孝感市一次暴雨過程診斷以2018年5月初為例

張慧娟 周婷 阮帆 姜敏

摘要：利用常規(guī)觀測(cè)資料、紅外衛(wèi)星云圖、雷達(dá)組合反射率等資料分析了孝感市2018年5月5—6日這場(chǎng)春末暴雨天氣的演變過程，并對(duì)各個(gè)模式的低層風(fēng)場(chǎng)和降水預(yù)報(bào)進(jìn)行了檢驗(yàn)分析，結(jié)果表明：高空冷渦轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)冷空氣南下，與副高外圍暖濕氣流交匯，冷鋒入侵暖低壓，有利于暴雨的產(chǎn)生;孝感處在低層切變線與西南急流中心軸之間，診斷分析表明具有明顯的濕空氣輻合上升運(yùn)動(dòng)，為對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)，大的高低層溫差和高K指數(shù)有利于強(qiáng)對(duì)流的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：暴雨;鋒生;冷式切變線;急流;模式檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：S161

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215048

近年來，氣候變化及其影響已成為大氣科學(xué)研究的熱點(diǎn)，但因緯度、地形地貌、大氣環(huán)流、人類活動(dòng)等因素共同影響，各地對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)各不相同，具有顯著的區(qū)域性特征。孝感地處于湖北省東北部，長江以北，漢水之東。介于N30°23′～31°52′，E113°19′～114°35'之間，南與武漢市東西湖區(qū)及仙桃市毗鄰，北與河南省信陽市交界，西接隨州、荊門、天門。孝感市地勢(shì)北高南低，由大別山、桐柏山向江漢平原過渡呈坡狀地貌。大體上一成低山、三成平原、六成丘陵。該地區(qū)屬亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，雨量充沛，溫暖濕潤，光照充足。

1天氣實(shí)況分析

2018年5月5—6日，受高空低槽和中低層切變線影響，孝感市降水分布不均，北部大到暴雨，南部中到大雨，雨量較強(qiáng)區(qū)域主要位于大悟和應(yīng)城，最強(qiáng)降水時(shí)段為6日凌晨至上午。國家站5日20∶00—6日20∶00，小時(shí)最大降水量出現(xiàn)在應(yīng)城34.1mm（6日08∶00）。區(qū)域站最大日降水量大悟三里城134.9mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)應(yīng)城楊嶺35.5mm（6日08∶00）。過程中大部地區(qū)都伴有6～8級(jí)，局地8～10級(jí)的雷電大風(fēng)和短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣。5月5日08∶00—6日08∶00累計(jì)雨量顯示，全市區(qū)域站100～250mm有1站、50～100mm有23站，其中大悟三里城降雨量最大為161mm。

此次降水過程未給孝感市帶來明顯災(zāi)情，且正值春播期尾聲，本次降水迎合了農(nóng)業(yè)蓄水、用水的需求，有利于春耕春播。

2天氣系統(tǒng)

本次暴雨過程的主要影響系統(tǒng)是：高空槽、700hPa切變線和西南風(fēng)急流、850hPa切變線和西南風(fēng)急流、地面冷空氣。

2018年5月5日20∶00，500hPa上3段低槽形成階梯槽，湖北省位于四川-云南中部低槽槽前，700hPa切變線偏北，呈西南東北向位于山東-河南南部-陜西南部-川東，湖北省處于西南偏西氣流中，850hPa上冷切與700hPa近似平行，橫亙與湖北西北部，700hPa和850hPa西南風(fēng)急流中心軸位置相近，位置偏東，中心最大風(fēng)速超過22m/s，西南風(fēng)急流中心軸自西南向東北，風(fēng)速在安徽境內(nèi)出現(xiàn)增強(qiáng)，并進(jìn)一步向北輸送水汽。925hPa切變線偏西，湖北中東部有明顯的風(fēng)速輻合。孝感處于冷式切變線以南的暖區(qū)中，與中低層西南風(fēng)急流中心軸的左側(cè)，925hPa有明顯的輻合。地面上四川北部-青海東部有一冷高壓，西南暖低壓發(fā)展，湖北省受暖低壓控制，在湖北西側(cè)有鋒面形成。

2018年5月6日08∶00，500hPa上四川-云南中部低槽東移，700hPa切變線南壓位于湖北北部，850hPa和925hPa切變線西南東北向正好穿過孝感，切變線以北均有一支中心最大風(fēng)速超過18m/s偏北氣流，且西南風(fēng)急流中心軸位于切變線右側(cè)，中心最大風(fēng)速仍超過22m/s，但急流北界位置較5日20∶00南退且略偏西，位于孝感以東。孝感處于切變線附近和西南急流出口區(qū)左側(cè)有強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。地面上，鋒面和西南低壓東移，鋒面由東北-西南向轉(zhuǎn)為北段東西向，偏北氣流與西南低壓前的暖濕氣流在孝感附近形成了一條地面輻合線。

2018年5月5日20∶00，孝感位于切變線前側(cè)，上下層均處于強(qiáng)烈發(fā)展的西南急流中，低層有一定的輻合，有利于在副高邊緣暖區(qū)發(fā)生局地強(qiáng)降水。到了6日08∶00上下層系統(tǒng)配置較好，孝感正好處于切變線右側(cè)和西南急流左側(cè)，更是位于925hPa西南急流軸的前方，西南急流建立低層的不穩(wěn)定形勢(shì)，其中心軸前方亦有風(fēng)速的輻合，為暴雨的發(fā)生提供有利的水汽條件和輻合上升運(yùn)動(dòng)。200hPa上孝感始終處于高空急流分流區(qū)，較強(qiáng)的高空輻散使垂直上升運(yùn)動(dòng)得以維持，使短時(shí)強(qiáng)降水能夠持續(xù)一定的時(shí)間，從而產(chǎn)生暴雨。

