洞庭湖地區一次暴雨過程分析

杜亞軍 歐陽紅 楊偉

摘要 利用常規天氣資料、衛星云圖資料、雷達資料，對2013年 6月5～7日岳陽地區一次暴雨天氣過程的環流背景、衛星雷達資料、物理量場等進行了天氣學診斷分析。結果表明，高空低槽、中低層低渦切變及地面冷空氣是這次暴雨天氣過程的主要影響系統;低渦東移過程中，低渦與低槽、中低層切變結合，是此次暴雨過程的有利條件之一;K指數和位勢渦度的演變與暴雨的發生發展一致，具有很好的對應關系，對暴雨有較好的指示作用。

關鍵詞 暴雨;過程分析;診斷分析;物理量場

中圖分類號 S161.6 文獻標識碼

A 文章編號 0517-6611（2014）33-11896-05

Analysis on a Rainstorm Process in Dongting Lake Area

DU Ya-jun， OUYANG Hong，YANG Wei （Yueyang Meteorological Bureau，Yueyang， Hunan 414000）

Abstract Using the routine weather data， satellite cloud picture， radar data， during June 5-7， 2013， diagnosis analysis was conducted on circulation background， satellite radar data， physical quantity of a heavy rain weather process in Yueyang. The results show that the low trough， low-rise low vortex shear and ground cold air are the main influence system for the heavy rain process. In the process of the low vortex eastward， low vortex with low trough， the low-rise shear， is one of the advantages of the heavy rain process; The evolution of K index and potential vorticity development is consistent with the incidence of heavy rain， has the very good corresponding relation， the better indicator of the heavy rain.

Key words Rainstorm; Process analysis; Diagnosis analysis; Physical quantity

作者簡介 杜亞軍（1985- ），男，山東濟寧人，助理工程師，碩士，從事天氣氣候研究。

收稿日期 2014-10-16

洞庭湖地區是長江中下游地區洪澇災害高危風險區之一[1]。夏季暴雨是造成洪澇災害的主要原因之一。暴雨是一種嚴重的災害性天氣，對人民的經濟和人身安全具有重大影響，因此，對暴雨的研究一直是氣象業務工作者最關注的問題之一[2]。現代天氣預報工作的特點是資料信息量大，數值預報產品豐富、預報工具多，預報員在預報業務實踐中如何綜合應用各種氣象信息、產品和工具制作出準確的天氣預報，尤其對暴雨等災害性天氣的預報至關重要[3-4]。氣象工作者對湖南暴雨的研究做了很多細致的工作[5 -8]。

岳陽市位于湖南省東北部（112°10′3″～114°9′6″E、28°25′33″～29°48′27″N），環抱洞庭，瀕臨長江，東臨贛鄂兩省，北與江漢平原隔江相望，西與湖北石首毗鄰。全市山地占14.6%，丘崗區占41.2%，平原占27.0%，水面占17.2%。岳陽市處在東亞季風氣候區中，氣候帶上具有中亞熱帶向北亞熱帶過渡性質，屬濕潤的大陸性季風氣候。光、熱、水資源豐富，春夏多雨。暴雨是該市常見的氣象災害之一，汛期的4～9月暴雨常引發江河洪澇和嚴重的地質災害，近些年，局地降水強度增強使得洪澇災害更為嚴重。因暴雨引起的各種災害日益頻繁，對農業生產、城市交通以及人民生命財產安全均造成了極大的危害。因此，暴雨預報的準確與否在災害性天氣的防災減災過程中顯得尤為重要。筆者對2013年6月5～7日岳陽地區大暴雨天氣過程的環流形勢、物理量場進行了綜合分析，以期在今后的暴雨預報中提供一些有益的參考依據，為今后做好預報服務和防災減災工作提出一些經驗。

1 天氣實況

2013年6月5～7日，湖南省自北向南出現了2013年以來最強的大范圍暴雨—大暴雨天氣過程，其中暴雨主要落區在湘西、張家界、常德、益陽、岳陽等地區。2013年6月5日20：00～7日20：00，受高空低槽、中低層低渦切變及地面冷空氣的影響，岳陽市出現了一次暴雨天氣過程，全市有147個區域站降水量超過50 mm，其中有24個區域站降水量超過100 mm。強降水遍全市，各氣象局本站降水量分別為岳陽82.2 mm、華容112.6 mm、臨湘61.2 mm、汨羅49.9 mm、平江57.1 mm、湘陰44.1 mm。岳陽市降水主要時段為6日04：00～7日12：00，強降水時段從6日04：00開始自西北向東南移動，到7日12：00基本結束。

2 天氣形勢演變

關于暴雨的成因機理，特別是暴雨發生時不同尺度系統的演變及其相互作用的研究表明，暴雨的發生是不同天氣尺度系統相互作用造成的[9-10]。在穩定的大形勢背景下， 短波槽、低渦、氣旋等天氣尺度系統的活動， 造成一次次的短期暴雨過程。分析表明，此次暴雨過程500 hPa高空圖上為兩脊一槽形勢，低槽深厚。5日20：00貴州-重慶東部有低槽東移，槽前為西南氣流;584 dagpm線副熱帶高壓的北界已達湘西北， 700 hPa切變位于四川東部，850 hPa切變位于重慶（圖1a）。

