岳陽2015—2017年暴雨空間分布與天氣形勢特征分析

喻長建 陳姣榮 喻宇 鐘澤洲

（1 岳陽市氣象局，岳陽 414000；2 湘陰縣氣象局，湘陰 414600；3 汨羅市氣象局，汨羅 414400）

0 引言

洞庭湖區地處中緯度亞熱帶地區，是受氣象災害嚴重的地區，暴雨是洞庭湖區汛期主要災害性天氣[1-3]。多年來許多學者對暴雨時空分布、日變化特征、高山站風對特定區暴雨的作用和地形對暴雨的影響進行了深入研究[4-8]，暴雨過程的環流形勢分型對提高暴雨預報能力有很大的促進作用[9-11]。葉成志等[12]根據地形作用對“碧利斯”臺風造成的湖南大暴雨環流特征進行了分析。喻長建等[13]根據地形作用指出藥姑山、幕阜山、連云山山地是岳陽盛夏強對流天氣的主要發源地。本文利用2015—2017年全市暴雨個例，統計了岳陽暴雨空間分布規律，為暴雨預報落區、范圍提供有效參考；利用歐洲中期天氣預報中心（ECMWF，以下簡稱EC）細網格850 hPa和700 hPa天氣形勢特征分析，為預報岳陽暴雨強度、落區提供客觀、有效的科學依據。

1 岳陽地形特征

岳陽市西部為湖區、東部為山區（圖1）。華容縣位處北洞庭湖平原，湘陰縣位于南洞庭湖平原，臨湘市、平江縣為藥姑山、幕阜山、連云山山地，岳陽縣、汨羅市則為湖區與山地的丘陵地帶。藥姑山位于臨湘市東側龍源鄉，海拔高度為1260 m，幕阜山主峰位于平江縣東北南江和虹橋之間，海拔高度1596 m，連云山主峰位于平江縣東南獻沖鄉，海拔高度1600 m，幕阜山、連云山呈東北—西南走向，兩山之間為東北—西南低谷山地，在山谷之間形成一條河流為汨羅江向西偏北流入洞庭湖，幕阜山北側也有一東北—西南低谷山地，也形成一條河流為新墻河向西流入洞庭湖，藥姑山、幕阜山、連云山呈南北向排列，是影響湘東北地區天氣的主要地形。

圖1 岳陽市地形圖Fig. 1 Topographic map of Yueyang

2 暴雨資料來源及分區標準

2.1 資料來源及統計標準

暴雨資料來源于岳陽國家氣象站和區域氣象站共計238站，以白天（08—20時）或夜間（20—08時）12 h成片≥10站雨量≥50.0 mm作為暴雨個例統計，以白天（08—20時）或夜間（20—08時）12 h成片≥3站雨量≥100.0 mm作為大暴雨個例統計。資料覆蓋時間段為2015—2017年。

在統計的暴雨個例中，以暴雨站數≥總站數的25%的個例作為全市性暴雨過程，全市性暴雨個例之外的暴雨分為區域性暴雨和跨區域暴雨，暴雨區集中在華容縣、岳陽市區、臨湘市作為北部暴雨，暴雨區集中在岳陽縣作為中部暴雨，暴雨區集中在湘陰縣、汨羅市、平江縣作為南部暴雨，暴雨區集中在平江縣、岳陽縣東部、臨湘市東部作為東部山區暴雨，暴雨區同時出現在兩個區域作為跨區域暴雨。

國家氣象站和區域氣象站雨量資料均經過質量控制，在質控中凡是出現一次缺測或失真數據的站點，該站點數據不參與統計。全市238個測站經過質量控制后，刪除62個數據失真測站，保留176個測站數據進行統計。

2.2 暴雨概況

2015—2017年全市共有暴雨過程61次，其中全市性暴雨10次，跨區域暴雨6次，區域性暴雨45次，61次暴雨過程中有大暴雨17次。

3 暴雨空間分布特征

3.1 全市暴雨平均雨量分布和暴雨頻次分布特征

2015—2017年全市61次暴雨過程平均雨量分布如圖2所示，平均雨量≥50.0 mm降水區主要出現在臨湘市東部的藥姑山區，分別是龍源、觀山、許畈、明星、城南、詹橋、羊樓司、臨湘站、苗圃基地、桃礦站，平均雨量≥40.0 mm降水區主要出現在華容縣東部、岳陽市區、臨湘市大部、岳陽縣東北部、平江縣連云山區，最大降水中心出現在臨湘市龍源站，平均雨量55.0 mm。

圖2 岳陽市暴雨平均雨量分布圖Fig. 2 Distribution of average rainstorm amount in Yueyang

圖3為2015—2017年全市61次暴雨過程頻次分布圖，暴雨頻次≥17次的區域分布在臨湘市的藥姑山區、平江縣的幕阜山區和連云山區。藥姑山區≥17次的暴雨區域有龍源、壁山、詹橋、觀山、大云山和相思6個站，≥13次的有33站；連云山區≥17次的有蘆頭林場和石牛寨2個站，≥13次的有11站；幕阜山區≥17次的有幕阜山站，≥13次的有3站。

