2020年7月7日南方地區(qū)的一次暴雨分析

劉樹基，沈營(yíng)珠

摘要 利用紅外云圖、水汽圖、天氣圖相結(jié)合的方法，對(duì)2020年7月7日南方一次暴雨進(jìn)行研究。結(jié)果表明：（1）此次暴雨是由一系列對(duì)流云造成的，而這些云團(tuán)是在一定的大尺度云系背景下發(fā)生的;（2）云團(tuán)的云型與大氣流場(chǎng)有著密切的關(guān)系，從云團(tuán)的云型特征可以分析大氣氣流與對(duì)流云間的相互作用;（3）云帶的衰減與新生并存使得云團(tuán)的生命期較長(zhǎng)，所以降水持續(xù)過程長(zhǎng)且強(qiáng)度較大、范圍廣。

關(guān)鍵詞 暴雨;靜止鋒云帶;對(duì)流云團(tuán);平流不穩(wěn)定

中圖分類號(hào)：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2022）03–0143–03

暴雨是災(zāi)害性危險(xiǎn)天氣，會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。這一類天氣系統(tǒng)的空間尺度小、生命周期短、強(qiáng)度大、多變性，用常規(guī)的觀測(cè)資料難以預(yù)報(bào)，因此，對(duì)暴雨系統(tǒng)的預(yù)報(bào)一直是氣象工作中的重點(diǎn)。衛(wèi)星云圖能針對(duì)一個(gè)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，有很高的時(shí)空分辨率，對(duì)發(fā)現(xiàn)、監(jiān)視暴雨天氣系統(tǒng)有很好的效果。國內(nèi)外對(duì)暴雨的研究有很多，比如陳渭民[1]、唐衛(wèi)亞[2]等人都對(duì)暴雨進(jìn)行過系統(tǒng)性的分析。對(duì)暴雨的研究一直是學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。

1 2020年7月7日南方地區(qū)暴雨實(shí)況

2020年7月7日我國南方地區(qū)有一次明顯的降水，多地持續(xù)遭遇強(qiáng)降雨天氣，長(zhǎng)江流域、貴州南部等地有大到暴雨，部分地區(qū)有大暴雨。其中，最大降水區(qū)發(fā)生在湖北中部、湖南北部以及重慶東部，其中，湖北孝感等地日降雨量達(dá)178 mm，降水時(shí)間段主要從6日20時(shí)開始到8日12：00結(jié)束。

2 2020年7月7日暴雨云系衛(wèi)星云圖分析

2.1 衛(wèi)星云圖上云系的大尺度分布特點(diǎn)

對(duì)2020年7月7日08：00的衛(wèi)星云圖分析發(fā)現(xiàn)，暴雨是由一系列對(duì)流云團(tuán)造成的，而這些云團(tuán)是在一定的大尺度云系背景下發(fā)生的，在紅外云圖上可以得出以下5個(gè)特征。

（1）從西太平洋到長(zhǎng)江以南地區(qū)有一條南北寬紅為5個(gè)緯距的靜止鋒云帶。（2）靜止鋒以南為副熱帶高壓，從北華北地區(qū)到東北為高壓控制的無云區(qū)，華北有強(qiáng)冰雹云系發(fā)展，以南有暴雨云團(tuán)的發(fā)展。（3）貝加爾湖地區(qū)有渦旋低壓云系，從渦旋南部向南到華北地區(qū)伸出一條氣旋彎曲的冷鋒云帶，云帶后方是一片無云區(qū)。（4）青藏高原上有渦旋排列的對(duì)流云發(fā)展在靜止鋒云帶以南為東西走向的，南北寬約為10緯距的副熱帶高壓無云區(qū)，由靜止鋒云帶向副高內(nèi)伸出一條條卷云線。（5）在長(zhǎng)江以南地區(qū)，即110°E～145°E、30°N ～45°N，有一條東北西南走向的對(duì)流云團(tuán)，大約有8個(gè)云團(tuán)，其中大的云團(tuán)有4個(gè)，它們的云型表現(xiàn)為云層厚度大，云圖上顏色白。

