橫斷山脈南側(cè)“春汛”期2次強降水天氣過程對比分析

周英 楊燕 袁利平 李希燕

摘要利用NCEP/NCAR（1°×1°）再分析資料和云南省怒江州105個自動站常規(guī)降水資料，從大尺度環(huán)流背景、水汽條件、動力條件和地形影響方面，對怒江州2016年“春汛”期2月21—22日和4月12日的2次強降水天氣過程進行綜合分析。結(jié)果表明，這2次強降水過程均由小波動?xùn)|移造成，500 hPa西風(fēng)氣流強勁，700 hPa滇緬間形成強烈風(fēng)速輻合，“0221”過程小波動移速緩慢，500 hPa風(fēng)速和700 hPa輻合也比“0412”過程強，因此造成的降水強度更強，范圍更廣，影響更大。在2次強降水過程中，怒江北部一直都處于強水汽輻合帶內(nèi)，水汽條件較好，且在降水區(qū)對應(yīng)低層為輻合、高層為強輻散，上升運動強烈，有利于強降水的發(fā)生和維持。怒江州處于滇緬過渡的迎風(fēng)坡地帶，怒江北部又處于青藏高原和云貴高原結(jié)合部的“喇叭口”地形底部，西移的系統(tǒng)和暖濕氣流在“喇叭口”的引導(dǎo)下經(jīng)迎風(fēng)坡地形強迫抬升形成強降水，地形在這2次降水過程中均起到了至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞“春汛”期；強降水；環(huán)流形勢；水汽條件；動力條件；地形

中圖分類號S161.6文獻標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2017）09-0178-05

Comparative Analysis of Two Heavy Precipitation Processes of "Spring Flood" Period in the South Side of the Hengduan Mountains

ZHOU Ying，YANG Yan， YUAN Liping et al

（Nujiang Prefecture Meteorological Bureau， Nujiang，Yunnan 673100）

AbstractUsing NCEP/NCAR （1° × 1°） reanalysis data and the conventional precipitation data of 105 automatic stations in Nujiang Prefecture，the two heavy precipitation processes in February 21-22 and April 12 in the "Spring flood" period of the Nujiang Prefecture in 2016 were comprehensively analyzed from the large scale circulation background， water vapor condition， dynamic conditions and terrain influence.The results showed that the two strong precipitation processes were caused by small fluctuations eastward movement，west wind flow on 500 hPa was strong，a strong wind speed convergence on 700 hPa between Yunnan and Burma was formed.The small fluctuation of “0221” process was moving slowly， then the wind on 500 hPa and the convergence situation on 700 hPa were more obvious than “0412” process.Therefore， the precipitation intensity was stronger， the scope was wider， and the influence was bigger.During the two heavy rainfall processes， north of Nujiang had been in the a strong water vapor convergence zone， water vapor condition was very abundant. And corresponding to the precipitation area， the low level was convergent， the upper level was divergent strongly， upward movement was strong， it was conducive to the occurrence and maintenance of heavy rainfall.Nujiang is located in the windward slope zone which is on the transition of Yunnan and Burma.The north of Nujiang is in the bottom of “l(fā)abakou” terrain which was located in the Qinghai Tibet Plateau and Yunnan Guizhou Plateau junction.Systems and warm moist air westward flow in the "labakou" under the guidance of the windward slope topography uplift formed strong precipitation. The terrain plays an important role in these two precipitation processes.

