荊州一次強對流暴雨過程分析

文海松　楊輝　譚江紅　趙卓勛

摘要：通過對2010年7月8日荊州強對流暴雨過程分析，發現這是由高空橫槽帶動冷平流南下，觸發對流性不穩定能量釋放而產生的強降水，降水開始前，有利的環流背景、低層強的水汽輸送、不穩定能量的釋放、中尺度對流云團的發展促使了強降水的發生。同時對EC和T639數值預報產品進行了分析，發現形勢預報均較好，T639要素預報比較準確。

關鍵詞：強對流；暴雨；熱力條件；動力條件；水汽條件；數值預報

中圖分類號：P333.2 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161128001

1天氣實況

2010年7月8日08：00 9日08：00，荊州地區普降大到暴雨，局部大暴雨。全市119個鄉鎮自動雨量站中，有39個站為暴雨，24站大暴雨，最大降水量出現在洪湖螺山為228.5mm。此次暴雨過程特點為降水雨強大，范圍廣，時間集中，降水過程中全市伴有雷暴、大風，主要強降水時段集中在8日14：0-9日04：00，其中荊州本站8日16：00和17：00 2h降水量達81.6mm；8日17：00沙市區岑河鎮10min雨強達30.5mm，1h降水量達到了101.8mm，為小時雨強最大值，強度之大實屬少見。為此，本文通過對大氣環流背景和水汽、熱力、動力等物理條件的分析，以尋找產生此類強降水的基本特征。

2環流背景及影響系統

2.1500hPa形勢

8日08：00（圖1a），亞歐中高緯度環流形勢為2槽1脊，巴湖附近有1低槽，并有-20℃的冷中心與之相配合，印度半島上有一孟灣低壓活動，西南水汽輸送條件建立，副熱帶高壓（副高，下同）加強西伸，并呈東北西南向帶狀分布，脊線（位置指E120°，下同）北進到N21°～22°，本地處于高壓脊588特征線的控制之下，東北地區有一橫槽轉動引導河套地區冷平流南插到長江中游，槽后冷平流較強，槽前西南氣流明顯加強，預計華北低槽將東移并發展。

2.2700 hPa、850hpa、925hpa形勢

在700及850hpa圖上（圖略），8日08：00西南暖濕氣流發展強盛，700hpa武漢站溫度露點差為0℃，接近飽和；850hpa低空西南急流形成，并有西南低渦形成并緩慢東移，其中850hpa貴陽、芷江、長沙和武漢的西南風達到18m/s以上，荊州市處于低空急流的左前方；700hpa冷切和850hpa暖切位于鄂北一線，850hpa存在2支急流，其中西南急流經貴陽、芷江、長沙進入安徽南部，偏東急流從華東進入安徽北部，2支急流在暴雨區形成暖切變；其中700hpa和850hpa安徽北部和南部溫度露點差差異顯著，最大溫度露點差相差達21℃；8日08：00 925hpa（圖1b）鄂中地區有一弱的低渦環流，風速輻合和風向切變線位于湖北省的中東部一帶，湖北西北面有冷平流；到8日20：00 925hpa（圖1b）輻合區進一步東移南壓，輻合中心正位于湖北省中東部上空，此時荊州市東南部降水維持并加強，西北部降水減弱。925hpa行星邊界層輻合區的東移加強對這次強對流暴雨天氣過程起到了不可忽視的作用。

2.3地面形勢及本站氣象要素

地面圖上（圖略），過程開始前，地面降壓、增溫增濕比較明顯，高低氣溫相差10℃，天氣非常悶熱，不穩定能量在發展。河套以西為一冷性高壓帶，地面暖倒槽發展，而冷高壓沒有南壓，有不斷分裂的小股弱冷空氣侵入倒槽，產生鋒生，導致出現強對流。

荊州站的氣象要素在降水產生前后，溫度明顯下降，下降幅度達8℃，地面由南風轉為北風，陣風風力達5-6級；但氣壓變化不明顯，為典型的暖性氣團降水。

3物理量診斷分析

應用7月8日08、20：00 MICAPS常規資料，分析區域各種物理量，發現散度、渦度、垂直速度、水汽通量散度等物理量因子在暴雨開始前6h即8日08：00有明顯的征兆，7日08：00、20：00物理量因子反映不明顯。因此，物理量因子在暴雨發生前有一定的提前量。

3.1水汽條件

分析8日08：00 700hpa、850hpa水汽通量和水汽通量散度圖（圖略）可以看出，荊州市處于2個強輻合帶之間，從云貴到江西北部存在一個大的水汽通量矢量輸送帶；8日20：00（圖略）水汽輻合大值區東移南壓，荊州市上空水汽輻合明顯加強。

