2015年廣西一次罕見秋季暴雨天氣過程診斷分析

楊勝才，段利軍， 黃遠盼

(廣西壯族自治區賀州市氣象局， 廣西賀州 542899)

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2015年廣西一次罕見秋季暴雨天氣過程診斷分析

楊勝才，段利軍， 黃遠盼

(廣西壯族自治區賀州市氣象局， 廣西賀州 542899)

利用探空和地面觀測資料，分析了2015年11月11～13日廣西一次秋季罕見暴雨天氣過程的環流特征、天氣尺度影響系統以及物理量的診斷。結果表明：西太平洋副高的位置和強度穩定維持，中緯度西風帶多波動，高空低槽發展東移是造成此次強降雨天氣的大環流背景；中低層切變線、急流以及冷空氣南下影響是引起此次暴雨的主要天氣系統；正渦度平流、強烈上升運動、良好的熱力條件以及水汽條件的共同影響最終導致了此次暴雨。

秋季暴雨；成因分析；物理量；廣西壯族自治區

2015年11月11～13日受高槽、中低層切變線和冷空氣的共同影響，廣西出現了一次罕見的秋季大范圍的強降水天氣過程，全區大部地區有暴雨，局部大暴雨。11日8:00～14日8:00累計降雨量統計顯示：降雨量超過300 mm有1個鄉鎮，出現在桂林市灌陽縣洞井鄉365 mm，200～300 mm有23個鄉鎮，100～200 mm有445個鄉鎮(圖1)。從灌陽縣洞井鄉的降雨時序圖(圖2)可以看到，該次強降雨天氣過程降雨分布比較均勻，其中12日凌晨有對流性降水的出現。此次強降雨具有范圍大、強度強、降水持續長且均勻的特點，部分測站突破歷史同期紀錄，為廣西秋季降雨所罕見。強降雨天氣過程引發了桂北地區部分江河水位上漲超警戒水位和嚴重的城市內澇，給人民群眾的生產生活帶來了嚴重的影響及巨大的經濟損失。因此，有必要對這次秋季暴雨的形成原因進行分析，以便提高對秋季暴雨的認識，從而為秋季暴雨的預報提供參考。

圖1　2015年11月11日8：00～14日8：00廣西降雨量實況Fig. 1　Precipitation during 8:00 of November 11 to 8:00 of November 14, 2015

圖2　2015年11月11日8：00～13日8：00廣西灌陽縣洞井鄉的降雨時序Fig. 2　Precipitation sequence diagram in Dongjing Village of Guanyang County from 8:00 November 11 to 8:00 of November 13, 2015

1　天氣形勢分析

1.1500 hPa環流形勢11月11～13日，500 hPa亞歐中高緯整體呈兩槽一脊型，11日20：00開始，阻塞形勢逐步建立，在烏拉爾山地區為阻塞高壓區，貝加爾湖地區為低壓區，低壓南部為平直的西風氣流，等高線十分密集，高空鋒區明顯，冷空氣活動活躍。中低緯地區西太平洋副高呈東西帶狀分布，主體較為寬廣，維持在華南沿海附近，且穩定少動，穩定副高形勢對西風槽的移動起到阻擋作用，有利于降水系統在廣西上空維持，廣西位于副高主體的西北側，孟加拉灣和南海水汽通道建立，有利于水汽從南部海面上輸送至廣西上空(圖3)。10日20：00開始，華北槽東移到日本海上空，槽后西北氣流引導冷空氣南下影響廣西，中低緯地區高原波動東移，廣西大部分地區處于槽前正渦度區，有利于上升運動的發展(圖4)。受副高穩定維持的影響，高原波動東移緩慢，同時在高原東側不斷有低槽東移影響，與之前的波動疊加，高原槽加深，槽前的西南氣流控制區和正渦度區，西南氣流強盛，為暴雨的發展提供了充沛的水汽條件，強降水的影響范圍不斷擴大，降水強度也不斷加強。

圖3　2015年11月10～12日副高變化情況Fig. 3　Subtropical high change from November 10 to 12, 2015

圖4　2015年11月10日20：00 500 hPa形勢分析Fig. 4　The 500 hPa situation analysis on 20:00 of November 10, 2015

