一次湖南夏季暴雨的濕位渦分析＊

賈岸斌，葉日新，盧舟，焦靜

一次湖南夏季暴雨的濕位渦分析＊

賈岸斌，葉日新，盧舟，焦靜

（常德市氣象局，湖南 常德 415000）

利用美國國家環(huán)境預(yù)測中心模式再分析資料（NCEP/FNL），對湖南省一次夏季持續(xù)強降水過程做了濕位渦等物理量的診斷分析。分析發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)位溫的水平梯度大值區(qū)與強降水落區(qū)對應(yīng)一致，365 K等值線可作為湖南省夏季強降水的特征線。濕位渦2.0 PVU的對流層頂擾動示蹤，在中低緯較少捕捉，但一旦強濕位渦區(qū)掃過，則意味著持續(xù)強降水的結(jié)束。700 hPa的濕位渦正壓項1負值區(qū)反映對流不穩(wěn)定，與強降水落區(qū)較為一致，可作為預(yù)報指標。斜壓項2相對較小，其弱正值向負值過渡的區(qū)域有一定反映，但不如正壓項對應(yīng)明顯。

強降水；相當(dāng)位溫；濕位渦；相當(dāng)位溫

暴雨洪澇和干旱災(zāi)害是影響中國最主要的氣象災(zāi)害[1]，由于暴雨洪澇災(zāi)害造成的死亡人口和直接經(jīng)濟損失最多，而災(zāi)害的人口損失歷來是社會和公眾關(guān)注的焦點[2]，所以暴雨洪澇歷來備受關(guān)注。湖南屬洪澇災(zāi)害多發(fā)地，且損失也遠高于全國平均水平，尤其當(dāng)“四水”洪水與長江干流洪水相遇時，往往釀成特大洪澇災(zāi)害[3]。2017-06-22—07-02湖南省發(fā)生了大范圍強降水過程，社會影響巨大。據(jù)湖南省防汛抗旱辦公室通報，強降雨造成全省14個市州136個縣市區(qū)1 722個鄉(xiāng)鎮(zhèn)1 160.41萬人受災(zāi)、31個城鎮(zhèn)受淹，因洪澇災(zāi)害死亡（失蹤）50人，轉(zhuǎn)移人口180.66萬人，倒塌房屋6.06萬間，直接經(jīng)濟損失487.95億元[4]。

本文選取2017-06-22—07-02發(fā)生在湖南的一次持續(xù)強降水過程，通過對濕位渦的診斷分析，揭示濕位渦場時空分布特征與降水活動的關(guān)系，并期望通過對濕位渦的診斷來判斷暴雨的落區(qū)和強度，為湖南暴雨預(yù)報提供有益的思路和方法，從而為科學(xué)決策提供依據(jù)，最大限度降低人民的生命財產(chǎn)損失。

1 資料和方法

1.1 資料

利用美國國家環(huán)境預(yù)測中心模式再分析資料（NCEP FNL），資料精度1°×1°經(jīng)緯度網(wǎng)格，時間分辨率為6小時/次，具體時間段為北京時間2017-06-20T08：00—2017-07-02T20：00共計51個時次。湖南省中小尺度區(qū)域站小時降水量資料，時間段為2017-06-22T20：00—07-02T20：00。

1.2 濕位渦計算方法

濕位渦表達式：

2 降水實況

本次降水過程從2017-06-22T20：00—07-02T20：00，全省大部分地區(qū)累計降水量超100 mm，其中湘中及湘西南部分超過400 mm，如圖1（d）所示。

過程大致分為三個階段：第一個階段06-23—06-25降水量集中在湘中及以北地區(qū)，如圖1（a）所示；第二階段06-26—06-28降水量雨帶南壓集中在湘中以南地區(qū)，如圖1（b）所示；第三階段06-29—07-02降水帶在湘東北—湘西南一線，如圖1（c）所示。全過程中，湘中地區(qū)受列車效應(yīng)影響，累計降水量最大。

圖1 湖南2017-06-23—07-02過程降水量（分階段）累計圖（日界CST20時，下同）

3 相當(dāng)位溫分析

2017-06-24T08：00，e的水平分布及沿湖南中部經(jīng)線（111.7°E）的垂直剖面如圖2所示。分析可知，代表冷暖氣團交匯的e水平梯度大值區(qū)即等值線密集帶與強降水區(qū)對應(yīng)較好，365 K等e線可選取湖南省強降水特征線，而垂直剖面上則對應(yīng)為e垂直遞減率小值或近似零值區(qū)即e的均值區(qū)域，中上層尤其明顯，依據(jù)傾斜渦度發(fā)展理論[15]等e面傾斜程度越大，氣旋性渦度的增長越劇烈，反映暖濕氣流的上升運動越強烈，越有利于暴雨的發(fā)生發(fā)展。另2個階段也有一致對應(yīng)關(guān)系（圖略）。

