遵義市一次局地大暴雨過程診斷分析

楊 熠，劉 博，謝和林

(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563000；2.天津市氣象臺，天津 300074)

遵義市一次局地大暴雨過程診斷分析

楊 熠1，劉 博2，謝和林1

(1.貴州省遵義市氣象局，貴州 遵義 563000；2.天津市氣象臺，天津 300074)

利用常規觀測資料、NCEP1°×1°再分析資料及多普勒雷達產品等資料,從影響系統、鋒面特征、層結條件、水汽分布、地形等方面對2015年8月11日至8月12日遵義東部局地大暴雨過程的成因進行診斷分析。結果表明：遵義市上空高空槽移動比低層切變線快，有利于對流性天氣的發生，且鋒生作用也增強了高空槽的動力抬升能力；“口袋式”的地形、輻合線的生成并增強對降水效率的提高有正貢獻；不穩定的大氣層結、足夠的水汽供應和恰當的水汽匯聚均表明遵義市東部有產生強降水的物理機制；并且通過分析雷達資料，預報員能夠較好地辨別出輻合線的位置和強度，有利于開展氣象服務。

大暴雨；鋒生；輻合線；降水效率

1 引言

遵義市近幾年來，不管是2013年6月9日的全市區域性暴雨，還是2014年習水縣“8.11”局地性暴雨[1]，給遵義人民的生命財產造成了嚴重損失。雖然有許多學者對遵義市暴雨預報進行了研究，但大暴雨落區和量級預報仍然困擾著預報員，如果能做到提前準確預報強降雨量級和落區，那么，我們就能為決策者提供科學的決策依據，在防災減災工作安排部署中做到早轉移、早預防、零傷亡，將人民生命財產損失降到最低。所以，本文對2015年8月11—12日遵義東部局地大暴雨過程形成原因進行診斷分析，希望為遵義大暴雨預報提供一定依據。

2 降水實況

2015年8月11日08時—12日08時(北京時，下同)遵義市出現9鄉鎮大暴雨，26鄉鎮暴雨，暴雨區域主要集中在遵義東部(見圖1a)。最大累計雨量為181.1 mm，出現在湄潭縣馬山鎮，最大小時雨量為58.9 mm，出現在湄潭縣復興鎮。由圖1b可知，持續性的強降雨是馬山鎮出現大暴雨的重要原因，馬山鎮的主要降水時段發生在12日02—06時，小時雨量多在25 mm以上，其中，02—03時雨量最大，達到36.2 mm。

圖1 2015年8月11日08時—12日08時遵義市累計雨量(a)及湄潭馬山鎮主要降水時段小時雨量(b)Fig.1 Cumulative rainfall in Zunyi(a) and rainfall in the main precipitation period at Mashan town(b) from 08∶00 August 11, 2015 to 08∶00 August 12, 2015(BJS,the same below)

3 影響系統分析

由2015年8月11日20時實況可知(圖略)，西太平洋副熱帶高壓西伸到了青藏高原以西，副高主體位于30°N以南，在河套平原上空有一低渦系統，其高空槽從河套南部延伸至貴州西北部，槽后有冷平流，有利于槽加深發展[2]；700 hPa和850 hPa在貴州西部邊緣有一切變線，遵義市東部主要受東北氣流和西南氣流影響；地面上貴州西部有一輻合線。到了12日08時，高空槽往東南方向移動至湘黔交界處，低層切變線穩定不變，地面輻合線消失。由此可見，遵義市上空高空槽移動比低層切變線快，為對流性天氣的產生提供了有利的環流背景。

4 局地大暴雨形成的物理機制

4.1 鋒面特征分析

由圖2a可知，12日02時，106.5°～108°E、700～900 hPa之間存在一條θse高能舌和低能舌的匯合帶，有明顯的鋒區結構[3]，說明在遵義市中東部有鋒面存在。

鋒生函數可以從定量的角度來分析具體的天氣現象、氣象要素的變化狀況[4]。在僅考慮水平與垂直鋒生而忽略非絕熱加熱作用時，濕絕熱過程中的鋒生函數表述如下[5]：

圖2 2015年12日02時沿28°N的θse(a,實線，單位：℃ )和風場經度—高度剖面圖和925 hPa 鋒生函數(b,單位：10-9K·m-1·s-1) ☆：馬山鎮(下同)Fig.2 Theta se (a,solid line ,Unit:℃ )and wind field longitude - height profile along the 28°N and frontogenesis function (b,Unit:10-9K·m-1·s-1) in the 925 hPa at 02∶00 May 12，2015 ☆：Mashan town(The same below)

