涪陵 2010年5月6日暴雨天氣過(guò)程分析

廖曉荔,徐進(jìn)明,徐 洪,黃躍華,田鳳國(guó)

(重慶市涪陵區(qū)氣象局,重慶 涪陵 408000)

涪陵 2010年5月6日暴雨天氣過(guò)程分析

廖曉荔,徐進(jìn)明,徐 洪,黃躍華,田鳳國(guó)

(重慶市涪陵區(qū)氣象局,重慶 涪陵 408000)

利用常規(guī)資料和衛(wèi)星云圖及雷達(dá)回波等資料,對(duì)涪陵區(qū) 2010年5月6日出現(xiàn)的暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行分析,結(jié)果表明:暴雨發(fā)生前涪陵區(qū)維持晴好天氣,積聚了大量不穩(wěn)定能量,動(dòng)力和熱力條件促進(jìn)上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展,生成中小尺度云團(tuán),中小尺度對(duì)流云團(tuán)則是造成這次暴雨的直接系統(tǒng)。

暴雨;冷空氣;對(duì)流云團(tuán)

1 引言

涪陵區(qū)暴雨年平均出現(xiàn) 2.6次,多集中在每年的 6—8月,尤以 6月下旬—7月上旬最多,暴雨初日最早出現(xiàn)在 4月9日 (2005年)。2010年涪陵區(qū)大雨開(kāi)始于 3月23日,較歷年提前近 1個(gè)月。5月6日,在高空低槽、切變線(xiàn)和冷空氣的共同影響下,涪陵區(qū)出現(xiàn)了 2010年第一場(chǎng)暴雨,并伴有雷電和大風(fēng)。最強(qiáng)降水出現(xiàn)在我區(qū)長(zhǎng)江以北,其中 3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)達(dá)大暴雨,對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)造成較大損失。從歷史資料統(tǒng)計(jì)對(duì)比來(lái)看,5月6日涪陵本站 24h降水量87.1mm,排歷史日最大降水量 17位,而轄區(qū)內(nèi)李渡區(qū)域自動(dòng)站 24h降水量 152.6mm,為涪陵區(qū)有氣象歷史記錄以來(lái)最強(qiáng)的一次降水。李渡區(qū)域自動(dòng)站自 6日 00時(shí)至 05時(shí)連續(xù)多個(gè)時(shí)次出現(xiàn)小時(shí)降雨量超過(guò) 20mm的雨量,在涪陵區(qū)氣象歷史記錄上也是首次出現(xiàn)。

2 過(guò)程概況與災(zāi)情

受中尺度對(duì)流云團(tuán)影響,5月5日 23時(shí)起,涪陵區(qū)西北部與長(zhǎng)壽交界處的李渡開(kāi)始出現(xiàn)降水,隨著強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)的加強(qiáng)東移,我區(qū)長(zhǎng)江以北地區(qū)自西向東出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水。最大降水量出現(xiàn)在李渡,為152.6mm,1h最大降水量達(dá) 40.7mm;城區(qū)降水量87.1mm,04—05時(shí) 1h降水量最大,為 38.8mm。此次降水過(guò)程雨勢(shì)強(qiáng),降雨集中,并伴有強(qiáng)雷電和局部地區(qū)的短時(shí)陣性大風(fēng),涪陵區(qū)多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同程度受災(zāi),造成 4人死亡,民房、農(nóng)作物、電力、交通、水利設(shè)施嚴(yán)重受損,全區(qū)因?yàn)?zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失近 2.1億元。

圖 1 李渡 5日 21時(shí) -6日 20時(shí)逐時(shí)降雨量

3 天氣形勢(shì)

從此次暴雨的短期天氣形勢(shì)來(lái)看,是在高空低槽、切變線(xiàn)和冷空氣的共同影響下產(chǎn)生的。

如圖 2示,5日 08時(shí) 500hPa中高緯河套以北有低渦存在,河套中部有低槽,新疆到河套西部為強(qiáng)盛的西北氣流,形成西高東低的形勢(shì)。30°N多波動(dòng)?xùn)|移,在四川中部到云南東北部有淺槽,重慶為偏西氣流控制;700hPa四川盆地西南部有低渦,北部和南部有切變線(xiàn),盆地東部為西南氣流控制,有水汽輸送,急流位于東南沿海;850hPa重慶上空為偏東氣流,切變線(xiàn)位置偏東、偏南,低空急流位于東南沿海地區(qū)。