圖3 岳陽市暴雨頻次分布圖Fig. 3 Frequency distribution of rainstorm in Yueyang

綜合圖2和圖3的暴雨規律，并結合圖1地形，通過分析得出：臨湘市東部的藥姑山區范圍廣，坡度平，非常有利于氣流的上升運動，加之洞庭湖蒸發的水汽正好由西南氣流輸送到藥姑山區，因而藥姑山區是岳陽市暴雨最易產生和暴雨強度最大的地區；平江縣東南部的連云山區坡度較陡，山頂較高，有利于局地的上升運動，也是暴雨極易產生和局地暴雨強度較大的區域；平江縣東北部的幕阜山區雖有暴雨極易產生的區域，但暴雨強度均小于藥姑山區和連云山區；華容、湘陰地處湖區平原，暴雨頻次和強度都最小。綜合全市暴雨平均雨量分布和暴雨頻次分布，岳陽市暴雨主要出現在東部山區，地形是岳陽市暴雨出現頻率高和暴雨強度大的重要因素，天氣系統是暴雨出現的觸發因素。

3.2 全市性大范圍暴雨強度分布特征

2015—2017年全市性大范圍暴雨過程共計10次，其平均雨量分布如圖4所示。平均暴雨區范圍包括華容縣南部、岳陽市區、臨湘市中部、南部、岳陽縣、湘陰縣北部、汨羅市北部、平江縣局部；＞75.0 mm暴雨范圍出現在岳陽市區、臨湘市西南部、岳陽縣中北部；最大降水中心出現在岳陽市區東風湖站，平均雨量85.1 mm。

從全市性大范圍暴雨過程出現的強度和范圍來看，全市性大范圍暴雨受天氣系統影響更明顯，地形也是全市性大范圍暴雨的重要影響因素。因而暴雨區從洞庭湖東岸一直伸展到臨湘市、岳陽縣的東部山區。

圖4 岳陽全市性暴雨強度分布圖Fig. 4 Distribution of heavy rainfall intensity in Yueyang

3.3 區域性暴雨分布特征

2015—2017年全市16次北部暴雨、7次中部暴雨、17次南部暴雨、11次東部山區暴雨個例，經過數據處理后的176個測站數據統計區域暴雨平均雨量。

圖5a～5d分別為北部暴雨、中部暴雨、南部暴雨、東部山區暴雨強度分布圖，北部暴雨平均雨量以華容縣東部、岳陽市區、臨湘市大部雨量最大，最強暴雨中心出現在臨湘市許畈站，平均暴雨量64.4 mm；中部暴雨平均雨量以岳陽縣中東部、臨湘市南部雨量最大，最強暴雨中心出現在岳陽縣甘田站，平均暴雨量65.2 mm；南部暴雨平均雨量以湘陰縣東南部、汨羅市南部、平江縣南部雨量最大，最強暴雨中心出現在平江縣河東站，平均暴雨量63.0 mm；東部山區暴雨平均雨量以平江縣東部地區雨量最大，最強暴雨中心出現在平江縣石牛寨站，平均暴雨量80.0 mm。

區域性暴雨綜合顯示，東部暴雨強度高于西部，藥姑山區暴雨不僅次數多，同樣強度大。平江幕阜山區既是南部暴雨中心，又是東部暴雨中心，有暴雨重疊區域，是岳陽市區域性暴雨中心。

4 暴雨出現時的中低層形勢分型

為便于分析，選擇850 hPa、700 hPa的EC細網格數據資料較全的47次暴雨個例進行天氣形勢分析，結果顯示，影響岳陽市暴雨的中低層環流形勢主要有6種，分別是低渦急流型、低渦切變型、急流輻合型、暖切變影響型、切變控制型、切變東移南壓型。各類天氣形勢分型對應的暴雨個例數、全區暴雨數、跨區暴雨數、區域性暴雨數和大暴雨數見表1。

圖5 北部暴雨（a）、中部暴雨（b）、南部暴雨（c）、東部（d）山區暴雨強度Fig. 5 Storm intensity in northern (a), central (b), southern (c) and eastern (d) mountainous areas respectively

表1 天氣形勢分型對應的暴雨分類數（單位：個）Table 1 Classification of rainstorms for various weather patterns (unit: number of events)

4.1 低渦急流型

850 hPa EC細網格初始場或3 h、6 h、9 h、12 h預報場2個時次以上在28.5°—29.5°N、110.5°—113°E范圍內有低渦環流，低渦移動方向為東偏北方向，低渦東側有≥16 m/s的西南急流存在。配合700 hPa EC細網格在28.5°—29.5°N、110.5°—112°E范圍內有低渦環流，低渦中心落后于850 hPa，低渦東側有≥20 m/s的西南急流存在。形勢分型見圖6，此類過程降水強度大、范圍廣，暴雨區出現在低渦的東部、急流最強盛區域或急流出口區，9次過程有5次為全市性暴雨，1次跨區暴雨，3次區域性暴雨，其中7次過程出現大暴雨。

