平塘縣城市內澇天氣形勢簡析

謝亞玲，羅紅波，羅 紅，錢家松，周亮萍

(1.貴州省平塘縣氣象局，貴州 平塘 558300;2.貴州省平塘縣民族中學，貴州 平塘 558300;3.貴州省黔南自治州氣象局，貴州 都勻 558000;4.海南省三亞市民航三亞空管站，海南 三亞 572000)

1 引言

城市內澇是指由于強降水或連續性降水超過城市排水能力致使城市內產生積水災害的現象。城市內澇一旦發生就會造成城市交通、網絡、水、電等設施中斷，社會經濟活動受到極大影響，嚴重時可危及人的生命，造成巨大危害。

平塘縣地形復雜，海拔落差大，河谷切割深，城鎮和主要居民點一般都沿河道或河道出口處的坪壩地帶分布，易受洪水、滑坡及泥石流等災害的威脅。平塘縣老縣城也主要是圍繞平舟河河道的坪壩而建，平舟河屬于平塘縣境內較大河流六硐河的一段。根據平塘縣山洪災害防治試點基礎信息調查表，在1979—2012年間由于強降水引發城市內澇共11次。最近的一次發生在2012年7月16日，由于平舟河上游都勻市凱口、墨沖等出現強降水，下游水位暴漲，很快超過警戒水位，縣城1/3進水被淹，造成巨大的經濟損失。

2 洪澇災害簡述

平塘縣縣城的地理環境決定平塘縣縣城汛期易受洪澇災害侵襲，據平塘縣山洪災害防治試點基礎信息調查，在1979—2012年平塘縣由于強降水引發城市內澇共11次，其時間分布如表1。

表1 1979—2012年平塘城市內澇時間表

平塘縣城區上游無防洪水庫，城區防洪堤為1996—2003年修建，且防洪堤高度較低，普遍防洪標準只有5—10 a一遇［1］，平塘縣縣城防洪能力弱，一旦出現城市內澇，其災害嚴重。如2007年7月25—26日六硐河流域普降大—特大暴雨，河水陡漲，縣城水位站洪峰水位為705.92 m，洪峰流量為3 070 m3/s，估算為100 a一遇特大洪災，大部分電力、網絡、通訊設施損毀嚴重，直接造成經濟損失5.821億元。

3 洪澇災害天氣分析

3.1 資料和方法

根據平塘縣水利部門提供的全國山洪災害情況統計表所記載平塘縣歷史山洪災害情況，具體記錄1979—2012年平塘縣出現城市內澇的年份和日期，根據其記錄平塘縣共有11次由于強降水造成城市內澇。利用ECMWF逐日6 h再分析資料，利用grads等繪圖軟件對歷史上出現洪澇災害的過程進行分析并歸類，然后從各類型中選取天氣過程較明顯的物理量分析，其中以平塘氣象站(25°50'N，107°19'E)的物理量變化分析為主，其距離平舟河最近距離為1 km左右，而且在這個時段未遷址，具有較好的代表性。

3.2 低層天氣形勢分類

暴雨是各種尺度的天氣系統共同作用的產物，有利的大尺度環流是產生暴雨的背景，而中尺度系統是暴雨的直接制造者和組織者［2］，本文利用ECMWF逐日6 h資料繪制1979—2012年11次發生強降水的天氣形勢圖，首先從低層形勢場分析中尺度系統，可分為西南低渦型、急流型、冷暖空氣交匯型和切變型4類如表2所示，其中冷暖空氣交匯型有4次，占總數的36%，切變型27%，西南低渦和急流型為19%。

表2 11次強降水過程分類

圖1為各類型典型個例低層形勢場，其中圖1a為西南低渦型，其顯著特點為850 hPa西南地區存在明顯的氣旋性閉合環流;圖1b中為西南急流型，在西南地區東部存在較強的急流;圖1c中所示在我國西南地區有南下的干冷空氣與暖濕空氣交匯;圖1d在西南地區存在明顯的風切變。