20時(shí)(圖 3),500hPa河套地區(qū)的高空槽加深并緩慢東移,高原東部到盆地東部為一致的西南氣流控制;700hPa低渦緩慢移出,盆地北部和南部的切變線(xiàn)維持;850hPa重慶中部有弱的切變,廣西到重慶東側(cè)為偏南氣流,盆地東部有水汽輸送。高低空環(huán)流形勢(shì)分析表明,高層有低槽、中低層有切變線(xiàn)東移,低層盆地東側(cè)有偏南暖濕氣流,輸送水汽。西南暖濕氣流對(duì)暴雨的產(chǎn)生有重要的動(dòng)力和熱力作用,為低層帶來(lái)潛在不穩(wěn)定的暖濕空氣。

圖 2 2010年5月5日 08時(shí)天氣形勢(shì)

圖 3 2010年5月5日 20時(shí)天氣形勢(shì)

高空冷平流和地面弱冷空氣的入侵是觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣的原因。5日 20時(shí),500hPa新疆到河套西部為大范圍的負(fù)變溫區(qū),槽后強(qiáng)盛的西北氣流向盆地東部輸送冷平流;700hPa和 850hPa的強(qiáng)冷平流位于河套西部到盆地東部之間,分別有 -16℃和 -11℃的負(fù)變溫中心,表明高空冷平流強(qiáng)勁。重慶上空為暖平流或弱的冷平流區(qū),在強(qiáng)冷平流的沖擊下,易產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣。

5日 20時(shí)盆地大部為熱低壓控制,有利于潮濕不穩(wěn)定能量的聚集。高空河套地區(qū)的低槽加深發(fā)展,伴隨地面有冷空氣南下,在四川盆地北部有冷鋒,由于鋒后冷高壓強(qiáng)度較弱,冷空氣也較弱,隨著地面弱冷空氣入侵盆地,暖空氣被抬升而形成對(duì)流 (圖 14)。

4 物理量分析

中小尺度的對(duì)流云團(tuán)是造成此次暴雨的直接系統(tǒng),對(duì)流性天氣的形成必須具備 3個(gè)基本條件,即:水汽條件、不穩(wěn)定層結(jié)條件和抬升力條件。

4.1 水汽條件

水汽是產(chǎn)生暴雨的必要條件。水汽通量散度表示輸送來(lái)的水汽集中程度。5日 20時(shí)850hPa從廣西經(jīng)貴州、湖南到重慶為偏南風(fēng)控制,有水汽輸送。圖5為 5日 20時(shí) 850hPa水汽通量散度,可以看出,西南地區(qū)大部為水汽通量輻合區(qū),表明低層的水汽通道已經(jīng)建立,重慶地區(qū)有較充分的水汽供應(yīng)。

4.2 不穩(wěn)定層結(jié)條件

T-lnP圖是一種能用來(lái)直觀(guān)考察大氣穩(wěn)定性變化的工具,并得到穩(wěn)定度指標(biāo)。從重慶站 T-lnP圖(圖略)上可見(jiàn),5日 20時(shí) K指數(shù)為 34℃,沙氏指數(shù)為 -2.18℃,700hPa以上空氣濕度較小,中低層空氣濕度大,有強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的可能性。強(qiáng)的垂直風(fēng)切變可引起氣旋性渦度增加,從而對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣起到加強(qiáng)和維持作用,20時(shí)重慶站上空有明顯的垂直風(fēng)切變,有利于強(qiáng)對(duì)流天氣加強(qiáng)和維持。

5日 08時(shí),500hPa新疆到河套西部強(qiáng)盛的西北氣流向盆地東部輸送干冷平流,使重慶大部地區(qū)500hPa的溫度露點(diǎn)差在 20℃以上異常干燥,由于中低層有偏南氣流輸送水汽,700hPa的溫度露點(diǎn)差迅速減小為 8～12℃,850hPa繼續(xù)減小到 4℃左右接近飽和。重慶地區(qū)上空這種上干下濕的大氣層結(jié)非常不穩(wěn)定,在有外力抬升的情況下,極易產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣。