6日08：00槽的上端往東移，槽線已到達重慶東部，西南急流加強，槽前為強盛的西南氣流，孟加拉灣水汽通道建立，850 hPa在四川東部有一低渦;西南低壓形成，地面倒槽發展（圖1b）。低空急流的加強、水汽通道的建立，是此次暴雨過程的必要條件[11]。

6日20：00，500 hPa槽線繼續東移，槽線到達湘西北，850 hPa低渦沿“人”字形切變線向偏東方向移動，低渦位于湖北南部-湖南北部，850和700 hPa切變線在湘西北-湖北南部趨于重疊;中低空西南急流旺盛，岳陽市位于500 hPa槽前，中低空西南急流的邊緣，降水加強（圖1c）。低渦與低槽、中低層切變結合，是此次暴雨過程的有利條件之一[12]。7日08：00，500 hPa槽線繼續東移，槽線到達湘東南，850 hPa低渦沿“人”字形切變線繼續向偏東方向移動（圖1d）;20：00低渦位于湖北東部-安徽南部，850 hPa切變線移至湘中，700 hPa切變位于在湘北;中低空西南急流帶移出岳陽市，移至湘中，岳陽市位于500 hPa槽后，降水減弱，天氣逐漸轉好。

注：a.5日20：00;b.6日08：00;c.6日20：00;d.7日08：00。

圖1 2013年6月5～7日高低空系統配置

3 中尺度特征分析

3.1 衛星資料分析

中尺度衛星資料（圖2）分析表明，6日08：00，湘中以北對流云帶正在發展，同時在安徽南部和江西北部有較大范圍的對流云團，岳陽市的華容開始出現較強的降水;到6日16：00，08：00位于湘中以北的對流云團沿副熱帶高壓580 dagpm線東移，同時在岳陽市西部，洞庭湖西側有新的對流云團發展生成并東移，岳陽市的華容開始出現新一輪降水，其余縣市出現降水較小，有短暫的間歇，岳陽市自西向東開始出現新一輪的較強的降水;22：00岳陽市上空有對流單體發展，合并加強后，形成一圓形的強對流云團，全市范圍內出現較大強度的降水;7日00：00，隨著500 hPa槽線東移，850 hPa低渦和中低層切變的東移，對流云團東移出岳陽

注：a.6日08：00;b.6日16：00;c.6日22：00;d.7日00：00。

圖2 2013年6月6～7日衛星云圖

市，岳陽市降水強度明顯減弱。

3.2 雷達組合反射率資料分析

由圖3可見，6月6日08：01左右，積云降水回波主要影響岳陽市華容、岳陽縣地區，此降水回波為積層混合型降水回波， 強降水時段較短，強度較大，07：00～08：00華容的降水量25 mm。至6日16：09混合型降水回波減弱東移，岳陽市降水減小，出現短暫間歇;6日22：05岳陽市南部湘陰、汨羅、平江三縣（市）降水回波強度加強，仍表現為混合型降水回波，但回波強度最大，為45 dBz左右，至7日00：00左右，降水回波減弱明顯減弱，向東部方向移動，岳陽市影響趨于結束。此次降水過程主要影響為混合型降水回波，其中經歷了幾次回波強度的減弱加強過程，積云降水回波維系時間短，強度大。

注：a.6日08：01;b.6日16：09;c.6日22：05;d.7日00：00。

圖3 2013年6月6～7日岳陽雷達1.5°仰角基本反射率

4 物理量診斷分析

4.1 水汽條件

從6日08：00 850 hPa水汽通量散度圖（圖4a）可以發現，水汽通量散度的負值區呈帶狀分布，其中的水汽輻合中心沿贛東北-湘西北分布; 6日11：00（圖4b），水汽通量散度中心明顯北抬東移，在湘西北和湘東分別有2個水汽通量的輻合中心，與湘西北和湘東的2個暴雨中心對應，來自孟灣和南海的2條水汽通道為華南和長江中下游地區提供了充足的水汽，保證了暴雨所需的水汽條件，而水汽通量輻合中心的存在使得水汽和不穩定能量在有利的動力條件下向上輸送，為強對流的發生發展提供了不穩定能量。6日17：00（圖4c），湘西的水汽輻合中心繼續東移，水汽的輻合強度明顯增強，湘東的水汽輻合雖有所減弱，但仍然處在水汽輻合區;6日20：00（圖4d），水汽通量散度較之前時段水汽輻合雖有所增強，實況降水也已開始增強。以上分析表明，水汽的輻合帶（中心）對暴雨有較好的指示作用，為對流系統的發展提供有利的水汽和不穩定條件。但T639的水汽通量散度與降水實況符合情況并不好，對水汽通量散度負值中心位置的預報存在偏差。

