永州市一次短時強降水天氣過程分析

[摘 要] 本文采用大尺度環流背景、多普勒雷達資料、自動氣象站資料和物理量診斷分析等，對2015年4月19日湖南省永州地區強降雨的時空結構進行分析，通過對流不穩定條件、假相當位溫、干侵入及雷達特征分析，探討強降水的產生原因。結果表明，本次降水過程是一次典型的高空槽配合冷空氣影響下的暴雨強對流過程，由于前期西南風顯著，水汽及能量充沛，對流發展旺盛；溫度鋒區及假相當位溫鋒區中的風場切變輻合區為強降水主要落區，中層槽后偏北氣流引導南下的冷空氣由西北側干侵入，加強了此次過程的強對流潛勢；雷達回波的短時迅速加強及強中心下落，對冰雹、大風的發生時間有一定的指示意義。

[關鍵詞] 強降水；對流不穩定；干侵入

[中圖分類號] P58.121.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2017）22-85-3

1 雨情災情

受高空低槽和地面弱冷空氣的共同影響，2015年4月19日傍晚至20日8：00，湖南省永州市北部普降中到大雨，南部普降大到暴雨局地大暴雨，大部分縣區出現了雷電，局地出現了雷雨大風等強對流天氣。根據永州市區域站降雨數據顯示，大雨量級降水86站次，暴雨量級降水100站次，大暴雨量級降水4站次，強降雨主要出現在南部的江華、江永、藍山、道縣、寧遠和新田等縣區，最大雨量出現在寧遠縣的老屋里，為112.3 mm。19日8：00-20日8：00全市雨量見表1。

受冰雹、雷雨大風影響，藍山縣、寧遠縣受災較重，寧遠縣太平鎮、冷水鎮、仁和鎮等10余個鄉鎮受災，冰雹直徑最大為2.0 cm，持續約20 min；藍山縣19：38開始，大雨夾著冰雹突襲了洪觀、楠市、正市、土市等鄉鎮，冰雹最大直徑達5.7 cm，持續時間約30 min，22：05再度突然出現大風冰雹天氣，維持5 min，災情嚴重。道縣、江華縣出現雷雨大風，最大風速達21.3 m/s。據統計，永州市受災人口93 313人，緊急轉移安置災民525人；因災損壞房屋221間，倒塌農房51間；農作物受災面積3 438 hm2，其中成災面積1 858 hm2，絕收面積655 hm2；因災造成直接經濟損失6 627萬元。

2 大尺度環流背景

18日8：00，500 hPa高度上中高緯地區為三槽兩脊環流形式，其中兩槽分別有明顯的冷中心與其配合，另一槽已經入海，冷中心已經與環流中心相分離并超前于環流中心，槽后無冷平流，開始減弱填塞。東部高度脊經向度尺度大，但與溫度脊同位相疊加，未來亦將減弱，而西部脊超前于溫度脊，脊后存在明顯暖平流，為發展形勢，其前部冷平流明顯，一槽未來亦將發展加強，并與中緯度短波槽疊加加強，槽后脊前西北風引導冷空氣南下，未來冷空氣南下影響永州地區[1]。中緯度地區以平直波動氣流為主，低緯度地區南支槽活躍。850 hPa和925 hPa高度上北部灣到湘東南西南風顯著，850 hPa存在西南急流。

19日20：00另一槽加強后形成的閉合環流進入我國東北地區，并與中緯度地區對應槽疊加加強，槽后新疆經河西走廊到兩湖地區為一致的西北風，冷平流強烈，引導地面冷空氣南下影響永州市。在850 hPa高度上，存在兩支低空急流影響湖南省。

3 物理量分析

3.1 水汽通量

兩支水汽輸送通道為本次過程提供了源源不斷的充足的水汽供應[2]，北支水汽通道水汽來源于黃渤海，由12 m/s的東北風急流輸送進入永州地區，為早期湘東北的強降水過程提供了有利的水汽條件，隨著切變線的南壓，其水汽匯也進入湘西南永州地區。南支水汽通道源地是我國的南海地區，有西南風輸送進入華南及江南，但是，由于偏西風分量過大，主要向華南東部輸送。

3.2 對流不穩定條件

分析19日8：00 850 hPa溫度場以及850、500 hPa溫度差可知，華南沿海地區存在23 ℃東西向溫度脊，河南-湖北-重慶一線存在6 ℃東北-西南向溫度槽，永州市處于溫度鋒區中，并且處于T850-T500≥25 ℃區當中，對流條件極不穩定，并且19日上午西南風控制天氣晴好，不穩定潛勢進一步發展。桂林站19日20：00探空資料說明了這一點，20：00桂林站為上下一致的西南風，并且中層存在30 m/s的西南急流，K指數為42，SI指數為-3.36，Cape值也達到了681.8，0 ℃層高度在4.0 km左右，-20 ℃高度在6.5 km左右，中層相對較干，有利于熱對流的發生與發展。

