洞庭湖地區(qū)一次暴雨過程分析

杜亞軍 歐陽紅 楊偉

摘要 利用常規(guī)天氣資料、衛(wèi)星云圖資料、雷達(dá)資料，對(duì)2013年 6月5～7日岳陽地區(qū)一次暴雨天氣過程的環(huán)流背景、衛(wèi)星雷達(dá)資料、物理量場(chǎng)等進(jìn)行了天氣學(xué)診斷分析。結(jié)果表明，高空低槽、中低層低渦切變及地面冷空氣是這次暴雨天氣過程的主要影響系統(tǒng);低渦東移過程中，低渦與低槽、中低層切變結(jié)合，是此次暴雨過程的有利條件之一;K指數(shù)和位勢(shì)渦度的演變與暴雨的發(fā)生發(fā)展一致，具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)暴雨有較好的指示作用。

關(guān)鍵詞 暴雨;過程分析;診斷分析;物理量場(chǎng)

中圖分類號(hào) S161.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）33-11896-05

Analysis on a Rainstorm Process in Dongting Lake Area

DU Ya-jun， OUYANG Hong，YANG Wei （Yueyang Meteorological Bureau，Yueyang， Hunan 414000）

Abstract Using the routine weather data， satellite cloud picture， radar data， during June 5-7， 2013， diagnosis analysis was conducted on circulation background， satellite radar data， physical quantity of a heavy rain weather process in Yueyang. The results show that the low trough， low-rise low vortex shear and ground cold air are the main influence system for the heavy rain process. In the process of the low vortex eastward， low vortex with low trough， the low-rise shear， is one of the advantages of the heavy rain process; The evolution of K index and potential vorticity development is consistent with the incidence of heavy rain， has the very good corresponding relation， the better indicator of the heavy rain.

Key words Rainstorm; Process analysis; Diagnosis analysis; Physical quantity

作者簡(jiǎn)介 杜亞軍（1985- ），男，山東濟(jì)寧人，助理工程師，碩士，從事天氣氣候研究。

收稿日期 2014-10-16

洞庭湖地區(qū)是長(zhǎng)江中下游地區(qū)洪澇災(zāi)害高危風(fēng)險(xiǎn)區(qū)之一[1]。夏季暴雨是造成洪澇災(zāi)害的主要原因之一。暴雨是一種嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣，對(duì)人民的經(jīng)濟(jì)和人身安全具有重大影響，因此，對(duì)暴雨的研究一直是氣象業(yè)務(wù)工作者最關(guān)注的問題之一[2]?，F(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)工作的特點(diǎn)是資料信息量大，數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品豐富、預(yù)報(bào)工具多，預(yù)報(bào)員在預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)實(shí)踐中如何綜合應(yīng)用各種氣象信息、產(chǎn)品和工具制作出準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)，尤其對(duì)暴雨等災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)至關(guān)重要[3-4]。氣象工作者對(duì)湖南暴雨的研究做了很多細(xì)致的工作[5 -8]。

岳陽市位于湖南省東北部（112°10′3″～114°9′6″E、28°25′33″～29°48′27″N），環(huán)抱洞庭，瀕臨長(zhǎng)江，東臨贛鄂兩省，北與江漢平原隔江相望，西與湖北石首毗鄰。全市山地占14.6%，丘崗區(qū)占41.2%，平原占27.0%，水面占17.2%。岳陽市處在東亞季風(fēng)氣候區(qū)中，氣候帶上具有中亞熱帶向北亞熱帶過渡性質(zhì)，屬濕潤(rùn)的大陸性季風(fēng)氣候。光、熱、水資源豐富，春夏多雨。暴雨是該市常見的氣象災(zāi)害之一，汛期的4～9月暴雨常引發(fā)江河洪澇和嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，近些年，局地降水強(qiáng)度增強(qiáng)使得洪澇災(zāi)害更為嚴(yán)重。因暴雨引起的各種災(zāi)害日益頻繁，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市交通以及人民生命財(cái)產(chǎn)安全均造成了極大的危害。因此，暴雨預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確與否在災(zāi)害性天氣的防災(zāi)減災(zāi)過程中顯得尤為重要。筆者對(duì)2013年6月5～7日岳陽地區(qū)大暴雨天氣過程的環(huán)流形勢(shì)、物理量場(chǎng)進(jìn)行了綜合分析，以期在今后的暴雨預(yù)報(bào)中提供一些有益的參考依據(jù)，為今后做好預(yù)報(bào)服務(wù)和防災(zāi)減災(zāi)工作提出一些經(jīng)驗(yàn)。

