貴州西南部相似環境場暴雨過程對比分析

喬 琪， 周 皞， 周明飛

(1.貴州省氣象臺， 貴州 貴陽 550000； 2.貴州新氣象科技有限公司， 貴州 貴陽 550000)

貴州地處青藏高原東部，特殊的地理位置形成了獨有的天氣氣候特征，暴雨作為貴州主要的災害性天氣之一，具有與眾不同的特點，也一直是氣象工作者關注的對象之一。為貴州暴雨過程的預測預報提供參考，以2012年7月15日貴州中部、東北部出現大到暴雨，2009年6月8日20時到9日08時貴州西南部出現暴雨，2009年6月21日夜間到22日08時貴州西南部出現大范圍暴雨天氣的相似個例進行對比分析，以探明2012年7月15日夜間到16日貴州西南部一次空報暴雨天氣過程的可能原因，以提高暴雨預報準確率。

1 降水概況與環流背景

1.1 降水概況

2012年7月15日20時到16日08時，貴州中部、東北部出現大到暴雨，3縣(市、區)出現暴雨，23個縣(市、區)出現暴雨。在15日的短期預報中，預報15日夜間到16日早晨貴州西南部有暴雨和大暴雨，而實況顯示，貴州西南部僅下了小雨，與預報出入很大，西南部的暴雨空報。

1.2 環流形勢

對比環流形勢，2012年7月15日的大到暴雨與2009年6月8日20時到9日08時貴州西南部出現暴雨、2009年6月21日夜間到22日08時貴州西南部出現大范圍暴雨天氣相似。后兩次過程500 hPa我國東北部及烏拉爾山各有一低渦東移，高原低槽東移貴州；700 hPa位于四川東南部及云南東部的切變東移、南壓影響貴州，孟加拉灣經云南到貴州南部的西南暖濕氣流建立(同7月15日相似，主要為西南氣流影響，西南低空急流未建立)；850 hPa川東的低渦切變東南移至貴州北部。2009年6月8日08時，700 hPa貴陽、威寧的比濕分別為10 g/kg和10 g/kg，850 hPa貴陽的比濕為17 g/kg；2009年6月21日08時700 hPa貴陽、威寧的比濕分別為12 g/kg和12 g/kg，850 hPa貴陽的比濕為17 g/kg。較為相似的環流形勢及水汽條件，2012年7月16日西南部暴雨空報，而2009年6月9日及6月22日西南部出現大范圍暴雨。

2 物理量診斷

2.1 散度

2012年7月15日20時到16日02時，104°～106° E(貴州西南部)上空有較弱的輻合區，對流層上層200 hPa有強度為 4×10-5/s的輻合中心，表明低層的輻合和上升運動很弱，不利于出現強降水。2009年6月8日20時，104°～105° E(貴州西南部)有一輻合中心，從地面延伸到700 hPa，強度為-4×10-5/s，700 hPa以上到400 hPa為輻散區；9日02時，輻合中心明顯加強，高度伸展到300 hPa，輻合中心強度達-8×10-5/s，強輻散區也升高到100～200 hPa，中心強度達21×10-5/s，且位于暴雨區上方。2009年6月21日20時，104°～105° E(貴州西南部)從地面到500 hPa為較弱的輻合區，500 hPa以上為較弱的輻散區，上升運動較弱；22日02時，輻合中心明顯加強，高度伸展到300 hPa，并向西傾斜，輻合中心強度達-4×10-5/s，強輻散區也增強，位于300 hPa以上，輻散中心強度達7×10-5/s，位于暴雨區上方。表明，2012年7月16日空報暴雨過程未出現明顯的高層輻散、低層輻合，低層的輻合和上升運動較弱。2009年6月9日、6月22日有非常明顯的高層輻散、低層輻合，且從強降水發生前到強降水出現，高層輻散的抽吸作用不斷加強,導致低層的輻合和上升運動不斷加強,有利于低層水汽的輸送和高層水汽的補充,也有利于水汽不斷的碰并凝結,產生較強的降水過程。

2.2 水汽通量散度

從2012年7月16日降水過程前期比濕的分布看，此次過程本地的水汽達到了產生暴雨的條件，但是暴雨的產生還需要源源不斷的水汽輸送。暴雨區內的水汽供應主要是邊界層內的水汽通量輻合所造成。通過對比分析，用這三次過程700 hPa、850 hPa水汽通量散度特征來討論2012年7月16日空報暴雨過程欠缺的水汽條件。

2012年7月15日08時到16日02時，700 hPa孟加拉灣經云南到貴州一直存在一個明顯的水汽輸送帶，但并未形成明顯的水汽輻合中心，850 hPa水汽輸送較弱，15日20時到16日02時自南海經廣西到貴州形成一個水汽輸送帶，在貴州西部形成一個較弱的水汽輻合中心，16日02時強度達-20×10-7g/(cm2·hPa·s)。結合700 hPa和850 hPa水汽通量和水汽通量散度的分布，此次過程雖形成了來自于孟加拉灣和南海的水汽通道，但在貴州西部沒有明顯的水汽輻合，不利于強降水的產生。

2009年6月8日08時到9日02時，700 hPa孟加拉灣經云南到貴州同樣一直存在一個明顯的水汽輸送帶，并且形成了一個明顯的水汽輻合中心，9日02時強度達-60×10-7g/(cm2·hPa·s)，同時850 hPa自南海經廣西到貴州形成一個水汽輸送帶，在貴州西南部形成一個較強的水汽輻合中心，8日20時強度達-80×10-7g/(cm2·hPa·s)。2009年6月21日08時到22日02時與2009年6月9日的過程相似，700 hPa的水汽輻合中心22日02時強度達-80×10-7g/(cm2·hPa·s)，8日20時850 hPa的強度達-80×10-7g/(cm2·hPa·s)。孟加拉灣及南海的水汽是這兩次暴雨過程的主要水汽來源，在西太平洋副熱帶高壓西北側西南氣流的引導下，形成兩個為貴州西南部輸送水汽的通道，水汽輻合中心與強降水中心較重合。

