2019年6月桂北一次持續暴雨過程特點及診斷分析

張凌云 劉蕾 蘇小玲

摘要 利用NECP再分析資料、常規資料和區域自動氣象站資料，分析了2019年6月5～13日桂北地區的持續暴雨天氣過程特點，從環流形式場、重直速度場、散度場以及經向風、緯向風等方面深入分析持續暴雨的動力和觸發機制。結果表明：（1）暖區暴雨階段的觸發機制主要是高空槽疊加在低空急流上的動力作用，這一階段高空西風槽具有主導作用;（2）在鋒面暴雨階段，為高空西風槽、低空切變線和地面冷空氣共同觸發，西風槽表現得比暖區暴雨階段更加明顯;（3）散度場的低層輻合、高層輻散特征在暖區暴雨階段表現得較弱，在鋒面暴雨階段表現得較強。

關鍵詞 西風槽;低空急流;經向風;緯向風

中圖分類號：P426 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）07–0049–04

持續性暴雨易引發江河洪澇，造成嚴重的災害損失，其成因和機制一直是氣象科學研究的重點和難點。陶詩言等學者[1-4]研究了季風涌對持續性暴雨的作用，認為季風涌為我國南方持續性暴雨提供了必需的水汽。較多學者通過對華南地區大量持續性暴雨的個例研究認為，華南持續性暴雨的水汽來源主要有3個，分別是西太平洋的東風轉向輸送、南海上空的西南風輸送、索馬里越赤道氣流的西風轉向輸送[5-8]。較多學者深入研究了2005年6月華南特大持續性暴雨，認為南半球冷空氣爆發、副高強度偏強、位置偏西偏南、高低空急流等是持續暴雨的主要成因[9-13]。此外，也有較多學者研究了廣西的持續性暴雨，李向紅等[14]認為，孟加拉灣旺盛對流對廣西持續性暴雨具有前兆信號。劉國忠等[15]認為2015年7月廣西持續性暴雨與副高強度、位置密切相關。其他學者也從不同角度研究了廣西持續暴雨的成因和預報著眼點[16-18]。

2019年6月，桂北地區發生了一次持續性暴雨過程，多條河流超警戒水位，城鎮內澇嚴重，直接經濟損失達44億元。運用常規資料、區域自動站資料及NECP再分析資料深入研究此次持續性暴雨過程，以探尋此類長時間持續暴雨的物理條件和觸發機制，為今后的預報服務提供參考。

1 持續暴雨過程特點

受高空槽、低空急流、低空切變線、地面弱冷空氣影響，2019年6月5—13日，桂北地區出現了一次持續暴雨天氣過程，最大過程累積雨量達863.5 mm（圖1），最大24 h雨量達327.8 mm，最大1 h雨量達134.4 mm，9日13：00出現在桂林市山水陽光城（圖2）。此次持續暴雨過程具有局地性強、暴雨落區不確定、局地暴雨強度大等特點，整個過程并沒有在某一個時段內出現大范圍暴雨，而是呈現出區域性特點，且還有短時間的間歇期。根據不同時段形成桂北暴雨的天氣系統不同，可以將此次持續暴雨過程劃分為前期的暖區暴雨階段和后期的鋒面暴雨階段。

1.1 6月5—9日暖區暴雨階段

6月9日前，850 hPa廣西為一致的偏南氣流或偏南急流控制，切變線未進入廣西，因此6月5—9日劃分為暖區暴雨階段（圖3）。在暖區暴雨階段，強降雨的局地性更加明顯。6月5日，分別在桂東北和桂西北出現了2個暴雨中心，最大雨量169 mm。6月6日，暴雨區略有擴大，局地性仍較強，最大雨量為182.5 mm。6月7日，暴雨連成片，但范圍仍較小，最大雨量為224.9 mm。6月8日，僅在桂東北有一個范圍很小的暴雨點，桂北大部地區都沒有明顯降雨，強降雨出現短暫的間歇期。6月9日，降雨再次增強，暴雨范圍仍集中在桂東北，并出現了此次持續暴雨過程的最強24 h雨量（327.8 mm）和1 h雨量（134.4 mm），桂西北只出現了幾個零星的暴雨點。

