2018年6月湘西土家族苗族自治州兩次暖區(qū)暴雨天氣過程診斷分析

單 丹 羅 霄 夏永華 唐旭紫 馮盼盼

（湖南省湘西土家族苗族自治州氣象局，湖南吉首 416000）

1 降水實況

2018年6月18日20：00至22日20：00，湖南省湘西土家族苗族自治州（以下簡稱“湘西州”）出現(xiàn)連續(xù)降雨，局地降水較強，累計雨量≥50mm出現(xiàn)9站次，累積雨量≥100mm出現(xiàn)1站次，最大累積雨量出現(xiàn)在龍山縣石牌，為119.5mm。此次降水過程的特點主要表現(xiàn)在強降雨范圍集中、暴雨站次較少，短時強降水對于累計雨量貢獻大。

7月1日，湘西州普降大雨，部分暴雨，局地大暴雨。累計雨量≥50mm出現(xiàn)50站次，累積雨量≥100mm出現(xiàn)6站次。過程最大雨量出現(xiàn)在古丈縣巖槽河水庫，為175.7mm。此次過程的特點是降水持續(xù)時間長、降水時間和地點相對集中。

兩次降水過程均屬暖區(qū)暴雨類型[1-2]，但就影響范圍、持續(xù)時間、累積雨量及短時雨強均有差別。相較而言，7月1日降水范圍更廣，強回波持續(xù)時間更長，累積雨量大。6月19—22日過程范圍雖小，但單站小時雨強更強，很值得研究。

2 成因分析

2.1 大氣環(huán)流背景及主要影響系統(tǒng)演變?nèi)鐖D1所示，兩次降水過程，高空均呈現(xiàn)兩槽一脊，且500hPa環(huán)流有拉直呈現(xiàn)弱西北；200hPa急流位于江淮流域上空，高空輻散區(qū)主要位于江淮和黃淮區(qū)域，垂直方向疊加位置偏東北。低層有暖式切變線，同時配合低層925hPa和地面輻合線存在。區(qū)別在于19日湘西州被584線控制，暖切偏弱，且低層急流建立時間不長。7月1日，850hPa存在的暖式切變線穩(wěn)定少動，低層風(fēng)速更強。

對比兩次過程，19—22日降水過程水汽條件及動力條件均不及后面過程有利，具體表現(xiàn)在200hPa輻散區(qū)位置偏東偏北，500hPa環(huán)流平直或呈弱西北向，750hPa和850hPa風(fēng)速偏弱，暖式切變線維持時間短且偏西，但發(fā)現(xiàn)實況強降水時空分布與低層及地面輻合線較為接近，具體表現(xiàn)在19日出現(xiàn)的低層輻合起到了局地強降水的觸發(fā)條件作用，其他時次州內(nèi)均無明顯輻合，觸發(fā)條件弱[3-4]。

圖1 2018年6月19日08：00925h P a（左）及地面（右）風(fēng)場

2.2物理量診斷分析

2.2.1 水汽條件 結(jié)合上述分析可知，7月1日降水過程水汽條件更佳，700hPa比濕始終維持在10g/kg以上，同時850hPa比濕始終在15g/kg以上。過程中有充沛的水汽支持，降水時間持續(xù)長。而6月19—22日降水時段湘西州700hPa比濕維持在11g/kg以上，850hPa比濕在11～15g/kg，其中強降水主要時段比濕在16g/kg以上。從水汽通量場及散度場來看，降水的主要水汽來源是北部灣的西南水汽輸送通道，19日在湘西州西北側(cè)明顯存在一個水汽通量散度輻合中心，中心值可達-7×10-5g/（cm·hPa·s），19日傍晚到夜間湘西州龍山縣境內(nèi)正有短時強降水發(fā)生；20日白天，水汽輻合大值區(qū)南移，湘西州降水減弱。21—22日，水汽輻合大值區(qū)在貴州省東北部重新生成，位于湘中偏南以西。湘西州雖處于水汽通道輸送帶中，但輻合中心偏西偏南，難以提供大范圍、持續(xù)性降水的水汽供給。

綜上所述，強降雨時段與水汽輻合有較好的對應(yīng)關(guān)系，降水持續(xù)時間長、累積雨量大需要源源不斷的水汽輸送。同時，水汽通量散度輻合中心對于短時雨強發(fā)生具有一定指示意義。