通過以上三次過程的對比，表明強降水的發生需要有大量的水汽在強降水中心上空輻合，輻合來自于中、低層。

2.3 垂直速度

暴雨區系統性的上升氣流形成并不斷發展加強的過程，為暴雨區水汽凝結、大氣不穩定能量的釋放以及水汽的輸送提供了充足的動力和有利的環流形勢。由美國國家環境預報中心(NCEP)再分析資料(1°×1°)分析這三次暴雨前后沿25° N的垂直速度變化特征，以尋找2012年7月16日空報暴雨過程與出現暴雨過程在垂直速度特征上的不同之處。

從圖1可知，以貴州西南部(104°～106° E)為中心，2012年7月15日08時105° E以西為下沉氣流區，高度達400 hPa，400 hPa以上有上升氣流存在；14時105° E附近近地面出現弱的上升氣流，其上部仍為下沉氣流，且范圍較08時擴大；106° E以西為下沉氣流區，延伸高度有所下降，達500 hPa；102° E上空400 hPa有一中心值為-0.1 Pa/s的上升氣流中心；20時105° E附近近地層的上升氣流有所加強，高度升高到800 hPa，其上部及以西上游地區仍為下沉氣流。16日02時，貴州西南部近地層的上升氣流向東移，106° E以西地區的上空主要為下沉氣流。可見，在降水前，貴州西南部近地層出現了較弱的上升氣流，但是延伸高度低、強度弱，表明垂直上升運動弱，動力不夠，因此貴州西南部僅出現小雨。

從圖2可知，2009年6月8日08時104°～106° E為下沉氣流區，高度達550 hPa，并向西傾斜，550 hPa以上有上升氣流存在；14時105° E附近上空的上升氣流發展并向下、向上擴展延伸，從800 hPa到100 hPa均為上升氣流，中心值為-0.4 Pa/s；20時105° E附近上升氣流范圍擴大，104°～106° E均為上升氣流，且強度加強，中心值達-0.6 Pa/s，中心位于106° E上空650 hPa和400 hPa。9日02時，104°～106° E的強上升氣流區繼續加強，中心強度也加強為-2.3 Pa/s，上升中心高度較高，位于300 hPa。由此可見，此次暴雨天氣過程發生前，貴州西南部有上升氣流的強烈發展，高度高、強度強，上升氣流的建立和發展對西南部的暴雨區水汽輸送和對流發展提供了充足的動力。

2009年6月22日暴雨天氣過程與6月9日暴雨過程相似(圖略)，21日08時到14時，西南部地區上空出現上升氣流，并逐漸發展加強，從低層管道高層均為上升氣流。22日02時發展最強。

2.4 垂直結構

以臨近貴州西南部的百色探空站代表貴州西南部的探空垂直結構，貴陽探空站代表貴州中部的探空垂直結構，通過分析這兩個站的風矢量曲線，得出降水前西南部及貴州中部上空冷暖平流的變化。

2012年7月15日08時百色站探空風矢量曲線在925～250 hPa隨高度順時針旋轉，該站上空為深厚的暖平流，20時該站上空的暖平流仍維持。15日08時貴陽站風矢量850～500 hPa隨高度逆時針旋轉，受冷平流控制，20時變為隨高度順時針旋轉，為暖平流。表明，在15日白天貴州中部有淺薄冷空氣侵入，而15日夜間到16日，無冷空氣侵入，對西南部低層沒有冷空氣的抬升。

2009年6月8日08時百色站探空風矢量曲線在925～300 hPa隨高度順時針旋轉，受深厚的暖平流控制，20時隨高度順時針旋轉，低層為暖平流；400～250 hPa隨高度逆時針旋轉，低層暖濕、高層干冷，該站上空不穩定層結建立。貴陽站08時地面至700 hPa隨高度順時針旋轉，為暖平流，20時貴陽站地面至700 hPa風向轉為隨高度逆時針旋轉，受冷平流控制，700 hPa以上對流層中高層基本還受暖平流控制。貴陽站風向的變化表明，有淺薄冷空氣快速向南侵入，冷空氣的侵入能夠造成低層抬升，觸發不穩定能量的爆發。

2009年6月21日08時、20時百色站地面至850 hPa風向隨高度順時針旋轉，一直受暖平流控制。貴陽站21日08時地面至300 hPa風向都隨高度順時針旋轉，20時貴陽地面至300 hPa的風向轉變為隨高度逆時針旋轉，冷空氣較深厚。

上述分析表明，2009年6月的兩次西南部暴雨，貴州中部都有冷空氣的快速侵入，造成南部低層的抬升，觸發暴雨天氣的發生。2012年7月16日空報暴雨過程，貴州中部沒有明顯的冷空氣南下侵入。

3 小結

有利的環流形勢是產生暴雨的必要條件，但在相似的有利形勢下，不一定能產生暴雨天氣，對比三次天氣過程，500 hPa高原低槽、云南東部切變、川東切變、西南氣流輸送水汽均是主要環流形勢，但出現的降水強度、范圍差別很大。暴雨區本身的水汽條件好有利于產生暴雨，但更重要的是水汽的輸送和水汽在本地的輻合。散度輻合、輻散的加強和垂直速度系統性的加強，是產生強降水的重要原因。貴州中部冷空氣的快速侵入南下，加強西南部低層的抬升，觸發不穩定能量釋放，導致強降水發生。