圖6 低渦急流型暴雨Fig. 6 Rainstorm affected by low vortex torrential type

4.2 低渦切變型

850 hPa EC細網格初始場或3 h、6 h、9 h、12 h預報場2個時次以上在28°—29°N、110.5°—113°E范圍內有切變存在，切變線上有弱低渦環流，低渦沿切變向東偏北方向移動，切變南側有12 m/s左右的西南急流。配合700 hPa EC細網格在28°—29°N、110.5°—113°E范圍內有切變存在，切變線上有弱低渦環流，切變南側有12 m/s左右的西南氣流。形勢分型見圖7，此類過程降水強度較大、范圍集中，暴雨區主要出現在850 hPa切變南側、12 m/s西南氣流區附近，4次過程3次為本市南部區域性暴雨，1次為跨區暴雨，其中1次過程出現大暴雨。

圖7 低渦切變型暴雨Fig. 7 Rainstorm affected by low vortex shear type

4.3 急流輻合型

850 hPa EC細網格初始場或3 h、6 h、9 h、12 h預報場在湘中、湘南及洞庭湖區西南氣流逐漸加強，并出現成片≥14 m/s的西南急流，在洞庭湖區西部或北部出現≥8 m/s以上的風速輻合。配合700 hPa的EC細網格在湘中、湘南及洞庭湖區出現成片的≥14 m/s的西南急流。形勢分型見圖8，此類過程降水強度大、范圍集中且較大，暴雨區出現在急流最強盛區域或急流出口區，10次過程有3次全區性暴雨，1次跨區暴雨，6次區域性暴雨，其中7次過程出現大暴雨。

圖8 急流輻合型暴雨Fig. 8 Rainstorm affected by rapid convergence type

4.4 暖切變影響型

850 hPa的EC細網格初始場或3 h、6 h、9 h、12 h預報場2個時次以上在28°—30°N、112°—115°E范圍內有暖切變存在，切變北側為偏東氣流，切變南側為西南氣流，切變區域較寬廣。700 hPa的EC細網格形勢與850 hPa相近。形勢分型見圖9，此類過程降水強度較大、范圍較小，暴雨區出現在曲率最大的區域或風速輻合最大的區域。5次過程均為區域性暴雨，其中1次過程出現大暴雨。

圖9 暖切變影響型暴雨Fig. 9 Rainstorm affected by warm shear type

4.5 切變控制型

850 hPa的EC細網格在湘北有東北—西南向切變緩慢東移南壓進入洞庭湖區，維持時間在12 h以上，切變北側為東北（偏北）氣流，切變南側為西南氣流（大多≥12m/s），切變移距12 h大多≤1個經緯距。當850 hPa切變壓至岳陽北部時，700 hPa一般為≥12 m/s的西南急流，暴雨區在岳陽北部或中部，多為區域性暴雨。當850 hPa切變壓至岳陽南部時，700 hPa一般有切變相配合，并出現≥12 m/s的西南急流，暴雨區在岳陽南部或東部山區，并可出現大暴雨。形勢分型見圖10，此類過程降水強度較大、范圍集中且較大。11次過程中其中1次為全區暴雨，2次為跨區暴雨，8次為區域性暴雨，其中2次過程出現大暴雨。

圖10 切變控制型暴雨Fig. 10 Rainstorm affected by shear control type

4.6 切變東移南壓型

850 hPa的EC細網格在湘北有東北—西南向切變東移南壓南壓過洞庭湖區，影響時間在6～9 h，切變北側為偏北氣流，切變南側為西南急流（大多≥12 m/s），切變移距6 h超過2個經緯距。配合700 hPa的EC細網格一般為≥14 m/s西南急流，或有小槽或切變影響洞庭湖區。形勢分型見圖11。此類過程降水強度較大，范圍集中，多為區域性暴雨，暴雨區主要出現在850 hPa切變南側、西南急流區附近。當850 hPa西南急流風速≥20 m/s時有大暴雨出現。8次過程均為區域性暴雨，其中2次過程出現大暴雨。

圖11 切變東移南壓型暴雨Fig. 11 Rainfall affected by shear-eastward-moving and south-pressure type

5 小結與討論

藥姑山區范圍廣、坡度平，非常有利于氣流的上升運動，加之洞庭湖蒸發的水汽正好由西南氣流輸送到藥姑山區，因而藥姑山區是岳陽市暴雨最易產生和暴雨強度最大的地區；連云山區坡度較陡、山頂較高，有利于局地的上升運動，也是暴雨極易產生和局地暴雨強度較大的區域；幕阜山區雖有暴雨極易產生的區域，但暴雨強度小于藥姑山區和連云山區。地形是岳陽市暴雨出現頻率高和暴雨強度大的重要因素，天氣系統是暴雨出現的觸發因素。

低渦急流型降水強度大、范圍廣，多為全市性暴雨或大暴雨；急流輻合型降水強度大、范圍集中且較大，多為區域性暴雨或大暴雨；切變控制型降水強度較大、范圍集中、多為區域性暴雨或跨區暴雨；低渦切變型、切變東移南壓型降水強度較大、范圍集中，多為區域性暴雨；暖切變影響型降水強度較大、范圍較小，多為區域性暴雨。