涪陵 2010年5月6日暴雨天氣過程分析

廖曉荔,徐進明,徐 洪,黃躍華,田鳳國

(重慶市涪陵區氣象局,重慶 涪陵 408000)

涪陵 2010年5月6日暴雨天氣過程分析

廖曉荔,徐進明,徐 洪,黃躍華,田鳳國

(重慶市涪陵區氣象局,重慶 涪陵 408000)

利用常規資料和衛星云圖及雷達回波等資料,對涪陵區 2010年5月6日出現的暴雨天氣過程進行分析,結果表明:暴雨發生前涪陵區維持晴好天氣,積聚了大量不穩定能量,動力和熱力條件促進上升運動發展,生成中小尺度云團,中小尺度對流云團則是造成這次暴雨的直接系統。

暴雨;冷空氣;對流云團

1 引言

涪陵區暴雨年平均出現 2.6次,多集中在每年的 6—8月,尤以 6月下旬—7月上旬最多,暴雨初日最早出現在 4月9日 (2005年)。2010年涪陵區大雨開始于 3月23日,較歷年提前近 1個月。5月6日,在高空低槽、切變線和冷空氣的共同影響下,涪陵區出現了 2010年第一場暴雨,并伴有雷電和大風。最強降水出現在我區長江以北,其中 3個鄉鎮達大暴雨,對當地經濟造成較大損失。從歷史資料統計對比來看,5月6日涪陵本站 24h降水量87.1mm,排歷史日最大降水量 17位,而轄區內李渡區域自動站 24h降水量 152.6mm,為涪陵區有氣象歷史記錄以來最強的一次降水。李渡區域自動站自 6日 00時至 05時連續多個時次出現小時降雨量超過 20mm的雨量,在涪陵區氣象歷史記錄上也是首次出現。

2 過程概況與災情

受中尺度對流云團影響,5月5日 23時起,涪陵區西北部與長壽交界處的李渡開始出現降水,隨著強對流云團的加強東移,我區長江以北地區自西向東出現短時強降水。最大降水量出現在李渡,為152.6mm,1h最大降水量達 40.7mm;城區降水量87.1mm,04—05時 1h降水量最大,為 38.8mm。此次降水過程雨勢強,降雨集中,并伴有強雷電和局部地區的短時陣性大風,涪陵區多個鄉鎮不同程度受災,造成 4人死亡,民房、農作物、電力、交通、水利設施嚴重受損,全區因災直接經濟損失近 2.1億元。

圖 1 李渡 5日 21時 -6日 20時逐時降雨量

3 天氣形勢

從此次暴雨的短期天氣形勢來看,是在高空低槽、切變線和冷空氣的共同影響下產生的。

如圖 2示,5日 08時 500hPa中高緯河套以北有低渦存在,河套中部有低槽,新疆到河套西部為強盛的西北氣流,形成西高東低的形勢。30°N多波動東移,在四川中部到云南東北部有淺槽,重慶為偏西氣流控制;700hPa四川盆地西南部有低渦,北部和南部有切變線,盆地東部為西南氣流控制,有水汽輸送,急流位于東南沿海;850hPa重慶上空為偏東氣流,切變線位置偏東、偏南,低空急流位于東南沿海地區。

20時(圖 3),500hPa河套地區的高空槽加深并緩慢東移,高原東部到盆地東部為一致的西南氣流控制;700hPa低渦緩慢移出,盆地北部和南部的切變線維持;850hPa重慶中部有弱的切變,廣西到重慶東側為偏南氣流,盆地東部有水汽輸送。高低空環流形勢分析表明,高層有低槽、中低層有切變線東移,低層盆地東側有偏南暖濕氣流,輸送水汽。西南暖濕氣流對暴雨的產生有重要的動力和熱力作用,為低層帶來潛在不穩定的暖濕空氣。

圖 2 2010年5月5日 08時天氣形勢

圖 3 2010年5月5日 20時天氣形勢

高空冷平流和地面弱冷空氣的入侵是觸發強對流天氣的原因。5日 20時,500hPa新疆到河套西部為大范圍的負變溫區,槽后強盛的西北氣流向盆地東部輸送冷平流;700hPa和 850hPa的強冷平流位于河套西部到盆地東部之間,分別有 -16℃和 -11℃的負變溫中心,表明高空冷平流強勁。重慶上空為暖平流或弱的冷平流區,在強冷平流的沖擊下,易產生強對流天氣。