2.2 衛(wèi)星云圖大尺度云系的發(fā)生發(fā)展

2.2.1 衛(wèi)星云圖大尺度云系的發(fā)生特征

7月7日08：00的衛(wèi)星云圖（圖1a）上可以看出：（1）110°E～145°E、30°N以南處于副熱帶高壓西北側(cè)的晴空區(qū)，只有一些卷云羽存在，沿長(zhǎng)江開始出現(xiàn)了顏色較白的云塊。（2）云貴高原上方多個(gè)云塊合并發(fā)展成盾狀云塊A1，盾狀云向東移動(dòng)發(fā)展為更為濃密的對(duì)流云A2，同時(shí)與西南方的卷云發(fā)生聯(lián)系，生成新的云塊A3。A3與周圍云系的聯(lián)系發(fā)展，最終在長(zhǎng)江沿岸上空形成一大片云系。（3）來自云南短波槽前的暖濕氣流不斷推動(dòng)云系向長(zhǎng)江流域發(fā)展，最終因西北冷平流與靜止鋒相交而形成暴雨云團(tuán)，位于廣西—湖南—浙江，呈東北—西南走向。（4）圖中M為相應(yīng)的靜止鋒，靜止鋒左側(cè)為晴空區(qū)，因?yàn)榧绷髯髠?cè)正渦度平流，空氣下沉運(yùn)動(dòng)，加上太陽輻射，不利于云的發(fā)展，所以色調(diào)灰暗。下午地面升溫造成風(fēng)的強(qiáng)切變，從而出現(xiàn)卷云，卷云后面的中低云也表明其后有下沉運(yùn)動(dòng)。（5）圖中B為副熱帶高壓西側(cè)西南氣流帶來的洋面的暖濕氣流，為暴雨過程提供了充分的水汽（圖中藍(lán)色箭頭為西北氣流、紅色箭頭為西南氣流、黃色曲線為高空槽線）。

2.2.2 衛(wèi)星云圖上發(fā)生暴雨時(shí)大尺度云系的發(fā)展特征 7月7日22：00 的衛(wèi)星云圖（圖1b）上可以看出：（1）在青藏高原東側(cè)有一片高空槽云系前的卷云區(qū)東移，伴隨著卷云的東移，在D東南方向上有暴雨云團(tuán)的發(fā)展。（2）卷云東移的過程中，卷云的云邊界越來越光滑，反氣旋彎曲越來越明顯，形成了更大面積的（A-B-C）云系，云團(tuán)北側(cè)的卷云線越來越長(zhǎng)，形成四川—日本的一條卷云線，高空急流軸與北界平行。（3）由副熱帶高壓西北氣流暖輸送帶繼續(xù)提供暖濕空氣，云團(tuán)C發(fā)展壯大。

2.3 衛(wèi)星水汽圖分析暴雨云團(tuán)

2.3.1 暴雨發(fā)生時(shí)的水汽圖分析 7日00：00時(shí)的水汽圖（圖2a）上可以看出：（1）水汽阻塞區(qū)在A的西北側(cè)和B的西北側(cè)，都出現(xiàn)比較整齊的邊界，這是由于在大氣上升運(yùn)動(dòng)區(qū)的上空，水汽擴(kuò)散方向與水汽區(qū)另一側(cè)周圍的高空氣方向之間發(fā)生水汽阻塞，頭邊界向西北凸起，說明高空有干冷氣流。（2）從C、A、B的西北側(cè)邊界可得出結(jié)論：在A、B的西南側(cè)均有內(nèi)邊界，內(nèi)邊界是高壓反氣旋形成的結(jié)果，它處于副熱帶高壓反氣旋的西側(cè)（20°E以南的寬廣暗黑區(qū)的西界），因?yàn)閷?duì)于高空反氣旋區(qū)，大氣以下沉運(yùn)動(dòng)為主，所以中高對(duì)流層很干，在水汽圖上呈現(xiàn)出暗黑的色調(diào)。

2.3.2 暴雨云系發(fā)展的水汽特征 在7日22：00的水汽圖（圖2b）上可以看出：（1）位于四川盆地的云系繼續(xù)發(fā)展，形成一大片（青海—西藏—云南）的云系，暴雨云團(tuán)A西北側(cè)云頭邊界越來越明顯，B云的頭邊界云塊與b云重疊。（2）云系南側(cè)繼續(xù)受副熱帶高壓西南氣流N的影響，水汽由南部熱帶向中高緯度地區(qū)輸送，卷云北界的晴空區(qū)（暗區(qū)）有大氣湍流的發(fā)生，且都在水汽暗帶的前沿。（3）在高空急流的作用下，當(dāng)廣西上方的高空急流軸環(huán)繞閉合低氣壓呈氣旋彎曲時(shí)，在暴雨云團(tuán)B的西南側(cè)出現(xiàn)了一條朝云南—貴州短波槽一側(cè)的凹狀彎曲邊界。暴雨云團(tuán)A、B云邊界都呈準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)，移動(dòng)緩慢，形成都與高空變動(dòng)氣流加強(qiáng)有關(guān)。（4）位于青藏高原的細(xì)胞云系持續(xù)產(chǎn)生，青藏高原可看成一個(gè)熱島，當(dāng)干冷空氣入侵時(shí)，細(xì)胞云系產(chǎn)生后形成積雨云;到22：00，云頂開始出現(xiàn)卷云區(qū)。