圖 6 2010年5月5日 08時(shí) 500hPa(a)、700hPa(b)、850hPa(c)溫度露點(diǎn)差分布圖

根據(jù)重慶和達(dá)州 5日 08時(shí)、20時(shí)和 6日 08時(shí)單站高空資料計(jì)算,可知:從 5日 08—20時(shí)四川盆地東部的能量迅速積聚,有發(fā)生對(duì)流性天氣的可能,5日夜間到 6日凌晨重慶中部和東南部發(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣后,大氣中的不穩(wěn)定能量得以釋放,重慶和達(dá)州的 SI(沙氏指數(shù))迅速上升,Cape(對(duì)流有效位能)迅速減小。

4.3 抬升條件

在低層輻合流場(chǎng)上空又有輻散流場(chǎng)疊加,那么抬升力更強(qiáng),常會(huì)造成嚴(yán)重的強(qiáng)對(duì)流天氣。從 5月5日 20時(shí)的散度場(chǎng)(圖 7)可見(jiàn),暴雨區(qū)上空 200hPa為正散度區(qū),正散度中心為 28×10-5s-1,位于四川、甘肅和陜西三省交界處;暴雨區(qū)上空 850hPa為負(fù)散度區(qū),重慶東北部和湖北西部有 -8×10-5s-1的負(fù)散度中心。散度場(chǎng)的這種垂直分布表明,高層輻散明顯強(qiáng)于低層輻合,高層輻散形成的抽吸作用有利于低層輻合和對(duì)流上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)。

表 1 2010年05月05日 08時(shí)—06日 08時(shí)重慶、達(dá)州探空資料主要穩(wěn)定度指標(biāo)

圖 7 2010年5月5日 20時(shí) 200hPa(a)、850hPa(b)散度場(chǎng)

5 衛(wèi)星云圖特征

從 FY2E衛(wèi)星紅外云圖上可見(jiàn),5月5日 20時(shí)四川東南部有低渦云團(tuán)?生成,重慶中部為少量低云覆蓋。22時(shí)低渦云系?發(fā)展東移,重慶中西部的長(zhǎng)江以北地區(qū)有對(duì)流云團(tuán)?形成,受其影響,重慶中西部偏北局部地區(qū)出現(xiàn)雷陣雨。23時(shí)低渦云團(tuán)?繼續(xù)發(fā)展并向東北方向移動(dòng),對(duì)流云團(tuán)?范圍縮小強(qiáng)度增強(qiáng),中心位于長(zhǎng)壽附近,長(zhǎng)壽出現(xiàn)雷雨。6日 00時(shí)低渦云團(tuán)?和對(duì)流云團(tuán)?均迅速發(fā)展,向東北方向移動(dòng),重慶中部的長(zhǎng)壽、墊江、涪陵在強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)的影響下出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水和強(qiáng)對(duì)流天氣。01時(shí),低渦云團(tuán)和對(duì)流云團(tuán)打通?,01時(shí) 30分云團(tuán)?發(fā)展強(qiáng)盛,結(jié)構(gòu)密實(shí),云團(tuán)進(jìn)入到穩(wěn)定階段,重慶除東北部偏北和西部偏北地區(qū)外,均在強(qiáng)云團(tuán)的覆蓋下,重慶中部和東南部地區(qū)出現(xiàn)的強(qiáng)降水均由該云團(tuán)直接造成。

6 雷達(dá)回波特征

6.1 基本反射率因子

從重慶雷達(dá) 1.5°仰角的反射率因子圖上可見(jiàn), 5日 23時(shí) 29分,長(zhǎng)壽境內(nèi)有對(duì)流回波,回波有 2個(gè)強(qiáng)中心,一個(gè)中心強(qiáng)度?為 50—55dBz,向東北方向移動(dòng),另一個(gè)中心?達(dá) 60—65dBz,向東偏南方向移動(dòng),回波頂高均在 15～17Km。23日 47分,偏南的強(qiáng)回波中心?移入涪陵境內(nèi),涪陵和重慶交界處的李渡、石沱等地開(kāi)始出現(xiàn)降水,之后涪陵境內(nèi)的強(qiáng)回波中心略有減弱,為 55～60dBz,強(qiáng)降水回波帶中不斷有強(qiáng)對(duì)流單體新生、合并,使得位于涪陵長(zhǎng)江以北地區(qū)的強(qiáng)回波長(zhǎng)時(shí)間維持,涪陵區(qū)北部出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水,并伴有強(qiáng)雷暴。

