湘潭一次大暴雨成因分析以2019年6月為例

戴勁 安明 覃麟茜 劉二影 葉梓杰

摘 要：利用常規氣象觀測資料、區域加密自動站資料、NECP1°×1°再分析資料，對2019年6月21—23日湘潭地區大暴雨過程進行成因分析，結果表明：此次暴雨過程分2個階段，21日為暖區暴雨階段，22日為穩定性降水階段;在暴雨發生前，水汽、動力、熱力條件均有利于強降水的形成和發展;從雷達分析來看，降水回波帶一直與地面的中尺度輻合線對應，“低質心”的列車效應回波造成“高效率”的強降水，是造成湘潭北部產生大暴雨的直接原因。

關鍵詞：

大暴雨;形勢演變;物理量;雷達分析

中圖分類號：S16

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200315054

引言

洪澇是湘潭發生最頻繁，損失最為嚴重的氣象災害，也是導致湘潭洪澇的主要原因。湘潭暴雨主要出現在4—9月，可引發山洪爆發、河水猛漲，形成洪澇災害，給人民生命財產安全帶來極大威脅，2019年6月21—23日受副高邊緣，中低層切變線、地面輻合線影響，湘潭市出現了一次強降水天氣過程，其中湘潭市北部出現了大暴雨。

近年來，科技手段越來越發達，許多專家學者對暴雨研究出了很多有意義和價值的結論[1-3]。周慧[4]等對2016年7月湖南一次極端持續性暴雨成因分析得出，暴雨與高低空急流、中緯度系統等密切相關，還與中小尺度系統和地形聯系緊密。許美玲等[5]通過分析4次突發性特大暴雨過程，發現西南氣流造成的輻合和低渦切變線配合能給暴雨區帶來足夠的水汽和能量累積。

1?天氣實況與影響

6月21日8∶00—23日08∶00（圖1、圖2），湘潭市出現入汛以來最強的降水過程，此次降水具有時空分布不均、局地性強、降水強度大的特點。全市過程面雨量為77.3mm，累計降水量大于50mm有59站，大于100mm有32站，大于200mm有1站（湘潭市東風水庫），過程最大小時雨強為78.9mm（岳塘區清水村，21日20∶00—21∶00）。

受特大暴雨影響，湘潭市湘潭縣、湘鄉市、韶山市、雨湖區、昭山示范區的24個鄉鎮發生洪澇災害。據統計，受災人口達28687人，因災傷病2人，死亡1人（滑坡掩埋），緊急轉移安置人口317人;倒塌房屋13戶44間，因災造成直接經濟損失達2992.3萬元。

2?天氣形勢演變

從2019年6月21—23日500hPa環流形勢看出（圖略），中高緯地區為2槽1脊，2槽分別位于烏拉爾山脈、東北東部地區，2槽之間有深厚高壓脊。中低緯地區，副熱帶高壓呈東西帶狀分布，其脊線位于N20°附近，長江中下游地區受低渦底部東北氣流和西南暖濕氣流共同影響產生強降水天氣過程。21日08∶00（圖3a）500hPa高度上，湖南處在副高邊緣，中低層有低渦和急流存在，本地上空濕度達到飽和，且有風速輻合，地面形勢圖上（圖3b），低壓倒槽影響橫穿湘中一帶，21日白天最高氣溫達到34℃左右，高溫高濕為對流性降水提供了有利條件，21日14∶00—22日00∶00，受地面輻合線影響，湘潭出現了對流性降水;22日08∶00（圖3c），700hPa和850hPa切變線依舊位于湖北與湘北地區，但925hPa切變線與地面輻合線已南壓至湘南地區，地面圖上（圖3d），湘潭市低層轉為偏北風控制，22日下午出現穩定性降水，維持時間較長。

3?物理量場診斷分析

3.1?水汽條件分析

從850hPa水汽通量散度和比濕綜合圖中可以看出，21日14∶00（圖4a），湖南比濕均在15g/kg以上，湘東北達16g/kg，空氣中水汽含量充足，弱輻合主要在湘東北地區;21日20∶00（圖4b）湘中—湘北有明顯的水汽輻合中心出現，湘潭位于水汽通量的輻合區內，比濕達到15～16g/kg以上，本地降水達到了此次過程最強時段;22日14∶00—20∶00（圖4c、d）水汽輻合區東移南壓，中心位于湘中—江西中部，湘潭本地比濕達16g/kg以上，充足的水汽含量再加上源源不斷的水汽輸送，本地又出現了1次降水較大時段，區域自動站（22日8∶00—23日8∶00）統計顯示有35站暴雨，1站大暴雨，最大降水量為108.2mm（湘鄉市虞唐鎮）。

3.2?動力條件分析

從湘潭暴雨區（E112～113°，N27～28°）的散度時間和高度剖面圖（圖5a）可知，從21日08∶00開始，暴雨區低層的負散度值開始加大，并在21日14∶00—22日20∶00達到最大絕對值，散度的負值中心位于925hPa。此時散度的正值中心位于200hPa，高空對應強輻散區。從平均渦度時間和高度剖面圖（圖5b）可知，21日14∶00后，正渦度區同時向下和向上發展，到22日20∶00，最高伸展到500hPa，正渦度區中心達最大值，最大值中心位于850hPa。從垂直速度剖面（圖6）看，21日14∶00—20∶00與22日14∶00—20∶00湘潭地區（E112～113°）600hPa上正好對應強上升運動中心，由此可見，低層的輻合上升和高空的輻散抽吸有利于強烈的上升運動，為暴雨發生提供了良好的動力條件。

3.3?熱力條件分析

系統性的暴雨過程多伴隨強的對流性降水，熱力條件是分析對流性降水必不可少的因子，以下結合假相當位溫和垂直速度沿E112.5°的垂直剖面來進行分析。

從假相當位溫θse和垂直速度沿E112.5°的剖面圖來看，21日08∶00（圖7a）湘潭地區（N27～28°）θse等值線相當密集，100℃以上的θse大值區在850hPa附近，但垂直運動很弱;到了14∶00（圖7b），θse等值線斜率增大，θse大值區向上發展到600hPa以上，說明對流不穩定條件在加強，對應垂直運動也有一定的增強，湘潭部分地區也確有局地性對流在發展;20∶00（圖7c）θse等值線變密，且能量鋒區內垂直存在強的垂直運動，垂直上升運動達到-0.25m/s，對應實況19∶00—21∶00為降水的最強時段，最大小時雨強為78.9mm（湘潭市岳塘區清水村，21日20∶00—21∶00），伴隨不穩定能量的釋放，而后垂直運動減小，23∶00之后雨帶南壓，本地降水減弱;22日08∶00（圖7d）在N28°以北θse等值線又出現密集區域，有不穩定能量的積聚，N26～28°區域出現低層強上升運動，對22日白天的降水有一定的指示意義;14∶00（圖7e）低層θse等值線向上凸起，為對流不穩定層結，加上出現配合較好的整層垂直上升運動，湘潭北部地區出現雷暴和短時強降水，但由于假相當位溫值整體減小，對流強度明顯弱于前1天;到了20∶00（圖7f）整層負的垂直速度大值區維持，導致湘潭地區22日白天累積降水量大，出現大到暴雨天氣。