3.2熱力條件

3.2.1假相當位溫

8日08：00 850 hpaose分布圖（圖2a）可以看出θse能量鋒區位于河南中部至安徽南部一帶，荊州市位于鋒區西南側θse高能舌靠近低能舌一側，最大值超過360K～與之相對應700hpa θse鋒區走向與850hpa基本一致，鋒區上等θse線密集，由于前期荊州市氣溫較高，中低層積累了大量不穩定能量，形成不穩定大氣層結結構，θse鋒面有利于觸發強對流天氣；8日20：00 850hpaθse鋒區（圖略）主體雖然偏東偏北，但從河南有一鋒區沿著湖北省中部迅速南壓至湖南北部，正是由于此能量鋒區的南壓造成了荊州市8日下午的強對流天氣。9日08：00（圖2b）鋒區整體南壓至湖北省南部一帶，荊州市剛好位于鋒區等θse線密集帶上，此次鋒區整體南壓造成8日夜間到9日凌晨荊州市東南部暴雨、大暴雨。

3.2.2K指數

荊州暴雨開始前K指數逐漸增大，8日8：00 8日20：00，穩定在40℃左右。從8日8：00K指數分布圖（圖略）可知：k指數大值區從西南伸向東北，呈喇叭型，荊州位于底部喇叭口上，這里正是冷暖空氣交匯的地方，有利于不穩定能量的增加和釋放，對暴雨產生非常有利。

3.3動力條件

為了說明降水期間散度和渦度隨地域的分布特征，選取N20°-36°，E104.7°-118.5°作7月8日8：00和20：00渦度和散度垂直空間剖面，分析8日08：00散度圖發現，荊州地區東北方對流層中下部有一強輻合中心，最大輻合中心在700hpa位于E115°，N32°附近，而在400hpa以上則表現為輻散，并且高空輻散大于低空輻合，這種低層輻合高層輻散的抽氣作用的形成和維持，為暴雨的產生、發展提供重要條件；20：00后輻合中心自東北往西南方向移過荊州。8日08：00 500hpa正渦度中心區位于115°E，32°N附近，且東側有一負渦度區。20：00正渦度中心自東北往西南方向移動，正負渦度的分布基本未變。

沿N30°作E96°-124°的剖面分析，發現8日08：00Ell2°-116°之間，對流層存在整層上升運動，在對流層中部500hPa達到極大值，這種形勢有利于水汽向上輸送，形成深厚濕層，激發強對流云發展；到8日整層上升運動區域自東往西延伸，上升運動中心東移并加強。

4衛星云圖特征

從產生此次強對流暴雨過程的紅外云圖看，在8日6：00鄂東地區有一對流云團生成，此后該對流云團穩定少動并不斷加強，到8日8：00從位于河南南部的低槽切變云系中分裂出一對流單體云系，此對流單體其后不斷加強發展成對流云團，并迅速南壓，至14：00與鄂東地區的對流云團合并，此后云頂亮溫一直維持在-90℃以下，整個過程云頂最強亮溫達-143.15℃，可見云頂發展旺盛導致對流強。其后該對流云團繼續緩慢東移南壓，20：0030分強中心移至東南部洪湖一帶，9日04：00整個對流云團移出荊州市，荊州市強降水過程結束。從整個過程看，這是一次明顯的由中尺度的對流雨團的緩慢東移南壓引發的強對流暴雨天氣過程。

5數值預報產品檢驗評價

選取荊州站點的降水量預報值與實況進行對比，T639當日預報值為33mm，實況為88.7mm，降水預報偏小；T639與EC均預報副高脊線位于N20°附近，實況為N21°附近；850hpa溫度預報8日20：00為20.77℃，實況為21℃，與實況接近；T639模式預報低渦位置稍偏西，冷切稍偏北，西南急流位置偏東偏北范圍偏大，偏東急流位置偏南；EC切變偏北，急流偏東偏南。24h內T639的風場預報也比較理想。西南倒槽及地面冷空氣的強度、路徑預報與實況基本一致。

6結論

暴雨產生是在有利的環流背景下產生。暴雨落區與925hpa行星邊界層急流前方的輻合區一致。

暴雨發生前低層的西南低空急流為水汽提供了輸送通道，對流層整層存在上升運動，利于水汽向上輸送，形成深厚濕層，激發強對流云發展。

高層有干冷平流侵入，底層暖濕氣流發展，上千冷下暖濕的垂直配置有利于強對流天氣的發生、發展。

假相當位溫最大值超過87℃，K指數最大值在40℃，在降水前都有一個增大過程。

EC和T639的形勢預報能力都比較好，T639要素預報比較準確。