Key words“Spring flood” period；Heavy precipitation；Circulation background；Water vapor condition；Dynamic conditions；Terrain

云南省地處低緯高原地區(qū)，受季風(fēng)影響，干濕季分明，一般5—10月為雨季，11月—次年4月為干季，但位于橫斷山脈南側(cè)的怒江州卻并非如此。云南省怒江州地處滇西橫斷山脈的縱谷地帶，全州境內(nèi)均為高山峽谷，海拔差異顯著，地形復(fù)雜，天氣變化大，立體氣候突出。葉篤正等[1]曾指出，藏東南、滇西北和印度阿薩姆邦一帶雨季自3月開始，與長江中下游地區(qū)同為我國雨季開始最早的地方。亞洲季風(fēng)區(qū)中最早進入雨季的就是青藏高原南側(cè)的縱向嶺谷區(qū)北部，在3月就進入雨季[2]。怒江州是云南省雨季開始最早且持續(xù)時間最長的地區(qū)，也是全國雨季最早開始的地方之一[3]。因此，位于滇西橫斷山脈南側(cè)的怒江州北部即貢山縣和福貢縣一年有2個雨季：一是2—4月，由于此時正值春季，桃花盛開，當(dāng)?shù)厮追Q為“桃花汛”或“春汛”；二是6—10月的主汛期。鄭建萌等[4]認(rèn)為，“春汛”形成的主要原因是2—4月對流層低層逐漸增強的南支西風(fēng)受到南北向地形的阻擋和抬升作用，在縱向嶺谷區(qū)北部產(chǎn)生降水?！按貉础苯邓哂杏炅慷唷姸却?、局地性強、持續(xù)時間長的特點，加上復(fù)雜的地形條件影響，極易發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸和人民生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重影響。因此，分析怒江北部“春汛”期降水環(huán)流及成因?qū)τ谠诮窈蟮墓ぷ髦刑岣哳A(yù)報準(zhǔn)確率、做好防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。筆者利用NCEP/NCAR（1°×1°）再分析資料和云南省怒江州105個自動站常規(guī)降水資料，從大尺度環(huán)流背景、水汽條件、動力條件和地形影響方面，對怒江州2016年“春汛”期2月21—22日和4月12日的2次強降水天氣過程進行綜合分析。

1天氣實況

2016年2月21—22日（以下簡稱“0221”過程），受小波動?xùn)|移和輻合區(qū)影響，怒江州北部出現(xiàn)一次大范圍大到暴雨天氣過程，過程持續(xù)時間長達48 h。由圖1a可見，強降水主要分布在怒江州北部的貢山縣、福貢縣和蘭坪縣西北部，最大累積雨量為貢山縣隧道口西，高達225.2 mm，另有10站累積雨量超過100.0 mm，25站超過50.0 mm。從24 h雨量（20∶00—次日20∶00）來看，21日共出現(xiàn)暴雨11站、大雨15站，暴雨主要分布在貢山縣、福貢縣中部以北；22日共出現(xiàn)暴雨17站、大雨25站，暴雨主要分布在福貢縣中北部和蘭坪縣西北部。此次過程小時雨強不強，均在15.0 mm以下，但持續(xù)時間長、累積雨量大，尤其是福貢縣中部以北連續(xù)2 d出現(xiàn)暴雨天氣，造成該地多處出現(xiàn)滑坡、泥石流等災(zāi)害，對交通和人民財產(chǎn)造成較大損失。

2016年4月12日（以下簡稱“0412”過程），同樣受小波動?xùn)|移和輻合區(qū)影響，怒江州北部再次出現(xiàn)大到暴雨天氣過程。過程持續(xù)時間為24 h，24 h累積雨量共出現(xiàn)暴雨20站、大雨15站，暴雨主要分布在貢山縣南部和福貢縣中北部（圖1b）。此次過程小時雨強也不強，均未超過10.0 mm，同樣屬于持續(xù)性降水。

對比2次降水過程發(fā)現(xiàn)，這2次過程均屬于持續(xù)性強降水天氣過程，強降水范圍主要集中在怒江州北部的貢山縣、福貢縣和蘭坪縣西北部地區(qū)。2次過程雖然小時雨強不強，均未出現(xiàn)短時強降水天氣，但持續(xù)時間長、累積降水大，對人民生活生產(chǎn)和交通均造成較大影響。