6日 00時(shí) 48分,向東北方向移動(dòng)的強(qiáng)回波?移動(dòng)到墊江,中心最大強(qiáng)度為 68dBz,強(qiáng)中心出現(xiàn)“三體散射”現(xiàn)象。6日 01時(shí) 12分,強(qiáng)回波?移動(dòng)到墊江和梁平交界處并出現(xiàn)明顯的“三體散射”現(xiàn)象,表明強(qiáng)回波處將會(huì)產(chǎn)生大風(fēng)和強(qiáng)冰雹,此時(shí)正是墊江縣沙坪鎮(zhèn)產(chǎn)生 11級(jí)大風(fēng)和冰雹的時(shí)間。

6.2 平均徑向速度

強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生前,0.5°仰角的基本速度圖上,重慶中部為大片的負(fù)速度區(qū),2010年5月5日 23時(shí) 23分長(zhǎng)壽和涪陵交界處出現(xiàn)一個(gè)閉合的正速度區(qū),即逆風(fēng)區(qū),該逆風(fēng)區(qū)的出現(xiàn)預(yù)示強(qiáng)降水的開(kāi)始,其上有強(qiáng)烈輻合輻散,形成有利于暴雨產(chǎn)生的垂直環(huán)流結(jié)構(gòu),促使強(qiáng)回波維持。在同一時(shí)刻 2.4°仰角的基本速度圖上,則為大片的正速度區(qū)里嵌著負(fù)速度區(qū),表明重慶中部地區(qū)存在強(qiáng)的垂直風(fēng)切變。逆風(fēng)區(qū)、垂直風(fēng)切變與強(qiáng)降水區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

7 結(jié)論

通過(guò)對(duì) 2010年5月6日發(fā)生在重慶中部和東南部地區(qū)的強(qiáng)降水天氣過(guò)程的天氣形勢(shì)、物理量、衛(wèi)星云圖、雷達(dá)回波等資料的分析,得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:

①此次暴雨雨勢(shì)強(qiáng),且降雨集中,并伴有強(qiáng)雷電和局部地區(qū)的短時(shí)陣性大風(fēng),涪陵區(qū)多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同程度受災(zāi)。

②此次暴雨影響系統(tǒng)是高空低槽、切變線(xiàn)和冷空氣。高空較強(qiáng)冷平流和地面弱冷空氣的入侵是觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣的原因。

③從物理量的分析可見(jiàn),重慶地區(qū)具備對(duì)流性天氣的形成 3個(gè)基本條件是:西南地區(qū)大部為水汽通量輻合區(qū),表明低層的水汽通道已經(jīng)建立,有較充分的水汽供應(yīng);大氣具有強(qiáng)對(duì)流發(fā)生的不穩(wěn)定層結(jié)條件和明顯的垂直風(fēng)切變;低層輻合高層輻散形成的抽吸作用有利于低層輻合和對(duì)流上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)。

④低渦云團(tuán)和對(duì)流云團(tuán)的合并加強(qiáng)造成重慶中部和東南部地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降水。

⑤初始階段強(qiáng)回波有 2個(gè)強(qiáng)中心,一個(gè)向東北方向移動(dòng)到墊江、梁平等地,另一個(gè)向東偏南方向移動(dòng)到涪陵。涪陵區(qū)的強(qiáng)降水回波帶中不斷有強(qiáng)對(duì)流單體新生、合并,使得強(qiáng)回波長(zhǎng)時(shí)間維持,并出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水,且伴有強(qiáng)雷暴;向東北方向移動(dòng)的強(qiáng)回波出現(xiàn)“三體散射”現(xiàn)象,并產(chǎn)生大風(fēng)和強(qiáng)冰雹?；舅俣葓D上的逆風(fēng)區(qū)和垂直風(fēng)切變與強(qiáng)降水區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

[1] 朱乾根,林錦瑞,壽紹文,等.天氣學(xué)原理與方法[M].北京:氣象出版社,2000.

[2] 俞小鼎,姚秀萍,熊廷南,等 .多普勒天氣雷達(dá)原理與業(yè)務(wù)應(yīng)用[M].北京:氣象出版社,2006.

[3] 陶詩(shī)言 .中國(guó)之暴雨[M].北京:氣象出版社,1980.

P458

B

2010-09-10

廖曉荔 (1981-),女,工程師,主要從事天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測(cè)工作。

1003-6598(2010)增刊 -0015-05