圖1 各類典型天氣低層天氣圖

3.3 典型個例分析

3.3.1 西南低渦型 此類型主要特征是低層存在西南低渦。如圖1a所示2012年7月16日08時850 hPa形勢場可以得到在西南地區存在氣旋性的低渦環流，即西南低渦，在700 hPa表現為切變線。高層圖2a為16日08時500 hPa形勢圖可以看到中高緯為兩槽一脊型，在新疆西北部為低槽，內蒙古東北部為脊，我國東北部為槽，東北低槽向西南方向加深，高原東部存在弱的槽，有研究表明［3］:當低渦上空存在低槽，有利于低渦的維持和發展，槽前的正渦度平流有利于低層減壓，有利于西南低渦的形成。

從圖2b、2c區域平均渦度和散度圖可以分析在15日夜間—16日凌晨低層渦度為正值，強中心位于700 hPa附近，散度垂直分布呈低層輻合高層輻散形式，輻合層在700 hPa以下，這種下層輻合上層輻散的形式有利于垂直上升運動，有利于低渦的維持。從垂直速度圖2d中也可以得到從14日夜間—16日凌晨500 hPa以下均有速度負值區如深色部分，表明低層存在較長時間的上升運動。

圖2 a.為2012年7月16日08時500 hPa高度場;b.為25～26°N，107～108°E區域平均渦度時間變化圖;

西南低渦型的強降水主要特點為低層850 hPa有明顯的氣旋性環流，700 hPa表現為低渦或切變線，在低渦上空500 hPa存在弱的低槽，有利于低渦的發展，上升速度加強，有利于強降水的發生。

3.3.2 西南急流型 2007年7月22日08時500 hPa環流形勢圖(圖略)可以看出在我國新疆北部有個弱脊，脊前存在明顯的槽，而槽前是較強的副熱帶高壓控制，23日槽發展成為低渦，24—25日低渦繼續發展加深且略微向東南方向移動，同時副熱帶高壓也在增強西伸，26日低渦與副熱帶高壓對峙控制我國中東部地區如圖3a所示。低層700 hPa形勢場與500 hPa相近，沿著副熱帶高壓西側，存在強勁的西南氣流如圖1b所示。這股強勁的氣流來自菲律賓以東的洋面，最大風達到16 m/s，為貴州省南部帶來充足的水汽，圖3b平塘站水汽通量散度隨時間變化圖可以得到從25日白天開始平塘站低層存在較強水汽的輻合，且輻合中心逐漸上升，范圍加大，為強降水提供充足的水汽。同時在圖3c中可以看到平塘站的垂直速度在不斷加強，且最大上升速度中心向上擴展，有利于這次強降水的發生。

此類型的主要特點為700 hPa形勢場上貴州東南部存在較為強勁的西南氣流，這股強勁的氣流有時來自孟加拉灣，有時來自副熱帶高壓西側的菲律賓以東的洋面，它不僅促進水汽的輸送，而且對不穩定能量的積累，以及強對流的發展也起著加強作用，有利于強降水的發生。

3.3.3 冷暖空氣相互作用型 1996年7月16日08時500 hPa形勢圖如圖4a，中高緯為明顯的兩槽一脊型，低槽分別位于巴爾喀什湖和我國中東部地區，脊區位于新疆和內蒙古交界地區，我國中東部地區受深厚的槽控制，副熱帶高壓東退到海上。在陜西、四川東部、貴州等地受深厚的低槽控制，槽后脊前的西北氣流有利于冷空氣南下，低層700 hPa形勢圖1c與500 hPa形勢相似，在貴州東南部存在風切變，為南下的西北氣流和西南氣流切變。分析16日08時500 hPa溫度平流圖4b虛線為冷平流，實線為暖平流，從圖中也可以得到在貴州的中東部地區存在一個冷平流和暖平流中心，說明冷暖平流在此交匯，對流加強。圖4c平塘站垂直速度圖中可以得到在15日夜間到16日凌晨存在較強的上升運動，分析此時段的水汽通量散度圖(圖略)可以得到在西南氣流控制下平塘站存在較強的水汽通量散度輻合，有利于此次強降水的發生。

圖3 a.為2007年7月26日08時500 hPa高度場;

