2018年7月27日信陽市局部地區(qū)暴雨過程分析

蔡凱捷

摘 要：分析2018年7月27日信陽市大暴雨成因發(fā)現(xiàn)：信陽地區(qū)處于副熱帶高壓主體邊緣的高溫高濕環(huán)境中，不穩(wěn)定能量積累較多，垂直上升運(yùn)動(dòng)使不穩(wěn)定能量釋放，并將低層水汽向高空輸送，使信陽出現(xiàn)了強(qiáng)降水;雷達(dá)回波主要在信陽城區(qū)上空維持，降水回波強(qiáng)度大，有明顯的列車效應(yīng);速度圖上有明顯的輻合。

關(guān)鍵詞：暴雨;物理量分析;雷達(dá)回波分析;信陽

文章編號(hào)：1004-7026（2019）15-0099-02 ? ? ? ? 中國圖書分類號(hào)：P458.121.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

暴雨是信陽市夏季主要的災(zāi)害性天氣之一，具有突發(fā)性和局部性，因此對于暴雨落區(qū)、強(qiáng)度、發(fā)生以及持續(xù)時(shí)間的預(yù)報(bào)是相關(guān)工作的難點(diǎn)。利用Micaps資料、NCEP1°×1°再分析資料和雷達(dá)資料，對信陽市2018年7月27日發(fā)生的局部性大暴雨進(jìn)行分析。通過研究暴雨前后天氣形勢、物理量場特征、雷達(dá)回波特征，為信陽地市局部大暴雨預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)和預(yù)報(bào)方法。

1 ?天氣實(shí)況

2018年7月26日20時(shí)至7月27日20時(shí)，信陽市出現(xiàn)了一次大暴雨天氣過程，這次降雨歷時(shí)短、雨量大、分布不均勻，并伴有雷電等強(qiáng)對流天氣，降雨量達(dá)到176.3 mm。

區(qū)域站雨量超過100 mm的有2個(gè)，其中三河尖站達(dá)到了125.7 mm，固始縣的灞臺(tái)次之，為111.0 mm。降水從26日20時(shí)開始加強(qiáng)，強(qiáng)降水時(shí)段集中在27日8時(shí)至14時(shí)，27日20時(shí)之后降水逐漸減弱。

2 ?環(huán)流背景

2.1 ?高空環(huán)流形勢

參考2018年7月27日8時(shí)500 hPa形勢圖可知，受11號(hào)臺(tái)風(fēng)“悟空”北上的影響，副熱帶高壓穩(wěn)定少動(dòng)，588線西界限位于我國東部沿海地區(qū)，10號(hào)臺(tái)風(fēng)“安比”登陸后逐漸減弱，成為熱帶低壓。華北地區(qū)空氣受到副熱帶高壓的阻擋，開始向西南方向移動(dòng)，受臺(tái)風(fēng)低壓移動(dòng)方向前側(cè)西北氣流和副熱帶高壓邊緣西南氣流的共同影響，河南東部形成明顯的切變線，信陽市東部地區(qū)位于切變線之間，切變線附近的強(qiáng)垂直上升運(yùn)動(dòng)為信陽市的降水提供了條件。前期副熱帶高壓穩(wěn)定，信陽市位于副熱帶高壓主體邊緣的高溫高濕環(huán)境中，不穩(wěn)定能量積累較多，垂直上升運(yùn)動(dòng)促進(jìn)不穩(wěn)定能量釋放，并將低層水汽向高空輸送，從而使信陽市產(chǎn)生了降水[1-3]。

參考2018年7月27日8時(shí)700 hPa形勢圖可知，信陽市位于312線附近，以偏西氣流為主，信陽本站偏西風(fēng)風(fēng)速達(dá)到6 m/s，露點(diǎn)溫度達(dá)到9 ℃，說明信陽市上空水汽條件良好。信陽市到阜陽市存在明顯的東西向切變線，切變線附近的強(qiáng)垂直上升運(yùn)動(dòng)為信陽地區(qū)降水提供了動(dòng)力。同時(shí)，信陽位于西南氣流輻合區(qū)，有利于水汽的垂直輸送。

參考2018年7月27日8時(shí)850 hPa形勢圖可知，四川省東部到湖北省東部存在明顯的西南風(fēng)與東南風(fēng)形成的暖式切變線，信陽市位于暖式切變線北側(cè)的東南氣流中，切變線的輻合對于低層水汽的抬升比較有利，而且信陽本站西南風(fēng)速為6 m/s，有利于氣流移動(dòng)。