1.2 6月10—13日鋒面暴雨階段

6月10日后，850 hPa切變線逐漸南壓進桂北，地面弱冷空氣也逐漸入侵桂北，因此將6月10—13日劃分為鋒面暴雨階段（圖4）。鋒面暴雨階段，強降雨范圍擴大，區域性明顯。6月10日，暴雨范圍明顯比前期大，整個桂北地區暴雨成片分布，最大雨量為215.7 mm。6月11—12日切變線減弱北抬，強降雨減弱，再次出現間歇期。6月13日，切變線和冷空氣再次南壓進廣西，在桂東和桂西地區再次出現較大范圍的區域性暴雨，最大雨量為214.3 mm。

2環流形勢分析

2.1 500 hPa環流形勢

6月4—13日持續暴雨過程期間，500 hPa高度場中高緯為兩槽一脊，低緯地區為多波動形勢，副高東西環斷裂，東環副高脊線位于20°N左右，西脊點到達中南半島北部，其形成的高壓壩非常有利于孟加拉灣的水汽源源不斷地向桂北地區輸送，而云貴高原又不斷分裂出小槽，向下游桂北地區東移，為暴雨的形成提供了持續的動力和觸發作用。根據20°N作588線的經向時間剖面圖（圖5），6月13日以前，副高一直維持在110°E以西，在6月5—9日暖區暴雨階段，副高甚至西伸至90°E附近，而到了6月11—13日鋒面暴雨階段，副高維持在110°E附近，說明在暖區暴雨階段高空槽較淺，而在鋒面暴雨階段高空槽較深。6月13日以后，副高明顯東退，持續暴雨過程隨之結束。

3.2 低層環流形勢

圖6給出的是6月5—13日850 hPa平均風矢量場和沿110°E的風矢量緯向時間剖面圖。在持續暴雨過程中，廣西區域平均為西南氣流，桂北則位于急流左側的西南氣流輻合區域內，有利于輻合抬升觸發暴雨。同時，較強的西南季風水汽輸送帶自孟加拉灣一直延伸到長江流域以南地區，為桂北地區的持續暴雨提供了源源不斷的水汽。在6月9日之前的暖區暴階段，季風涌幾乎到達30°N，桂北地區的暴雨發生在850 hPa的南風區，而6月10日以后，季風涌明顯南落，850 hPa切變線南壓至25°N附近。6月11—12日強降雨間歇期，切變線減弱北抬，偏南氣流增強，6月13日20：00，切變線再次南壓至20°N附近，廣西區域轉為偏北氣流控制，持續暴雨過程結束。

3 熱力條件分析

此次持續暴雨過程的最強降雨中心和最高暴雨頻數主要位于桂東北，因此選取桂林探空站作為熱力條件分析的主要代表站。由表1可知，6月3日20：00～13日20：00桂林站各時次的穩定度指數和降水量變化情況。暴雨過程開始前，桂林站的K指數、CAPE值都比較小。在持續暴雨過程期間，K指數基本維持在35℃以上，沙氏指數基本為負值，CAPE值、Θse值均維持在較高水平。據統計，6月4日20：00～12日20：00，桂林站的K指數、沙氏指數、CAPE、Θse平均值分別為38.7℃、 -2.1℃、1 415.8 J/kg、80.0℃，而桂林站的12 h平均降雨量也達25.1 mm，為大雨量級。同時統計了同時段桂西北河池站的各穩定度指數，6月4日20：00～12日20：00，河池站K指數、沙氏指數、CAPE、Θse平均值分別為39.0℃、 -2.4℃、1 584.4 J/kg、83.0℃。由此可見，在持續暴雨過程期間，整個桂北地區長時間處于高溫高濕的環境條件下，有利于不穩定能量的積累。13日08：00以后，桂林站的沙氏指數轉為正值、CAPE值降為零，持續暴雨過程結束。

4 動力條件分析

4.1 200 hPa南亞高壓

從6月4—13日200 hPa的高度場可以看出，持續暴雨過程期間，南亞高壓穩定盤踞在中南半島—孟加拉灣—云貴高原—華南一帶，桂北位于南亞高壓東北側的強輻散區，有利于產生抽吸作用，為持續暴雨提供較好的高層動力條件。對比同時段的200 hPa和850 hPa的平均風矢量場，桂北地區正好處于高空急流右側和低空急流左側的高低急流耦合區，非常有利于對流觸發（圖7）。

