湖南省常德市2021年夏季連續2次暴雨過程對比分析

袁鈺容，諸 玲，劉 帆，葉日新

湖南省常德市氣象局，湖南常德 415000

梅汛期暴雨是夏季汛期影響湖南的主要氣象災害之一，其具有持續性和突發性的特點。導致洪澇的持續性暴雨是西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱副高)、季風涌、冷空氣以及青藏高原東傳的短波槽共同作用的結果[1]。湖南省常德市地處長江中下游亞熱帶季風氣候區，暴雨是當地最常見的氣象災害性天氣之一。通常每年6月中旬至7月中旬，隨著大氣環流形式的季節性調整，西太平洋副熱帶高壓季節性北跳，東亞季風加強北上，長江中下游地區進入梅雨季節[2]。

1 過程概況與特點

2021年6月26日—7月3日 湖 南省西北部出現連續暴雨過程，其中常德市出現了空間分布不均勻的強降水天氣過程。主要集中在6月26—27日（以下簡稱過程1）和7月1—2日（以下簡稱過程2）。6月26日—7月3日全市累積降雨量超400 mm以上站點有1個、300 mm以上站點有7個、200 mm以上站點有33個，最大降水在桃源縣竹園水庫407.1 mm。

過程1主要表現為短時強降水并伴有雷暴大風等強對流天氣，降水不均勻、局地性強、雨強大，落區集中在西北部和南部，有16個區域站累計雨量超過100 mm，1個超過200 mm，最大小時雨強為86.1 mm/h。過程2降水整體較平穩，落區集中在南部，平均降水量明顯高于過程一，達61.3 mm，有46個區域站累計雨量超過100 mm，3個超過200 mm，最大小時雨強為41.6 mm/h。

6月26日—7月3日為2021年常德地區梅雨期間的強降水集中期之一，有以下特點：6月26日澧水流域局地出現大暴雨，27日向南發展，28—30日局地有較分散的強降水，7月1—2日強降水落區維持在沅水流域，沅水流域累計雨量較大，其中桃源縣最大；此外，降水有明顯的日變化，夜間降水逐漸發展，凌晨達到最強。

2 環流背景

2.1 本次過程具有典型的梅雨環流特征

6月26日—7月4日（圖1a），500 hPa亞歐中高緯為雙阻型，兩高壓之間的低壓槽穩定維持；在東阻塞高壓西南部，東北冷渦不強，僅為弱的低槽區；中緯西風帶上不斷有小槽從青藏高原東部地區東移至華中地區和長江中下游地區，副高呈帶狀分布，脊線維持在20°N附近，平均西伸脊點位于112°E附近，副高北側盛行強盛西南氣流；暖濕氣流與北方弱冷空氣在華中地區和長江中下游地區形成冷暖交匯帶，形成相對穩定的梅雨鋒，有利于暴雨帶在湘北地區維持[3]。故弱冷空氣不斷向南擴散也是產生持續暴雨的原因之一。

6月26—28日，584線 由135°E逐 步西伸至118°E（圖1b），6月29—30日白天584線東撤至132°E，7月1日584線又開始快速西伸，7月4日后584線已西伸至108°E附近，常德市受副熱帶高壓控制。6月26—28日和7月1—2日為降水最強時段。在對流層中上層，副熱帶高壓脊軸南側存在廣大的下沉運動，北側及脊軸附近有上升運動，故在584線開始西伸但還未控制常德之前，常德上空的動力抬升條件較好。

圖1 6月26日08:00～7月5日08:00 500 hPa平均高度場（a）和 沿29.1°N緯線的高度—時間垂直剖面圖（b）

以上分析表明，連續的2次暴雨過程發生在副高呈現西伸加強態勢下，副高脊線維持在20°N附近，青藏高原東部有短波槽活動，且受偏東路弱冷空氣南下的共同影響。

2.2 2次過程各自特點

6月26日—7月3日200 hPa南 亞高壓不斷東移加強，常德市位于高空急流右側出口區，有強烈的輻散。分析500 hPa環流形勢（圖1a）可知，第1個過程，從中高緯來看，貝加爾湖有阻塞高壓，東北冷渦后部有偏西北氣流，弱冷空氣與暖濕空氣在湘北地區交匯形成靜止鋒波動；從中低緯來看，副高西脊點西伸至100°E附近，脊線在15°N附近。第2個過程貝加爾湖南部有低壓發展東移，低渦底部有短波槽加深發展，帶動冷空氣南下與副高西北部暖濕氣流交匯，在中緯度高原東部較強的高空槽前，地面有鋒面氣旋發展東移；從低緯來看，副高西脊點西伸至110°E附近，脊線在15°N附近。