2.4 暴雨云團(tuán)的發(fā)生發(fā)展分析

對(duì)7月7日湖南北部的暴雨云團(tuán)發(fā)生發(fā)展過程進(jìn)行分析研究如下（圖3）可以得出以下結(jié)論。

2.4.1 暴雨云團(tuán)初生階段 （1）湖南恩施位于急流的右側(cè)，7日10：00紅外云圖（圖3a）所示：紅色虛線處A為暴雨云團(tuán)，左邊界整齊光滑為上風(fēng)邊界，下風(fēng)界有向南面副高方向延伸的卷云羽，在紅色虛線下方為一些集散型的、形狀不規(guī)則的小亮點(diǎn)，表明云團(tuán)是由北方冷平流越過地面切變線，疊加到暖區(qū)上方，造成大氣不穩(wěn)定引起的。（2）暴雨云團(tuán)頂部的卷云羽向南延伸很長(zhǎng)，說明高空風(fēng)很大，強(qiáng)的高空風(fēng)有抽氣作用，有利于云團(tuán)的進(jìn)一步發(fā)展。

2.4.2 暴雨云團(tuán)發(fā)展階段 （1）在7日14：00的紅外云圖（圖3b）上看到：重慶上空也有暴雨云團(tuán)發(fā)展，暴雨云團(tuán)A、B云團(tuán)云型變圓，表示高空風(fēng)變小，四周出現(xiàn)短的卷云，表示云團(tuán)上空有高空輻散，有利于云團(tuán)的發(fā)展。（2）在7日18：00（圖3c），位于重慶上方的云團(tuán)下邊界光滑并逐漸向東北移動(dòng)，而在恩施上方的暴雨云團(tuán)位置基本保持不變，但在云型上，兩暴雨云團(tuán)都呈增大趨勢(shì)且色調(diào)變白，表示云團(tuán)內(nèi)對(duì)流強(qiáng)烈，云頂溫度降低，云頂變高。

2.4.3 暴雨云團(tuán)成熟階段 7日22：00（圖3d），位于重慶上方的暴雨云團(tuán)受副熱帶高壓系統(tǒng)西北側(cè)西南氣流的影響，在廣西上方的靜止鋒云帶向東北方向移動(dòng)，最終與恩施上方的暴雨云團(tuán)結(jié)合而發(fā)展成為一個(gè)大的暴雨云團(tuán)。

2.5 暴雨云團(tuán)特點(diǎn)分析

（1）本次降水過程中，在一定的環(huán)流背景和高低空系統(tǒng)之下，在長(zhǎng)江中下游地區(qū)均生成了色調(diào)較白的暴雨云團(tuán)，并給該地帶來了不同范圍和強(qiáng)度的強(qiáng)降水。云系的發(fā)展與高空冷暖平流有著密切的關(guān)系，均向東南方向移動(dòng)[1]。

（2）降水的水汽來源于孟加拉灣槽前的西南暖濕氣流和副熱帶高壓的西南暖平流，冷暖空氣的交匯都在長(zhǎng)江中下游地區(qū)，暴雨云團(tuán)生成于冷平流與靜止鋒的交匯處，中心位于湖南上空。由于南亞高壓東北部偏西北冷平流很強(qiáng)，云團(tuán)向東南方向移動(dòng)。

（3）暴雨云團(tuán)為后向云團(tuán)發(fā)展型，即一個(gè)已生成的云團(tuán)后部處又有新的對(duì)流云生成并發(fā)展，隨后形成了云團(tuán)帶。

