兩路冷空氣作用下銅仁市一次特大暴雨診斷分析

摘 要：利用地面常規觀測、加密自動站降水及ARE5 0.25°×0.25°再分析資料，對2021年8月13日夜間主要發生在貴州省銅仁市東部的一次特大暴雨天氣過程進行診斷分析，結果表明：副高先退后進，且強降水時段西伸加強，有利于降水系統長時間維持和低層水汽持續輸送；西北路徑冷空氣先于東北路徑冷空氣到來，兩者與偏南氣流對峙作用在銅仁市西部和東部產生了明顯的2條暴雨帶；梵凈山高大地形阻擋有利于低層偏東氣流分流和抬升，加強了東部降水強度；較高的CAPE值和K指數為強降水提供了必要條件。

關鍵詞：特大暴雨；低渦切變；中尺度輻合線；地形作用

中圖分類號：P458.121.1 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）09–0-03

貴州省地處我國西南山區腹地，以山地和丘陵為主，氣候復雜多變，夏季多發生暴雨洪澇、泥石流等災害，嚴重威脅了人民群眾的生命財產安全。夏季暴雨受到多種系統的共同影響，吳哲紅等[1]從不穩定機制出發，分析了2004年5月29—30日貴州省的一次暴雨過程，結果表明此次暴雨是多種尺度系統的相互作用及對流不穩定能量觸發的。劉莉娟等[2]分析2000年6月貴州省罕見強降水天氣過程的成因發現，極渦、副熱帶高壓、季風槽、西南渦、低渦切變及高低空急流導致了此次強降水。張洪英等[3]分析低空冷式切變線引發區域性大暴雨的成因發現，低層冷式切變線是引發大暴雨的主要系統，暴雨主要產生在低空冷式切變線右側、西南低渦的東北象限及低空急流的左前方。池再香等[4]研究了南支槽背景下，地形對貴州水城南部特大暴雨的作用，得出了喇叭口地形的收縮作用能加強并維持迎風坡垂直上升運動，使得水汽不斷向云內卷入，延長暴雨云團在其上空的停留時間。楊曉霞等[5]發現有利的地形對局地短時極強降水的產生有重要作用。毛程燕等[6]指出西風槽與副熱帶高壓對峙、中層弱冷空氣入侵、切變線及地面梅雨鋒的存在是形成2016年6月一次區域性暴雨“列車效應”的主要原因。

然而，當前對銅仁市暴雨落區的研究較少，李小蘭等[7]、楊群等[8]分析指出，在貴州高原北側附近的銅仁市、遵義市和重慶市交界處，受兩股冷空氣影響，常常有錮囚鋒形成，且伴隨低渦。主要是偏北冷空氣從秦嶺東、西兩側分流南下，一支經四川盆地南下向東流至盆地東側，另一支隨后經長江中下游平原向西回流至貴州省東北部，兩路冷空氣作用下往往導致貴州省出現明顯的暴雨天氣過程，而銅仁市往往會形成東西2個暴雨落區。以上專家學者對各地暴雨的成因進行分析，已取得一些研究成果，但銅仁市受到梵凈山高大地形影響，對梵凈山地形作用產生的局地強降水觸發機制還有待深入研究。

通過常規和加密自動站降水資料、臺站探空資料和NCEP 0.25°×0.25°再分析資料，對2021年8月13日發生在銅仁市一次特大暴雨降水過程的環流形勢、水汽條件、能量條件、地形條件進行分析，并結合銅仁市多普勒雷達分鐘數據，與地面系統進行對比分析。通過這些診斷分析，得出貴州省銅仁市區域性暴雨的規律和預報著眼點，為今后的暴雨預報提供參考。

