中圖分類號:P458.121.1 文獻標志碼:B 文章編號:2095-3305(2025)05-0215-03
暴雨是我國的常見氣象災害之一,每年均會帶來巨大經濟損失,甚至人員傷亡。為此,近年來,我國許多學者越來越重視暴雨天氣過程的研究。張怪怪等[2]指出在對流層低層,行星邊界層附近存在一支強風帶,這就是低空急流。趙海波等3分析2020年8月16日四川暴雨天氣過程得出,此次暴雨天氣主要是由西南低渦、西太平洋副熱帶高壓、西南低空急流和中尺度對流系統共同作用引發,動力、熱力和水汽條件的配合導致強烈上升運動和不穩定層結,從而形成極端降水。毛溢彬等通過分析2018年7月9—11日四川暴雨天氣過程得出,該次天氣過程主要由高原短波槽東移、副熱帶高壓西伸穩定及臺風“瑪莉亞”遠距離水汽輸送共同作用,導致四川東部出現持續性暴雨。陳丹等[5分析了夏季青藏高原及周邊大氣熱源與四川盆地暴雨的關系指出,夏季青藏高原及周邊大氣熱源通過影響副熱帶高壓位置和水汽輸送,導致四川盆地暴雨頻數在東西部呈現相反的變化特征,具體表現為高原熱力差指數(Itc)偏高時盆地西部暴雨偏多、東部偏少,Itc偏低時則相反。李雯婕等研究發現低空急流對暖濕氣流的輸送作用有利于對流不穩定狀態的形成與建立。低空急流因可以為極端降水過程提供有利的背景場及充足的水汽,而能夠極大地促進強降水事件的發生[7]
攀枝花市地處我國西南地區,屬于典型的山地地形,其獨特的地理環境造就了復雜多變的氣候條件。復雜的地形使氣流在局部地區受到擾動,加劇了天氣系統的復雜性。而夏季時,來自海洋的暖濕氣流與高原上較冷的空氣交匯頻繁,在特定的熱力和動力條件下,暴雨天氣頻發。這種頻發的暴雨天氣常給當地帶來嚴重的災害。洪澇會淹沒低洼地區的農田、房屋和基礎設施,給當地居民的日常生活和經濟活動造成巨大損失。山體滑坡會破壞交通干線、房屋建筑,威脅人民生命安全,阻礙經濟社會發展。因此,深入研究攀枝花市的暴雨天氣過程,對提高暴雨預報水平,做好防災減災工作具有重要意義。2022年7月22一23日攀枝花市出現了一次較為典型的暴雨天氣過程。研究詳細分析此次過程天氣實況、環流背景、環境特征、雷達回波特征,挖掘其中的規律,以期為類似天氣事件的預測預警和災害防范提供參考。
1降水概況
2022年7月22日20:00—23日20:00攀枝花市北部出現了一次大到暴雨局部大暴雨的天氣過程。此次強降水落區主要在米易,累計降水超過 100mm 的有11站,最大降水量為 163.6mm (米易水塘氣象觀測站)。最大小時降水量為 59.2mm(23 日04:00米易一枝山氣象觀測站),共47站次小時雨量超過 20mm 。
此次過程強降水主要發生在23日 03:00~08:00 過程開始前,22日17:00\~19:00攀西地區及云南西北部為分散性陣雨夾雜局部 10mm 以上降水,20:00涼山州北部開始出現短時強降水,同時伴隨成片降水,表明降水系統南下。由23日00:00地面1h降水圖(圖1a)可以看出,00:00的強降水主要集中在西昌,到01:00~02:00 華坪及鹽邊西北部局地對流發展,開始出現短時強降水,涼山州雨區逐漸南下。03:00\~07:00攀枝花市北部出現大范圍降水,米易城區附近出現大暴雨。04:00的地面1h降水圖(圖1b)可看出強降水中心已移至米易縣境內,多個站點出現短時強降水,直至09:00強降水過程基本結束。
2成因分析
2.1大氣環流背景
降雨過程前,歐亞大陸中高緯為“一槽一脊”型,巴爾克什湖至貝加爾湖一帶為寬廣的槽區,鄂霍次克海有高脊,副高588線控制江蘇一四川一云南一帶地區。2022年7月22日08:00, 500hPa 上寧夏南部一云南西北部有一“兩高”之間的切變,河套平原有一低槽,本地受副高外圍西南氣流的影響; 700hPa 上,西安有一低渦,西安一成都有一切變,涼山州南部一山西西南部有 12~16m/s 的西南急流,強盛的西南暖濕氣流使得急流帶上空溫度、濕度增大。22日20:00,500hPa高原切變南部穩定少動,北部東移至四川達州; 700hPa 切變南壓越過重慶,至萬州一宜賓一線。
地面圖上,攀枝花市受熱低壓控制,四川盆地內有冷高壓南下,22日14:00冷鋒抵達涼山州中部,鋒后有較為深厚的冷空氣入侵。午后攀枝花的河谷熱低壓不斷發展增強,攀枝花市低海拔地區最高氣溫達到 33-36°C ,能量顯著積累,有利于暖區對流發展。從圖2可以看出,23日01:00德昌河谷的地面站風向已轉為偏北風,表明冷空氣已抵達德昌。隨著北方冷空氣主體南下,與西南暖濕氣流交匯,觸發對流云團生成,最終形成此次強降水天氣過程。
