江漢平原一次初夏暴雨的診斷分析

賀程程，何志學(xué)，陳國剛，趙卓勛，張紅燕

(湖北省荊州市氣象局，湖北 荊州 434020)

暴雨研究與監(jiān)測是世界各國的熱門課題。隨著對暴雨成因研究的深入，探測、通訊、信息處理和暴雨預(yù)報方法都有較大進(jìn)展，對暴雨天氣過程的發(fā)生、發(fā)展和結(jié)束有了較清楚的認(rèn)識［1］，相應(yīng)建立起一套預(yù)報思路和方法［2－11］。隨著科技的發(fā)展，暴雨預(yù)報準(zhǔn)確率不斷提高，但暴雨落區(qū)落點(diǎn)和確切發(fā)生時間依然是暴雨預(yù)報的一大難題。為更好滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的需求，為國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)和重大社會活動提供可靠的氣象保障，中國氣象局提出了發(fā)展精細(xì)化預(yù)報的戰(zhàn)略規(guī)劃。矯梅燕［12］提出了提高天氣預(yù)報準(zhǔn)確率的幾個問題，我們則認(rèn)為開展精細(xì)化預(yù)報，特別是暴雨的落區(qū)落點(diǎn)問題尤為重要。為此，對江漢平原2009年6月8日發(fā)生的強(qiáng)降水過程進(jìn)行落區(qū)落點(diǎn)的診斷分析，以期為提高暴雨災(zāi)害的預(yù)報精度提供參考。

1 雨情和災(zāi)情

2009年6月7－8日江漢平原自西向東出現(xiàn)了大到暴雨和局部大暴雨，7日20:00至8日20:00雨量荊州 40.8 mm，松滋 51.6 mm，公安 58.0 mm，石首 96.3 mm，監(jiān)利 60.1 mm，洪湖 52.7 mm，仙桃 66.8 mm，武漢 55.2 mm，漢川 51.0 mm，天門 45.2 mm，潛江 39.4 mm，荊門 58.0 mm，京山69.5 mm，鐘祥39.7 mm，其中有10站為暴雨，其余站為大到暴雨。荊州自動雨量站(圖1)顯示，7日2:00至9日8:00過程雨量最大的是監(jiān)利的朱河，為118.8 mm，超過100 mm有11站位于石首和洪湖，超過50 mm有78站。此次暴雨雨量大、降雨過程長、覆蓋面廣，石首市15萬人受災(zāi);農(nóng)作物受災(zāi)面積5 200 hm2;直接經(jīng)濟(jì)損失1 800萬元。監(jiān)利共有1 133 hm2農(nóng)田被淹沒，其中:水稻 133 hm2，棉花 666 hm2，西瓜 333 hm2，造成經(jīng)濟(jì)損失200多萬元;另外，工業(yè)企業(yè)、窯廠均因水淹造成貨物成品、半成品、設(shè)備等受損，造成經(jīng)濟(jì)損失100多萬元。

圖1 6月8日8:00 850 hPa情況

2 環(huán)流背景和影響系統(tǒng)

2.1 形勢場

6月8日8:00 500 hPa圖顯示，從內(nèi)蒙穿過陜西到重慶一線有明顯的深厚低壓槽，這一低槽是從7日20:00河套以西東移過來的，其引導(dǎo)冷空氣沿等高線南下，與暖濕西南氣流輻合于湖北。7日2:00地面圖上有一強(qiáng)大的低壓倒槽，倒槽中心位于河套西部到川西地區(qū)，并緩慢東移，直至8日20:00倒槽中心仍位于河套東部，湖北一直處于該倒槽中，倒槽的存在有利于地面流場在湖北中南部輻合，為此次暴雨過程提供了大尺度背景。

2.2 低空急流和切變線

6月8日8:00 700 hPa圖顯示，重慶存在一穿心低渦，它隨著500 hPa低槽的引導(dǎo)而東移影響湖北，20:00移到江漢平原南部，造成江漢平原南部的暴雨天氣過程;同時8:00 700 hPa圖顯示湖南南部和貴州有一支風(fēng)速≥16 m·s－1，最大風(fēng)速達(dá)20 m·s－1，呈氣旋式環(huán)流，強(qiáng)勁的西南氣流向江漢平原南部輸送水汽。

