梁虹 王琳璐 謝汶靜
摘 要 分析2019年7月8日20:00—9日20:00廣西區域性暴雨到大暴雨過程,發現500 hPa高空槽、850 hPa切變線為本次過程提供了動力條件;水汽通量輻合集中在925 hPa,強降水時段存在低層輻合高層輻散的散度場配置,造成強烈的上升運動;此次降雨過程,K指數較大,抬升指數小,具有對流不穩定、能量大的特點,且紅外云圖上有MCC的形成并南移。
關鍵詞 暴雨;氣象;過程分析;貴港市
中圖分類號:P458.1+21.1 文獻標志碼:B DOI:10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.23.066
廣西地處華南,暴雨是該地區主要災害性天氣之一。許多專家、學者對廣西的暴雨過程進行了深入的研究[1-4]。2019年汛期,廣西暴雨過程頻發,桂林市、柳州市、河池市、百色市等地多次出現洪水圍城、山洪突發等現象,對人們的生命財產安全造成極大的威脅。基于此,通過對2019年7月8—9日大范圍暴雨天氣過程進行分析,以期為貴港市暴雨臨近預報和預警信號提供適當的參考依據。
1 雨情概況
2019年7月8日20:00—9日20:00,廣西遭遇了一次大范圍的區域性暴雨到大暴雨、局部特大暴雨的降雨過程。本次降雨過程具有降雨范圍大,局部降雨強度強的特點,其中過程最大降雨出現在桂林市靈川縣,為
259.8 mm。貴港區域內,有77站出現大雨、73站出現暴雨、5站出現大暴雨,過程最大降雨出現在覃塘區大嶺鄉,為140.6 mm。
2 天氣形勢分析
2019年7月9日8:00,500 hPa上我國華北大部受冷渦控制,高原槽加深東移并與北支槽同位疊加且槽底伸至廣西中部。副熱帶高壓東退至我國東南海域,脊線位于20°N附近。9日8:00,850 hPa上原位于湘黔桂交界的切變線南下進入廣西,切變線西段移速較快,迅速南壓至桂南,切變線以南的西南氣流加強為急流,廣西5個探空站比濕均在13 g·kg-1以上,其中南寧市、梧州市比濕更是高達18~19 g·kg-1,整個廣西相對濕度都在90%以上。到了9日20:00,850 hPa切變線仍然在桂中維持,925 hPa切變線西段南移至桂南沿海,中低層輻合系統的長時間維持是本次過程雨量較大的重要原因。同時,200 hPa風場上顯示,華南大部處于高空急流分流輻散區,廣西上空維持較強的偏北氣流,有利于低層低值系統以及上升運動的發展。
8日19:00,地面圖上我國華南處在寬廣的低壓區中,氣壓梯度較小,位于黔桂交界的弱冷鋒進入廣西,桂北開始出現降水。9日7:00地面冷鋒南壓至貴港北部,此時鋒面北側的桂林市、柳州市、河池市、百色市受到強降水回波的影響,出現了大范圍小時雨強大于30 mm的降水。隨著鋒面的南移,雨區范圍擴大,桂南逐漸開始出現較強降水。
3 物理量分析
3.1 水汽通量散度分析
充分的水汽供應是產生暴雨的首要條件[5]。為了對本次大范圍暴雨過程進行水汽條件診斷,對7月8—9日925~852 hPa上廣西附近的水汽通量散度場進行了分析(圖略)。區域性暴雨發生前,即8日20:00,925 hPa上廣西大部為水汽通量輻散,但桂東北、桂西北為水汽通量散度負值區控制,對比8日21:00前3 h降雨量分布圖(圖略)發現,這兩個區域均出現了局部40 mm左右的強降水,其中桂東北的靈川縣3 h降雨量達到了87.7 mm,強降水區域與水汽通量輻合區有很好的對應關系。至9日8:00,整個廣西925 hPa的水汽通量散度值為負值,水汽通量散度輻合中心位于桂東北一帶,貴港處于輻合最強中心的西南部,貴港最強降雨時段為9日8:00—9:00,與貴港最強降雨時段相吻合。觀察8日20:00—9日8:00的
850 hPa上水汽通量散度場可以看出,8日20:00整個桂北為水汽通量散度負值區,與強降雨區域有所重合,到了9日8:00,桂東為水汽通量輻散,桂西為水汽通量輻合,但廣西強降雨中心集中在桂東區域,850 hPa的水汽通量輻合場與強降水的相關性較差,說明本次強降水過程的水汽輻合主要位于925 hPa以下的邊界層內。
3.2 散度場分析
暴雨的產生除了需要充沛的水汽供應,還需要強烈的上升運動[5]。對9日8:00強降水云團所在緯度23°N散度場做垂直剖面(圖略),可以看出,強降水云團所在位置850 hPa以下大氣存在輻合中心,除850~750 hPa有淺薄的輻散層外,750 hPa以上至250 hPa均為輻合,