1 降水實況

2021年8月13日08：00—14日08：00，貴州省東北部及南部出現了區域性大暴雨天氣過程，主要有2條暴雨帶，即遵義東南部至銅仁市西部形成一條暴雨帶，銅仁市東部至黔東南中部至黔南再至黔西南出現一條暴雨帶。銅仁市則出現了特大暴雨天氣（圖1a），全市共出現2站特大暴雨，56站大暴雨，162站暴雨，強降水主要集中在8月13日20：00—14日02：00，最大累計降水量為松桃普覺263.2 mm，最大小時雨強為松桃普覺89.4 mm（圖1b），8月14日05：00后降水逐漸減弱，08：00降水基本結束。此次強降水具有局部雨強大、降水集中的特點，強降水主要分為2條暴雨帶，一條是集中在銅仁市梵凈山東部雨帶，另一條是銅仁市西部德江—沿河—思南—石阡雨帶，2條暴雨帶與梵凈山地形可能存在一定的聯系。強降水主要集中在2～3 h內，導致松桃、江口、碧江等區（縣）不同程度受災，多地出現山體滑坡、道路中斷、城鎮內澇等災情。

2 環流形勢與能量條件分析

2.1 500 hPa環流形勢分析

2021年8月13日08：00 500 hPa高空，亞洲中高緯呈現“兩槽一脊”的環流形勢。中低緯地區從西南地區至華北地區受明顯的高空槽影響，貴州省北部處于槽前上升運動區，副熱帶高壓控制我國華南地區；8月13日20：00，整個高空槽緩慢東移，并逐步分為兩段，其中，貴州省北部高空槽東移至銅仁市中部，槽后西北氣流有利于引導地面冷空氣南下影響貴州省，此時貴州省西北部開始出現降水雨帶，而副高588線已東退至華南沿海一線；8月13日23：00，高空槽緩慢移至銅仁市東部邊緣，此時副高588線卻西伸加強，重新控制華南地區，銅仁市強降水此時逐步加強；8月14日02：00低槽逐步向東移出銅仁市，副高588線再次退至沿海一線，銅仁市降水逐漸減弱。綜上可知，副高從8月13日08：00～20：00逐步東退，有利于冷空氣南下影響銅仁市，從20：00～23：00逐步西進加強，有利于形勢穩定，形成局部強降水。

2.2 低渦切變線

8月13日08：00，700 hPa上重慶南部有一低渦建立，低渦西段切變線位于貴州省西北部邊緣，廣西—貴州—湖南一帶低空西南氣流達10 m/s，西南氣流將孟加拉灣水汽向貴州省西北部輸送。850 hPa上（圖2a）低渦西段冷式切變線位于貴州省遵義北部至畢節一帶，貴州省中東部位于一股強度達10 m/s的西南氣流左前側，有利于上升運動。8月13日白天到夜間，由于高層低槽東移，帶動低層重慶低渦切變線緩慢東移南壓，8月13日20：00 700 hPa切變線東移至遵義—黔南一帶，銅仁市位于西南氣流左側，水汽供應充足，銅仁市比濕達到12 g/kg，850 hPa上（圖2b）低渦切變線移動至遵義—黔西南一帶，銅仁市比濕達到18 g/kg，為暴雨的產生提供了充足水汽。同時，貴州省東北部冷空氣南壓，形成東北回流，東北急流開始建立，風速達16 m/s，東北急流與偏南氣流在銅仁市西北—東北方向形成切變，2股冷空氣在銅仁市西北部相遇對峙，導致銅仁市東部、北部受到切變線影響出現強降水。8月13日20：00至翌日02：00東北急流加強，逐漸轉為東北風，銅仁市的切變線南壓并轉為東西走向，強降水區域逐漸向南移動。8月13日02：00—14日08：00，低渦切變線逐漸東移南壓并移出銅仁市，降水逐漸減弱結束。由此可知，在銅仁市強降水期間，低渦西段冷式切變線東移南壓形成鋒面降水，導致銅仁市西部出現強降水，隨著東北部冷空氣回流，低渦東段切變線南壓，在切變線南側形成強降水，同時低渦中心附近兩股冷空氣相遇形成對峙，也利于銅仁市西北部出現強降水。