5日 20時盆地大部為熱低壓控制,有利于潮濕不穩定能量的聚集。高空河套地區的低槽加深發展,伴隨地面有冷空氣南下,在四川盆地北部有冷鋒,由于鋒后冷高壓強度較弱,冷空氣也較弱,隨著地面弱冷空氣入侵盆地,暖空氣被抬升而形成對流 (圖 14)。

4 物理量分析

中小尺度的對流云團是造成此次暴雨的直接系統,對流性天氣的形成必須具備 3個基本條件,即:水汽條件、不穩定層結條件和抬升力條件。

4.1 水汽條件

水汽是產生暴雨的必要條件。水汽通量散度表示輸送來的水汽集中程度。5日 20時850hPa從廣西經貴州、湖南到重慶為偏南風控制,有水汽輸送。圖5為 5日 20時 850hPa水汽通量散度,可以看出,西南地區大部為水汽通量輻合區,表明低層的水汽通道已經建立,重慶地區有較充分的水汽供應。

4.2 不穩定層結條件

T-lnP圖是一種能用來直觀考察大氣穩定性變化的工具,并得到穩定度指標。從重慶站 T-lnP圖(圖略)上可見,5日 20時 K指數為 34℃,沙氏指數為 -2.18℃,700hPa以上空氣濕度較小,中低層空氣濕度大,有強對流天氣發生的可能性。強的垂直風切變可引起氣旋性渦度增加,從而對強對流天氣起到加強和維持作用,20時重慶站上空有明顯的垂直風切變,有利于強對流天氣加強和維持。

5日 08時,500hPa新疆到河套西部強盛的西北氣流向盆地東部輸送干冷平流,使重慶大部地區500hPa的溫度露點差在 20℃以上異常干燥,由于中低層有偏南氣流輸送水汽,700hPa的溫度露點差迅速減小為 8～12℃,850hPa繼續減小到 4℃左右接近飽和。重慶地區上空這種上干下濕的大氣層結非常不穩定,在有外力抬升的情況下,極易產生強對流天氣。

圖 6 2010年5月5日 08時 500hPa(a)、700hPa(b)、850hPa(c)溫度露點差分布圖

根據重慶和達州 5日 08時、20時和 6日 08時單站高空資料計算,可知:從 5日 08—20時四川盆地東部的能量迅速積聚,有發生對流性天氣的可能,5日夜間到 6日凌晨重慶中部和東南部發生強對流天氣后,大氣中的不穩定能量得以釋放,重慶和達州的 SI(沙氏指數)迅速上升,Cape(對流有效位能)迅速減小。

4.3 抬升條件

在低層輻合流場上空又有輻散流場疊加,那么抬升力更強,常會造成嚴重的強對流天氣。從 5月5日 20時的散度場(圖 7)可見,暴雨區上空 200hPa為正散度區,正散度中心為 28×10-5s-1,位于四川、甘肅和陜西三省交界處;暴雨區上空 850hPa為負散度區,重慶東北部和湖北西部有 -8×10-5s-1的負散度中心。散度場的這種垂直分布表明,高層輻散明顯強于低層輻合,高層輻散形成的抽吸作用有利于低層輻合和對流上升運動的加強。

表 1 2010年05月05日 08時—06日 08時重慶、達州探空資料主要穩定度指標

圖 7 2010年5月5日 20時 200hPa(a)、850hPa(b)散度場

5 衛星云圖特征

從 FY2E衛星紅外云圖上可見,5月5日 20時四川東南部有低渦云團?生成,重慶中部為少量低云覆蓋。22時低渦云系?發展東移,重慶中西部的長江以北地區有對流云團?形成,受其影響,重慶中西部偏北局部地區出現雷陣雨。23時低渦云團?繼續發展并向東北方向移動,對流云團?范圍縮小強度增強,中心位于長壽附近,長壽出現雷雨。6日 00時低渦云團?和對流云團?均迅速發展,向東北方向移動,重慶中部的長壽、墊江、涪陵在強對流云團的影響下出現短時強降水和強對流天氣。01時,低渦云團和對流云團打通?,01時 30分云團?發展強盛,結構密實,云團進入到穩定階段,重慶除東北部偏北和西部偏北地區外,均在強云團的覆蓋下,重慶中部和東南部地區出現的強降水均由該云團直接造成。