6月8日8:00 850 hPa圖 (圖1)顯示，湖北境內(nèi)有一“人”字型切變線，同時在湖南南部和貴州存在風(fēng)速≥16 m·s－1，最大風(fēng)速達(dá)20 m·s－1的呈氣旋式環(huán)流形勢的強(qiáng)勁西南急流。切變線和低空急流的存在為此次暴雨過程提拱了強(qiáng)烈的動力條件和充沛的水汽條件，暴雨就發(fā)生在低空急流左前方氣旋式彎曲處和低層冷暖切變線“人”型夾角內(nèi)。

3 物理量場特征

3.1 水汽通量和水汽通量散度

暴雨的產(chǎn)生必須有充足的水汽來源，水汽通量顯示此次暴雨過程的水汽源于孟加拉灣，7日20:00 700和850hPa的水汽通量只有8～9 g·hPa－1·cm－1·s－1，到 8 日 8:00 700 和850 hPa的水汽通量明顯增大為 15～17 g·hPa－1·cm－1·s－1，這可能是 8 日 8:00 700 和850 hPa的水汽通量散度的強(qiáng)烈輻合形成的，強(qiáng)降水就發(fā)生在水汽通量中心附近的密集區(qū)內(nèi) (圖2)，水汽通量散度輻合的右前方 (圖3)。

3.2 垂直速度

暴雨的產(chǎn)生不僅需要充沛的水汽條件，還要有強(qiáng)烈的動力條件。垂直速度場特征顯示8日8:00在垂直方向上，最強(qiáng)的上升運(yùn)動中心出現(xiàn)在300～700 hPa層內(nèi) (圖4)，且上升氣流延展至200 hPa高度層上，并有一個東移減弱的過程，至8日20強(qiáng)上升中心才移至暴雨中心，300 hPa甚至已移出暴雨中心，正是由于此次過程的動力條件和水汽條件并非同步配合，水汽條件超前于動力條件，才未形成中尺度雨團(tuán)，過程降水只是在緩慢穩(wěn)定中進(jìn)行。

3.3 假相當(dāng)位溫

圖2 6月8日8:00 850 hPa水汽通量場

圖3 6月8日8:00 850 hPa水汽通量散度場

圖4 6月8日20:00 500 hPa垂直速度場

為預(yù)報工作實(shí)用方便，對micaps資料不作任何加工處理，直接取用micaps的假相當(dāng)位溫資料，從中找出具有預(yù)報指示作用的參考點(diǎn)似更實(shí)用快捷。從圖5－6可以看出，強(qiáng)降水發(fā)生前，7日20:00 500，700和850 hPa江漢平原均處于 θse舌狀高值區(qū)密集帶的右前方 (圖5為7日20:00 700 hPaθse)，強(qiáng)降水發(fā)生時8日8:00和20:00 500 hPa處于舌狀高值密集帶的左后側(cè) (圖6為8日20:00 700 hPaθse)，700，850 hPa江漢平原均處于 θse舌狀高值區(qū)或其密集帶中。也就是說 θse舌狀高值密集帶的右前側(cè)對強(qiáng)降水有一定指示作用。

3.4 K指數(shù)

圖7顯示，7日20:00，8日8:00和8日20:00江漢平原均處于氣團(tuán)指標(biāo)K指數(shù)的舌狀高值區(qū)。7日20:00僅江漢平原處于舌狀高值區(qū)，8日8:00舌狀高值區(qū)擴(kuò)大，20:00江漢平原南部較北部的K值更大。表明連續(xù)處于K值舌狀高值區(qū)且K值越大的地方為強(qiáng)降水區(qū)。

圖 5 6 月 7 日 20:00 700 hPa θse(℃)

圖 6 6 月 8 日 20:00 500 hPa θse(℃)