4.2 低層輻合、高層輻散

沿25°E、25°N作散度的垂直時間剖面圖（圖8），在持續暴雨過程期間，散度場呈現出低層輻合、高屋輻散的特點，但在降雨局地性偏強的時間段（6月5—7日），低層輻合、高層輻散值較小，在強降雨間歇時段（6月8日、6月11—12日）低層甚至表現出負散度區。而在強雨強度較強的6月9—10日和6月13日，則表現出明顯的低層輻合、高層輻散，說明散度場對較大范圍的區域性暴雨比局地性暴雨具有更強的指示作用。

5.3 明顯的上升運動

根據110°E平均垂直速度剖面圖和平均經向垂直環流剖面圖（圖9）可知，在桂北地區（25°N～27°N）確實存在明顯的上升運動，垂直速度負值區延伸至200 hPa左右，說明在暴雨過程期間，上升運動十分強烈。

5.4 經向風、緯向風分析

為進一步了解持續暴雨過程的動力觸發機制，對105°～115°E、20°～25°N分別作經向風（圖10）和緯向風（圖11）垂直時間剖面圖。可以看出，在6月5—9日的暖區暴雨階段，低層偏南風和高空西風都較強，說明在暖區暴雨階段，是高空西風槽疊加在低空急流上產生的動力觸發機制，這一階段西風槽的動力作用較明顯，但西風不強，說明西風槽不深，以小波動為主。在6月10—13日鋒面暴雨階段，低層偏南風減弱，并出現偏北風，而高空西風則明顯增強，說明高空西風槽加強，同時低層到地面有切變線與冷空氣共同作用，符合鋒面暴雨的動力觸發機制。

5 結論

分析了2019年6月5—13日桂北地區的持續暴雨天氣過程特點，并從環流形式場、重直速度場、散度場、經向風、緯向風等方面深入分析了持續暴雨的動力和觸發機制，得出以下結論：

（1）此次持續暴雨過程可劃分為暖區暴雨階段和鋒面暴雨階段，暖區暴雨階段局地性強、落區不確定、局地雨大，鋒面暴雨呈現出區域性。

（2）暖區暴雨階段的觸發機制主要是高空槽疊加在低空急流上的動力作用，這一階段高空西風槽具有主導作用。

（3）在鋒面暴雨階段，為高空西風槽、低空切變線和地面冷空氣共同觸發，西風槽表現得比暖區暴雨階段更明顯。

（4）散度場的低層輻合、高層輻散特征在暖區暴雨階段表現得較弱，在鋒面暴雨階段表現得較強，說明散度場對鋒面暴雨的指示作用較暖區暴雨明顯。

（5）關于長時間的持續暴雨過程，其觸發和維持機制、暴雨的落區等是預報中的難點，分析得較為粗淺，有待在今后工作中開展更多個例研究，以不斷提升預報技術水平。

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責任編輯：黃艷飛

Process Characteristics and Diagnostic Analysis of a Continuous Rainstorm in Northern Guangxi in June 2019

ZHANG Ling-yun et al （Guangxi Liuzhou Meteorological Bureau， Liuzhou， Guangxi 545001）

Abstract Using NECP reanalysis data， conventional data and regional automatic weather station data， the characteristics of the continuous rainstorm weather process in northern Guangxi from June 5 to 13， 2019 are analyzed. The dynamic and triggering mechanism of continuous rainstorm are deeply analyzed from the aspects of circulation form field， gravity direct velocity field， divergence field， meridional wind and zonal wind. The results show that： （1） the triggering mechanism of rainstorm stage in warm region is mainly the dynamic effect of high-altitude trough superimposed on low-level jet， and the high-altitude westerly trough plays a leading role in this stage; （2） In the frontal rainstorm stage， it is triggered by the upper westerly trough， the low-level shear line and the ground cold air. The westerly trough is more obvious than the warm rainstorm stage; （3） The characteristics of low-level convergence and high-level divergence of divergence field are weak in the warm region rainstorm stage and strong in the frontal rainstorm stage.

Key words Westerly trough; Low level jet; Meridional wind; Zonal wind