2.2 ?地面環(huán)流形勢

參考7月26日20時(shí)地面圖可知，信陽處在均壓場，地面以偏北風(fēng)為主，同時(shí)東北地區(qū)有冷高壓存在。27日5時(shí)，弱冷高壓向西南方向移動(dòng)，冷空氣南下，南站地面轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，降水逐漸加強(qiáng)。27日8時(shí)，冷空氣持續(xù)南下，信陽市降水加強(qiáng)。27日14時(shí)冷空氣逐漸遠(yuǎn)離該地區(qū)，降水減弱。

3 ?物理量場

3.1 ?不穩(wěn)定能量

參考7月27日8時(shí)探空曲線可知，信陽市上空整層的濕度較大，在9 250 ～850 hPa高度內(nèi)垂直風(fēng)切變非常大，由8 m/s的偏東風(fēng)轉(zhuǎn)為4m/s的西南風(fēng)，K指數(shù)達(dá)到35 ℃，容易出現(xiàn)暴雨天氣。

3.2 ?渦度和水汽通量散度

分析27日8時(shí)850 hPa渦度可知：信陽市處在正渦度區(qū)，數(shù)值為0.000 2/S，在中層700 hPa處，信陽市處在兩個(gè)數(shù)值為0.000 2/S的正渦度中心附近，在500 hPa上空為負(fù)渦度區(qū)，數(shù)值為-0.000 15/S，400 hPa信陽市上空為負(fù)渦度中心，數(shù)值為-0.000 3/S。低層到高層的渦度配置有利于降水的發(fā)展和持續(xù)。

持續(xù)性強(qiáng)降水離不開充足的水汽。2018年7月27日8時(shí)850 hPa有低空急流，急流出口區(qū)位于信陽市西南部，有明顯的水汽輸送情況，這次過程信陽市中低空水汽較豐富。分析水汽通量散度場可以看出，信陽市700 hPa上空有水汽通量輻合中心，數(shù)值為-15，850 hPa上空也為水汽通量輻合中心，數(shù)值為-20，中低的水汽通量輻合，為暴雨天氣過程提供了充足的水汽條件。

3.3 ?熱力場診斷

分析不同時(shí)段的K指數(shù)可以得出：26日20時(shí)K指數(shù)較14時(shí)明顯減弱，這與K指數(shù)本身與溫度的關(guān)系造成的日變化有關(guān)。27日2時(shí)信陽市和固始縣的K指數(shù)均達(dá)到36，達(dá)到河南省暴雨預(yù)報(bào)物理量指標(biāo)。夜間K指數(shù)的增大與濕度關(guān)系密切，說明水汽條件有所改善。

850 hPa假相當(dāng)位溫圖顯示，26日14時(shí)信陽地區(qū)為高值區(qū)，隨時(shí)間推移，高值區(qū)向北移動(dòng)。強(qiáng)降水時(shí)段為27日2時(shí)，信陽站的假相當(dāng)位溫大約為344 K。將假相當(dāng)位溫與降水區(qū)對應(yīng)，可以發(fā)現(xiàn)向北延伸的高能舌地帶降水往往較劇烈，如14時(shí)至20時(shí)的許昌市、漯河市和駐馬店市。27日2時(shí)駐馬店市東部和南陽市南部地區(qū)也是處在伸展的高能舌中，有較強(qiáng)的降水。同時(shí)，信陽市東部地區(qū)處在等位溫線密集區(qū)，進(jìn)一步加強(qiáng)了降水。

4 ?多普勒天氣雷達(dá)回波特征

4.1 ?雷達(dá)回波特征

2018年7月27日8時(shí)，南陽站雷達(dá)1.5°仰角基本反射率圖像顯示：本次降水過程以混合性降水回波為主，強(qiáng)降水回波主要集中在信陽地區(qū)，回波中心強(qiáng)度達(dá)到50 dBz以上，強(qiáng)回波中心比較分散，位于信陽市南部，信陽市附近回波相對較弱，金華市一帶降水強(qiáng)度加強(qiáng)。9時(shí)信陽城區(qū)南部分散回波中心合成塊狀，強(qiáng)回波塊狀中心在信陽市南部維持，信陽市回波依然相對較弱，金華市一帶降水強(qiáng)度持續(xù)加強(qiáng)。10時(shí)信陽市回波加強(qiáng)，中心強(qiáng)度達(dá)到50 dBz以上，信陽市南部回波減弱，金華市一帶降水減弱。11時(shí)中心強(qiáng)度達(dá)到50 dBz以上并形成塊狀，依然在信陽市上空維持，信陽市持續(xù)出現(xiàn)強(qiáng)降水。12時(shí)強(qiáng)回波中心減弱，信陽城區(qū)降水逐漸減弱。13時(shí)降水回波由東南方向逐漸移出信陽城區(qū)。同時(shí)，從時(shí)間變化可以看出，降水回波在高空西北氣流的引導(dǎo)下，自西北向東南移動(dòng)，具有明顯的列車效應(yīng)[4-5]。