F=

通過上式計算遵義市925 hPa的鋒生函數發現，在12日02時，遵義西部地區F為負值區，有鋒消作用，除此之外別的地方均為正值區，有鋒生作用(圖 2b)。其中，鋒生高值中心位于遵義市中部和東北部，而大暴雨區域F值為4×10-9K·m-1·s-1。綜上所述，遵義市東部有鋒面形成且鋒生，這就可使高空槽在移動過程中所觸發的動力抬升作用變得更強。

4.2 層結條件分析

在大暴雨關鍵區選馬山鎮作為代表，由圖3可知，8月 11日 20時，從800～200 hPa始終維持著飽和的水汽層結，濕層比較深厚，800 hPa以下風隨高度順時針旋轉，有暖平流，有利于對流發生；12日08時，500～300 hPa之間出現了未飽和層結，表明有干冷空氣入侵，這就使得原本不穩定的層結變得更不穩定；而整個時間段內馬山站的大氣可降水量和K指數都維持在52 mm和38 ℃以上，均指向遵義市東部有利于產生對流性降水的不穩定層結。

圖3 馬山鎮斜溫圖：(a)8月11日20時，(b)8月12日08時 (綠線：相對濕度隨高度的變化曲線；藍線：露點溫度隨高度的變化曲線；黑線：狀態曲線；紅線：層結曲線)Fig.3 Gradient temperature figure at Mashan town:(a)at 20∶00 August 11,(b)at 08∶00 August 12

4.3 水汽條件分析

12日02時，遵義市700 hPa高度上來自孟加拉灣的水汽輸送明顯(圖4a)，大部分地區水汽輸送>6g·cm-1·hPa-1·s-1；貴州省的東北部有個水汽通量輻合中心(圖4b)，強度<-2×10-8g·cm-2·hPa-1·s-1，馬山鎮處于水汽輻合區域內。到12日08時，遵義市上空水汽輸送只是略有減弱(圖略)，但馬山鎮卻是位于水汽通量輻散區域內，不利于水汽的匯聚。可見，源自孟加拉灣的水汽輸送保證了此次大暴雨過程所需的水汽供應，遵義市東部處于水汽輻合區附近則有利于水汽匯聚于此，這樣才使該地區出現強降水變得有可能。

4.4 地形影響

通過分析遵義市地形分布(圖略)，100 mm以上的大暴雨區四周除南側外，其余地方的海拔都比其高，高度差大約是50～150 m之間，所以，當風吹入這種“口袋式”的地形后，有利于風形成繞流，產生輻合上升運動[6]。結合暴雨過程雨區分布圖看(圖1a),表明這種地形對降水效率的提高有正貢獻。

5 雷達資料分析

5.1 組合反射率

根據雷達組合反射率逐時演變圖來看(圖略)，01時，湄潭北部、鳳岡西部分布有片狀混合降水回波，回波強度普遍在20～35 dBz，發生大暴雨區域的上空有回波強度>30 dBz對流單體生成；03時，對流單體強度減弱；但是在04時10分(圖5)，又有3個獨立的單體出現，編號從左到右依次為1、2、3號；04時41分，1、2號單體合并成4號，3號單體也發展加強，回波中心強度增強達45 dBz；04時57分，3號和4號單體開始進行合并，回波中心強度普遍在35～45 dBz，回波強核面積增大，合并后的回波在產生大暴雨區域上空維持了半個多小時；05時32分，回波整體開始東移；06時15分，回波整體逐步移出湄潭境內，降水過程逐步減弱，趨于結束。根據觀測資料顯示，在單體合并且回波最強的兩個階段大暴雨區域最大小時雨強分別為35.2 mm/h(05時)和58.9 mm/h(06時)。

圖4 2015年11日18時(世界時)遵義市700 hPa水汽通量(a，單位：g/(cm·hPa·s))和水汽通量散度(b，單位：10-8g/(cm2·hPa·s))Fig.4 700hPa water vapor flux(a,Unit: g/(cm·hPa·s))and water vapor flux divergence (b,Unit:10-8g/(cm2·hPa·s))in Zunyi at 18∶00 August 11，2015(UTC)