圖2 2017-06-24T08：00，850 hPa等壓面θe水平分布及沿111.7°E的垂直剖面圖

4 濕位渦分析

2017-06-20、2017-06-22、2017-06-25和2017-06-28T20：00，200 hPa等壓面1水平分布如圖3所示，圖中填灰色部分為2.0 PVU和3.0 PVU等值線之間的區(qū)域，它近似表示對流層頂附近的擾動情況[15]。從圖中可以看出，中高緯度擾動明顯，新疆以北的巴湖地區(qū)有強濕位渦擾動源。過程前兩階段對流活躍，30°N以南地區(qū)對流層頂已經(jīng)超過200 hPa，到第三階段28日開始，隨著高濕位渦擾動反映的高空冷空氣掃過并移出湖南后，持續(xù)強降水過程才正式結(jié)束。這與胡伯威[16]指出的“強的擾動位渦源，在中高緯度比較容易找到，在緯度偏低的地區(qū)，例如夏季的江淮流域，此時此地對流層頂很高，比較難以影響到低層”比較一致。

注：2.0 PVU和3.0 PVU灰色填充。

同時期700 hPa濕位渦正壓項1分布如圖4所示，前期湘北地區(qū)為正1，隨著22日湘北逐漸轉(zhuǎn)為1<0對流不穩(wěn)定地區(qū)，23日（圖略）達到－1.5 PVU湘北出現(xiàn)了強降水過程。25日湘北轉(zhuǎn)為正1中心，降水明顯減弱，前方負值中心移動到湘南地區(qū)，隨即開始了第二階段湘南地區(qū)的強降水過程。28負值帶位于湘東北及西南方向一線，湘西南及湘西北各有一中心，省內(nèi)湘西南中心值較大達－1.5 MPV，與第三階段該地區(qū)的強降水對應(yīng)。總結(jié)可以發(fā)現(xiàn)中低層1的負值區(qū)域?qū)?yīng)對流不穩(wěn)定與強降水落區(qū)較為吻合。

圖4 2017-06-20、2017-06-22、2017-06-25和2017-06-28T20：00，700 hPa等壓面MPV1水平分布（單位：1 PVU）

濕位渦的斜壓項2則分布相對零散，數(shù)值也小1個量級（圖略）。分析降水時段2均值場（如圖5所示），發(fā)現(xiàn)強降水帶位于2弱正值向負值過渡的區(qū)域，體現(xiàn)風(fēng)速垂直切變及暖濕氣流的對降水的影響。結(jié)合文獻資料來看，有研究人員提出2>0[17]或2正負中心低值過渡區(qū)[18]與強降水落區(qū)對應(yīng)較好。

5 小結(jié)與展望

本文利用美國國家環(huán)境預(yù)測中心模式再分析資料，做了2017年一次湖南夏季暴雨的分析。分析發(fā)現(xiàn)：①代表冷暖氣團交匯的e水平梯度大值區(qū)與強降水區(qū)對應(yīng)較好，365 K等e線可選取湖南省強降水特征線。垂直剖面上e垂直遞減率小值或近似零值區(qū)在中上層尤其明顯，最易發(fā)生強降水。依據(jù)傾斜渦度發(fā)展理論等e面傾斜程度越大，氣旋性渦度的增長越劇烈，反映暖濕氣流的上升運動越強烈，越有利于暴雨的發(fā)生發(fā)展。②在200 hPa等壓面上，通常示蹤對流層頂附近擾動的濕位渦垂直分量2.0 PUV線，在中高緯度應(yīng)用較好，在30°N以南的中低緯度并不常見，但一旦出現(xiàn)并掃過某地區(qū)后，意味著一次持續(xù)強降水過程的結(jié)束。③濕位渦正壓項在700 hPa的負值區(qū)域，反映對流不穩(wěn)定與強降水落區(qū)較為吻合，可以作為強降水落區(qū)的預(yù)報指標。斜壓項則分布相對零散，弱正值向負值過渡的區(qū)域有一定反映，但不如正壓項對應(yīng)明顯。

圖5 700 hPa分時段MPV2平均場分布圖（單位：1 PVU）

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P458.121.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.006

2095－6835（2019）17－0014－03

賈岸斌（1986—），男，工程師，主要從事中短期天氣預(yù)報與研究工作。

湖南省氣象局面上項目（編號：XQKJ19B002）

〔編輯：嚴麗琴〕