2016年7月1日信陽一次區域性暴雨天氣過程分析

摘 要：本文利用常規觀測資料、NECP 1°×1°再分析資料，從天氣尺度背景、地形等方面對2016年7月1日發生在信陽的區域性暴雨天氣進行分析。通過分析可知：此次暴雨是在高空強盛西南暖濕氣流和地面倒槽的共同影響下造成的一次累計雨量大、小時雨強強的區域性暴雨天氣。此次暴雨過程具備很好的天氣尺度系統配置結構，信陽南部地區位于副熱帶高壓的西北側、高空副熱帶西風急流的右側、低空西南急流的左前方，具備暴雨的典型背景條件;具備很好的水汽、動力和熱力條件：副熱帶高壓外圍來自南海的水汽通道與低空西南急流將水汽向信陽市輸送;高層輻散、低層輻合的抽吸耦合的作用使信陽市具備有利的動力條件;降水發生前，不穩定能量大量積聚在信陽地區上空，有很好的熱力條件。

關鍵詞：區域性暴雨;地面倒槽;天氣尺度;物理量場

中圖分類號：P458.121.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）25-0149-04

1 研究背景

長期以來，暴雨的研究及其預報一直受到政府和氣象部門的高度重視，也是氣象工作者重點關注的課題之一。早在20世紀70年代，針對我國暴雨災害的嚴重性，陶詩言[1]就對暴雨及其中小尺度系統的天氣學和動力學特征進行了全面論述。他指出，暴雨水汽來源在水平方向輸入主要是在對流層低層，其是靠西南風低空急流大量向暴雨區輸送水汽。陸漢城[2]的研究指出，低空輻合、高空輻散、低空正渦度區和高空負渦度區是暴雨產生的主要動力條件，且暴雨天氣的發生，都伴隨著對流層中低層有很強的氣流與水汽輻合的持續[3]。

在高空強盛西南暖濕氣流和地面倒槽的共同影響下，2016年7月1日，信陽市出現了一次區域性暴雨、局地大暴雨天氣過程，強降水主要集中在南部地區，且新縣城區創該站有氣象記錄以來的歷史極值。由于這次降水時間集中且雨量大，新縣、商城兩縣先后發生洪澇災害，受災鄉鎮、辦事處共有27個，造成了極為嚴重的不利影響[4]。

因此，本文利用常規MICAPS觀測資料、NECP再分析資料和衛星云圖資料等，從天氣尺度背景、物理量場方面對此次區域暴雨過程的形成和持續原因進行診斷分析，以對今后的暴雨預報提供一些幫助。

2 天氣概況及影響

受高空低槽和低空急流的共同影響，6月30日20：00到7月1日20：00，信陽市出現了區域性暴雨天氣，并伴有短時強降水、雷暴大風等強對流天氣。其中，新縣、商城、光山和羅山等地區出現了大暴雨，局部出現了特大暴雨。降雨量為100～249.9mm的有36個鄉鎮，降雨量≥250mm的有8個鄉鎮，其中，新縣6個、商城2個，最大降雨出現在商城的關門河站，達414.6mm。特別是新縣、商城的南部，降雨強度大、持續時間長。強降雨集中出現在7月1日09：00—13：00（見圖1），累計雨量大，小時雨強較強，新縣有5個鄉鎮的小時降水量>50mm/h，最大站為陳店，降雨量為56.7mm/h。新縣城區7月1日的日降雨量達225.7mm（見圖2），創該站有氣象記錄以來的歷史極值（222.0mm）[5]。

3 成因分析

3.1 資料與方法

利用MICAPS數據資料、常規觀測站和NECP1°×1°再分析資料等，對此次暴雨過程的成因進行綜合分析。從天氣尺度背景、物理量場診斷、探空資料等方面進行討論，確定本次過程為高空低槽和低空低渦共同影響，加上地形輻合抬升作用，最終觸發不穩定能量而形成暴雨天氣。

3.2 天氣尺度系統分析

分析暴雨天氣過程，首先要看環流背景形勢是否有利。從6月30日20：00高空分析圖中可以看出（見圖3），河南省北部處于高空急流的分流區內，對流層高層為強烈輻散區，高空抽吸作用為產生暴雨提供了有利的環流背景條件;500hPa，高緯度為兩槽一脊型，中低緯度重慶至貴陽一線有一低槽，588dgpm線控制了我國北緯30°以南大部分地區，其中心位置位于江西一線且呈緯向帶狀分布;低層700hPa低渦位置與500hPa較為一致，且存在“人字形”切變，高空副熱帶高壓外圍的西南氣流引導其東移發展，如圖4所示，切變線移至信陽市，并且維持穩定，為暴雨提供了有利的動力條件，而其南側建立的西南急流將水汽輸送到信陽地區，又提供了充足的水汽條件。從地面圖上看，信陽市受弱低壓倒槽控制，位于倒槽頂部的東南氣流里，而前期又位于低壓帶中，以偏南風為主，地面溫度在30℃左右，白天氣溫高和地面倒槽附近的不穩定能量為暴雨天氣提供了能量基礎;地面中尺度輻合線與低層切變線位置配合一致（見圖5），造成空氣質量堆積加強垂直上升運動，極易觸發強對流天氣。

