mm，11日白天為10～15 mm。德國模式預報桂林10日無雨到雷陣雨，11日中雷陣雨。桂林本站降水實況是10日白天0.5 mm，10日晚上52.7 mm，11日白天6.1 mm。檢驗結果表明，歐洲中心的模式預報對形勢預報比較準確；日本模式雨帶預報滯后，雨量偏小；德國模式預報也是雨量偏小。

我國GRAPES模式預報雨量預報（圖9），雨量落區位于桂林，落區正確，桂林本站雨量也正確，只是暴雨范圍偏大一些，在產品當中是最正確的。中央臺雨量預報（圖10）量級偏小，較強雨帶偏北偏西。區臺預報的雨量（圖11）落區稍偏南，量級偏小。

4小結

（1）這次暴雨過程是高空槽、低層低渦、切變線、低空急流和地面鋒面共同影響的結果。過程前期為暖區降水，鋒面過境時由于鋒面坡度比較大，所以速度快、持續時間較短，給實際預報工作帶來的難度較大，造成了漏報。

（2）孟加拉灣對流云團的發展對這次過程起極其重要的作用，其對流云系在強的偏南氣流的引導下不斷發生發展為中尺度云團影響桂林。

（3）比較垂直的鋒面過境時，在有利地形的作用下，雷達回波很容易看到颮線形成，強對流天氣往往發生在颮線中，并隨著颮線的形成而形成，隨著颮線的消亡而消亡；山脈阻擋雷達回波時會使回波快速加強，從而使強對流天氣明顯加劇；強對流天氣容易發生在鋒面后細長狹窄的強度在60 dBz以上、高度在13 km以上的回波帶狀中。當風廓線從高層到低層伸展為深厚的干層區域時，天氣趨于穩定，強對流天氣結束。

（4）在諸多數值預報產品中，我國GRAPES模式預報和歐洲中心數值預報的雨量均比較準確，值得在日常預報工作中使用，并進一步做好數值預報產品檢驗應用。

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