以上分析說明，強(qiáng)降水回波主要位于信陽市，降水回波強(qiáng)度大，有明顯的列車效應(yīng)，這造成了信陽市大范圍的大暴雨。2018年7月27日8時(shí)南陽站雷達(dá)1.5°仰角基本速度圖像上有明顯的輻合特征，輻合為降水提供了條件。

從南陽站雷達(dá)組合反射率可以看出，2018年7月26日14時(shí)至27日2時(shí)，在南陽市東南部、襄陽市東北部和隨州市北部有降水回波生成，并自西向東略偏南移動(dòng)，影響信陽市的中部和西部。27日3時(shí)至10時(shí)，隨州市東南部和孝感市北部有降水回波生成并自西南向東北移動(dòng)，影響信陽市西南部和中部。

該過程降水回波范圍較大，影響信陽市的西南部和中部大部分縣（區(qū)），回波強(qiáng)度在40 dBz左右。27日17時(shí)以后，大范圍的強(qiáng)降水回波逐漸移出信陽市，降水減弱，強(qiáng)降水過程趨于結(jié)束。通過分析降水回波較強(qiáng)的27日21時(shí)的雷達(dá)剖面圖可以看出，40 dBz左右的強(qiáng)降水回波主要位于6 km以下，發(fā)展高度不高且均勻，為層狀云降水回波。

4.2 ?垂直風(fēng)特征

從南陽市風(fēng)廓線雷達(dá)探測的空氣垂直速度圖上可以看出：7月25日8時(shí)至26日19時(shí)，信陽市上空大氣垂直速度在-0.4～0.7 m/s，負(fù)速度成片出現(xiàn)在對流層下層，零散出現(xiàn)在對流層中層，表明空氣交換很弱，出現(xiàn)此現(xiàn)象的云層所對應(yīng)的地面無降水;26日20時(shí)至27日5時(shí)，垂直速度正值區(qū)逐漸從對流層中層頂部伸展到對流層下層底部，大部分大于1 m/s，小部分大于5 m/s，最大值為7.5 m/s，27日3時(shí)對流層中層中部，大于5 m/s的區(qū)域位于對流層中層的中下部和對流層下層，對流層中層頂部速度小于5 m/s，期間出現(xiàn)了弱降雨，這可能是受降雨下落速度的影響，期間維持較大的正速度;27日6至18時(shí)，垂直速度正值逐漸從對流層中層頂部伸展到對流層下層底部，大部分大于5 m/s，最大值為8.6 m/s，期間對應(yīng)降雨強(qiáng)盛集中;27日20時(shí)以后，垂直運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)特征又演變?yōu)闊o降水階段的垂直速度結(jié)構(gòu)特征。

5 ?結(jié)束語

通過對Micaps資料、NCEP1°×1°再分析資料和雷達(dá)進(jìn)行資料分析，結(jié)合暴雨前后天氣形勢、物理量場特征和雷達(dá)回波特征，發(fā)現(xiàn)造成信陽市2018年7月27日發(fā)生的局部大暴雨天氣的原因如下。

（1）信陽市大暴雨過程具有降雨歷時(shí)短、雨強(qiáng)大、分布不均勻的特點(diǎn)。

（2）前期副熱帶高壓較為穩(wěn)定，信陽市位于副熱帶高壓主體邊緣的高溫高濕環(huán)境中，不穩(wěn)定能量積累較多，垂直上升運(yùn)動(dòng)促進(jìn)此次不穩(wěn)定能量的釋放，并將低層水汽向高空輸送，從而有利于信陽市強(qiáng)降水的產(chǎn)生。

（3）850 hPa假相當(dāng)位溫圖顯示，強(qiáng)降水區(qū)處在北伸的高能舌中。

（4）雷達(dá)回波主要在信陽地區(qū)上空維持，以混合性降水為主，降水回波強(qiáng)度大，自西北向東南移動(dòng)，有明顯的列車效應(yīng)。速度圖上有明顯的輻合。

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