3.3 假相當位溫

19日8：00，68 ℃假相當位溫等值線（340K線）已經達到了湘中地區，表明南海季風已經爆發，低緯度天氣系統非?；钴S，水汽和能量條件非常高[3]。19日20：00，假相當位溫大值區位于永州市南部，永州市處于假相當位溫鋒區上，根據理論，假相當位溫鋒區對應強降水區。

3.4 干侵入

19日20：00，850 hPa高度上，永州市中北部地區存在一條東北-西南向干線，水平比濕達到了7 g/（kg·100 km），干線北側以偏北風為主，存在明顯的干侵入，加劇了永州地區的對流不穩定潛勢，更有利于強對流的發生。

4 雷達特征分析

根據雷達回波分析，永州市強降水過程開始于19日17：00左右，影響北部的回波主要是以在新寧經舜皇山東移進入永州市的過程性降水回波為主，回波主體在翻山進入東安及零陵區西部山區的過程中明顯加強，個別中心強度達到了60 dbz，主要影響時段為16：50-19：14。

16：52，永州市道縣、雙牌境內本地回波開始生成，并迅速加強；17：14回波中心強度已經達到58 dbz，之后這一塊狀回波東移經過寧遠、新田，回波中心強度一直維持在55～60 dbz；18：08，在道縣北部一度有分散的塊狀回波生成，在東移進入寧遠境內時（19：02-19：32）中心回波強度達到65 dbz；19：22強中心范圍最大，強度最強，為寧遠縣、藍山縣個別鄉鎮帶來了冰雹、大風等災害[4]。

19：50開始，永州市北部進入混合型回波降水時段，強對流活動不明顯，回波中心強度維持在45 dbz以下；南部以本地生成及上游地區東移進入永州市對流性回波影響為主，回波范圍有所加大，但回波中心強度不強，很少達到55 dbz及以上，大多強度為45～50 dbz，23：03江華境內回波及江永粗石江回波對流結構較好，東移過程中兩塊回波55 dbz強度維持時間較長，尤其是江永粗石江回波在20日0：15進入江華花江時中心強度為60 dbz，0：51在藍山境內分散減弱。

1：00以后，永州市北部強降水基本結束，南部進入混合性回波降水時段，冰雹、大風過程基本結束，主要以短時強降水為主。

分析對流云團翻越舜皇山的剖面圖，17：08回波強中心高度分別位于4 km和8 km高度處，傾斜上升有懸垂結構，并且繼續發展；到17：26，強中心分別接近6 km和10 km高度，由4 km（0 ℃高度）發展的中心已經接近6 km（-20 ℃）高度；而后17：32和17：38強中心高度回落，伴隨的強對流（冰雹、大風）災害接地發生。

16：52雙牌生成回波東移過程中剖面（見圖1），回波雖然中心強度比較大，最強達50 dbz。但是，強中心主要集中在中下層，無明顯強對流指示，伴隨災害主要以雷電和短時強降水為主。

18：08，在道縣北部生成的回波東移進入寧遠、藍山境內。19：08強回波伸展高度較高，2～9 km高度回波強度都達到了50 dbz強度，存在明顯的斜升氣流。19：14左右中層7 km高度處（-20 ℃）水汽迅速發生相態變化，形成了大冰核，強度發生越增。19：20，冰相轉化過程范圍繼續擴大，表現為強回波的頂高上升及下界下沉，范圍為6～9 km高度范圍。19：26強中心開始下沉，表明冰雹災害即將發生。后期災情調查反映，“藍山縣19：38開始，大雨夾著冰雹突襲了洪觀、楠市、正市、土市等鄉鎮，冰雹最大直徑達5.7 cm，持續時間約30 min?！敝蛋鄦T在20：07發布藍山雷電橙色預警信號，預警有所滯后。由回波分析可見冰雹預警可以提前12～18 min。

23：00前后，永州市南部江永、江華對流回波強度較強，災害主要以雷雨大風及短時強降水為主，不做分析。

5 結論

①本次過程為一次典型的高空槽配合冷空氣影響下的暴雨強對流過程，由于前期西南風顯著，水汽及能量充沛，對流發展旺盛。

②兩支水汽通道為此次過程提供了源源不斷的水汽條件。

③溫度鋒區及假相當位溫鋒區中的風場切變輻合區為強降水主要落區。

④中層槽后偏北氣流引導南下冷空氣由西北側干侵入，加強了此次過程強對流潛勢。

⑤雷達回波的短時迅速加強及強中心下落，對冰雹、大風的發生時間有一定指示意義。

參考文獻

[1]丁一匯.中尺度天氣和動力學研究[M].北京：氣象出版社，1996.

[2]陶詩言.中國之暴雨[M].北京：科學出社社，1986.

[3]章國材.強對流天氣分析與預報[M].北京：氣象出版社，2011.

[4]俞小鼎等.多普勒天氣雷達原理與業務應用[M].北京：氣象出版社，2006.