4.2 熱力及不穩定條件分析

K指數是反映中低層穩定度和濕度條件的綜合指標。當K指數>35 ℃，可能有成片雷暴，一般K指數愈大，愈有利降水發生[13];K指數的數值大小對于強對流天氣的預報具有一定效果[14]。由圖5可見，6日05：00前岳陽市處于36 ℃區域，而在長江以北的安徽江西北部維持低能區，且為高低能之間的高梯度區，高低能之間的高梯度區在岳陽市東北部，隨著其前沿與強不穩定對應;6日08：00～14：00，隨著系統東移，該不穩定區繼續東移，對應著對流活動的暴發和強降水的開始。

4.3 動力條件

低空急流的加強或暖濕氣流的加強均可導

注：a.08：00;b.11：00;c.17：00;d.20：00。

圖4 2013年6月6日850 hPa水汽通量散度分布

注：a.05：00;b.08：00;c.11：00;d.14：00。

圖5 2013年6月6日 850 hPa K指數分布

致斜壓濕位渦增加及發展， 有利于降水加劇[15-17]。分析岳陽市850 hPa的區域渦度（圖6）可以看出，從6日17：00開始，岳陽市西北部開始出現正渦度大值區，到6日20：00渦度大值區略微北抬東移并加強，直到6日23：00岳陽市均處于渦度大值區內，這對于暴雨的維持和發展起到了重要的作用，然后7日02：00岳陽市渦度明顯減弱，岳陽市強降水減弱并停止。

5 結論

（1） 此次暴雨天氣過程，大氣環流背景是兩脊一槽形勢，且低槽深厚，主要影響系統是高空低槽、中低層低渦切變以及地面冷空氣。

（2）中低層西南氣流源源不斷地輸送暖濕水汽至暴雨區為此次暴雨過程提供了豐富的水汽條件。同時地面弱冷空氣入侵誘發地面倒槽中輻合線。低渦東移過程中，低渦與低槽、中低層切變結合，是此次暴雨過程的有利條件之一。

注：a.6日17：00;b.6日20：00;c.6日23：00;d.7日02：00。

圖6 2013年6月6～7日850 hPa渦度分布

（3）水汽的輻合帶（中心）對暴雨有較好的指示作用，為對流系統的發展提供有利的水汽和不穩定條件。但T639的水汽通量散度與降水實況符合情況并不好，對水汽通量散度負值中心位置的預報存在偏差。

（4）K指數和位勢渦度的演變與暴雨的發生發展一致，具有很好的對應關系。

參考文獻

[1]秦年秀，姜彤.基于GIS的長江中下游地區洪災風險分區及評價[J].自然災害學報，2005，14（5）：1-7.

[2] 孫淑清，周玉淑.近年來我國暴雨中尺度動力分析研究進展[J].大氣科學，2007，31（6）：1171-1188.

[3] 中央氣象臺.天氣預報方法與業務系統研究文集[M].北京：氣象出版社，2002.

[4] 呂江津，王慶元.海河流域一次大到暴雨天氣過程的預報分析[J].氣象，2007，33（10）：52-60.

[5] 韓沁哲，蔡榮輝，匡方毅.基于“配料法”的湖南省暴雨落區預報[J].廣東氣象，2009，31（1）：12-18.

[6] 黃小玉，陳媛，顧松山.湖南地區暴雨的分類及回波特征分析[J].南京氣象學院學報，2006，29（5）：635-641.

[7] 張芳華，楊克明，毛冬艷，等.2005年6月湖南大暴雨過程的天氣動力學診斷分析[J].氣象，2006，32（3）：78-85.

[8] 李峰，張芳華，熊敏詮，等.2005年 “5.31”湖南暴雨過程觸發維持機制[J].氣象，2006，32（3）：71-77.

[9] NINOMIYA K，AKIYAMA T.Mult is cale features of Baiyu，the summer monsoon over Japan and the East Asia[J].J Meteor Soc Japan，1992，70：467-495.

[10] ZHANG S L，TAO S Y，ZHANG Q Y，et al.Large and Meso-a scale characteristics of intense rainfall in the mid-and lower reaches of the Yangtze River[J]. Chinese Science Bulletin，2002，47（9）：779-786.

[11] 王蕾，張文龍，周軍.中國西南低空急流活動的統計分析[J].南京氣象學院學報，2003，26（6）：797-805.

[12] 陶詩言`.中國之暴雨[M].北京：科學出版社，1979：225.

[13] 孟妙志.K指數在暴雨分析預報中的應用[J].氣象，2003，29（8）：65-66.

[14] 周后福，邱明燕，張愛民，等.基于穩定度和能量指標作強對流天氣的短時預報指標分析[J].高原氣象，2006，25（4）：716-722.

[15] 吳國雄，蔡雅萍，唐曉菁.濕位渦和傾斜渦度發展[J].氣象學報，1995，53（3）： 387-405.

[16] 吳國雄，蔡雅萍.風垂直切變和下滑傾斜渦度發展[J].大氣科學，1997，21（3）： 273-282.

[17] 吳國雄，劉還珠.全型垂直渦度傾向方程和傾向渦度方程發展[J].氣象學報， 1999，57（1）：1-15.