圖5 2015年8月12日04—05時強降雨雷達組合反射率演變圖(0.5°仰角，紅色橢圓區域為大暴雨落區位置)Fig.5 The evolution of radar composite reflectivity from 04∶00 to 05∶00 August 12,2015(BJS,the same below)

5.2 徑向速度

從12日01—06時徑向速度逐小時演變圖來看(圖略)，04時41分，在湄潭東北部低層有輻合線生成；04時57分，輻合線影響范圍變大，但基本沒移動；05時32分，向著雷達的風速增強，說明輻合線在發展，輻合強度達到最強(圖6)；06時15分風速開始減小，即輻合強度減弱。

由此可以看出，小時雨強較強的時段也就是輻合線生成發展的那個時段，那么，輻合線出現且增強為降水效率的增加提供了正貢獻。

圖6 2015年8月12日05時32分1.5°仰角徑向速度圖Fig.6 1.5 ° Angle radial velocity diagramat at 05∶32 August 12,2015

6 結論

①本次大暴雨過程25 mm/h 以上的強水維持達5 h，雨強大、持續時間長是大暴雨形成的重要原因。遵義市上空出現的前傾槽型式，為對流性天氣的產生提供了有利的環流背景。

②鋒面的形成且鋒生，增強了高空槽在移動過程中所觸發的動力抬升作用；不穩定的大氣層結、足夠的水汽供應和恰當的水汽匯聚都證明遵義市東部有產生強降水的物理機制。

③“口袋式”的地形、輻合線的生成并增強對降水效率的提高有正貢獻，夯實了大暴雨出現的基礎。另外，從雷達組合反射率和徑向速度圖上，能夠較好地辨別出輻合線的位置和強度。

[1] 肖蕾，郭曉超，姚正蘭,等.習水2014年8月11日特大暴雨天氣過程的成因分析[J].貴州氣象，2015，39(5)：19-23.

[2] 張艷梅，楊宏宇，彭芳,等.貴州中西部兩次區域性暴雨成因對比分析[J].貴州氣象，2016,40(1)：7-11.

[3] 楊學斌，代玉田，陳華凱,等.魯西北一次持續性暴雨成因分析[J].氣象科學，2016,36(2)：135-142.

[4] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文,等.天氣學原理與方法[M].北京：氣象出版社，2000-460.

[5] 郭英蓮，王繼竹，李才媛.鋒生作用對2011年梅汛期湖北暴雨的影響[J].氣象，2014，40(1)：86-93.

[6] 孫繼松，何娜，王國榮,等.“7.21”北京大暴雨系統的結構演變特征及成因初探[J].暴雨災害，2012,31(3):218-22.

DiagnosticAnalysisofaLocalRainstormProscessinZunyi

YANG Yi1，LIU Bo2，XIE Helin1

(1.Zunyi Meteorological Office,Guizhou,Zunyi,563000; 2.Tianjin Meteorological Observatory, Tianjin 300074)

A heavy rainstorm process took place in Zunyi from August 11 to 12 in 2015.By using conventional observation data,NCEP 1°×1°reanalysis data and radar echo data, the rainstorm process is analysed. The results indicate:(1)The precipitation more than 25mm/h maintained up to 5h,which made konwn that strong rainfall and long duration were the most important reasons for the formation of heavy rainstorm.The titled trough pattern over the Zunyi area provided a favorable circulation background.(2)The front formation and frontogenesis，which enhanced dynamic uplifting .Unstable atmosphere,water vapor transportation and proper water vapor collection showed that the eastern part of Zunyi had the physcial mechanism of heavy rainstorm. (3)The “pocket” topography ,formation and enhancement of the convergence line had a positive contribution to the improvement of precipitation efficiency,and reinforce the foundation of heavy rainstorm.In addition, the position and intensity of convergence line could be well distinguished from radar combination reflectivity and radial velocity map.

heavy rainstorm; frontogenesis; convergence line;precipitation efficiency

1003-6598(2017)05-0046-05

2017-04-05

楊熠(1990-)，女，助工，主要從事中短期天氣預報工作，E-mail:598218366@qq.com。

遵義市氣象局青年基金科研項目(QN[2017]03)：西太平洋副高位置與黔北暴雨的相關性研究。

B