巴中市一次春季暴雨過程診斷分析

袁 亮，馮禹文

(四川省巴中市氣象局，四川 巴中 636000)

1 引言

巴中市位于川陜兩省交界的大巴山系米倉山南麓，由于其特殊的地理位置和地形特征，容易發生暴雨天氣。暴雨是巴中的主要災害性天氣之一，每年都會造成國民經濟和人民生命財產的重大損失。劉慶等[1]對四川暴雨氣候背景分析指出，四川盆地暴雨中心主要有三個，巴中市就處于其中之一的大巴山暴雨區。陳忠明[2]、肖遞祥[3]等和劉林春[4]、肖洪郁[5]等分別對川東北盛夏和秋季暴雨天氣過程進行了一系列診斷分析，但對川東北春季暴雨天氣過程的診斷分析還較少。本文利用常規觀測資料和NCEP 1°×1°6 h再分析資料，從系統配置、動力結構、水汽條件、不穩定和能量條件等方面對巴中此次暴雨天氣過程進行分析，以期為今后巴中地區春季暴雨預報提供一些有意義的參考依據。

2 降水實況

2017年5月2日08時—3日08時巴中市出現一次區域性暴雨天氣過程，全市大部分區域站雨量都在50 mm以上，最大雨量為平昌縣城89.3 mm。巴州區、恩陽區、南江縣、通江縣、平昌縣的城區雨量分別為50.9、57.6、38.3、54.4、89.3 mm。降水主要集中在2日下午和后半夜2個時段，且后半夜降雨強度大于下午，小時最大雨強在20～30 mm。

3 環流背景和影響系統

2日08時(圖1a)，500 hPa北支高緯地區為兩脊一槽的環流形勢，烏山—里海地區為阻高，巴湖東部有一深厚低槽，南支西藏中東部—印度東部也有一深厚低槽，副高588線穩定在20°N附近。北支和南支低槽都分裂小槽東移，影響巴中，同時在山東和江蘇沿海地區有低渦活動，阻擋了低槽系統的東移，有利于降水的持續。低層(圖略)低空急流建立，700 hPa西南急流頭位于河套地區，切變線位于寧夏西部—甘肅南部，850 hPa東海—甘肅南部有一支偏東風，與東南急流在巴中地區輻合。地面圖上，高壓中心巴湖西北部的中亞地區，冷鋒位于寧夏—甘肅南部，四川盆地為熱低壓，海平面氣壓差在30 hPa以上，冷空氣沿西北路徑影響盆地。

3日08時(圖2b)，500 hPa低槽移動至甘陜交界至盆地西部，700 hPa偏北風迅速南下，切變線位于晉陜交界至盆地西北部，西南急流位置東移至貴州西部到重慶一線，850 hPa四川盆地轉為一致的偏北風。地面圖上，冷鋒位于重慶西南部—云南東北部，低壓中心南移到貴州，巴中為偏北風。降水實況顯示巴中地區此時為小雨，此次降雨過程趨于結束。

本次暴雨天氣過程，500 hPa南北支系統低槽配合東移，低層有低空急流建立，同時有700 hPa的切變和850 hPa的輻合配合，地面圖上有冷空氣侵入盆地。

圖1 2日08時500 hPa的高度場和700 hPa大風速帶(a)、3日08時500 hPa的高度場和700 hPa大風速帶(b)Fig.1 2 at 08∶00 500 hPa height field and 700 hPa wind speed belt (a),3 at 08∶00 500 hPa height field and 700 hPa wind speed belt (b)

4 動力條件

為了分析本次過程暴雨區域上空大氣輻合輻散和旋轉運動隨時間的演變情況，作了1日20時—3日20時巴中(32°N，107°E)散度(圖2a)和渦度(圖2b)的時間—高度剖面。從圖2a可以看出，在降水發生的2個主要時段，大氣的垂直環流結構各不相同。2日下午，表現為低層(700 hPa以下)輻合，中高層(700 hPa～300 hPa、200 hPa～100 hPa)輻散，700 hPa輻散主要是因為700 hPa西南急流發展強盛，巴中處于急流軸后部，有風速的輻散。低層輻合、高層輻散的分布有利上升運動發展，有利于強降水的產生和維持。2日后半夜，隨著500 hPa低槽和700 hPa切變線的東移，輻合層(850 hPa～400 hPa)強度及伸展高度均有所加強，并且在700 hPa和500 hPa上都先后出現大值中心，同時高層(400～100 hPa)輻散也明顯加強。邊界層(850 hPa以下)也轉為輻散，這是由于地面冷空氣的侵入，地面圖上風向也轉為偏北風。此時高層輻散較強，輻合上升區深厚，近地面層有冷空氣觸發，巴中地區出現了一些對流天氣，此時降雨強度也大于2日下午。

整個暴雨過程期間(2日08時—3日08時)，由于低值系統深厚，巴中站點正渦度伸展高度達200 hPa，在2日下午和后半夜，正渦度中心分別出現在300 hPa和700 hPa層，強度為(10～14)×10-5s-1(圖2b)。正渦度有利于低層減壓，利于強降水的發生。