1.2中低層環流形勢11月11～13日700 hPa上西南風急流十分強盛，并一直維持在廣西上空，11日8：00，偏南急流位于廣西西部地區，廣西大部地區處于西南風速輻合區，隨后急流不斷增強，急流范圍不斷擴大至整個廣西地區并延伸至廣東北部地區， 12日8：00桂林站風速達到了18 m/s，同時700 hPa有低槽東移影響，廣西大部地區處于槽前正渦度區(圖5)。11日8：00，850 hPa切變線南壓到廣西北部地區，切變線南側南風較強，隨后切變線緩慢南壓，12日8：00南移到桂中一帶，切變線南側東南風較強，梧州站風速達到了18 m/s，與切變線北側東北氣流形成明顯的輻合(圖6)。12～13日切變線穩定在桂中上空維持，主要降雨區位于切變線附近。925 hPa切變線呈東西走向在桂中至廣東北部地區維持，且東南氣流十分強盛達到了超低空急流，尤其在12日8：00，風速超過10 m/s。因此，中低層深厚的切變維持，配合強盛的東南氣流，十分有利于強降水的發生，且強降雨時段正好與東南風的增強時段對應，13日8：00，東南氣流不斷減弱，切變線消失，降雨逐漸停止。

圖5　2015年11月12日8：00 700 hPa環流形勢Fig. 5　The 700 hPa circulation feature on 8:00 of November 12, 2015

圖6　2015年11月12日8：00 850 hPa環流形勢Fig. 6　The 850 hPa circulation feature on 8:00 of November 12, 2015

1.3地面倒槽與冷空氣南下地面圖上(圖7)，暴雨過程前期，在西南地區存在一低壓倒槽，隨著高空槽的東移，西南地區倒槽向東移動，并在11日8：00有所發展，同時，貝加爾湖南部地區滯留一股冷空氣，高壓中心為1 032.5 hPa。因此，由于西南低壓阻擋作用，使得貝加爾湖地區的冷高壓中心不能迅速東移南壓，致使冷暖勢力在華南至江南地區對峙，導致了此次較長時間的降水天氣過程。

圖7　2015年11月11日8：00地面形勢Fig. 7　Surface weather situation on 8:00 of November 11, 2015

2　物理量診斷分析

2.1水汽條件秋冬季節暴雨產生的條件與汛期暴雨相似，強降水的發生不僅需要良好的動力條件和熱力條件，還需要有充足的水汽、強烈的對流不穩定和輻合上升運動配合，特別是水汽的供應對暴雨的形成和發展尤其重要。此次暴雨天氣發生在11月中旬，秋冬季節的水汽含量相對較少，冷空氣較強盛且少有實力相當的暖濕氣流與之交匯，輻合上升運動相對也較弱，一般來說，不易發生暴雨。因此，有別于汛期暴雨，秋冬季節暴雨的水汽顯得尤為重要。

從此次過程的水汽條件來看，濕層十分深厚，700～500 hPa受西南氣流控制，從10日20：00開始氣流不斷加大，在12日達到最強盛，700 hPa達16 m/s以上，500 hPa>22 m/s；925～850 hPa受東南氣流控制，持續的東南風場帶來南海水汽平流輸送，東南氣流也是在12日達到最強，最大風速達18 m/s，孟加拉灣的水汽輸送與南海水汽輸送在廣西中北部交匯，尤其在桂東地區輻合最強。10日20：00～13日20：00，比濕場上(圖8)，1 000～850 hPa均超過了9 g/kg，11日20：00至12日達到了峰值11 g/kg，；水汽通量散度場上(圖9)，廣西大部地區一直處于水汽通量散度負值區的水汽輻合區，水汽輻合伸展高度達600 hPa，尤其在11日下午到12日伸展高度達400 hPa附近，說明水汽輻合上升運動較強，伸展高度較高，同時，強輻合中心出現于11和12日，中心強度水汽通量散度中心值為-20 g/(hPa·cm2·s)，對強降雨非常有利，與強降水時段對應良好。由此可見，此次秋季強降雨過程中，濕層十分深厚，水汽輻合明顯，伸展高度達500 hPa以上。

圖8　桂東北地區 850 hPa比濕時間演變Fig. 8　The 850 hPa specific humidity time evolution in northeast area of Guangxi

圖9　桂東北地區水汽通量散度時間演變Fig. 9　Divergence time evolution of water vapor flux in northeast area of Guangxi

2.2熱力條件11日8：00～13日8：00，在850 hPa假相當位溫(圖10)場上，有一條高能舌從海南島以西的洋面經北部灣一直延伸至廣西和廣東的南部地區，其高能舌值為64～68 ℃，其北側有一條東北西南向的能量密集鋒區，廣西大部地區正好處于能量鋒區內，高能舌在12日8：00，發展到最強，達68 ℃，其軸線與700～500 hPa西南急流位置一致，暴雨落區正好位于能量密集鋒區內。中低層這種高溫高濕的高能環境極其有利于暴雨天氣的形成和發展。