1 天氣實(shí)況

2013年6月5～7日，湖南省自北向南出現(xiàn)了2013年以來最強(qiáng)的大范圍暴雨—大暴雨天氣過程，其中暴雨主要落區(qū)在湘西、張家界、常德、益陽、岳陽等地區(qū)。2013年6月5日20：00～7日20：00，受高空低槽、中低層低渦切變及地面冷空氣的影響，岳陽市出現(xiàn)了一次暴雨天氣過程，全市有147個(gè)區(qū)域站降水量超過50 mm，其中有24個(gè)區(qū)域站降水量超過100 mm。強(qiáng)降水遍全市，各氣象局本站降水量分別為岳陽82.2 mm、華容112.6 mm、臨湘61.2 mm、汨羅49.9 mm、平江57.1 mm、湘陰44.1 mm。岳陽市降水主要時(shí)段為6日04：00～7日12：00，強(qiáng)降水時(shí)段從6日04：00開始自西北向東南移動(dòng)，到7日12：00基本結(jié)束。

2 天氣形勢(shì)演變

關(guān)于暴雨的成因機(jī)理，特別是暴雨發(fā)生時(shí)不同尺度系統(tǒng)的演變及其相互作用的研究表明，暴雨的發(fā)生是不同天氣尺度系統(tǒng)相互作用造成的[9-10]。在穩(wěn)定的大形勢(shì)背景下， 短波槽、低渦、氣旋等天氣尺度系統(tǒng)的活動(dòng)， 造成一次次的短期暴雨過程。分析表明，此次暴雨過程500 hPa高空?qǐng)D上為兩脊一槽形勢(shì)，低槽深厚。5日20：00貴州-重慶東部有低槽東移，槽前為西南氣流;584 dagpm線副熱帶高壓的北界已達(dá)湘西北， 700 hPa切變位于四川東部，850 hPa切變位于重慶（圖1a）。

6日08：00槽的上端往東移，槽線已到達(dá)重慶東部，西南急流加強(qiáng)，槽前為強(qiáng)盛的西南氣流，孟加拉灣水汽通道建立，850 hPa在四川東部有一低渦;西南低壓形成，地面倒槽發(fā)展（圖1b）。低空急流的加強(qiáng)、水汽通道的建立，是此次暴雨過程的必要條件[11]。

6日20：00，500 hPa槽線繼續(xù)東移，槽線到達(dá)湘西北，850 hPa低渦沿“人”字形切變線向偏東方向移動(dòng)，低渦位于湖北南部-湖南北部，850和700 hPa切變線在湘西北-湖北南部趨于重疊;中低空西南急流旺盛，岳陽市位于500 hPa槽前，中低空西南急流的邊緣，降水加強(qiáng)（圖1c）。低渦與低槽、中低層切變結(jié)合，是此次暴雨過程的有利條件之一[12]。7日08：00，500 hPa槽線繼續(xù)東移，槽線到達(dá)湘東南，850 hPa低渦沿“人”字形切變線繼續(xù)向偏東方向移動(dòng)（圖1d）;20：00低渦位于湖北東部-安徽南部，850 hPa切變線移至湘中，700 hPa切變位于在湘北;中低空西南急流帶移出岳陽市，移至湘中，岳陽市位于500 hPa槽后，降水減弱，天氣逐漸轉(zhuǎn)好。