分析850 hPa風場可知，在7月1日后低緯有2支氣流：一支來自印度孟加拉灣的強勁西南風，另一支來自太平洋的西太副高南側偏東氣流，在南海轉為西南風，2支氣流匯合，一起輸送至我國東南沿海至長江中下游地區。與26日對比，西南風明顯增強，強風帶上出現12 m/s的風速中心，低空急流形成。中低層切變線維持在湘北地區，后期高低層切變線之間相距較近，表明冷暖氣流交匯產生的坡度較陡，易產生強降水。從925 hPa風場來看，6～8 m/s的超低空南風氣流對降水區水汽輸送有重要影響，隨著超低層水汽輸送增加，降水范圍增大、強度增強。

3 天氣尺度系統分析

3.1 水汽條件

充足的水汽是暴雨發生的重要條件。分析低層風場演變可知，6月26—27日旺盛的西南氣流向湘西北輸送水汽；且6月30日—7月2日西南氣流進一步增強，水汽輻合中心北推至湘北地區（圖2）。從逐6 h水汽通量散度圖可知，每日暴雨區均與中心值為（-11～-4）×10-2g ·cm-2·hPa-1·s-1的 水 汽輻合區域對應，其中較強的水汽輻合中心 值 出 現 在6月28日02:00，7月1日08:00、2日02:00、3日02:00和08:00前后，對應降水最強時段。

圖2 850 hPa流場（箭矢，單位：m/s）和水汽通量散度圖（陰影，單位：10-2 g·cm-2·hPa-1·s-1 ）

6月26日夜間低空急流已經建立，湘西北形成很強的水汽輸送帶。27日上午西南氣流有所減弱，偏西分量增加；午后，弱冷空氣入侵湘北，偏東氣流攜東部海域的水汽在湘北輻合；27日夜間，偏東路冷空氣與西南暖濕氣流在常德市南部形成對峙，27日晚在桃源和漢壽強降水回波不斷生成且緩慢向東北移動。27日下午至夜間為冷暖空氣交匯造成的鋒面降水，從雷達速度圖上可以清楚看到鋒面地過境。

6月28—30日白天，湘北的水汽呈輻散狀態。6月30日夜間—7月2日夜間，西南暖濕氣流再度增強且維持，湘西北處于低空急流出口區，湘西北水汽得到累積，常德市南部長時間處于水汽輻合的大值區。低層暖濕氣流強盛，湘西北有水汽輻合，同時對流層中層有弱冷空氣活動，有利于湘北上空聚集對流不穩定能量。

3.2 暴雨強度分布的成因分析

從這9 d的降水站數時間分布來看，2個過程降水強度不同。第一個過程，降水總站數較少，大到暴雨站點比重較高，且12 h累計雨量超過100 mm的站數更多，小時雨強更強，降水效率更高，但降水范圍較小，暴雨落區主要位于石門，其中27日夜間最強，26日夜間次之；結合降水分布圖，第2個過程降水范圍更廣，暴雨落區主要位于桃源，小時雨強較弱，大暴雨僅1站。下面針對6月26—27日和6月30日晚—7月2日的強度分布特征進行分析。

第1個過程：暴雨落區主要在石門北部，故選取石門暴雨中心分析各層散度場的配置。從散度時間—高度垂直剖面圖（圖3a）可見，6月26—27日晚，石門上空700 hPa以下均為輻合，對流層高層為輻散，且輻散區隨時間向高層擴展至100 hPa附近，27日出現輻散中心，其值為6×10-5s-1，與此同時其下方350 hPa附近出現輻合中心， 27日午后輻合區開始向低層擴展，550 hPa出現輻合中心，其值為-4×10-5s-1，高層輻散、中低層輻合同時增強，厚度增厚，有利于上升運動加強，27日午后石門暴雨為最強。6月28日—7月4日石門高空轉為輻合且維持，低層為輻散，此時段對應石門降水間歇期。30日300 hPa出現1個輻散中心，500 hPa出現1個強輻合中心，中心值分別為：6×10-5s-1和-5×10-5s-1，900 hPa存 在 輻 散 中心，是高層輻散和低層輻散的配置，不利于暴雨發生。

