一次湖南夏季暴雨的濕位渦分析＊

賈岸斌，葉日新，盧舟，焦靜

一次湖南夏季暴雨的濕位渦分析＊

賈岸斌，葉日新，盧舟，焦靜

（常德市氣象局，湖南 常德 415000）

利用美國國家環境預測中心模式再分析資料（NCEP/FNL），對湖南省一次夏季持續強降水過程做了濕位渦等物理量的診斷分析。分析發現，相當位溫的水平梯度大值區與強降水落區對應一致，365 K等值線可作為湖南省夏季強降水的特征線。濕位渦2.0 PVU的對流層頂擾動示蹤，在中低緯較少捕捉，但一旦強濕位渦區掃過，則意味著持續強降水的結束。700 hPa的濕位渦正壓項1負值區反映對流不穩定，與強降水落區較為一致，可作為預報指標。斜壓項2相對較小，其弱正值向負值過渡的區域有一定反映，但不如正壓項對應明顯。

強降水；相當位溫；濕位渦；相當位溫

暴雨洪澇和干旱災害是影響中國最主要的氣象災害[1]，由于暴雨洪澇災害造成的死亡人口和直接經濟損失最多，而災害的人口損失歷來是社會和公眾關注的焦點[2]，所以暴雨洪澇歷來備受關注。湖南屬洪澇災害多發地，且損失也遠高于全國平均水平，尤其當“四水”洪水與長江干流洪水相遇時，往往釀成特大洪澇災害[3]。2017-06-22—07-02湖南省發生了大范圍強降水過程，社會影響巨大。據湖南省防汛抗旱辦公室通報，強降雨造成全省14個市州136個縣市區1 722個鄉鎮1 160.41萬人受災、31個城鎮受淹，因洪澇災害死亡（失蹤）50人，轉移人口180.66萬人，倒塌房屋6.06萬間，直接經濟損失487.95億元[4]。

本文選取2017-06-22—07-02發生在湖南的一次持續強降水過程，通過對濕位渦的診斷分析，揭示濕位渦場時空分布特征與降水活動的關系，并期望通過對濕位渦的診斷來判斷暴雨的落區和強度，為湖南暴雨預報提供有益的思路和方法，從而為科學決策提供依據，最大限度降低人民的生命財產損失。

1 資料和方法

1.1 資料

利用美國國家環境預測中心模式再分析資料（NCEP FNL），資料精度1°×1°經緯度網格，時間分辨率為6小時/次，具體時間段為北京時間2017-06-20T08：00—2017-07-02T20：00共計51個時次。湖南省中小尺度區域站小時降水量資料，時間段為2017-06-22T20：00—07-02T20：00。

1.2 濕位渦計算方法

濕位渦表達式：

2 降水實況

本次降水過程從2017-06-22T20：00—07-02T20：00，全省大部分地區累計降水量超100 mm，其中湘中及湘西南部分超過400 mm，如圖1（d）所示。

過程大致分為三個階段：第一個階段06-23—06-25降水量集中在湘中及以北地區，如圖1（a）所示；第二階段06-26—06-28降水量雨帶南壓集中在湘中以南地區，如圖1（b）所示；第三階段06-29—07-02降水帶在湘東北—湘西南一線，如圖1（c）所示。全過程中，湘中地區受列車效應影響，累計降水量最大。

圖1 湖南2017-06-23—07-02過程降水量（分階段）累計圖（日界CST20時，下同）

3 相當位溫分析

2017-06-24T08：00，e的水平分布及沿湖南中部經線（111.7°E）的垂直剖面如圖2所示。分析可知，代表冷暖氣團交匯的e水平梯度大值區即等值線密集帶與強降水區對應較好，365 K等e線可選取湖南省強降水特征線，而垂直剖面上則對應為e垂直遞減率小值或近似零值區即e的均值區域，中上層尤其明顯，依據傾斜渦度發展理論[15]等e面傾斜程度越大，氣旋性渦度的增長越劇烈，反映暖濕氣流的上升運動越強烈，越有利于暴雨的發生發展。另2個階段也有一致對應關系（圖略）。