圖10　2015年12日8：00 850 hPa假相當位溫Fig.10　The 850 hPa pseudo-equivalent potential temperature on 8:00 of November 12, 2015

2.3動力條件降水強度的大小不僅取決于熱力和水汽條件，還需要有良好的動力觸發和垂直上升運動配合。渦度場上(圖11)，11日8：00，廣西上空均為負渦度區，11日20：00，廣西上空開始出現正渦度區，正渦度中心位于桂西北地區，中心強度達20 s，隨著南支槽的加深緩慢東移，12日8：00，廣西上空轉為正渦度區，正渦度擴展至700 hPa，并一直維持至13日8：00，13日8：00以后，隨著高空槽移出廣西，正渦度減弱并逐漸轉為負渦度區控制。強降雨時段正好與之對應，說明槽前的正渦度平流為暴雨發生、發展提供了良好條件。垂直速度場上(圖12)，11日8：00，廣西上空中高層(700～400 hPa)為垂直上升運動區，其中上升運動700 hPa在桂東北地區。11日20：00～12日20：00，垂直上升運動強烈發展，12日8：00發展至最強時段，強中心位于西南、華南并延伸至江南地區，且強垂直運動中心伸展高度自850 hPa擴展至400 hPa，中心為-40 hPa/s，大范圍上升運動區的出現和發展，為強降水的發展提供了動力條件，而且，垂直上升運動中心隨高度向東北方向傾斜，傾斜結構有利于上升氣流發展和上升運動的維持，強降雨中心正好位于強垂直運動上升中心附近， 8：00起，廣西上空各層垂直速度逐漸轉為正值，即13日白天起廣西逐漸轉為下沉氣流控制，降水由北往南逐漸停止。由此可見，11～13日廣西處于槽前正渦度區，中低層有強的輻合區，高層有輻散區配合，抽吸作用明顯，致使廣西上空維持一深厚的上升運動區，極其有利于強降水天氣的發生。

圖11　2015年12日8：00 850 hPa渦度場Fig. 11　The 850 hpPa vorticity field on 8:00 of November 12, 2015

圖12　2015年12日8：00 500 hPa垂直運動場Fig. 12　The 500 hPa vertical velocity field on 8:00 of November 12, 2015

3　小結

(1)西太平洋呈東西帶狀在華南沿海地區的穩定維持，高空槽發展緩慢東移，配合中低層切變線和冷空氣的南下影響，是造成此次秋季暴雨的環流背景。

(2)低空急流和超低空急流配置以及東南氣流和西南交綏輻合有利于對流運動的發展。

(3)暴雨區強烈的上升運動，槽前正渦度、良好的熱力條件以及水汽條件共同作用最終導致了此次暴雨過程。

(4)良好的水汽平流輸送，配合中低層高溫高濕的高能環境極其有力于暴雨的形成和發展。

(5)渦度場、垂直速度場以及水汽通量散度場對暴雨落區具有良好的指示作用。

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等．天氣學原理和方法[M] ．北京：氣象出版社，2000：649．

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[3] 周能，李生艷．08.6廣西連續暴雨的大尺度環流和物理條件分析[J]．氣象研究與應用，2011，32(4)：23-26．

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Diagnostic Analysis of a Rare Autumn Rainstorm Weather Process in Guangxi in 2005

YANG Sheng-cai, DUAN Li-jun, HUANG Yuan-pan

(Meteorological Bureau of Hezhou City, Hezhou, Guangxi 542899)

Sounding and surface observation data were used to analyze a rare autumn rainstorm weather process in Guangxi in November 11-13, 2005. Circulation characteristics and weather scale influencing system were analyzed; and the physical quantity was diagnosed. Results showed that subtropical high in the west Pacific maintained stable position and strength. Mid-latitude westerlies usually fluctuated. Eastward development of high altitude low trough was the big circulation background causing the rainstorm weather. Low level shear line, jet stream and cold air southward were the major weather system causing this rainstorm. Joint influence of positive vorticity advection, strong upward movement, good thermal condition and water vapor condition finally led to this rainstorm.

Autumn rainstorm; Cause analysis; Physical quantity

楊勝才(1988- )，男，廣西凌云人，助理工程師，從事短期預報預警服務工作。

2016-05-31

S 161.6

A

0517-6611(2016)21-237-04