凱里地區(qū)大到暴雨的天氣特征指標及短期綜合預報模式

陳丹鳳 陳偉昌 王榮禮

摘要 采用天氣學及動力學方法，利用凱里地區(qū)2004～2008年歷史天氣資料、要素指標及省、州數值預報產品，對凱里地區(qū)大到暴雨天氣從環(huán)流背景、中小尺度天氣系統(tǒng)、動力機制以及地形特征等方面進行了對比分析，找出凱里地區(qū)大到暴雨天氣過程變化特征及預測指標。結果表明，高空槽、中低層切變是凱里地區(qū)產生大暴雨的基本形式之一，大到暴雨是幾種尺度系統(tǒng)相互作用的情況下發(fā)生的，低空急流、中低層切變、地面冷鋒是造成大到暴雨的主要影響系統(tǒng)；中低層充足的水汽輸送和輻合，為大到暴雨發(fā)生提供了充足的水汽；大到暴雨前期，要考慮地形地貌條件、氣候特征，分析凱里地區(qū)前一日要素指標的變化情況，找出能量的高度不穩(wěn)定區(qū)域，對大到暴雨落區(qū)有很好的指示作用。利用凱里地區(qū)的氣候特征及凱里地區(qū)大到暴雨短期的綜合預報模式來預報天氣，具有較強的預報能力，也具有很強的地區(qū)性，其他地方不能簡單套用，但可以根據介紹的方法，建立適合當地的預報方法。

關鍵詞 凱里地區(qū)；大到暴雨；變化特征；預測指標；短期綜合預報模式

中圖分類號 S165 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）34-314-03

大到暴雨是在特定的大尺度環(huán)流背景下產生的中、小尺度的強對流天氣現象，其特點是來勢猛、強度大、時間短，對工農業(yè)生產和人民生命財產危害極大。大到暴雨還伴隨著一些破壞性的人類活動，則會引起一系列次生災害。大到暴雨是凱里地區(qū)主要的災害性天氣之一，對人類生存和經濟發(fā)展破壞性尤為嚴重。大到暴雨形成的因素是極為復雜的，因此預報比較困難。為進一步提高大到暴雨的預報能力，以提高氣象服務水平，更好地為當地政府及有關部門和人民群眾提供服務，減少不必要的損失，筆者在此根據天氣學原理[1]，利用前一日08：00在關鍵區(qū)內天氣形勢的環(huán)流系統(tǒng)及前一日要素指標，結合當地的時實資料進行綜合分析，并選擇各項有關預報要素指標，分析凱里地區(qū)大到暴雨分布規(guī)律及形勢特征，找出凱里地區(qū)大到暴雨天氣變化特征及預測指標并得出其預報方法[2]，為地方政府和農業(yè)、水利、林業(yè)等相關部門提供決策依據。

1 資料與方法

1.1 地形地貌條件

凱里地區(qū)地處云貴高原向中部丘陵過渡地帶的苗嶺山川，清水江畔，總的地勢是西北、西南和東南部較高，中部和東北部較低。西部馬鬃嶺、龍王坡和香爐山等山峰的海拔分別為1 233.1、1 290.0和1 233.8 m，西南和東南部的鳳凰山、小高山和夠末也等山峰的海拔分別為1 274.9、1 282.7和1 447.0 m，夠末也峰為地勢最高點。清水江自西向中部至東北部切割，構成地勢最低地帶，中部海拔多在750 m以下，清水江出境處僅532 m，為地勢最低點。凱里地區(qū)的氣候屬于副熱帶溫暖濕潤氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和，降水豐沛，多云寡照，冬無嚴寒，夏無酷暑，無霜期長，雨熱同季，具有明顯的季風性氣候特點。

1.2 大到暴雨的標準、時間分布

《貴州氣候災害劃分標準》[3]中指出，大雨是指24 h內降水量為25.0～49.9 mm；暴雨是指24 h內降水量為50.0～99.9 mm；大暴雨是指24 h內降水量為100.0～199.9 mm，特大暴雨是24 h內降雨量為200.0 mm或以上。歷年資料顯示，凱里地區(qū)的大雨、暴雨、大暴雨時常發(fā)生在每年的3～10月，而以5～9月為最多，占大雨、暴雨、大暴雨總數的90%，且大多集中在夜間。