2.2.2 動力條件 從時間—高度剖面圖（見圖2）分析可知，整個降水過程時段，垂直速度最強中心值（19日夜間至20日白天）在-0.7Pa/s，有利于不穩(wěn)定層結(jié)的觸發(fā)，其中19日之前上升運動均維持到925～200hPa。

同時，19—22日300～150hPa附近均為弱的高層輻散。值得注意的是，19日白天時段近地面層存在一個輻散中心，此處的下沉氣流抑制了19日白天時段對流活動的發(fā)展，直到20時前后才轉(zhuǎn)為正值，這與湘西州北部強降水出現(xiàn)在19日傍晚時段相吻合。

從渦度剖面來看，19日1000～200hPa正渦度大值呈柱狀立于湘西州北部，其他時段渦度正值明顯減小，且位于500hPa以下。但對流層低層為較為一致的西南氣流，且風(fēng)速略有增強，也能提供一定的正渦度[事實上南部22日配合弱垂直速度中心（圖略），也出現(xiàn)強降水點]，故而考慮局地仍舊有強降水的可能性[5]。

2.2.3 熱力及不穩(wěn)定條件分析 強降水主要發(fā)生在6月19日傍晚至22日白天，位于湘西州北部。通過Tlog-P圖分析可知，整層高濕高溫，K指數(shù)在19日和22日達到湖南省發(fā)生強降水的閾值（K＞35），大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于對流發(fā)生發(fā)展，同時垂直風(fēng)切變小，不利于強風(fēng)暴發(fā)生[6]。19日不穩(wěn)定能量在2000J/kg以上，夜間受系統(tǒng)影響，能量得到釋放，出現(xiàn)短時強降水，最大小時雨強為82.6mm/h。綜上，此次強降水過程均有較好的能量條件，但垂直風(fēng)切變較小，沒有強風(fēng)暴發(fā)生，對流行天氣以短時強降水為主，并伴有雷暴。

以上指標(biāo)可以在7月1日的降水過程中得到驗證。6月30日20：00至7月1日08：00，湘西州上空K指數(shù)在35～38℃，有雷暴發(fā)生；抬升指數(shù)LI在整個降水大的時段處于-6～-4，屬于非常不穩(wěn)定，其余時段處于-3～0，屬于不穩(wěn)定；CAPE值對于潛勢對流，主要降水時段開始前在2000J/kg以上，受中低層暖切影響，不穩(wěn)定觸發(fā)，能量得到釋放，引發(fā)了短時強降水，最大小時雨強為80.0mm/h。2.2.4雷達回波特征分析 7月1日降水的特點是平均雨強不大，但持續(xù)時間長，短時強降水明顯。雷達反射率因子體現(xiàn)為以層狀云和積狀云混合降水回波[7-8]。

從圖3可以看到，6月30日19：58回波從永順東南部，古丈東部開始影響。21：08—22：00（見圖3a）古丈西南側(cè)有一個50dBZ中心回波帶存在10個體掃。7月1日00：13（見圖3b），永順附近回波與龍山南側(cè)、花垣西北側(cè)回波結(jié)合，組成一條東北西南向強回波帶（40～50dBZ），此強回波帶影響永順西南部、保靖東部、花垣東北部共計35個體掃，此時間段內(nèi)永順西岐小時雨強達80.0mm/h，到03：30分（見圖3c）回波帶有所減弱（25～30dBZ）；05：14湘西州北部回波減弱消散。

圖3 反射率因子

3 結(jié)論

（1）暖區(qū)暴雨的上升運動主要發(fā)生在暖濕氣流中，在高層沒有明顯槽、低層沒有明顯的冷空氣影響時，需特別關(guān)注地面輻合線、中低層的西南風(fēng)急流、高層的西風(fēng)急流。

（2）熱力及水汽條件較好的情況下，稍微存在的抬升機制，都可能觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放從而形成對流，暖區(qū)暴雨中短時強降水貢獻很大[9]。

（3）700hPa比濕值維持在10g/kg以上，850hPa比濕在15g/kg左右，強降雨時段與水汽輻合有較好的對應(yīng)關(guān)應(yīng)關(guān)系。另外，K指數(shù)35℃以上，對流有效位能在2000J/kg以上的熱力和不穩(wěn)定條件，可以作為局地強降水落區(qū)及時段的訂正判斷依據(jù)。

（4）除了關(guān)注數(shù)值模式的穩(wěn)定性，還需結(jié)合實況訂正，譬如7月1日強降水過程由于風(fēng)速較小，沒有明顯的引導(dǎo)氣流，導(dǎo)致回波不斷暖式切變線附近生成發(fā)展。