凯里地区大到暴雨的天气特征指标及短期综合预报模式

陈丹凤 陈伟昌 王荣礼

摘要 采用天气学及动力学方法，利用凯里地区2004～2008年历史天气资料、要素指标及省、州数值预报产品，对凯里地区大到暴雨天气从环流背景、中小尺度天气系统、动力机制以及地形特征等方面进行了对比分析，找出凯里地区大到暴雨天气过程变化特征及预测指标。结果表明，高空槽、中低层切变是凯里地区产生大暴雨的基本形式之一，大到暴雨是几种尺度系统相互作用的情况下发生的，低空急流、中低层切变、地面冷锋是造成大到暴雨的主要影响系统；中低层充足的水汽输送和辐合，为大到暴雨发生提供了充足的水汽；大到暴雨前期，要考虑地形地貌条件、气候特征，分析凯里地区前一日要素指标的变化情况，找出能量的高度不稳定区域，对大到暴雨落区有很好的指示作用。利用凯里地区的气候特征及凯里地区大到暴雨短期的综合预报模式来预报天气，具有较强的预报能力，也具有很强的地区性，其他地方不能简单套用，但可以根据介绍的方法，建立适合当地的预报方法。

关键词 凯里地区；大到暴雨；变化特征；预测指标；短期综合预报模式

中图分类号 S165 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）34-314-03

大到暴雨是在特定的大尺度环流背景下产生的中、小尺度的强对流天气现象，其特点是来势猛、强度大、时间短，对工农业生产和人民生命财产危害极大。大到暴雨还伴随着一些破坏性的人类活动，则会引起一系列次生灾害。大到暴雨是凯里地区主要的灾害性天气之一，对人类生存和经济发展破坏性尤为严重。大到暴雨形成的因素是极为复杂的，因此预报比较困难。为进一步提高大到暴雨的预报能力，以提高气象服务水平，更好地为当地政府及有关部门和人民群众提供服务，减少不必要的损失，笔者在此根据天气学原理[1]，利用前一日08：00在关键区内天气形势的环流系统及前一日要素指标，结合当地的时实资料进行综合分析，并选择各项有关预报要素指标，分析凯里地区大到暴雨分布规律及形势特征，找出凯里地区大到暴雨天气变化特征及预测指标并得出其预报方法[2]，为地方政府和农业、水利、林业等相关部门提供决策依据。

1 资料与方法

1.1 地形地貌条件

凯里地区地处云贵高原向中部丘陵过渡地带的苗岭山川，清水江畔，总的地势是西北、西南和东南部较高，中部和东北部较低。西部马鬃岭、龙王坡和香炉山等山峰的海拔分别为1 233.1、1 290.0和1 233.8 m，西南和东南部的凤凰山、小高山和够末也等山峰的海拔分别为1 274.9、1 282.7和1 447.0 m，够末也峰为地势最高点。清水江自西向中部至东北部切割，构成地势最低地带，中部海拔多在750 m以下，清水江出境处仅532 m，为地势最低点。凯里地区的气候属于副热带温暖湿润气候区，四季分明，气候温和，降水丰沛，多云寡照，冬无严寒，夏无酷暑，无霜期长，雨热同季，具有明显的季风性气候特点。

1.2 大到暴雨的标准、时间分布

《贵州气候灾害划分标准》[3]中指出，大雨是指24 h内降水量为25.0～49.9 mm；暴雨是指24 h内降水量为50.0～99.9 mm；大暴雨是指24 h内降水量为100.0～199.9 mm，特大暴雨是24 h内降雨量为200.0 mm或以上。历年资料显示，凯里地区的大雨、暴雨、大暴雨时常发生在每年的3～10月，而以5～9月为最多，占大雨、暴雨、大暴雨总数的90%，且大多集中在夜间。

1.3 资料与方法 根据天气学原理、天气学及动力学方法[1]，利用凯里地区2004～2008年历史天气资料（前一日08：00在关键区内天气形势的环流系统及前一日要素指标）、要素指标及省、州数值预报产品，结合当地的时实资料进行综合分析，并选择各项有关预报要素指标，对凯里地区的大到暴雨天气从环流背景、中小尺度天气系统、动力机制以及地形特征等方面进行了对比分析[2]，找出了大到暴雨天气过程的相似点和不同之处以及凯里地区大到暴雨天气过程变化特征和预测指标，并得出其短期综合预报模式，为地方政府和农业、水利、林业等相关部门提供决策依据。