圖2 1日20時—3日20時巴中(32°N，107°E)散度(a)和渦度(b)的時間—高度剖面(單位：10-5s-1)Fig.2 1 At 20∶00 to 2 at 20∶00,the time-height profile of Divergence (a) and Vorticity (b) in Bazhong(32°N,107°E) (unit:10-5s-1)

5 水汽條件

充足的水汽來源和降水區域的水汽輻合是持續性強降水的必要條件之一[6]。

表1 1日08時—2日20時巴中(32°N，107°E)700 hPa、850 hPa風速(m/s)和比濕(g/kg)Tab.1 1 At 08∶00 to 2 at 20∶00,the wind speed (m/s) and specific

由表1可知，1日08時—2日20時，巴中地區低層風速迅速增大，低空急流建立，為暴雨區輸送了源源不斷的水汽。700 hPa最大比濕達到10 g/kg，850 hPa最大比濕達到12 g/kg。特別是2日下午已經出現較大的降水，但到2日20時，由于低空急流的不斷輸送，低層比濕不降反升，為2日夜間的降水提供了有力的保障。

此次暴雨天氣降水過程期間，水汽的輻合也為暴雨區在時空上的持續提供了有利條件。從水汽通量散度(圖3)來看，無論是850 hPa還是700 hPa，巴中地區都為水汽輻合，輻合中心強度值達-6×10-2g·cm-2·s-1，水汽輻合中心與此次的暴雨區域極為一致。在2日14時，700 hPa水汽輻合較弱，850 hPa在巴中則為水汽輻合中心，與系統形勢一致。到3日02時，隨著700 hPa切變的東移南壓，水汽輻合較2日14時明顯增強，配合850 hPa的水汽輻合，這也造成了2日后半夜降雨強于2日下午。

圖3 2日14時700 hPa (a)和850 hPa(b)水汽通量散度、2日02時700 hPa (c)和850 hPa(d)水汽通量散度Fig.3 2 At 14∶00,the Water vapor flux divergence of 700 hPa (a) and 850 hPa(b) 2 at 02∶00,the Water vapor flux divergence of 700 hPa (c) and 850 hPa(d) (unit:g.cm-2.s-1)

6 能量條件

由表2可知,1日08時,達州站的K指數為28 ℃，Si指數為1.19 ℃，850 hPa假相當位溫為55.82 ℃，能量條件差，大氣層結穩定。到2日08時，隨著低層風速增大，低空急流建立，K指數為39 ℃，Si指數為-1.68 ℃，850 hPa假相當位溫為64.5 ℃，500與850 hPa假相當位溫差值為-7.34 ℃。能量有所增強，大氣層結也轉為不穩定，有利于對流的發生。2日20時，由于前期降水，K指數為36 ℃，略有下降，Si指數為1.44 ℃。但由于低空急流的輸送，850 hPa假相當位溫為64.27 ℃，基本沒有降低，500與850 hPa假相當位溫差值為-8.51 ℃，不穩定和能量條件維持。經過一段時間的積累，到2日后半夜，動力條件進一步加強，配合地面冷空氣的觸發，出現了對流天氣，加強了降雨強度。

表2 1日08時—2日20時達州探空站K指數、Si指數、850 hPa假相當位溫、500 hPa與850 hPa假相當位溫差值(單位：℃)Tab.2 1 At 08∶00 to 2 at 20∶00,the K index, Si index, 850 hPa pseudo-equivalent temperature, 500 and 850 hPa false equivalent temperature difference of the Dazhou sounding station (unit:g.cm-2.s-1)

7 結論

①本次暴雨天氣過程，500 hPa南北支系統低槽配合東移，低層有低空急流建立，同時有700 hPa的切變和850 hPa的輻合配合，地面圖上有冷空氣侵入盆地。

②過程期間大氣表現為低層輻合高層輻散的垂直結構，輻合層發展至400 hPa，且正渦度區發展深厚，高達200 hPa。低層輻合、高層輻散的分布有利上升運動發展，正渦度有利于低層減壓，利于強降水的發生。

③低層風速迅速增大，低空急流建立，為暴雨區輸送了源源不斷的水汽。水汽輻合中心與強度的時空分布與降雨一致。

④低空急流為暴雨區輸送了能量和水汽，使大氣層結不穩定。隨著動力條件進一步加強，配合地面冷空氣的觸發，出現了對流天氣，加強了降雨強度。

[1] 劉慶，詹兆渝.四川暴雨氣候背景分析[J].氣象，2004,90(4):23.

[2] 陳忠明,徐裕華,劉富明，等.“89.7.9”川東北持續性特大暴雨的中尺度分析[J]．四川氣象,1994,3：8-12.

[3] 肖遞祥,顧清源,祁生秀，等.2007 年7月川東北連續3場大暴雨過程的診斷分析[J].暴雨災害,2008,9:231-236.

[4] 劉林春,肖天貴,羅娟.川東北一次秋季暴雨的診斷分析[J].成都信息工程學院學報,2013,4：168-174.

[5] 肖洪郁,肖紅茹.川東北兩次特大暴雨過程對比分析[J].四川氣象,2005,1:13-16.

[6] 陶詩言.中國之暴雨[ M ].北京：科學出版社,1980:255.