1.3 資料與方法 根據天氣學原理、天氣學及動力學方法[1]，利用凱里地區(qū)2004～2008年歷史天氣資料（前一日08：00在關鍵區(qū)內天氣形勢的環(huán)流系統(tǒng)及前一日要素指標）、要素指標及省、州數值預報產品，結合當地的時實資料進行綜合分析，并選擇各項有關預報要素指標，對凱里地區(qū)的大到暴雨天氣從環(huán)流背景、中小尺度天氣系統(tǒng)、動力機制以及地形特征等方面進行了對比分析[2]，找出了大到暴雨天氣過程的相似點和不同之處以及凱里地區(qū)大到暴雨天氣過程變化特征和預測指標，并得出其短期綜合預報模式，為地方政府和農業(yè)、水利、林業(yè)等相關部門提供決策依據。

2 凱里地區(qū)大到暴雨環(huán)流特征分析

凱里地區(qū)大到暴雨的天氣系統(tǒng)一般分析前一日08：00高空天氣圖，如果前一日08：00 500 hPa，西南地區(qū)有低槽入侵、西太平洋副高減弱東退、青藏高原為高值區(qū)，冷空氣由烏山脊前經青藏高壓前沿南下影響凱里地區(qū)，副高西側北上的暖濕空氣向貴州省輸送大量水汽，在這種形勢下地面冷空氣從西北經新疆、河西走廊進入四川侵入云貴高原到凱里地區(qū)，冷鋒多為西西南-東東北走向；700～850 hPa同時有低槽切變和西南低渦配合。大到暴雨多位于700 hPa槽線與地面鋒線之間，其中西南渦沿切變線移動并產生大到暴雨。再結合預報要素指標，那么凱里地區(qū)未來24 h有大到暴雨過程出現。

如果前一日08：00 500 hPa凡新疆一帶有低槽并有鋒區(qū)存在，700～850 hPa在95°～110°E、25°～35°N范圍內有低槽、切變、低渦，低渦位置在西昌、成都、馬爾康一帶沿切變線東南移，地面冷鋒在秦嶺到川南之間時，再結合預報要素指標，那么凱里地區(qū)未來36 h將出現大到暴雨。

如果前一日08：00 500 hPa歐亞高緯度地區(qū)環(huán)流為一槽一脊型，在我國東北齊齊哈爾至青海有一橫槽，槽后等溫度線密集，冷平流明顯，青藏高原以北為高壓脊控制，中低緯處有多個東移的波動小槽；次日20：00在冷空氣的引導下橫槽轉豎，槽底伸至四川中東部，凱里地區(qū)仍處于波動偏西氣流中，那么凱里地區(qū)未來24 h有大到暴雨過程出現。

如果前一日08：00 500 hPa中高緯度區(qū)域為一槽一脊的形勢，中低緯度地區(qū)“東高西低”形勢明顯，印緬低渦系統(tǒng)穩(wěn)定少變，西太平洋副熱帶高壓緩慢西伸加強；次日河套有低槽生成，槽后有弱冷平流輸送，在“東阻形勢”下，副高西北側的暖濕氣流與南下的低槽在貴州東南部交匯，那么凱里地區(qū)未來24 h有大到暴雨過程出現。

綜上所述可見，凱里地區(qū)大到暴雨的環(huán)流特征有脊前槽后型、低槽低渦切變型、副高側低槽低渦切變型、副高中低槽低渦切變型[4]。

3 物理條件分析

大到暴雨要形成必須具備三大條件：充沛的水汽、強烈的氣流上升運動、較長的持續(xù)時間[5]。大到暴雨出現前，普遍感到特別悶熱，實際就是高溫、高濕、低壓。形成大到暴雨必須有充分的水汽，這就是說要求氣團本身水汽含量大，同時還要求水汽不斷輸送供應充分。在偏南氣流的作用下，有水汽不斷輸送到凱里地區(qū)上空，給該地區(qū)的大到暴雨提供了充分條件，因此分析大到暴雨條件時應注重分析濕中心區(qū)，凡850 hPa Td≥18.0 ℃、700 hPa Td≥8.0 ℃、850 hPa T-Td≤1.0 ℃，在700 hPa貴州省中部水汽通量≥120 g/（s· hPa·cm）時就作為處于濕中心區(qū)域，達到上述值時凱里地區(qū)容易產生大到暴雨。

