一次雙對(duì)流云團(tuán)影響的強(qiáng)降水過(guò)程綜合分析

李青松 周斌 李利仁 蔣麗敏 劉沈

摘要 采用衛(wèi)星資料、多普勒雷達(dá)資料、風(fēng)廓線雷達(dá)資料和自動(dòng)氣象站資料，對(duì)2012年6月11日永州市一次雙對(duì)流云團(tuán)影響的強(qiáng)降水過(guò)程的時(shí)空結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，通過(guò)天氣尺度、中小尺度和地形分析，探討了局部強(qiáng)降水的原因。結(jié)果表明，此次暴雨過(guò)程發(fā)生在槽前的西南暖濕急流下，地面冷空氣侵入，觸發(fā)了不穩(wěn)定能量釋放，中低空切變維持，加強(qiáng)了產(chǎn)生暴雨的動(dòng)力作用。

關(guān)鍵詞 暴雨；雙對(duì)流云團(tuán)；地形；綜合分析

中圖分類號(hào) S161.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）16-05146-03

永州市位于湖南南部，五嶺北麓。東與湖南衡陽(yáng)市的常寧、郴州市的臨武、嘉禾、桂陽(yáng)相連；南與廣東清遠(yuǎn)市的連州、廣西賀州地區(qū)的賀州、桂林市的富川交界；西與廣西桂林市的恭城、灌陽(yáng)、全州接壤；北與衡陽(yáng)市的祁東、邵陽(yáng)市的邵陽(yáng)、新寧毗鄰。永州市為多暴雨地區(qū)之一，年平均暴雨42站次，最多2002年87站次，最少1991年30站次；暴雨全年各月均有出現(xiàn)，但4～8月為多暴雨時(shí)段。自20世紀(jì)80年代～2010年，暴雨頻次加大、強(qiáng)度增強(qiáng)。筆者運(yùn)用地面和高空觀測(cè)資料，綜合分析了2012年6月11日永州市一次雙對(duì)流云團(tuán)影響的強(qiáng)降水過(guò)程中有利于暴雨發(fā)生、發(fā)展的環(huán)境條件，并結(jié)合永州雷達(dá)產(chǎn)品資料和衛(wèi)星云圖資料，著重分析了雷達(dá)回波特征與雙對(duì)流云團(tuán)變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以期為暴雨的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考思路。

1 雨情實(shí)況

2012年6月11日00：00～23：00，受高空低槽和中低層切變線共同影響，永州市出現(xiàn)了大到暴雨、局地大暴雨的天氣過(guò)程。永州市平均降雨量37 mm，強(qiáng)降水主要位于祁陽(yáng)、零陵和雙牌地區(qū)。據(jù)中小尺度區(qū)域站網(wǎng)資料顯示，11日00：00～23：00，降雨量≥100 mm的站數(shù)17個(gè)，≥50 mm的站數(shù)71個(gè)，≥25 mm的站數(shù)154個(gè)，最大降雨量出現(xiàn)在祁陽(yáng)的金洞林場(chǎng)（182.3 mm），各縣區(qū)區(qū)域自動(dòng)站平均降雨量為15 mm（道縣）～85 mm（零陵）。

2 天氣形勢(shì)演變

6月10日08：00 500 hPa高緯為二槽一脊型，高原有波動(dòng)槽東出，永州市處于南支槽前，中低空西南急流位于廣西南部到郴州一線，850 hPa貴州到湘北有切變存在，14：00貴州南部到湘西南地面有輻合；20：00 500 hPa永州市處于高空槽下，低空急流有所減弱，但廣西桂林西南氣流仍維持在10 m/s，850 hPa切變線南壓至湘中以南（永州市北部）；23：00后桂林、衡陽(yáng)地區(qū)轉(zhuǎn)雷雨，強(qiáng)降水一路由桂林以西向東偏南擴(kuò)展，一路由衡陽(yáng)緩慢南壓，在衡陽(yáng)、郴州、廣西中南部出現(xiàn)了暴雨和大暴雨，此后強(qiáng)雨帶呈東西向位于永州市中部（祁陽(yáng)、零陵）；11日08：00永州市上空有高空槽，700、850 hPa有切變線，地面弱冷空氣南壓，導(dǎo)致強(qiáng)雨帶南推；20：00高層轉(zhuǎn)槽后西北氣流，降水自23：00后逐漸減弱，暴雨過(guò)程結(jié)束。

3 物理量診斷分析

由于永州市無(wú)探空站，廣西桂林、湖南郴州離該市最近，這里取桂林和郴州10日20：00的溫度對(duì)數(shù)壓力圖進(jìn)行分析（圖1），由圖1可見(jiàn)，2站存在大量的不穩(wěn)定能量，其中桂林Cape值為1 912.7 J/kg，郴州Cape值為2 540 J/kg，K指數(shù)桂林和郴州分別為40和42 ℃，說(shuō)明有發(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣的條件[1]。