2環(huán)流形勢分析

分析“0221”過程的500 hPa形勢場可以看到過程始末，低緯地區(qū)一直為平直緯向西風(fēng)氣流控制，風(fēng)速強勁。副熱帶高壓較強，但位置偏南，588 dagpm特征線位于云南南部，怒江州整體為副高北側(cè)偏西氣流控制，風(fēng)速較強，均在20 m/s以上，高原北側(cè)有低槽，南側(cè)有小波動存在。21日08∶00（圖2a1），西風(fēng)氣流風(fēng)速明顯增強，由之前的20 m/s增強至30 m/s以上，高原北側(cè)低槽加強東移，位于川渝交界，高原南側(cè)小波動也東移影響怒江州，怒江州北部貢山縣開始轉(zhuǎn)為西南風(fēng)控制，福貢縣為西風(fēng)控制，風(fēng)速高達32 m/s。22日貢山、福貢仍為西南風(fēng)和西風(fēng)控制，雖然風(fēng)速較21日略有減弱，但

仍在20 m/s以上，風(fēng)速強勁。從700 hPa風(fēng)場來看，降水開

始發(fā)生時，怒江州整體為偏西氣流控制，高原南側(cè)小波動位置比500 hPa偏東，滇緬之間已轉(zhuǎn)為西南風(fēng)控制。21日08∶00（圖2b1），小波動?xùn)|移，西風(fēng)經(jīng)向度加大，南風(fēng)分量增強，怒江州北部轉(zhuǎn)為西南風(fēng)控制，滇緬間存在明顯的風(fēng)速輻合，輻合

最強位于貢山縣南部至福貢縣中部，這種形勢一直維持到21日夜間，因此21日暴雨區(qū)主要位于貢山至福貢中部；之后700 hPa南風(fēng)分量減弱，到22日08∶00（圖2b2），怒江州北部逐漸轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)控制，此時風(fēng)速輻合主要位于福貢縣中部一線，故22日暴雨區(qū)南移，主要位于福貢中部和蘭坪西北部。

分析“0412”過程的形勢場可知，11日20∶00（圖2a2），500 hPa低緯地區(qū)同樣以緯向西風(fēng)環(huán)流為主，副熱帶高壓強盛，588 dagpm特征線位于云南以南約20 °N附近，怒江州為副高北側(cè)偏西氣流控制，風(fēng)速強勁，均在20 m/s以上，高原南側(cè)有小波動存在，怒江州北部的貢山縣已轉(zhuǎn)為西南氣流控制，福貢縣中部存在明顯的風(fēng)速輻合。對應(yīng)700 hPa怒江州以西也轉(zhuǎn)為西南氣流控制，怒江中部存在明顯的風(fēng)速輻合（圖2b3）。由于小波動移速較快，12日08∶00，500 hPa貢山縣就轉(zhuǎn)為偏西氣流控制，但700 hPa風(fēng)速輻合增強（圖2b4），輻合主要位于福貢縣中部，暴雨區(qū)也主要位于貢山南部和福貢中北部。12日20∶00之后，怒江州轉(zhuǎn)為偏西氣流控制，風(fēng)速減弱，高低層均無明顯的輻合存在，降水也基本結(jié)束。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2017年

綜上分析可知，這2次降水過程環(huán)流形勢相似，均為副高北側(cè)強勁西風(fēng)氣流控制，高原南側(cè)有小波動存在，怒江州受高原小波動和西風(fēng)氣流影響，在北部貢山、福貢兩地形成較強風(fēng)速輻合，輻合形勢在低層700 hPa表現(xiàn)明顯，降水持續(xù)時間與輻合維持時間基本一致，且暴雨落區(qū)與強風(fēng)速輻合區(qū)基本一致，當(dāng)輻合區(qū)南移時，強降水區(qū)也隨之南移。但“0221”過程比“0412”過程高層風(fēng)速偏強，低層風(fēng)速輻合也明顯偏強，且小波動移速較慢，因此造成的降水比“0412”過程范圍更廣、強度更強、影響更大。