6 雷達回波特征

6.1 基本反射率因子

從重慶雷達 1.5°仰角的反射率因子圖上可見, 5日 23時 29分,長壽境內有對流回波,回波有 2個強中心,一個中心強度?為 50—55dBz,向東北方向移動,另一個中心?達 60—65dBz,向東偏南方向移動,回波頂高均在 15～17Km。23日 47分,偏南的強回波中心?移入涪陵境內,涪陵和重慶交界處的李渡、石沱等地開始出現降水,之后涪陵境內的強回波中心略有減弱,為 55～60dBz,強降水回波帶中不斷有強對流單體新生、合并,使得位于涪陵長江以北地區的強回波長時間維持,涪陵區北部出現短時強降水,并伴有強雷暴。

6日 00時 48分,向東北方向移動的強回波?移動到墊江,中心最大強度為 68dBz,強中心出現“三體散射”現象。6日 01時 12分,強回波?移動到墊江和梁平交界處并出現明顯的“三體散射”現象,表明強回波處將會產生大風和強冰雹,此時正是墊江縣沙坪鎮產生 11級大風和冰雹的時間。

6.2 平均徑向速度

強對流天氣發生前,0.5°仰角的基本速度圖上,重慶中部為大片的負速度區,2010年5月5日 23時 23分長壽和涪陵交界處出現一個閉合的正速度區,即逆風區,該逆風區的出現預示強降水的開始,其上有強烈輻合輻散,形成有利于暴雨產生的垂直環流結構,促使強回波維持。在同一時刻 2.4°仰角的基本速度圖上,則為大片的正速度區里嵌著負速度區,表明重慶中部地區存在強的垂直風切變。逆風區、垂直風切變與強降水區有很好的對應關系。

7 結論

通過對 2010年5月6日發生在重慶中部和東南部地區的強降水天氣過程的天氣形勢、物理量、衛星云圖、雷達回波等資料的分析,得出以下幾點結論:

①此次暴雨雨勢強,且降雨集中,并伴有強雷電和局部地區的短時陣性大風,涪陵區多個鄉鎮不同程度受災。

②此次暴雨影響系統是高空低槽、切變線和冷空氣。高空較強冷平流和地面弱冷空氣的入侵是觸發強對流天氣的原因。

③從物理量的分析可見,重慶地區具備對流性天氣的形成 3個基本條件是:西南地區大部為水汽通量輻合區,表明低層的水汽通道已經建立,有較充分的水汽供應;大氣具有強對流發生的不穩定層結條件和明顯的垂直風切變;低層輻合高層輻散形成的抽吸作用有利于低層輻合和對流上升運動的加強。

④低渦云團和對流云團的合并加強造成重慶中部和東南部地區出現強降水。

⑤初始階段強回波有 2個強中心,一個向東北方向移動到墊江、梁平等地,另一個向東偏南方向移動到涪陵。涪陵區的強降水回波帶中不斷有強對流單體新生、合并,使得強回波長時間維持,并出現短時強降水,且伴有強雷暴;向東北方向移動的強回波出現“三體散射”現象,并產生大風和強冰雹?；舅俣葓D上的逆風區和垂直風切變與強降水區有很好的對應關系。

[1] 朱乾根,林錦瑞,壽紹文,等.天氣學原理與方法[M].北京:氣象出版社,2000.

[2] 俞小鼎,姚秀萍,熊廷南,等 .多普勒天氣雷達原理與業務應用[M].北京:氣象出版社,2006.

[3] 陶詩言 .中國之暴雨[M].北京:氣象出版社,1980.

P458

B

2010-09-10

廖曉荔 (1981-),女,工程師,主要從事天氣預報、氣候預測工作。

1003-6598(2010)增刊 -0015-05