圖1 2012年6月10日20：00桂林（a）和郴州（b）T-logP圖 10日20：00假相當(dāng)位溫中心在廣西東部到湘南，10日晚上開始衡陽(yáng)、郴州和廣西出現(xiàn)大范圍暴雨，11日凌晨開始永州市祁陽(yáng)、零陵相繼出現(xiàn)較強(qiáng)降水，到11日08：00，高空槽南壓至南嶺上空，假相當(dāng)位溫中心南壓至廣東，降水也南移至永州市南部，假相當(dāng)位溫的演變過(guò)程與強(qiáng)降水的發(fā)生幾乎同步，對(duì)預(yù)報(bào)的提前指示作用不強(qiáng)。

4 中尺度特征分析

4.1 衛(wèi)星云圖分析 10日23：15，廣西境內(nèi)發(fā)展起來(lái)的對(duì)流云團(tuán)向東發(fā)展，到達(dá)永州市時(shí)已處于旺盛時(shí)期，但對(duì)應(yīng)永州市雷達(dá)圖上僅為弱降水回波，永州內(nèi)部分地區(qū)出現(xiàn)小雨天氣，這與云團(tuán)發(fā)展旺盛后降水減弱的理論相一致；而此時(shí)湖南株洲境內(nèi)的對(duì)流云團(tuán)正處于發(fā)展初期，向西偏南發(fā)展；11日02：15，永州市祁陽(yáng)處于2塊對(duì)流云團(tuán)之間，降水逐漸加強(qiáng)，03：15～05：15 2塊對(duì)流云團(tuán)打通，永州市祁陽(yáng)及陽(yáng)明山一帶出現(xiàn)暴雨，局地大暴雨天氣，07：15合并的云團(tuán)開始南壓減弱，降水強(qiáng)度也明顯減弱。從云團(tuán)外型看，有明顯的長(zhǎng)軸，上風(fēng)一側(cè)邊界光滑，下風(fēng)一側(cè)出現(xiàn)卷云跕，云團(tuán)色調(diào)十分明亮、密實(shí)，有點(diǎn)像弓狀。云跕的出現(xiàn)表示有強(qiáng)風(fēng)垂直切變[2]，說(shuō)明有對(duì)流產(chǎn)生的條件。

4.2 雷達(dá)回波特征分析

4.2.1 基本反射率分析。分析1.5°仰角反射率因子圖（圖2）可見(jiàn)，11日03：10在祁陽(yáng)東部出現(xiàn)弓型回波，最大反射率因子達(dá)50 dBz，此時(shí)正是2塊對(duì)流云團(tuán)將打通的時(shí)間，云團(tuán)的南部有多單體風(fēng)暴；05：04～07：06回波形狀轉(zhuǎn)為帶狀，呈指狀回波特征，是2塊云團(tuán)逐漸合并為一個(gè)云團(tuán)的時(shí)段，降水強(qiáng)度趨于穩(wěn)定，以層狀云降水為主；從11日04：21 1.5°、2.4°、3.4°仰角的反射率因子圖（圖3）分析，多單體弓型回波前沿從低仰角到高仰角向前傾斜，表明低層的弱回波和中高

4.2.2 雷達(dá)徑向速度分析。

4.2.2.1 寬廣的負(fù)速度區(qū)中有正速度區(qū)。對(duì)11日03：10、04：21不同仰角徑向速度圖細(xì)作分析，得知在這次過(guò)程中，低仰角成片的負(fù)速度區(qū)域中有正速度區(qū)域，但維持時(shí)間不長(zhǎng)。從04：21徑向速度可以看出，雷達(dá)50 km以內(nèi)，零速度彎向正速度的順轉(zhuǎn)程度大于彎向負(fù)速度的順轉(zhuǎn)速度，負(fù)速度區(qū)面積大于正速度區(qū)域的面積，表現(xiàn)出風(fēng)速的輻合（圖4a），抬高仰角，高層開始表現(xiàn)出相應(yīng)的輻散特征，負(fù)速度區(qū)面積小于正速度區(qū)域的面積（圖4c），表明風(fēng)隨著高度順轉(zhuǎn)。

04：21 0.5°（a）、1.5°（b）和2.4°（c）仰角的徑向速度圖4.2.2.2 逆風(fēng)區(qū)。6月11日03：51永州祁陽(yáng)的中東部有逆風(fēng)區(qū)開始發(fā)展，隨后范圍擴(kuò)大，04：21形成較強(qiáng)逆風(fēng)區(qū)，05：04消失，與逆風(fēng)區(qū)對(duì)應(yīng)的是超過(guò)50 dBz的強(qiáng)回波。逆風(fēng)區(qū)的存在說(shuō)明周圍有氣旋性的渦旋流場(chǎng)及垂直風(fēng)切變，而逆風(fēng)區(qū)的形成和維持與強(qiáng)降雨的發(fā)生和維持密切相關(guān)[4]。對(duì)照11日03：00～05：00的實(shí)況降水曲線可以得知，氣旋渦旋流場(chǎng)及垂直風(fēng)切變的形成和維持與祁陽(yáng)中南部的短時(shí)強(qiáng)降雨的發(fā)生和維持密切相關(guān)。

