2017年昆明一次大暴雨過程的中尺度分析

魯亞斌 李華宏 閔穎 王志云

摘要 利用常規觀測資料與衛星、雷達等非常規觀測資料，綜合分析了2017年7月20日昆明主城區大暴雨過程的天氣成因及中尺度對流系統特征。結果表明，500 hPa兩高輻合區是此次暴雨過程的天氣尺度影響系統；高能高濕的對流不穩定層結、適宜的垂直風切變是強對流天氣形成的有利條件；在Q矢量散度輻合區內β中尺度對流系統（MCS）發生發展，短時強降水主要出現在MCS移動方前沿對流活躍的TBB等值線密集區，雨強變化與TBB等值線梯度變化密切相關；多普勒雷達顯示，逆風區是強對流暴雨產生的直接影響系統，回波強度在35～45 dBz，最強達49 dBz，回波頂高超過10 km的區域對應著強烈雷暴，逆風區與短時強降水、雷暴天氣有很好的對應關系。

關鍵詞 強對流暴雨；天氣成因；中尺度分析；昆明

中圖分類號 S161.6文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）15-0145-06

Abstract Using conventional observation data and unconventional observational data such as satellites and radars， the weather causes of the heavy rainstorm process in the main city of Kunming on July 20， 2017 were analyzed and the features of the mesoscale convective system were comprehensively analyzed.The results showed that the 500 hPa two high convergence area was the weather scale effect system during the heavy rainstorm process；Convective instability stratification with high energy and high humidity， and suitable vertical wind shear were favorable conditions for the formation of strong convective weather.The mesoscale convective system （MCS） developed in the region of vector divergence convergence. The short-term heavy precipitation mainly occured in the convective active TBB isoline dense area at the front of the MCS mobile， and the change of rainfall intensity was closely related to the gradient change of TBB isoline.Doppler radar showed that the upwind region was a direct impact system for strong convective rainstorms；the echo intensity was 35 - 45 dBz， and the strongest was 49 dBz；the area where the echo top height exceeds 10 km corresponded to a strong thunderstorm. There was a good correspondence between short-term heavy precipitation and thunderstorm weather.

Key words Strong convective rainstorm；Weather origin；Mesoscale analysis；Kunming

強對流天氣伴隨雷暴、對流性大風、短時強降水、冰雹、龍卷等劇烈天氣現象，其中短時強降水引發的暴雨是造成洪澇和滑坡、泥石流等地質災害的重要氣象誘因，強對流天氣的預報預警一直以來都是天氣預報業務的重點和難點。引發強對流的影響天氣系統較為復雜，許美玲等[1]和張騰飛等[2]指出地面冷鋒與700 hPa切變線共同作用是云南暴雨過程和強對流天氣的重要類型，以往的研究揭示了冷鋒切變的大尺度環流及水汽輸送和中尺度特征[3-8]。據統計，造成云南短時強降水的天氣類型中，冷鋒切變型占絕大多數，其次是500 hPa兩高輻合型，然而對兩高輻合型暴雨中強對流和短時強降水的中尺度特征研究較少。2017年7月20日云南受兩高輻合區影響，出現一次大雨、局部暴雨過程，其中昆明主城區出現強對流天氣，劇烈的雷暴伴隨短時強降水，短時強降水迅速造成城市內澇，城郊發生多處滑坡、塌方地質災害及農田被淹，損失嚴重。筆者應用常規觀測資料、FY-2E衛星觀測資料及昆明CINRAD-CC雷達回波資料和閃電定位儀數據，綜合分析兩高輻合型強對流天氣的中尺度特征，為該類災害性天氣的氣象服務提供參考。

1 強降水過程概況

2017年7月19日20：00—20日20：00，國家觀測站出現1站大暴雨、3站暴雨、18站大雨，達到全省性大雨強降水過程業務標準；全省鄉鎮自動氣象觀測站出現9站大暴雨、46站暴雨、105站大雨，強降水時段主要集中在19日20：00—20日08：00（圖1a）。在強降水過程背景下，19日20：00—20日08：00昆明主城區普降大到暴雨、局地大暴雨，并伴有強烈雷電（圖1b）和短時強降水天氣（表1），統計昆明主城區91個自動站日雨量顯示，大暴雨有9站，最大日雨量為東華站的154.7 mm，暴雨有31站，大雨有27站，中雨有18站，最大小時雨強達79.9 mm，出現于20日00：00—01：00的官渡區太和街道自動站，刷新昆明小時雨量61.4 mm的歷史極值記錄。

綜上分析，兩高輻合型背景下，地面輻合線觸發MβCS發生發展，MβCS的TBB≤-52℃的冷云區范圍與暴雨對應較好。強對流暴雨易發生在TBB等值線密集區梯度最大處，對流云團最低云頂亮溫愈靠近云團邊緣，TBB等值線梯度愈大，其移動發展方向前沿的區域與短時強降水對應較好，雨強變化與TBB等值線梯度變化密切相關。

6 多普勒雷達回波特征

跟蹤昆明多普勒雷達回波發現，7月19日20：04在昆明北部出現分散的對流單體（圖10a），21：09對流單體聚合成塊狀（圖10b），以30 km/h的速度向南移動發展；22：57對流回波持續發展加強，最終被組織成帶狀多單體群（圖10c），前緣移入昆明主城北市區。20日00：00后，昆明市區受此東西向帶狀對流降水回波影響，降水迅速發展增強，00：00—01：00為降水最強時段，回波維持在35～45 dBz，最強回波49 dBz（圖10d），強回波多集中在3～4 km高度（圖11），回波結構質心低，降水效率高，這是此次暴雨過程以短時強降水為主的重要原因；另外，強回波頂高普遍在10～12 km，因而出現強雷暴，速度圖上中尺度輻合系統主要是昆明市區有逆風區活動（圖12）。02：00后，逆風區減弱消散，昆明主城區回波強度減弱為35 dBz以下，降水明顯減弱。

分析發現，這次中尺度強對流系統相對單一，主要是逆風區活動造成的強降水，回波強度在35～45 dBz，最強49 dBz，回波頂高超過10 km，強回波區域質心低，與短時強降水相對應。

7 結論

（1）500 hPa兩高輻合區形勢下，強的高能高濕環境及有利的垂直風切變配置促成強烈的對流不穩定層結，地面輻合線觸發不穩定能量釋放形成強降水，水汽通量散度和濕Q矢量散度輻合區與暴雨區對應較好。沒有低空急流參與，雖然降水強度大但持續時間較短。

（2）衛星云圖上昆明北部南移的MβCS造成強降水天氣，MβCS的TBB≤-52 ℃的冷云區范圍與暴雨對應較好。短時強降水易發生在MβCS移動方前沿的對流活躍的TBB等值線密集區，其移動發展方向前沿的區域與短時強降水區域對應較好，雨強變化與TBB等值線梯度變化密切相關。

（3）多普勒雷達速度圖上，活躍的逆風區是暴雨產生的直接影響系統，回波強度普遍在35～45 dBz，回波頂高超過10 km，強回波集中在中低層，逆風區對應短時強降水和雷暴天氣。

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