注：a.5日20：00;b.6日08：00;c.6日20：00;d.7日08：00。

圖1 2013年6月5～7日高低空系統(tǒng)配置

3 中尺度特征分析

3.1 衛(wèi)星資料分析

中尺度衛(wèi)星資料（圖2）分析表明，6日08：00，湘中以北對(duì)流云帶正在發(fā)展，同時(shí)在安徽南部和江西北部有較大范圍的對(duì)流云團(tuán)，岳陽市的華容開始出現(xiàn)較強(qiáng)的降水;到6日16：00，08：00位于湘中以北的對(duì)流云團(tuán)沿副熱帶高壓580 dagpm線東移，同時(shí)在岳陽市西部，洞庭湖西側(cè)有新的對(duì)流云團(tuán)發(fā)展生成并東移，岳陽市的華容開始出現(xiàn)新一輪降水，其余縣市出現(xiàn)降水較小，有短暫的間歇，岳陽市自西向東開始出現(xiàn)新一輪的較強(qiáng)的降水;22：00岳陽市上空有對(duì)流單體發(fā)展，合并加強(qiáng)后，形成一圓形的強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)，全市范圍內(nèi)出現(xiàn)較大強(qiáng)度的降水;7日00：00，隨著500 hPa槽線東移，850 hPa低渦和中低層切變的東移，對(duì)流云團(tuán)東移出岳陽

注：a.6日08：00;b.6日16：00;c.6日22：00;d.7日00：00。

圖2 2013年6月6～7日衛(wèi)星云圖

市，岳陽市降水強(qiáng)度明顯減弱。

3.2 雷達(dá)組合反射率資料分析

由圖3可見，6月6日08：01左右，積云降水回波主要影響岳陽市華容、岳陽縣地區(qū)，此降水回波為積層混合型降水回波， 強(qiáng)降水時(shí)段較短，強(qiáng)度較大，07：00～08：00華容的降水量25 mm。至6日16：09混合型降水回波減弱東移，岳陽市降水減小，出現(xiàn)短暫間歇;6日22：05岳陽市南部湘陰、汨羅、平江三縣（市）降水回波強(qiáng)度加強(qiáng)，仍表現(xiàn)為混合型降水回波，但回波強(qiáng)度最大，為45 dBz左右，至7日00：00左右，降水回波減弱明顯減弱，向東部方向移動(dòng)，岳陽市影響趨于結(jié)束。此次降水過程主要影響為混合型降水回波，其中經(jīng)歷了幾次回波強(qiáng)度的減弱加強(qiáng)過程，積云降水回波維系時(shí)間短，強(qiáng)度大。

注：a.6日08：01;b.6日16：09;c.6日22：05;d.7日00：00。

圖3 2013年6月6～7日岳陽雷達(dá)1.5°仰角基本反射率

4 物理量診斷分析

4.1 水汽條件

從6日08：00 850 hPa水汽通量散度圖（圖4a）可以發(fā)現(xiàn)，水汽通量散度的負(fù)值區(qū)呈帶狀分布，其中的水汽輻合中心沿贛東北-湘西北分布; 6日11：00（圖4b），水汽通量散度中心明顯北抬東移，在湘西北和湘東分別有2個(gè)水汽通量的輻合中心，與湘西北和湘東的2個(gè)暴雨中心對(duì)應(yīng)，來自孟灣和南海的2條水汽通道為華南和長(zhǎng)江中下游地區(qū)提供了充足的水汽，保證了暴雨所需的水汽條件，而水汽通量輻合中心的存在使得水汽和不穩(wěn)定能量在有利的動(dòng)力條件下向上輸送，為強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生發(fā)展提供了不穩(wěn)定能量。6日17：00（圖4c），湘西的水汽輻合中心繼續(xù)東移，水汽的輻合強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，湘東的水汽輻合雖有所減弱，但仍然處在水汽輻合區(qū);6日20：00（圖4d），水汽通量散度較之前時(shí)段水汽輻合雖有所增強(qiáng)，實(shí)況降水也已開始增強(qiáng)。以上分析表明，水汽的輻合帶（中心）對(duì)暴雨有較好的指示作用，為對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)展提供有利的水汽和不穩(wěn)定條件。但T639的水汽通量散度與降水實(shí)況符合情況并不好，對(duì)水汽通量散度負(fù)值中心位置的預(yù)報(bào)存在偏差。