一般大到暴雨來臨前1～2 d，700～850 hPa將增溫3～4 ℃。若大到暴雨前1～2 d本站14：00氣溫≥28.0 ℃、水汽壓≥25 hPa、本站氣壓≤930.0 hPa，并有2 d以上吹偏南風，則凱里地區(qū)未來36 h內一般將出現大到暴雨[6]。高空濕有效位能積累的多少與凱里地區(qū)大到暴雨的關系密切，特別是4～6月尤為顯著。凡08：00 700～850 hPa濕有效位能≥70 mW，700～850 hPa△濕有效位能≥50 mW，凱里地區(qū)未來36 h內一般將出現大到暴雨天氣過程。

4 大到暴雨短期的綜合預報模式

此預報方法是在貴州省短期預報手冊的基礎上[5]，通過利用凱里地區(qū)歷史天氣資料、凱里地區(qū)前一日要素指標、省州數值預報產品及凱里地區(qū)的地形對大到暴雨過程前后的天氣形勢特征進行分析[7]，找出凱里地區(qū)大到暴雨天氣變化特征及預測指標，并得出凱里地區(qū)大到暴雨預報方法（表1）。這對預測凱里地區(qū)夏季發(fā)生大到暴雨具有參考價值。

環(huán)流型環(huán)流特征（前一日08：00在關鍵區(qū)內天氣形勢的環(huán)流系統(tǒng)）物理條件（前一日要素指標）風向預報天氣

低槽低渦切變型500 hPa有低槽或低渦切變線；700～850 hPa關鍵區(qū)有低槽、低渦切變線，并東南移；地面有冷鋒 ①850 hPa Td≥18.0 ℃；

②700 hPa Td≥8.0 ℃；

③850 hPa T-Td≤1.0 ℃；偏南風凱里地區(qū)未來24、36、48 h有大到暴雨過程出現

副高側低槽低渦切變型500 hPa西南地區(qū)有低槽入侵、西太平洋副高減弱東退，有低槽、低渦切變線影響；700～850 hPa有低槽、低渦切變線影響；地面有冷空氣侵入云貴高原到凱里地區(qū)，有冷鋒或靜止鋒

④本站14：00氣溫≥28.0 ℃；

⑤本站14：00水汽壓≥25 hPa；

⑥本站14：00 氣壓≤931.0 hPa；

⑦08：00 700、850 hPa濕有效位能≥70 mW；

⑧700、850 hPa△濕有效位能≥50 mW；

副高中低槽低渦切變型受副高（青藏高壓或青藏高脊）的影響；500、700、850 hPa均受副高兩側的低槽或兩高之間的切變線影響；地面有冷鋒

⑨500 hPa位勢高度值≤586 dagpm；

⑩長沙500 hPa位勢高度值≤587 dagpm

脊前槽后型500 hPa受青藏高壓或青藏高脊的影響，有低槽、低渦切變線影響；700 hPa有低槽、低渦切變線影響；地面有冷鋒

5 大到暴雨試報結果

2004～2008年凱里地區(qū)在預報大到暴雨天氣時，運用凱里地區(qū)大到暴雨短期的綜合預報模式預報凱里地區(qū)大到暴雨天氣過程[7]。從分析中得出，除受地形地貌條件、各種天氣形勢的環(huán)流系統(tǒng)影響外，需看前一日氣溫、水汽壓、氣壓、Td等要素指標是否達到條件，試報結果如表2所示。

表2 凱里地區(qū)大到暴雨短期的綜合預報模式運用結果

日期環(huán)流系統(tǒng)（前一日08：00在關鍵區(qū)內天氣形勢的環(huán)流系統(tǒng)）物理條件（前一日要素達到指標）風向降水量mm結果

2004-07-05副高側低槽低渦切變型850 hPa Td≥18.0 ℃；700 hPa Td≥8.0 ℃；850 hPa T-Td≤1.0 ℃；本站14：00氣溫≥28.0 ℃；本站14：00水汽壓≥25 hPa；本站14：00氣壓≤931.0 hPa；08：00 700、850 hPa濕有效位能≥70 mW；700、850 hPa△濕有效位能≥50 mW；500 hPa位勢高度值≤586 dagpm3 d吹偏南風184.0正確

2005-05-21副高中低槽低渦切變型850 hPa Td≥19.0 ℃；700 hPa Td≥8.7 ℃；850 hPa T-Td≤0.7 ℃；本站14：00氣溫≥28.7 ℃；本站14：00水汽壓≥26 hPa；本站14：00氣壓≤930.0 hPa；08：00 700、850 hPa濕有效位能≥70 mW；700、850 hPa△濕有效位能≥60 mW；500 hPa位勢高度值≤580 dagpm2 d吹偏南風62.0正確