第2個過程：分析桃源暴雨中心散度時間—高度垂直剖面圖（圖3b）可知，6月30—7月2日對流層高層輻散，低層輻合都強于6日26—27日。600 hPa附近有一中心值為-6×10-5s-1的輻合中心，250 hPa附近有一中心值為6×10-5s-1的輻散中心，高層輻散，中高層輻合，低層也為輻合，這樣配置利于上升作用。當大尺度環流形勢相似時，垂直方向的輻合輻散配置有利于暴雨的形成。

圖3 6月26日—7月4日石門（29.8°N，111.08°E）（a）、桃源（28.7°N，111.2°E）（b）暴雨中心散度時間—高度垂直剖面圖

分析第1個過程對流層高層200 hPa天氣系統（圖4），發現6月26—27日200 hPa急流位置偏北，且偏北風分量較大，其中26日晚在40°N附近，27日晚略南壓至38°N附近，急流中心仍維持偏西北風，26—27日湘北上空處于南壓高壓東側弱分流區，有弱的輻散；6月30日晚—7月2日隨中高緯低槽東移，使原位于38°N附近的高空急流南壓至32°N附近，急流中心偏西分量增大，湘北處于高空西風急流入口區右側，這是高層輻散加強的區域。

圖4 200 hPa風場圖（陰影：高空急流，單位：m/s）

由于9～12 km高空西風急流的南下側存在對稱不穩定，可產生中尺度的上升運動。故30日晚至7月2日高層輻散加強，低層為輻合區，高空輻散低空輻合的耦合為暴雨發生創造了良好的條件。2個過程都處于南亞高壓的控制之下，其中第1個過程急流中心位置偏北，且為西北氣流，暴雨落區主要在常德市北部的石門縣內，而第2個過程暴雨落區主要在常德市南部的桃源縣，且范圍較廣，可知200 hPa高空急流右后側區域存在中尺度的上升運動，高空輻散加強的作用，利于暴雨強度增大，而急流中心位置的移動，對暴雨落區和范圍有一定的影響，200 hPa急流中心緯度位置和風向對于判斷暴雨帶的移動有一定的指示作用。

4 結論

利用多資料對常德連續2次暴雨過程進行了天氣動力學診斷分析和中尺度分析，結論如下。

（1）第1個過程是弱冷空氣與暖濕空氣在湘北地區交匯形成靜止鋒波動的結果；第2個過程是短波槽帶動冷空氣南下與西太平洋副熱帶高壓北部暖濕氣流交匯，高原槽東部地面鋒面氣旋發展東移的結果。2次暴雨過程都屬于典型的梅雨環流形勢下產生的暴雨，且發生在副高呈現西伸加強態勢下，副高脊線維持在20°N附近，青藏高原東部有短波槽活動，同時受偏東路弱冷空氣南下的共同影響。過程與長江中下游歷史上持續暴雨過程環流特征類似。

（2）第1階段的26日夜間，石門出現大暴雨。在西南暖濕氣流明顯加強，湘西北地面有倒槽，午后至夜間的副高和西南氣流的強度變化，與暖區暴雨明顯的日變化密切相關；對流層低層輻合和高層輻散使垂直運動厚度增大，且輻合和輻散中心值也增大，有利于暴雨強度增強。

（3）暴雨的發生與高、低空急流和水汽輸送密切相關，對流層低層水汽輻合加強與暴雨強度密切相關。低空急流出口區和水汽輻合區重疊的區域發生強降水的可能性大。

（4）200 hPa高空急流軸入口區右后側是高層輻散加強的區域，高層輻散加強增厚，與低層輻合區的耦合為暴雨發生創造了良好的條件。