2020年09月11日至12日柳州市一次大暴雨過程成因分析

鄒穎俊 蘇小玲 賴錫柳

摘? 要：利用常規(guī)氣象觀測資料、區(qū)域自動站資料和NCEP1°×1°逐6 h再分析資料對2020年9月11～12日柳州市大暴雨天氣過程進(jìn)行診斷分析，結(jié)果表明：此次過程在太平洋副熱帶高壓和高空槽相對穩(wěn)定維持的環(huán)流背景下，由高空槽、低層切變線、地面冷空氣、低空急流以及超低空急流共同影響下產(chǎn)生的降水，具有降水持續(xù)時間長、雨區(qū)高度重疊、局地性降水強(qiáng)度大、夜雨特征明顯等特點(diǎn)。該過程中的水汽條件、動力條件和不穩(wěn)定條件配合較好，并且柳州北部的降水更為明顯，主要還受到地形抬升作用和“列車”效應(yīng)的影響。

關(guān)鍵詞：暴雨? 副高? 高空槽? 低空急流

中圖分類號：S164? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2021）06（a）-0059-03

Cause Analysis of a Heavy Rain-storm process in Liuzhou City on September 11-12，2020

ZOU Yingjun? SU Xiaoling? LAI Xiliu

（Liuzhou Meteorological Bureau， Liuzhou， Guangxi Zhuang Autonomous Region， 545001? China）

Abstract： According to the conventional meteorological observation data， regional automatic station data and NCEP reanalysis data， the heavy rain process in Liuzhou city from September 11 to 12， 2020 was analyzed. The results showed that the process of the rainstorm is affected by the high-level trough， the low-level shear line， the surface cold air， low-level jet and the ultra-low-level jet under the relatively stable atmospheric circulation background of the subtropical high and the high-level trough. The process has the characteristics of long duration of precipitation， high overlap of rain area， high intensity of local precipitation and obvious night rain. The process has a good correspondence with water vapor， dynamic field and instability in the process. In addition， because of the effect of orographic lifting and the "train" effect， the precipitation is more obvious in the northern part of Liuzhou city.

Key Words： Rainstorm; Subtropical high; High-level trough; Low-level jet

柳州市位于廣西壯族自治區(qū)中北部，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候，是暴雨的頻發(fā)區(qū)域。許多學(xué)者對暴雨及其影響系統(tǒng)做了相應(yīng)的研究。李家文等人[1]對2017年7月初柳州特大暴雨過程進(jìn)行了分析，研究表明高原槽、低渦切變和地面輻合線是此次過程的主要影響系統(tǒng);副熱帶高壓的穩(wěn)定維，地面中尺度輻合線的長久維持為強(qiáng)降水提供了動力抬升的條件。陳碧瑩[2]借助WRF模式對2016年7月19日發(fā)生在華北中南部一次特大暴雨過程進(jìn)行了診斷分析和模擬研究，結(jié)果表明該暴雨發(fā)生于有利于華北暴雨維持的“東高西低”形勢下，深厚的低值系統(tǒng)和加強(qiáng)北抬的西南急流是此次降水過程的重要影響系統(tǒng)。黃遠(yuǎn)盼等人[3]對2017年7月1～2日廣西特大暴雨天氣過程的環(huán)境條件演變特征進(jìn)行分析，結(jié)果表明高空槽、西南風(fēng)急流、低空切變線是此次降雨過程的低層輻合上升條件;邊界層輻合作用對中尺度暴雨云團(tuán)具有重要的觸發(fā)作用。楊嚴(yán)等人[4]對2016年7月3～5日鎮(zhèn)江暴雨進(jìn)行了綜合分析，結(jié)果表明副高位置的穩(wěn)定少動減緩了低渦系統(tǒng)的東移，使江蘇周圍形成一種東高西低的阻塞形勢，長時間滯留于華東地區(qū)，導(dǎo)致鎮(zhèn)江降水的持續(xù)。賴錫柳等人[5]對2019年6月22～23日柳州市大暴雨天氣過程進(jìn)行綜合分析，結(jié)果表明高層輻散、高空槽東移、低層切變線、低空急流相配合以及地面冷鋒觸發(fā)，共同導(dǎo)致大暴雨過程發(fā)生。