綜上所述，此次過程中高層主要影響系統有：500hPa高空低槽、700hPa低渦和切變線;地面主要受倒槽影響，無明顯的冷空氣作用;強降水落區出現在中低層低渦、切變線附近以及低空急流左側（見圖4）。信陽市位于副熱帶高壓的西北側、高空副熱帶西風急流的右側、低空西南急流的左前方，高層輻散低層輻合，有很好的水汽、動力條件。此外，前期地面溫度高，能量大量積累，降水開始前信陽市南部有明顯的輻合帶，最終觸發強對流天氣。由此可見，此次暴雨天氣過程高低空配置非常好，低渦伸出的切變線、低空西南急流和地面中尺度輻合線在信陽市南部長時間穩定維持，在有利的環流背景條件下，造成一次降雨強度大、持續時間長的天氣過程。

3.3 物理量診斷分析

3.3.1 水汽條件。水汽供應是暴雨形成的首要條件，而充沛的水汽輸送和強烈的水汽輻合，是形成持續性暴雨不可缺少的條件。分析比濕場：從6月30日20：00 850hPa比濕圖可以看出（見圖6），信陽地區850hPa比濕大于14g/kg，已達到暴雨預報指標;同時，850hPa南側西南急流將南海的水汽源源不斷輸送向暴雨區，水汽供應充足;從疊加的925hPa風場來看（見圖7），西南氣流攜帶水汽在信陽地區輻合，提供了較好的水汽條件，強降水得以持續。可見，此次暴雨天氣的產生，中低層的水汽條件至關重要。

3.3.2 動力條件。暴雨的產生除了具備充足的水汽條件以外，還需要較強烈的動力觸發條件。利用NECP 1°×1°再分析資料，沿著新縣站做垂直速度隨時間變化剖面（見圖8）。分析該圖發現：400hPa散度場上對應的為正散度區，與高空水汽通量散度一致;而850hPa散度場上對應為負散度區，并隨著低空急流緩慢向暴雨落區移動。這樣，高層輻散，低層輻合，為暴雨的產生提供了有利的動力條件，最大上升區位于400hPa附近，對流層高層的強輻散所形成的抽吸作用對這次暴雨過程具有明顯的觸發和增強作用。物理量診斷分析表明，暴雨出現在低層輻合、高層輻散，低層正渦度、高層負渦度和深厚層中有上升運動的區域。可見，強烈的上升運動是造成此次暴雨的重要因素之一。

3.3.3 熱力條件。高能高濕和大氣層結不穩定是產生暴雨的重要條件，對強對流天氣預報具有一定的指示意義。分析6月30日20：00 850hPa假相當位溫場（見圖9）：信陽市假相當位溫達到80℃以上，已達到暴雨指標，且假相當位溫隨高度降低，存在對流性不穩定;同時，20：00，信陽地區K指數達到40℃以上（見圖10）。物理診斷分析表明，暴雨發生前，較大的能量積聚在信陽地區上空，使得大氣不穩定性增加，且為能量存儲提供了有利條件，是造成此次伴隨短時強降水、雷暴大風等強對流性天氣的重要因子。由此可知，有利的熱力條件在此次強對流天氣過程中占主導地位。

4 結論

①此次過程天氣尺度系統配置結構滿足暴雨的典型背景條件：高空急流輻散與對流層中低層的低渦、切變線及地面倒槽等構成的深厚輻合系統形成強烈上升運動并一直維持;副熱帶高壓外圍來自南海的水汽通道與低空西南急流的水汽輸送為暴雨發生提供了充沛的水汽條件。暴雨過程發生期間，500、700hPa和850hPa三層都有低槽和切變線的配合，且強降水的落區與中低層低渦、切變線的位置有著較好的對應關系。

②暴雨的水汽供應主要來自對流層中低層，豐富的水汽輸送和持續的水汽積聚為強降水的持續提供了充沛的水汽條件;高層輻散、低層輻合的大氣垂直結構增強了大氣的抽吸作用，為暴雨的形成和維持提供了充足的動力條件;降水發生前，不穩定能量大量積聚在信陽地區上空，為強對流天氣的產生提供了較好的熱力條件。

參考文獻：

[1]陶詩言.長江中上游暴雨短期預報研究[M].北京：氣象出版社，1965.

[2]陸漢城.中尺度天氣原理和預報[M].北京：氣象出版社，2000.

[3]陳忠明.暴雨激發和維持的正、斜壓強迫機制的理論研究[J].大氣科學，2007（2）：291-297.

[4]孫繼松，楊波.地形與城市環流共同作用下的β中尺度暴雨[J].大氣科學，2008（6）：1352-1364.

[5]朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社，2000.