（4）云團(tuán)帶先不斷向下游延伸，隨后由于在高空冷空氣不斷加強(qiáng)的入侵下，中高云消散，云帶向南減弱，長(zhǎng)江中下游平原的強(qiáng)降水過程轉(zhuǎn)移結(jié)束。因?yàn)樵茙У乃p與新生并存，使得云團(tuán)的生命期較長(zhǎng)，因而本次降水持續(xù)過程長(zhǎng)且強(qiáng)度較大、范圍廣[2]。

3 2020年7月7日暴雨發(fā)生條件與暴雨云團(tuán)的成因

3.1 低層顯著濕區(qū)分析暴雨云團(tuán)

充足的水汽是強(qiáng)降水發(fā)生的必要條件之一。水汽條件狀況可以從水汽通量的分布上判斷。7日00：00 850 hPa的水汽通量可以看出：（1）降水過程中一直有一條東北-西南向的水汽通量最大值帶，在850 hPa水汽通量場(chǎng)上，濕度略微減小。（2）云貴高水汽通量密集帶上盛行西南風(fēng)，水汽主要由太平洋副熱帶高壓西北邊界的西南風(fēng)帶來，西南風(fēng)輸送至華南地區(qū)，為暴雨云團(tuán)的發(fā)生提供了充足的水汽。

3.2 露點(diǎn)溫度特征分析暴雨云團(tuán)

分析低層顯著濕區(qū)的溫度露點(diǎn)差和露點(diǎn)溫度的分布，有助于判斷充足的水汽是否有強(qiáng)降水發(fā)生，當(dāng)水汽隨著云低上升氣流進(jìn)入到中尺度對(duì)流系統(tǒng)中，在凝結(jié)作用下結(jié)成冰晶和云滴時(shí)，潛熱得以釋放，驅(qū)動(dòng)了中尺度對(duì)流系統(tǒng)內(nèi)的上升氣流。

由 7月7日00：00 850 hPa溫度露點(diǎn)差可知：（1）位于華南地區(qū)低層溫度露點(diǎn)差小于 4℃，且在我國南方強(qiáng)降水區(qū)域的低層露點(diǎn)溫度普遍大于30℃，利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)生和暴雨云團(tuán)的發(fā)展。（2）往東南方向延展至廣西北部以及整個(gè)長(zhǎng)江中下游平原除南部外，長(zhǎng)江以南的大部分地區(qū)都處于利于降水區(qū)，降水持續(xù)發(fā)生。

4 結(jié)論

（1）此次暴雨是由一系列對(duì)流云造成的，而這些云團(tuán)是在一定的大尺度云系背景下發(fā)生的。

（2）云團(tuán)的云型與大氣流場(chǎng)有著密切的關(guān)系，從云團(tuán)的云型特征可以分析大氣氣流與對(duì)流云間的相互作用。在暴雨云團(tuán)形成過程中，在偏北冷平流作用下，云團(tuán)北側(cè)較為整齊，云團(tuán)南側(cè)出現(xiàn)一系列向南伸出的卷云羽。

（3）在高空冷空氣不斷加強(qiáng)的入侵下，中高云消散，云帶向南減弱，長(zhǎng)江中下游平原的強(qiáng)降水過程轉(zhuǎn)移結(jié)束。因?yàn)樵茙У乃p與新生并存，使得云團(tuán)的生命期較長(zhǎng)，因而降水持續(xù)過程長(zhǎng)且強(qiáng)度較大、范圍廣。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳渭民.衛(wèi)星氣象學(xué)[M].第3版.北京：氣象出版社，2017.

[2] 唐衛(wèi)亞.天氣學(xué)分析基礎(chǔ)[M].北京：氣象出版社，2016.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of a Heavy Rain in the Southern Region on July 7， 2020

LIU Shuji et al（Meteorological Bureau of Xinping County， Xinping， Yunnan 653400）

Abstract The rainstorm on July 7， 2020 is studied by combining infrared cloud map， water vapor map and weather map. The results showed that： （1） The heavy rain was caused by a series of convective clouds， and these cloud clusters occurred in the background of a certain large-scale cloud system of. （2） The cloud type of the cloud cluster had a close relationship with the atmospheric air field. From the cloud type characteristics of the cloud could cluster， the interaction between the atmospheric airflow and the convective cloud could be analyzed. （3） The coexistence of attenuation and regeneration of cloud belts made the lifetime of cloud clusters longer， so the precipitation last for a long time， had a large intensity， and has a wide range.

Key words Heavy rain; Static frontal cloud belt; Convective cloud cluster; Advection instability