此類型的特點為高層500 hPa形勢場中我國中東部地區為明顯的槽，槽后脊前的西北氣流有利于冷空氣南下，在貴州省中東部有冷平流中心，冷暖空氣在此交匯，有利于形成較強的上升運動，此外暖濕氣流還帶來較豐富的水汽為強降水帶來水汽條件，形成強降水。

3.3.4 切變型 此類型的主要特點為在700 hPa形勢場中可以看到西南地區東部存在明顯的風切變，如圖1d中1990年5月13日08時700 hPa形勢場所示。中高層500 hPa高度場圖5a所示我國中東部地區為低槽控制，低槽不斷加深且緩慢東移，槽后脊前的偏北氣流引導冷空氣分散南下。低層700 hPa風場在西南地區存在明顯的風切變，850 hPa也能分析出在西南地區有弱的切變存在，切變線兩側的氣流輻合為降水提供動力抬升是此類降水的共同特征［6］。從物理量場圖5b、5c中分析得到其動力條件渦度以及垂直速度在平塘站有明顯的正渦度，及較強的上升速度，分析平塘站水汽通量散度圖可以得到在低層存在較強的水汽輻合中心，為降水提供充足的水汽條件。

圖4 a.為1996年7月16日08時500 hPa形勢圖;

此類型的主要特點為在低層700 hPa在西南地區存在明顯風切變，而在切變線的高層存在槽線，這有助于切變線的維持，切變線兩側的輻合氣流為降水提供動力的抬升作用，有助于上升運動以及渦旋運動的發生發展，一旦存在較大的水汽通量輻合時有利于強降水的發生。

4 結論

①平塘縣遇到強降水容易發生洪澇災害主要原因:首先由于較大的六硐河主干河流穿城而過，且有較多的支流匯入其中，一旦發生強降水支流匯入縣城中的主干河流，河水水位上漲迅速。其次平塘縣防洪設施落后，防洪能力弱，平塘縣城區上游無防洪水庫，城區段防洪堤為1996—2003年之間修建，防洪堤高程較低，普遍防洪標準只有5～10 a一遇。

②利用ECMWF逐日6 h全球再分析資料，分析平塘縣在1979—2013年內11次城市內澇的強降水天氣形勢，根據低層形勢的主要影響系統，可分為4類，即為西南低渦型、急流型、冷暖空氣交匯型以及切變型。西南低渦存在且高層有弱的槽存在時能促進低渦的發展，有利于強降水的發生;當西南地區存在明顯的急流帶時，不僅為強降水帶來豐富的水汽，還不斷地積累不穩定能量，有利于強降水的發生;當從高低層天氣形勢分析出有冷空氣南下與暖空氣交匯時能促進氣流的上升運動，有利于強降水的發生;切變線兩邊的輻合氣流為降水提供動力的抬升作用，加強上升運動以及渦旋運動的發生發展，為強降水提供動力條件，促進強降水的發生。

圖5 a.為1990年5月13日08時500 hPa高度場;

③預防洪澇災害首先加強宣傳力度，幫助大眾認識洪澇災害的危害性，其次有關部門應加強合作，做好洪澇災害的監測、預測，制定山洪災害防御預案和躲避方案。另外應加大資金的投入，加強河道的疏通、防堤的建設。氣象部門一旦預報會出現強降水天氣時，應加強值班，嚴格按照“三個叫應”的服務政策準確、及時和廣泛地為大眾做好服務。

［1］張中杰，柳恒，王化鑫，等.平塘縣城2007年暴雨洪水分析［J］.東北水利水電，2008，26(292)39-40.

［2］丁一匯.高等天氣學［M］.北京:氣象出版社，1991.

［3］王作述，汪迎輝，梁益國.一次西南低渦的數值實驗研究［C］.暴雨科學、業務實驗和天氣動力學理論的研究［A］.北京:氣象出版社，1996.257-267.

［4］許美玲，段旭，孫績華，等.與低空氣流相伴的暴雨天氣診斷分析［J］.云南大學學報:自然科學版，2004，26(4):320-324.

［5］陳艷，丁一匯.2004年7月冷空氣活動及其對西南地區強降水的影響［J］.氣象學報，2006.64(6):755.

［6］李華宏，曹杰，杞明輝.云南2次川滇切變線強降水過程對比分析［J］.云南大學學報，2012.32(S2):205-212.