2.3 中尺度系統分析

從圖3可知，8月13日20：00 500 hPa高空槽已東移至銅仁市上空，副高已退至沿海一帶；700 hPa低渦位于重慶中部，此時低渦西段冷式切變線位于遵義東部至銅仁市西部邊緣一帶，整個銅仁市區域為高濕度區；850 hPa低渦位于重慶南部，低渦西段冷式切變線已影響銅仁市西部，低渦東段暖式切變線已影響銅仁市東部，且東部邊緣出現了12 m/s的東北風急流，銅仁市位于高濕區；地面上受兩股冷空氣影響形成2條冷鋒，在銅仁市西北部相持，東北路徑冷空氣靠近時，受梵凈山阻擋，東北氣流分流，一部分氣流從北側回流至沿河德江一帶，與西路冷空氣匯合形成對峙，另一部分氣流在梵凈山東側南下，有利于梵凈山東側形成地面輻合線，從而形成對流；整個東北氣流向西回流時，梵凈山的地形阻擋迎風坡抬升作用加強，有利于梵凈山東側形成強降水。銅仁市西部受冷式切變線影響出現了冷鋒云系降水雨帶，而東部受冷鋒靠近，在暖切變附近形成了明顯的對流雨帶，在梵凈山地形作用下，東部強降水強度明顯增強，出現特大暴雨。

2.4 能量條件分析

2021年8月13日銅仁市從地面到500 hPa溫度露點差較小，水汽達到飽和，濕層深厚，利于強降水天氣的產生；CAPE值在8月13日20：00達到2 588.3 J/kg，K指數達到38 ℃，大氣不穩定能量明顯增強，大氣處于不穩定狀態，有利于對流天氣的產生（圖4）。綜上可知，銅仁市中東部產生強降水期間，中低層具有高濕高能的環境，在有利的動力和熱力條件下，隨著地面弱冷空氣的入侵，在地面中尺度輻合線上觸發產生深厚對流，使不穩定能量的釋放，造成強降水天氣的產生。

3 結論

（1）高空槽、低層低渦切變線及地面冷鋒是產生強降水的主要天氣系統，500 hPa副高的先進后退為降水提供了有利條件，副高東退利于引導冷空氣南下，然后副高西伸加強利于形勢穩定形成強降水。

（2）低層切變線及地面兩路冷空氣先后影響銅仁市是產生兩條暴雨帶的關鍵，低渦西段冷式切變線與西北路徑冷空氣配合最先導致銅仁市西部出現降水雨帶，低渦東段暖式切變線配合東北路徑冷空氣導致銅仁市東部產生對流降水。

（3）梵凈山山脈的阻擋使輻合線中斷于梵凈山東部，導致梵凈山西部一側降水減弱，但在梵凈山東部地形增強了氣流的輻合，同時對氣流有抬升作用，其東部迎風坡不斷產生對流單體，使得銅仁市東部的降水得到增強。

（4）強降水發生時CAPE值達2 588.3 g/kg，K指數為38 ℃，能量條件好，對流不穩定性較強，中低層水汽輸送條件好，有利于銅仁市對流降水產生。

參考文獻

[1] 吳哲紅，虞蘇青，丁治英，等.貴州地區一次暴雨的數值模擬及不穩定性診斷分析[J].高原氣象，2008，27（6）：1307-1314.

[2] 劉莉娟，張潤瓊，壽紹文，等.2000年6月貴州罕見強降水天氣過程的成因分析[J].貴州氣象，2010，3（37）：843-855.

[3] 張洪英，王英，趙敏芬，等.低空冷式切變線引發區域性大暴雨成因分析[J].氣象科技，2010，38（S1）：29-34.

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[5] 楊曉霞，蔣義芳，胡順起，等.2009年“8·17”魯南低渦暖式切變線極強降水分析[J].暴雨災害，2013，32（3）：224-234.

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[7] 李小蘭，陳軍，滕林，等.貴州高原北側錮囚鋒上一次低渦形成過程[J].干旱氣象，2018，36（1）：44-49.

[8] 楊群，張李娟，胡萍.重慶低渦影響下貴州銅仁兩次暴雨過程分析[J].沙漠與綠洲氣象，2021，15（4）：26-34.

收稿日期：2024-06-17

作者簡介：吳增宇（1997—），男，貴州天柱人，助理工程師，研究方向為綜合氣象業務。