2.2 環境特征
由于攀枝花沒有探空站,采用了周邊西昌站和麗江站的探空資料進行分析。從西昌、麗江站的 T-lnP 圖發現,大氣層結均處于不穩定狀態,22日08:00\~20:00西昌站和麗江站的CAPE值分別從 209.5J/kg?20.3J/kg 升至 2131.8J/kg,1406.1J/kg ,且20:00近地面的假相當位溫分別達到 指數 -0.41°C 不穩定能量高, 700hPa 比濕達到 12.5g/kg ,本地水汽條件好,有利于短時強降水的發生,具有大氣層結穩定、濕層深厚的條件;麗江站的層結曲線和露點曲線呈現“下濕上干”結構。高能高濕的環境條件,為攀枝花的強降水天氣過程提供了有利的能量條件。
3雷達回波特征
3.1風廓線雷達回波特征
從圖3可以看出,仁和WPR起始時刻23日01:42BJT,終止時刻23日04:36BJT;急流海拔約 2.3~3.4km 鹽邊WPR急流起始時刻23日02:30BJT,終止時刻23日05:30BJT;急流海拔 3.4~4.0km23 日01:42在 2.3~ 3.0km 海拔開始出現較強的西南急流,03:00在 3km 高度的急流中心風速達到 16m/s 之后在 3.4km 以下基本維持一個 12m/s 的風速帶,并且急流中心在不斷向下伸展,說明西南低空急流一直在為降水的發生提供充足的水汽和能量。降水中心從02:00開始發生強降水,強降水持續 6h23 日03:00\~04:00米易一枝山氣象觀測站單站的降水量高達 59.2mm 西南低空急流加強為超低空急流,而實況強降水在22日22:00起有加強的趨勢,超低空急流的形成與強降水實況基本吻合,可見低空急流的持續出現對短時大暴雨的產生有一定的指示作用。
3.2多普勒雷達回波特征
在2022年7月23日03:04攀枝花 25° 方位的徑向速度剖面圖上發現,在距離雷達東北方 17~24km 處有3~4km 高度的 14m/s 以上的速度大值區,且在近雷達側出現了速度模糊,這與23日03:06西昌 205° 方位的徑向速度剖面圖及低空急流相對應。
4結論
通過分析2022年7月22—23日攀枝花暴雨天氣過程得出以下結論。
(1)大氣環流方面, 500hPa 寧夏南部一云南西北部有切變、河套平原有低槽,攀枝花受副高外圍西南氣流影響; 700hPa 西安有低渦、西安一成都有切變,涼山州南部一山西西南部有西南急流。地面攀枝花受熱低壓控制,四川盆地冷高壓南下,冷鋒抵達涼山州中部,7月22日午后攀枝花河谷熱低壓發展,冷暖空氣交匯觸發對流云團致暴雨天氣。
(2)環境特征方面,此次天氣發生過程中,攀枝花附近的西昌站和麗江站資料顯示降雨落區大氣層結不穩定,7月22日08:00\~20:00CAPE值均大幅上升,20:00近地面假相當位溫高、SI指數顯示不穩定能量高, 700hPa 比濕大,水汽充足且層結呈現“下濕上干”狀態,這些均預示著此次強降水天氣的發生發展。
(3)雷達回波特征方面,風廓線雷達23日01:42高度為 2.3~3.0km 處有西南急流,之后中心下伸,降水中心02:00起強降水持續 6h ,米易一枝山站 03:00~ 04:00降水量達 59.2mm ,超低空急流與降水吻合。多普勒雷達03:04攀枝花 25° 方位有速度大值區及模糊,對應低空急流。雷達探測資料對此次攀枝花強降水天氣的預報預警具有重要指示意義。
參考文獻
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[2]張怪檉,胡明寶,趙景志,等.用風廓線雷達資料分析一次暴雨與低空急流的關系[C]//中國氣象學會.第27屆中國氣象學會年會雷達技術開發與應用分會場論文集.解放軍理工大學,2010:390-395.
[3]趙海波,毛文書,許康.四川2020年8月16日暴雨天氣過程分析[J].自然科學,2021,9(5):577-593.
[4]毛溢彬,毛文書,張媛,等.2018年7月9日一11日四川暴雨天氣過程分析[J].自然科學,2020.8(4):334-359.
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[7]劉鴻波,何明洋,王斌,等.低空急流的研究進展與展望[J]氣象學報,2014,72(2):191-206.