200 hPa以上轉為輻散場,輻散中心強度達6×10-5 s-1。由散度場的垂直分布可以看出,大氣存在低層輻合,高層輻散的結構,根據連續方程可知,此時有強烈的上升運動產生,上升運動伸展到250 hPa。在這一階段,強降水中心位于強降水云團中心、850 hPa切變線南側的賓陽與橫縣交界處,有3個區域站的3 h雨量超過90 mm,散度場與該地區的降水配合較好。
3.3 不穩定能量分析
從探空資料分析得出,強降水影響廣西前,8日20:00桂北的桂林、河池站沙氏指數(SI)分別為-1.41 ℃、
-5.63 ℃,K指數分別為39 ℃、47 ℃,大氣為不穩定層結;8日20:00,兩站西南氣流較8:00風速明顯加大,925~300 hPa風向隨高度順轉,有暖平流,300~100 hPa風向隨高度逆轉,有冷平流,這種上冷下暖溫度場配置有利于大氣層結不穩定的維持。此外,桂北兩個測站的0~
6 km垂直風切變均小于10 m·s-1,較小的垂直風切變有利于與暴雨的產生。8日20:00—9日8:00,桂林、河池儲存的對流不穩定能量被觸發,9日20:00桂林的CAPE值已降為零,河池的CAPE也從5 205.8 J·kg-1降為1 021.5 J·kg-1,
K指數也明顯減小,抬升指數LI也增大正值,大氣層結不穩定減弱。同樣,9日8:00—20:00桂南的梧州、北海、南寧探空站也為不穩定能量顯著減小的過程。
4 紅外云圖分析
7月8日傍晚開始,廣西已受到多個降水云團影響,但由于這幾個云團影響范圍較小、強度較弱,只對廣西造成了局部小到中雨天氣。如圖1所示,19:00,隨著冷鋒進入廣西,地面輻合加強,原來離散狀的小云塊D和E強度和范圍顯著增大,尤其是云團D云頂高度快速增加,亮溫由2 h前的-43 ℃迅速降至-75 ℃,并與云團A合并;與此同時,云團B、C強度也明顯增強,桂林秀峰區受云團C的影響出現了53 mm·s-1的強降水。至9日2:00,廣西上空的A、B、C、D、E、F云團與貴州西部、云南東北部的云團G合并形成一個寬廣且結構密實的MCC,亮溫低于-52 ℃的冷云區范圍覆蓋了廣西4/5的面積,亮溫低于-70 ℃云區擴展至整個桂北和桂中,其中云頂亮溫最低達到了-93 ℃,表明此時云頂垂直伸展已到較高的高度,上升運動強烈,對流旺盛。9日3:00前3 h雨量顯示,桂林、柳州、河池、百色出現了大范圍暴雨,有6個站點雨量100 mm以上。9日06:00,地面輻合線南移至貴港,此時MCC覆蓋了整個廣西,亮溫低值區也移至貴港上空,貴港開始出現較強降水。9日10:00,MCC亮溫低于-70 ℃的冷云區范圍已經有所減小,貴港與桂平的亮溫梯度很大,此時桂平、平南的云頂已明顯下降,貴港三區云頂亮溫仍在-70 ℃以下,表明貴港三區上空的云頂伸展高度仍然維持在較高的高度,對流依然較為強烈,10:00的3 h雨量分布圖也顯示,桂平、平南雨量均為20~50 mm,而貴港三區雨量為40~80 mm,其中有5個站的雨量達到了80 mm以上。12:00左右,MCC低于-70 ℃冷云罩范圍逐漸移南移,強烈的對流區移出貴港并開始影響玉林和欽州,貴港雨強明顯減弱。之后貴港受到MCC后部大范圍層積混合云的影響,仍有小到中雨量級的降水,至9日21:00,貴港范圍降水停止,過程結束。
5 結語
1)200 hPa華南上空的分流輻散區、500 hPa高空槽、850 hPa切變線為本次過程提供了動力條件,850 hPa西南低空急流提供了充分的水汽。
2)本次強降水過程中,水汽通量輻合集中在中下層,最強降雨時段與輻合最強時段相吻合。
3)廣西7月8—9日的強降水時段高低層配置為底層輻合高層輻散,輻合高度達250 hPa,造成強烈的上升運動。
4)從探空資料分析,此次降雨過程,K指數較大,抬升指數小,對流不穩定能量大。
5)地面輻合加強及MCC的形成為本次區域性強降雨過程提供了有利條件。
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(責任編輯:趙中正)
收稿日期:2019-07-17
作者簡介:梁虹(1992—),女,廣西平南人,本科,工程師,從事短期、臨近天氣預報。E-mail: 1269483542@qq.com。