3水汽條件分析

從水汽供應(yīng)的環(huán)流形勢來看，“0221”過程和“0412”過程的水汽來源主要是副高外圍水汽輸送，從2次過程的700 hPa水汽通量分布（圖3）來看，云南省全省水汽通量自南向北逐漸減小，大值區(qū)主要位于云南中南部，怒江州從過程開始到結(jié)束，水汽通量一直處于2～6 g/（cm·hPa·s），雖然水汽通量不大，但一直有源源不斷的水汽輸送，加上怒江州特殊的峽谷地形條件有利于水汽聚集，因此具備降水發(fā)生所需的水汽條件。

分析“0221”過程的水汽通量散度分布可知，降水剛開始發(fā)生時，怒江州北部還處于水汽輻散帶內(nèi)，僅南部地區(qū)存在弱水汽輻合，之后隨著系統(tǒng)東移，水汽輻合帶東移。21日08∶00（圖4a1），在福貢縣南部形成一個強輻合中心，中心值為-3.5×10-5 g/（cm2·hPa·s）；21日20∶00，輻合中心增強，且貢山南部至福貢中部輻合梯度也明顯增強，21日暴雨落區(qū)位于水汽輻合中心及其以北的水汽輻合梯度大值區(qū)，也就是貢山和福貢中部；22日08：00（圖4a2），強水汽輻合帶繼續(xù)維持，輻合中心東移至蘭坪縣西北部，輻合中心值為-3.0×10-5 g/（cm2·hPa·s），對應(yīng)22日暴雨區(qū)也東移至福貢中部至蘭坪西北部。

從“0412”過程的水汽通量散度分布也可以看到，降水開始發(fā)生時（圖4b1），怒江北部同樣處于弱水汽輻散區(qū)內(nèi)，之后隨著系統(tǒng)東移，水汽輻合區(qū)北抬，12日08∶00（圖4b2），整個怒江均處于強水汽輻合帶內(nèi)，福貢南部雖未形成閉合的輻合中心，但輻合值也高達-3.0×10-5 g/（cm2·hPa·s），且貢山南部至福貢北部輻合梯度較大，對應(yīng)降水中心也位于貢山南部至福貢中北部。

綜合2次過程的水汽情況可知，雖然這2次過程從開始到結(jié)束強降水區(qū)水汽通量都不大，局部甚至低于2 g/（cm·hPa·s），但均存在很強的水汽輻合，加之較強的風(fēng)速輻合影響，均出現(xiàn)了大范圍強降水，且暴雨落區(qū)與強水汽輻合中心和水汽輻合梯度大值區(qū)基本一致。說明持續(xù)性強降水的發(fā)生需要較好的水汽條件，水汽通量散度是一個較好地表征水汽條件的物理量，但強降水區(qū)不一定位于水汽通量輻合中心，也有可能位于輻合梯度較強的區(qū)域。

4動力條件分析

選取2次過程的一個強降水中心即福貢縣上帕鎮(zhèn)的散度場剖面隨時間的變化以及垂直速度剖面隨時間的變化來分析這2次過程的動力條件。

從“0221”過程的散度場剖面隨時間變化分布（圖5a1）可以看到，從降水開始發(fā)生到結(jié)束，650 hPa以下均為負(fù)散度區(qū)，且在21日08∶00和22日02∶00各出現(xiàn)了一個負(fù)散度中心，其中心值分別為-4×10-5 和-5×10-5s-1，說明低層存在明顯輻合；而650 hPa以上則為正散度區(qū)，且在低層負(fù)散度中心的位置對應(yīng)在高層也各有一個正散度中心存在，其中心值分別高達11×10-5和10×10-5s-1，說明高層存在強輻散，并且高層的輻散遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低層的輻合，這樣的高低層配置更有利于形成強烈的抽吸作用，加強上升運動的發(fā)展。對應(yīng)垂直速度剖面隨時間變化（圖5b1）也可以看到，在21日08∶00和22日08∶00分別出現(xiàn)一個上升運動中心，上升區(qū)較為深厚，700～400 hPa均為上升區(qū)，上升區(qū)中心最大上升速度分別為1.0 和1.6 hPa/s，中心高度位于600 hPa附近，這與散度場極值中心對應(yīng)較好，且這2個時間點前后正好是降水較為集中的階段，說明此次強降水過程有較好的動力條件。