4.2 熱力及不穩(wěn)定條件分析

K指數(shù)是反映中低層穩(wěn)定度和濕度條件的綜合指標(biāo)。當(dāng)K指數(shù)>35 ℃，可能有成片雷暴，一般K指數(shù)愈大，愈有利降水發(fā)生[13];K指數(shù)的數(shù)值大小對(duì)于強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)具有一定效果[14]。由圖5可見，6日05：00前岳陽市處于36 ℃區(qū)域，而在長(zhǎng)江以北的安徽江西北部維持低能區(qū)，且為高低能之間的高梯度區(qū)，高低能之間的高梯度區(qū)在岳陽市東北部，隨著其前沿與強(qiáng)不穩(wěn)定對(duì)應(yīng);6日08：00～14：00，隨著系統(tǒng)東移，該不穩(wěn)定區(qū)繼續(xù)東移，對(duì)應(yīng)著對(duì)流活動(dòng)的暴發(fā)和強(qiáng)降水的開始。

4.3 動(dòng)力條件

低空急流的加強(qiáng)或暖濕氣流的加強(qiáng)均可導(dǎo)

注：a.08：00;b.11：00;c.17：00;d.20：00。

圖4 2013年6月6日850 hPa水汽通量散度分布

注：a.05：00;b.08：00;c.11：00;d.14：00。

圖5 2013年6月6日 850 hPa K指數(shù)分布

致斜壓濕位渦增加及發(fā)展， 有利于降水加劇[15-17]。分析岳陽市850 hPa的區(qū)域渦度（圖6）可以看出，從6日17：00開始，岳陽市西北部開始出現(xiàn)正渦度大值區(qū)，到6日20：00渦度大值區(qū)略微北抬東移并加強(qiáng)，直到6日23：00岳陽市均處于渦度大值區(qū)內(nèi)，這對(duì)于暴雨的維持和發(fā)展起到了重要的作用，然后7日02：00岳陽市渦度明顯減弱，岳陽市強(qiáng)降水減弱并停止。

5 結(jié)論

（1） 此次暴雨天氣過程，大氣環(huán)流背景是兩脊一槽形勢(shì)，且低槽深厚，主要影響系統(tǒng)是高空低槽、中低層低渦切變以及地面冷空氣。

（2）中低層西南氣流源源不斷地輸送暖濕水汽至暴雨區(qū)為此次暴雨過程提供了豐富的水汽條件。同時(shí)地面弱冷空氣入侵誘發(fā)地面倒槽中輻合線。低渦東移過程中，低渦與低槽、中低層切變結(jié)合，是此次暴雨過程的有利條件之一。

注：a.6日17：00;b.6日20：00;c.6日23：00;d.7日02：00。

圖6 2013年6月6～7日850 hPa渦度分布

（3）水汽的輻合帶（中心）對(duì)暴雨有較好的指示作用，為對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)展提供有利的水汽和不穩(wěn)定條件。但T639的水汽通量散度與降水實(shí)況符合情況并不好，對(duì)水汽通量散度負(fù)值中心位置的預(yù)報(bào)存在偏差。

（4）K指數(shù)和位勢(shì)渦度的演變與暴雨的發(fā)生發(fā)展一致，具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

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