2 凯里地区大到暴雨环流特征分析

凯里地区大到暴雨的天气系统一般分析前一日08：00高空天气图，如果前一日08：00 500 hPa，西南地区有低槽入侵、西太平洋副高减弱东退、青藏高原为高值区，冷空气由乌山脊前经青藏高压前沿南下影响凯里地区，副高西侧北上的暖湿空气向贵州省输送大量水汽，在这种形势下地面冷空气从西北经新疆、河西走廊进入四川侵入云贵高原到凯里地区，冷锋多为西西南-东东北走向；700～850 hPa同时有低槽切变和西南低涡配合。大到暴雨多位于700 hPa槽线与地面锋线之间，其中西南涡沿切变线移动并产生大到暴雨。再结合预报要素指标，那么凯里地区未来24 h有大到暴雨过程出现。

如果前一日08：00 500 hPa凡新疆一带有低槽并有锋区存在，700～850 hPa在95°～110°E、25°～35°N范圍内有低槽、切变、低涡，低涡位置在西昌、成都、马尔康一带沿切变线东南移，地面冷锋在秦岭到川南之间时，再结合预报要素指标，那么凯里地区未来36 h将出现大到暴雨。

如果前一日08：00 500 hPa欧亚高纬度地区环流为一槽一脊型，在我国东北齐齐哈尔至青海有一横槽，槽后等温度线密集，冷平流明显，青藏高原以北为高压脊控制，中低纬处有多个东移的波动小槽；次日20：00在冷空气的引导下横槽转竖，槽底伸至四川中东部，凯里地区仍处于波动偏西气流中，那么凯里地区未来24 h有大到暴雨过程出现。

如果前一日08：00 500 hPa中高纬度区域为一槽一脊的形势，中低纬度地区“东高西低”形势明显，印缅低涡系统稳定少变，西太平洋副热带高压缓慢西伸加强；次日河套有低槽生成，槽后有弱冷平流输送，在“东阻形势”下，副高西北侧的暖湿气流与南下的低槽在贵州东南部交汇，那么凯里地区未来24 h有大到暴雨过程出现。

综上所述可见，凯里地区大到暴雨的环流特征有脊前槽后型、低槽低涡切变型、副高侧低槽低涡切变型、副高中低槽低涡切变型[4]。

3 物理条件分析

大到暴雨要形成必须具备三大条件：充沛的水汽、强烈的气流上升运动、较长的持续时间[5]。大到暴雨出现前，普遍感到特别闷热，实际就是高温、高湿、低压。形成大到暴雨必须有充分的水汽，这就是说要求气团本身水汽含量大，同时还要求水汽不断输送供应充分。在偏南气流的作用下，有水汽不断输送到凯里地区上空，给该地区的大到暴雨提供了充分条件，因此分析大到暴雨条件时应注重分析湿中心区，凡850 hPa Td≥18.0 ℃、700 hPa Td≥8.0 ℃、850 hPa T-Td≤1.0 ℃，在700 hPa贵州省中部水汽通量≥120 g/（s· hPa·cm）时就作为处于湿中心区域，达到上述值时凯里地区容易产生大到暴雨。

一般大到暴雨来临前1～2 d，700～850 hPa将增温3～4 ℃。若大到暴雨前1～2 d本站14：00气温≥28.0 ℃、水汽压≥25 hPa、本站气压≤930.0 hPa，并有2 d以上吹偏南风，则凯里地区未来36 h内一般将出现大到暴雨[6]。高空湿有效位能积累的多少与凯里地区大到暴雨的关系密切，特别是4～6月尤为显著。凡08：00 700～850 hPa湿有效位能≥70 mW，700～850 hPa△湿有效位能≥50 mW，凯里地区未来36 h内一般将出现大到暴雨天气过程。

4 大到暴雨短期的综合预报模式

此预报方法是在贵州省短期预报手册的基础上[5]，通过利用凯里地区历史天气资料、凯里地区前一日要素指标、省州数值预报产品及凯里地区的地形对大到暴雨过程前后的天气形势特征进行分析[7]，找出凯里地区大到暴雨天气变化特征及预测指标，并得出凯里地区大到暴雨预报方法（表1）。这对预测凯里地区夏季发生大到暴雨具有参考价值。

环流型环流特征（前一日08：00在关键区内天气形势的环流系统）物理条件（前一日要素指标）风向预报天气

低槽低涡切变型500 hPa有低槽或低涡切变线；700～850 hPa关键区有低槽、低涡切变线，并东南移；地面有冷锋 ①850 hPa Td≥18.0 ℃；

②700 hPa Td≥8.0 ℃；

③850 hPa T-Td≤1.0 ℃；偏南风凯里地区未来24、36、48 h有大到暴雨过程出现

副高侧低槽低涡切变型500 hPa西南地区有低槽入侵、西太平洋副高减弱东退，有低槽、低涡切变线影响；700～850 hPa有低槽、低涡切变线影响；地面有冷空气侵入云贵高原到凯里地区，有冷锋或静止锋