圖2 2017-06-24T08：00，850 hPa等壓面θe水平分布及沿111.7°E的垂直剖面圖

4 濕位渦分析

2017-06-20、2017-06-22、2017-06-25和2017-06-28T20：00，200 hPa等壓面1水平分布如圖3所示，圖中填灰色部分為2.0 PVU和3.0 PVU等值線之間的區域，它近似表示對流層頂附近的擾動情況[15]。從圖中可以看出，中高緯度擾動明顯，新疆以北的巴湖地區有強濕位渦擾動源。過程前兩階段對流活躍，30°N以南地區對流層頂已經超過200 hPa，到第三階段28日開始，隨著高濕位渦擾動反映的高空冷空氣掃過并移出湖南后，持續強降水過程才正式結束。這與胡伯威[16]指出的“強的擾動位渦源，在中高緯度比較容易找到，在緯度偏低的地區，例如夏季的江淮流域，此時此地對流層頂很高，比較難以影響到低層”比較一致。

注：2.0 PVU和3.0 PVU灰色填充。

同時期700 hPa濕位渦正壓項1分布如圖4所示，前期湘北地區為正1，隨著22日湘北逐漸轉為1<0對流不穩定地區，23日（圖略）達到－1.5 PVU湘北出現了強降水過程。25日湘北轉為正1中心，降水明顯減弱，前方負值中心移動到湘南地區，隨即開始了第二階段湘南地區的強降水過程。28負值帶位于湘東北及西南方向一線，湘西南及湘西北各有一中心，省內湘西南中心值較大達－1.5 MPV，與第三階段該地區的強降水對應。總結可以發現中低層1的負值區域對應對流不穩定與強降水落區較為吻合。

圖4 2017-06-20、2017-06-22、2017-06-25和2017-06-28T20：00，700 hPa等壓面MPV1水平分布（單位：1 PVU）

濕位渦的斜壓項2則分布相對零散，數值也小1個量級（圖略）。分析降水時段2均值場（如圖5所示），發現強降水帶位于2弱正值向負值過渡的區域，體現風速垂直切變及暖濕氣流的對降水的影響。結合文獻資料來看，有研究人員提出2>0[17]或2正負中心低值過渡區[18]與強降水落區對應較好。

5 小結與展望

本文利用美國國家環境預測中心模式再分析資料，做了2017年一次湖南夏季暴雨的分析。分析發現：①代表冷暖氣團交匯的e水平梯度大值區與強降水區對應較好，365 K等e線可選取湖南省強降水特征線。垂直剖面上e垂直遞減率小值或近似零值區在中上層尤其明顯，最易發生強降水。依據傾斜渦度發展理論等e面傾斜程度越大，氣旋性渦度的增長越劇烈，反映暖濕氣流的上升運動越強烈，越有利于暴雨的發生發展。②在200 hPa等壓面上，通常示蹤對流層頂附近擾動的濕位渦垂直分量2.0 PUV線，在中高緯度應用較好，在30°N以南的中低緯度并不常見，但一旦出現并掃過某地區后，意味著一次持續強降水過程的結束。③濕位渦正壓項在700 hPa的負值區域，反映對流不穩定與強降水落區較為吻合，可以作為強降水落區的預報指標。斜壓項則分布相對零散，弱正值向負值過渡的區域有一定反映，但不如正壓項對應明顯。

圖5 700 hPa分時段MPV2平均場分布圖（單位：1 PVU）

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P458.121.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.006

2095－6835（2019）17－0014－03

賈岸斌（1986—），男，工程師，主要從事中短期天氣預報與研究工作。

湖南省氣象局面上項目（編號：XQKJ19B002）

〔編輯：嚴麗琴〕