3衛(wèi)星云圖和雷達(dá)回波演變特征分析

3.1衛(wèi)星云圖分析

2018年5月5日18∶00，華北低渦云系東段位于黃海，位于低渦以南湖北境內(nèi)的切變線云系正在發(fā)展中，副高邊緣云系北界位于N30°附近，江漢平原此時(shí)有云團(tuán)新生向孝感南部發(fā)展，給孝感帶來了第1輪降水。隨著華北低渦系統(tǒng)東移，6日00∶00，副高外圍云系在西南急流作用下發(fā)展北抬合并為華北低渦南段云系，同時(shí)，湖北西部的冷切云系東移發(fā)展加強(qiáng)。到6日06∶00，華北低渦南段切變線云系與東移的冷切云系已結(jié)合北抬至安徽北部-江蘇北部，期間大悟北部處于云系邊緣，受其影響出現(xiàn)了持續(xù)降水。6日08∶00，冷切云系繼續(xù)東移，云系前緣的帶狀云帶已經(jīng)移至孝感且云帶上有對(duì)流云團(tuán)發(fā)展，給孝感帶來第3輪強(qiáng)降水。

3.2多普勒雷達(dá)分析

2018年5月5日17∶30的雷達(dá)組合反射率拼圖（圖略）可見，潛江東部-天門出現(xiàn)了回波單體，在副高外圍西南氣流作用下向東北方向移動(dòng)發(fā)展影響孝感，19∶00，伸展的線狀回波與鄂東東北部的回波結(jié)合影響孝感大部地區(qū)。新生發(fā)展的回波從鄂西南-江漢平原南部-鄂東北西部伸展連成一線，形成一條呈東北-西南走向的線狀回波，回波整體東移北抬，東段北抬較快，到5日22：00，僅大悟北部和安陸北部受到回波影響，而西段的線狀回波整體東移北抬到鄂西南東部至江漢平原北部。5日23∶30，組合反射率上可以清楚的看到3條呈階梯狀的帶狀回波，回波范圍廣，結(jié)構(gòu)也變得更加緊密。到6日01∶00，鄂西北帶狀回波略有南壓，3條帶狀回波逐漸合并成1條，且回波前緣還呈現(xiàn)明顯颮線的特征。6日04∶00，帶狀回波中段已東移至江漢平原西部，東段為位于大別山以北大片的層狀云回波。隨著切變線的快速東移，東段呈東西走向的帶狀回波明顯北抬，且整體帶狀結(jié)構(gòu)變得松散，06∶00開始影響孝感西部。07∶00有1條南北走向的颮線橫亙?cè)诤敝胁?，且在東移的過程中颮線上出現(xiàn)多條線狀對(duì)流，07∶42，孝感本地就有3條線狀對(duì)流，回波強(qiáng)度最大超過了50dBz。颮線快速東移，到09∶00前后離開孝感境內(nèi)，前后影響時(shí)間大約有3h。

4診斷分析

4.1水汽條件

2018年5月5日20∶00，850hPa切變線位于鄂西北，孝感位于急流軸左側(cè)，低層急流帶來了充沛的水汽，大氣可降水量超過了65mm;6日08∶00孝感可降水量降低到55～60mm，表明08∶00前后發(fā)生了明顯的降水，且從08∶00的可降水量分布形態(tài)可看出雨區(qū)呈西南東北方向向東移。5日20∶00水汽通量散度顯示水汽輻合中心在安徽北部，孝感市輻合較弱，到6日08∶00，925hPa水汽通量散度明顯增強(qiáng)，中心最大值達(dá)到-45×10-7g·（cm-2·hPa-1·s-1），孝感位于中心區(qū)東南側(cè)水汽輻合區(qū)內(nèi)，強(qiáng)烈的水汽輻合提供了產(chǎn)生暴雨的有利水汽條件。

4.2動(dòng)力條件

2018年5月5日20∶00，925hPa的輻合中心和200hPa的輻散中心偏西，6日08∶00隨著切變線東移南壓，散度中心區(qū)東移，孝感處于925hPa西南急流出口區(qū)左側(cè)，配合有明顯的低空輻合、高空輻散，孝感地區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)烈輻合上升運(yùn)動(dòng)，為強(qiáng)降水提供了有利的動(dòng)力條件。

4.3熱力條件

從5月5—6日海平面氣壓場(chǎng)可知，湖北有地面暖低壓發(fā)展，鄂東南最高氣溫32℃以上，能量集聚。5日夜間，K指數(shù)大值區(qū)（>36℃）自湖北向東向南移動(dòng)，收縮成西南東北向的帶狀，與6日08∶00切變線位置和形狀相近，對(duì)應(yīng)的08∶00左右強(qiáng)降水落區(qū)也出現(xiàn)在這一帶。

從漢口站T-LogP圖（圖略）可以看出，925～700hPa風(fēng)向順轉(zhuǎn)，假相當(dāng)位溫隨高度減小，為對(duì)流性不穩(wěn)定層結(jié)，850hPa與500hPa溫差為29℃，K指數(shù)44℃，SI指數(shù)-5.84℃，600hPa以上有干區(qū)，600hPa以下為深厚的濕層，500～850hPa垂直風(fēng)切變小，CAPE值為687.6J/kg，有一定的DCAPE，有利于產(chǎn)生雷電大風(fēng)和短時(shí)強(qiáng)降水等對(duì)流性天氣。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：

張慧娟（1989-）女，本科，工程師。研究方向：天氣預(yù)報(bào)工作。