接下表

續(xù)表2

日期環(huán)流系統(tǒng)（前一日08：00在關鍵區(qū)內天氣形勢的環(huán)流系統(tǒng)）物理條件（前一日要素達到指標）風向降水量mm結果

2006-07-08脊前槽后型850 hPa Td≥18.9 ℃；700 hPa Td≥8.6 ℃；850 hPa T-Td≤0.9 ℃；本站14：00氣溫≥28.9 ℃；本站14：00水汽壓≥25 hPa；本站14：00氣壓≤929.9 hPa；08：00 700、850 hPa濕有效位能≥70 mW；700、850 hPa△濕有效位能≥50 mW；500 hPa位勢高度值≤576 dagpm2 d吹偏南風55.7正確

2007-07-26低槽低渦切變型850 hPa Td≥19.4 ℃；700 hPa Td≥9.0 ℃；850 hPa T-Td≤0.4 ℃；本站14：00氣溫≥29.0 ℃；本站14：00水汽壓≥27 hPa；本站14：00氣壓≤930.6 hPa；08：00 700、850 hPa濕有效位能≥70 mW；700、850 hPa△濕有效位能≥50 mW；500 hPa位勢高度值≤556 dagpm3 d吹偏南風147.9正確

2008-05-29脊前槽后型850 hPa Td≥19.9 ℃；700 hPa Td≥8.9 ℃；850 hPa T-Td≤0.5 ℃；本站14：00氣溫≥28.8 ℃；本站14：00水汽壓≥27 hPa；本站14：00氣壓≤930.6 hPa；08：00 700、850 hPa濕有效位能≥70 mW；700、850 hPa△濕有效位能≥50 mW；500 hPa位勢高度值≤574 dagpm3 d吹偏南風138.2正確

以上凱里地區(qū)大到暴雨短期的綜合預報模式經過2004～2008年的預報及應用，結果非常滿意，2004～2008年均出現強度不同的大到暴雨，這些過程用凱里地區(qū)大到暴雨短期的綜合預報模式均提前報出，給地方政府提供了很有益的生產建議預報。

6 小結

（1）高空槽、中低層切變是凱里地區(qū)產生大暴雨的基本形式之一[4]，大到暴雨是幾種尺度系統(tǒng)相互作用的情況下發(fā)生的，低空急流、中低層切變、地面冷鋒是造成大到暴雨的主要影響系統(tǒng)。中低層（700、850 hPa）充足的水汽輸送和輻合，為大到暴雨發(fā)生提供了充足的水汽。低空西南急流是大到暴雨產生前輸送水汽、熱量和動量的通道，它是大到暴雨形成和維持不可缺少的條件之一[2]。

（2）大到暴雨前期，要考慮地形地貌條件、氣候特征，分析凱里地區(qū)前一日要素指標的變化情況，找出能量的高度不穩(wěn)定區(qū)域，對大到暴雨落區(qū)有很好的指示作用。

（3）利用凱里地區(qū)的氣候特征及凱里地區(qū)大到暴雨短期的綜合預報模式來預報天氣，具有較強的預報能力，在服務中有較強的參考價值。該研究的預報方法具有很強的地區(qū)性，其他地方不能簡單套用，但可以根據介紹的方法，建立適合當地的預報方法。

參考文獻

[1]

朱乾根，林錦瑞，壽紹文.天氣學原理與方法[M].北京：氣象出版社，2000： 374-382.

[2] 井喜，陳見，胡春娟，等.廣西和貴州MCC暴雨過程綜合分析[J].高原氣象，2009，28（2）：335-350.

[3] 貴州氣象災害性天氣劃分標準（氣業(yè)發(fā)18號）[A].1997.

[4] 金巍，曲巖，姚秀萍，等.一次大暴雨過程中低空急流演變與強降水的關系[J].氣象，2007，33（12）：31-38.

[5] 《貴州省短期天氣預報指導手冊》編委會.貴州省短期天氣預報指導手冊[M].貴州：貴州省氣象局，1987：382-384，555.

[6] 中國氣象局科教司.地氣象臺短期預報崗位培訓教材[M].北京：氣象出版社，1998：151-153.

[7] 李玉柱，許炳南.貴州短期氣候預測技術[M].北京：氣象出版社，2001：10-20.