4.2.3 風(fēng)廓線資料分析。從雷達(dá)垂直風(fēng)廓線分析，11日01：00以前，永州市低層為西南急流；01：58，3.0～3.7 km高度開始轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，在雷達(dá)上空存在風(fēng)向的切變，02：52 0.3～0.9 km高度開始轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，表明低層有淺薄的冷空氣侵入，此時(shí)強(qiáng)回波帶位于祁陽(yáng)東部?？梢?jiàn)在這次暴雨過(guò)程中，弱冷空氣的侵入對(duì)強(qiáng)降水亦有不可忽視的作用。

5 地形對(duì)暴雨的影響分析

永州市大體是西部和西南高，東北及中部低，以三大山系為脊線，越城嶺–四明山系雄踞西北，萌渚嶺–九疑山系矗立東南，都龐嶺–陽(yáng)明山系橫插中部，呈環(huán)帶狀、階梯式向兩大盆地中心傾降。其中都龐嶺–陽(yáng)明山系群峰起伏，到處崇山峻嶺，其中海拔1 500 m以上的山峰有韮菜嶺、陽(yáng)明山、杉木頂?shù)?5座。

這次強(qiáng)降水主要位于陽(yáng)明山附近；暴雨發(fā)生前，桂林和郴州有較強(qiáng)的位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)。不穩(wěn)定層結(jié)的建立，主要是通過(guò)邊界層內(nèi)暖濕氣流的輸送造成的，邊界層內(nèi)的強(qiáng)偏南氣流是暖濕氣流的輸送帶，其輸送的水汽和熱量使得暴雨發(fā)生前上空及其上游地區(qū)在對(duì)流層中下部形成強(qiáng)烈的位勢(shì)不穩(wěn)定[5]。除由大、中、小尺度天氣系統(tǒng)之間的相互作用外，陽(yáng)明山起伏的地形也是對(duì)流云出生的地方，在這些地方，溫度差異引起的溫度梯度是觸發(fā)對(duì)流發(fā)生的重要因素。特大暴雨中心正好位于陽(yáng)明山山脈附近，這與強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)和強(qiáng)降水回波對(duì)應(yīng)的位置相一致。

6 小結(jié)

（1）此次暴雨過(guò)程發(fā)生在槽前的西南暖濕急流下，地面冷空氣侵入，觸發(fā)了不穩(wěn)定能量釋放，中低空切變維持，加強(qiáng)了產(chǎn)生暴雨的動(dòng)力作用，是永州市較典型的暴雨形勢(shì)。

（2）暴雨發(fā)生前高低空急流同時(shí)加強(qiáng)，強(qiáng)降水落區(qū)位于高空急流入口區(qū)的南側(cè)，低空急流北側(cè)；來(lái)自孟灣和南海的水汽向南方地區(qū)輸送了充沛的水汽，水汽加強(qiáng)與暴雨發(fā)生幾乎同步，對(duì)預(yù)報(bào)的指示作用不強(qiáng)。

（3）此次暴雨過(guò)程雷達(dá)回波具有S型暖平流特征、逆風(fēng)區(qū)特征。

（4）短期預(yù)報(bào)中要注意云圖的發(fā)生發(fā)展、成熟和消散演變過(guò)程，有雙云團(tuán)作用時(shí)，注意云圖的走向，當(dāng)云團(tuán)移動(dòng)相對(duì)時(shí)，云團(tuán)間空隙對(duì)應(yīng)的地區(qū)降水時(shí)間推遲；當(dāng)云團(tuán)接近合并時(shí)，對(duì)應(yīng)的雷達(dá)回波強(qiáng)度最強(qiáng)，易出現(xiàn)強(qiáng)降水。

（5）起伏的地形也是對(duì)流云出生的地方，溫度差異引起的溫度梯度是觸發(fā)對(duì)流發(fā)生的重要因素。

（6）合理地綜合運(yùn)用衛(wèi)星資料與雷達(dá)和常規(guī)氣象資料，能更好地分析和理解這種中小尺度系統(tǒng)，并為預(yù)報(bào)這類系統(tǒng)提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁一匯.中尺度天氣和動(dòng)力學(xué)研究[M].北京：氣象出版社，1996.

[2] 陳渭民.氣象衛(wèi)星圖像解譯與判讀[M].中國(guó)氣象局培訓(xùn)中心，2011：284-285.

[3] 俞小鼎，姚秀萍，熊延南，等.多普勒天氣雷達(dá)原理與業(yè)務(wù)應(yīng)用[M].北京：氣象出版社，2006：185-197.

[4] 蔡曉云，焦熱光.多普勒速度圖暴雨判據(jù)和短時(shí)預(yù)報(bào)工具研究[J].氣象，2001，27（7）：13-15.

[5] 趙鳴，陳潛.邊界層過(guò)程對(duì)暴雨影響的敏感性試驗(yàn)[J].氣象科學(xué)，2007（1）：1-10.