1? 實(shí)況分析

2020年9月10日20時至12日20時，柳州市出現(xiàn)了一次大范圍強(qiáng)降雨天氣過程。全市有37個站出現(xiàn)了大雨，55個站出現(xiàn)了暴雨，28個站出現(xiàn)了大暴雨;最大雨量191.8 mm（融水白云站），最大1 h雨量62.2 mm（三江斗江東坪站）。強(qiáng)降雨主要集中在柳州市北部地區(qū)，三江縣、融水縣中北部和柳州市區(qū)出現(xiàn)了大到暴雨，局部大暴雨。此次過程發(fā)生短時強(qiáng)降水的時間段主要集中在夜間到第二天早上。該過程的主要特點(diǎn)：降水持續(xù)時間長，分布范圍廣，局地性降水強(qiáng)。

2? 形勢場分析

9月10日20時，500 hPa副高位于廣西中南部，貴州西部有一短波槽東移。850 hPa切變線位于貴州中部，低空急流位于廣西北部，地面為暖低壓控制，柳州處于高空槽前、低層切變線右側(cè)、低空急流左側(cè)，更利于強(qiáng)降雨發(fā)生。11日08時，500 hPa槽東移南壓至滇桂交界，850 hPa切變線南壓至黔桂交界，西南急流更強(qiáng)盛，為暴雨所需提供充沛的水汽。11日20時，隨著高空槽加深發(fā)展，副高有所減弱東退，柳州處于槽前以及副高西北側(cè)的西南暖濕氣流中;850 hPa切變線在黔桂交界一帶維持，此階段的降水屬于高空槽、低層切變線、冷空氣和西南急流共同影響產(chǎn)生的降水，由于低層切變線的位置較偏北，而且具有一定的列車效應(yīng)，導(dǎo)致強(qiáng)降雨落區(qū)主要在柳州的北部地區(qū)。11日20時至12日20時，副高東退，隨著高空槽的不斷加深發(fā)展，柳州市南部地也出現(xiàn)暴雨。12日20時之后，系統(tǒng)東移減弱，此次過程的降雨趨于結(jié)束。綜上所述，此次過程柳州處于槽前西南急流控制的高溫高濕的環(huán)境條件下，高空槽和副高相對穩(wěn)定的維持，同時冷空氣的楔入使對流不穩(wěn)定加強(qiáng)，強(qiáng)化了暖濕空氣抬升以及不穩(wěn)定能量的釋放，導(dǎo)致柳州出現(xiàn)持續(xù)性大暴雨天氣過程。

3? 物理量診斷分析

3.1 水汽條件

充足的水汽供應(yīng)是形成暴雨的必要條件[6]。廣西上空的水汽條件相對比較好，水汽從中南半島通過西南氣流向廣西輸送;從相對濕度場分析，濕度大值中心位于桂北一帶，百色、河池以及柳州一帶的相對濕度700 hPa與850 hPa均超過90%。圖1為兩個強(qiáng)降雨時段850 hPa的平均比濕場圖，由圖可知850 hPa比濕大部達(dá)14 g/kg以上，表明在降水過程中水汽十分充沛。而且10日20時至11日20時柳州北部850 hPa的比濕都要高于南部，表明北部的水汽條件要優(yōu)于南部，也一定程度上反映了柳州北部更有利于降水的發(fā)展。