圖7 6月8日11:30 FY2C紅外云圖

4 紅外云圖和雷達(dá)產(chǎn)品

4.1 紅外云圖

6月8日8:30－16:30的 FY2C紅外云圖 (顯示，此次暴雨天氣過程的“人”字型云系，與850 hPa的冷切和風(fēng)速切變相對應(yīng)，也正好與強(qiáng)降水區(qū)域?qū)?yīng)，該云系表明此次暴雨天氣過程具備強(qiáng)烈的動力條件和充沛的水汽條件。隨著該云系的東移減弱，降水也逐漸停止。

4.2 雷達(dá)回波強(qiáng)度

此次暴雨天氣過程在雷達(dá)圖上表現(xiàn)為自西南向東北移動的回波，各站點(diǎn)回波強(qiáng)度始終維持在35 dBZ或以上，最強(qiáng)45 dBZ。從雷達(dá)回波強(qiáng)度可以看出，此次過程是一次穩(wěn)定性的降水，從降雨開始，降水強(qiáng)度最大不超過6 mm·h－1。

5 小結(jié)

本次區(qū)域性暴雨是由高空低槽和低空低渦切變東移引起的。強(qiáng)降水的落區(qū)為低空急流左前方氣旋性彎曲處，低層冷暖切變線的夾角內(nèi)。水汽通量等值線最密集的區(qū)域特別是水汽通量高值中心附近的等值線最密集區(qū)是水汽輻合最強(qiáng)的區(qū)域，對應(yīng)著水汽通量散度的負(fù)中心，也就是強(qiáng)降水的主要落區(qū)。強(qiáng)降水發(fā)生在水汽通量中心附近的密集區(qū)內(nèi)，水汽通量散度輻合的右前方。連續(xù)處于K指數(shù)值舌狀高值區(qū)且更大高值區(qū)的地方為強(qiáng)降水區(qū)。假相當(dāng)位溫舌狀高值密集帶的右前側(cè)為強(qiáng)降水的落區(qū)。

［1］陶詩言.中國之暴雨［M］.北京:氣象出版社，1980:1－255.

［2］丁一匯.1991年江淮流域持續(xù)性特大暴雨研究［M］.北京:氣象出版社，1993:1－255.

［3］陶詩言，倪允琪.1998年夏季中國暴雨的形成機(jī)理與預(yù)報研究［M］.北京:氣象出版社，2001:1－184.

［4］鮑媛媛，李鋒，矯梅燕.2003年淮河流域特大暴雨期間低緯環(huán)流分析［J］.氣象，2004，30(2):25－29.

［5］楊克明，許映龍，王東升，等.長江中下游梅雨鋒暴雨的結(jié)構(gòu)和特征［J］.氣象，1998，24(2):13－17.

［6］李世剛，姚道強(qiáng)，徐遠(yuǎn)波，等.“07.5”湖北大暴雨的中尺度及降水成因分析［J］.暴雨災(zāi)害，2007，26(3):230－235.

［7］彭春華，王麗.“98.7”武漢特大暴雨的能量鋒鋒生分析［J］.華中師范大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，1999，33(1):126－131.

［8］黃治勇，王玨，王興濤，等.鄂東南一次大暴雨過程成因分析和潛勢預(yù)報［J］.暴雨災(zāi)害，2007，26(2):125－129.

［9］趙玉春，王葉紅.“7.22”長江中游暴雨中尺度系統(tǒng)的數(shù)值模擬與分析［J］.氣象，2005，31(1):13－18.

［10］洪國平，彭春華.武漢市梅雨期暴雨天氣模型及預(yù)報［J］.湖北氣象，1998(3):17－18.

［11］彭春華，李新民，熊秋芬.湖北省區(qū)域性大暴雨過程中物理量的天氣學(xué)分析［J］.華中師范大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，1991，25(2):229－235.

［12］矯梅燕.提高天氣預(yù)報準(zhǔn)確率的幾個問題［J］.氣象，2007，33(11):4－5.