分析“0412”過程的散度場分布情況（圖5a2）可見，在降水時段內(nèi)600 hPa以下也為負(fù)散度區(qū)，高層為正散度區(qū)，且在12日08∶00出現(xiàn)一個負(fù)散度中心，中心值為-4×10-5 s-1，對應(yīng)高層也有一正散度中心，中心值為5×10-5 s-1，也屬于低層輻合、高層輻散的高低層配置，有利于上升運動的發(fā)展。對應(yīng)垂直速度剖面隨時間變化（圖5b2）也可以看到，這次過程上升運動并不強，降水剛開始發(fā)生時甚至為下沉運動，但在12日08∶00，也就是降水集中的時段，上升運動迅速增強，出現(xiàn)一個上升運動中心，最大上升速度為0.8 hPa/s，中心高度位于600 hPa附近，12日14∶00之后上升運動便迅速減弱，逐漸轉(zhuǎn)為下沉運動，對應(yīng)散度場也是該時次之后低層輻合迅速減弱，逐漸轉(zhuǎn)為輻散，不利于上升運動發(fā)展，降水也趨于結(jié)束。

綜合2次過程來看，散度場均屬于低層輻合、高層輻散的高低層配置，這樣的形勢有利于上升運動的發(fā)展，且在低層輻合、高層輻散的中心均對應(yīng)出現(xiàn)了上升運動中心，而當(dāng)散度場形勢減弱時，垂直速度也相應(yīng)減小，說明散度場對于垂直運動的發(fā)展具有較好的指示作用，實際預(yù)報中，應(yīng)重點關(guān)注高低層散度場配置較好的時段和區(qū)域。

5特殊地形的作用

5.1地形強迫抬升作用

云南省怒江州地處青藏高原和云貴高原交界的縱谷地帶，橫斷山脈南側(cè)，地形復(fù)雜，青藏高原平均海拔在4 000 m以上，它對大氣環(huán)流的阻擋作用，使得水汽沿高原南側(cè)向東輸送，構(gòu)建了怒江州北部降水的水汽輸送通道，而青藏高原東南側(cè)縱向陡峭的山脈結(jié)構(gòu)，常引起該地區(qū)低層偏西氣流產(chǎn)生強烈的垂直上升運動，加強水汽輻合，促進降水發(fā)生。袁利平等[5]分析認(rèn)為，緬甸至云南西北部地區(qū)的地形可以分為3個海拔階梯：第1階梯為97.9°E以西，即緬甸北部，該地區(qū)平均海拔在1 000 m以下；第2階梯為97.9°～99°E，平均海拔自西向東從1 000 m升高至2 500 m，怒江州貢山縣、福貢縣、瀘水縣北部、迪慶州維西縣就處在該區(qū)域內(nèi)；第3階梯為99°E以東的滇西北東北部，平均海拔3 000 m，怒江州蘭坪縣、迪慶州中北部、麗江市就處于這個區(qū)域內(nèi)。

按照袁利平等[5]的階梯分級方式，選取怒江州北部的貢山縣、福貢縣、迪慶州維西縣代表第2階梯，怒江州東部的蘭坪縣、迪慶州香格里拉縣、麗江市代表第3階梯，以這6個縣市縣城和州府所在地站點的降水為代表來分析地形對這2次過程的影響情況。從表1可以看出，在“0221”過程中，位于第2階梯的3個站點過程累積雨量均為500～1100 mm，而位于第3階梯的站點最大雨量僅為16.5 mm?！?412”過程中同樣位于第2階梯的3個站點為大到暴雨，而第3階梯站點僅為小雨。由此可見，強降水主要集中在第2階梯，也就是滇緬過渡的迎風(fēng)坡地帶，這是因為自西向東的暖濕氣流在經(jīng)過第2階梯的迎風(fēng)坡時，會由于地形的抬升作用產(chǎn)生大量降水，但在進入第3階梯時，其水汽含量已不足以再維持大范圍強降水，因此強降水主要位于第2階梯的怒江州北部。