3.2 不穩(wěn)定條件

強(qiáng)烈的對流性不穩(wěn)定也是產(chǎn)生暴雨的重要條件之一[7]，利用探空站資料對暴雨的不穩(wěn)定條件進(jìn)行分析，由探空站測得這兩天的K指數(shù)分別為39.8℃和41.1℃，SI指數(shù)分別為-1.59 ℃和-1.78 ℃，CAPE值分別為2 142.9 J/kg和1 743.1 J/kg，過程期間，CAPE值和K指數(shù)都較高，SI指數(shù)較低，這表明大氣處在對流不穩(wěn)定的狀態(tài)，有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生。到12日20時，河池探空測得對流有效位能（cape）急劇下降，僅有340.8 J/kg，SI指數(shù)轉(zhuǎn)為正值，對流條件變差，表明降水過程趨于結(jié)束。

3.3 動力條件

暴雨發(fā)生還需強(qiáng)的上升運(yùn)動。沿柳州中北部109°E作垂直速度的經(jīng)向時間剖面圖（見圖2）。由圖2可知11日20時至12日12時，850 hPa強(qiáng)的上升運(yùn)動集中在25°N以北區(qū)域，12日02～08時出現(xiàn)最強(qiáng)上升速度中心，強(qiáng)度達(dá)60×10-2 Pa/s，位于柳州北部（25°～26°N之間），強(qiáng)的上升運(yùn)動使水汽不斷向上空輸送，從而使降雨強(qiáng)度達(dá)到最大，這與柳州北部最強(qiáng)降雨發(fā)生的時間段相吻合;而柳州中南部的垂直速度在850 hPa上為下沉運(yùn)動，700 hPa也只有較微弱的上升氣流。到12日12時，柳州北部從850 hPa到700 hPa逐漸轉(zhuǎn)為下沉氣流，降水趨于減弱，而強(qiáng)的上升運(yùn)動位于柳州中南部，此時的降水主要集中在柳州南部地區(qū)。而正值中心的西南側(cè)和南側(cè)有偏南氣流匯入，更有利于對流不穩(wěn)定能量的釋放，從而使強(qiáng)降雨持續(xù)。

4? 結(jié)語

（1）此次降雨過程是由高空槽、低層切變線、地面冷空氣和低空急流共同影響的產(chǎn)生，還受到地形抬升作用和“列車”效應(yīng)的影響，具有降水持續(xù)時間長、雨區(qū)高度重疊、局地性降水強(qiáng)度大、夜雨特征明顯等特點(diǎn)。（2）在副高和高空槽的穩(wěn)定維持的環(huán)流背景下，低空急流和超低空急流為此次暴雨過程提供了充沛的水汽和能量，其中濕度大值中心位于桂北一帶，有利于強(qiáng)降雨的發(fā)生發(fā)展。（3）強(qiáng)烈的對流性不穩(wěn)定也是產(chǎn)生暴雨的重要條件之一，探空圖資料中的K指數(shù)、SI指數(shù)、CAPE值均顯示此過程處在對流不穩(wěn)定的狀態(tài)，有利于暴雨的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

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[2] 陳碧瑩.一次華北暴雨過程的維持條件及低渦演變機(jī)制研究[D].南京：南京信息工程大學(xué)，2019.

[3] 黃遠(yuǎn)盼，廖銘燕，陳華忠.2017年廣西一次特大暴雨天氣過程環(huán)境條件演變特征分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2018，39（2）：14-19.

[4] 楊嚴(yán)，周備，孔啟亮，等.2016年7月3至5日鎮(zhèn)江連續(xù)性暴雨過程診斷分析[J].科技資訊，2018，16（20）：

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[5] 賴錫柳，劉蕾，李亞琴，等.2019年柳州盛夏一次大暴雨災(zāi)害過程成因分析[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2020，10（4）：114-117.

[6] 陳業(yè)國，農(nóng)孟松.2008年6月廣西持續(xù)性暴雨的診斷與數(shù)值模擬[J].氣象科學(xué)，2010，30（2）：250-255.

[7] 甘璐，鄧長菊，李津.北京地區(qū)“7.21”特大暴雨不穩(wěn)定能量診斷分析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報，2015，31（4）：1-6.