5.2“喇叭口”地形的引導(dǎo)輻合作用

汪正林等[6]對地形梯度的分析表明，河谷地形和“喇叭口”小地形有利于中小尺度氣壓擾動的發(fā)生、發(fā)展和暴雨的產(chǎn)生，當(dāng)?shù)匦翁荻葴p弱時，降水量相應(yīng)減弱。翟國慶等[7]研究指出，中尺度地形對降水的增幅在70%以上，在暖式切變的發(fā)展中，地形起到明顯的增強作用?？梢?，“喇叭口”地形的作用不可忽視。

青藏高原和云貴高原的結(jié)合部西側(cè)呈左開口的“喇叭口”地形（圖6），怒江州北部就處在“喇叭口”的底部，上游天氣系統(tǒng)和西南暖濕氣流基本都被引導(dǎo)經(jīng)過位于“喇叭口”底部的怒江州北部。研究表明，“喇叭口”中常有強中尺度雨團發(fā)生，由于地形對邊界層氣流有明顯的輻合抬升作用，使得強雨團常在這些地區(qū)重復(fù)發(fā)生發(fā)展，有時可長時間停留，造成持續(xù)性強降水。在這2次降水過程中，怒江州北部過程雨量較南部地區(qū)明顯偏多（圖1），偏多幅度在80%以上，北部基本為大到暴雨甚至大暴雨，而南部東部除蘭坪西北部外均為小到中雨，可見“喇叭口”地形對降水的增幅作用十分顯著。

6結(jié)論

（1）這2次強降水過程均由小波動?xùn)|移造成，500 hPa西風(fēng)氣流強勁，700 hPa滇緬間形成強烈的風(fēng)速輻合，“0221”過程小波動移速緩慢，500 hPa風(fēng)速和700 hPa滇緬輻合也比“0412”過程強，因此造成的降水強度更強，范圍更廣，影響更大。

（2）強降水過程中，怒江州北部一直處于強水汽輻合帶內(nèi)，水汽條件較好，且在降水區(qū)低層為輻合、高層為強輻散，上升運動強烈，有利于強降水的發(fā)生和維持。

（3）怒江州處于滇緬過渡的迎風(fēng)坡地帶，地形對自西向東移動的系統(tǒng)和暖濕氣流的抬升作用非常明顯，并且怒江州北部處在青藏高原和云貴高原結(jié)合部西側(cè)的“喇叭口”地形底部，上游天氣系統(tǒng)和暖濕氣流在“喇叭口”地形的引導(dǎo)下直接影響怒江州北部，地形對降水的增幅作用十分明顯。

參考文獻

[1] 葉篤正，高由禧.青藏高原氣象學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1979.

[2] 趙狄，姚平，楊若文，等.亞洲季風(fēng)區(qū)平均雨季起始期的時空分布特征[J].云南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，28（4）：333-336.

[3] 和世元.談?wù)勁辈康拇河闧J].云南氣象，1985，6（1）：42-43.

[4] 鄭建萌，朱紅梅，任菊章，等.云南縱向嶺谷區(qū)北部“春汛”的氣候特征及成因[J].資源科學(xué)，2010，32（8）：1478-1485.

[5] 袁利平，武軍，秦炳文，等.2012年4月云南怒江持續(xù)性降水過程分析[J].貴州氣象，2013，37（3）：1-6.

[6] 汪正林，黨建濤.特殊地形及地形梯度對西昌發(fā)射場暴雨的影響[J].氣象，2006，32（12）：36-42.

[7] 翟國慶，高坤，俞樟孝，等.暴雨過程中中尺度地形作用的數(shù)值試驗[J].大氣科學(xué)，1995，19（4）：475-480.