④本站14：00气温≥28.0 ℃；

⑤本站14：00水汽压≥25 hPa；

⑥本站14：00 气压≤931.0 hPa；

⑦08：00 700、850 hPa湿有效位能≥70 mW；

⑧700、850 hPa△湿有效位能≥50 mW；

副高中低槽低渦切变型受副高（青藏高压或青藏高脊）的影响；500、700、850 hPa均受副高两侧的低槽或两高之间的切变线影响；地面有冷锋

⑨500 hPa位势高度值≤586 dagpm；

⑩长沙500 hPa位势高度值≤587 dagpm

脊前槽后型500 hPa受青藏高压或青藏高脊的影响，有低槽、低涡切变线影响；700 hPa有低槽、低涡切变线影响；地面有冷锋

5 大到暴雨试报结果

2004～2008年凯里地区在预报大到暴雨天气时，运用凯里地区大到暴雨短期的综合预报模式预报凯里地区大到暴雨天气过程[7]。从分析中得出，除受地形地貌条件、各种天气形势的环流系统影响外，需看前一日气温、水汽压、气压、Td等要素指标是否达到条件，试报结果如表2所示。

表2 凯里地区大到暴雨短期的综合预报模式运用结果

日期环流系统（前一日08：00在关键区内天气形势的环流系统）物理条件（前一日要素达到指标）风向降水量mm结果

2004-07-05副高侧低槽低涡切变型850 hPa Td≥18.0 ℃；700 hPa Td≥8.0 ℃；850 hPa T-Td≤1.0 ℃；本站14：00气温≥28.0 ℃；本站14：00水汽压≥25 hPa；本站14：00气压≤931.0 hPa；08：00 700、850 hPa湿有效位能≥70 mW；700、850 hPa△湿有效位能≥50 mW；500 hPa位势高度值≤586 dagpm3 d吹偏南风184.0正确

2005-05-21副高中低槽低涡切变型850 hPa Td≥19.0 ℃；700 hPa Td≥8.7 ℃；850 hPa T-Td≤0.7 ℃；本站14：00气温≥28.7 ℃；本站14：00水汽压≥26 hPa；本站14：00气压≤930.0 hPa；08：00 700、850 hPa湿有效位能≥70 mW；700、850 hPa△湿有效位能≥60 mW；500 hPa位势高度值≤580 dagpm2 d吹偏南风62.0正确

接下表

续表2

日期环流系统（前一日08：00在关键区内天气形势的环流系统）物理条件（前一日要素达到指标）风向降水量mm结果

2006-07-08脊前槽后型850 hPa Td≥18.9 ℃；700 hPa Td≥8.6 ℃；850 hPa T-Td≤0.9 ℃；本站14：00气温≥28.9 ℃；本站14：00水汽压≥25 hPa；本站14：00气压≤929.9 hPa；08：00 700、850 hPa湿有效位能≥70 mW；700、850 hPa△湿有效位能≥50 mW；500 hPa位势高度值≤576 dagpm2 d吹偏南风55.7正确

2007-07-26低槽低涡切变型850 hPa Td≥19.4 ℃；700 hPa Td≥9.0 ℃；850 hPa T-Td≤0.4 ℃；本站14：00气温≥29.0 ℃；本站14：00水汽压≥27 hPa；本站14：00气压≤930.6 hPa；08：00 700、850 hPa湿有效位能≥70 mW；700、850 hPa△湿有效位能≥50 mW；500 hPa位势高度值≤556 dagpm3 d吹偏南风147.9正确

2008-05-29脊前槽后型850 hPa Td≥19.9 ℃；700 hPa Td≥8.9 ℃；850 hPa T-Td≤0.5 ℃；本站14：00氣温≥28.8 ℃；本站14：00水汽压≥27 hPa；本站14：00气压≤930.6 hPa；08：00 700、850 hPa湿有效位能≥70 mW；700、850 hPa△湿有效位能≥50 mW；500 hPa位势高度值≤574 dagpm3 d吹偏南风138.2正确

以上凯里地区大到暴雨短期的综合预报模式经过2004～2008年的预报及应用，结果非常满意，2004～2008年均出现强度不同的大到暴雨，这些过程用凯里地区大到暴雨短期的综合预报模式均提前报出，给地方政府提供了很有益的生产建议预报。

6 小结

（1）高空槽、中低层切变是凯里地区产生大暴雨的基本形式之一[4]，大到暴雨是几种尺度系统相互作用的情况下发生的，低空急流、中低层切变、地面冷锋是造成大到暴雨的主要影响系统。中低层（700、850 hPa）充足的水汽输送和辐合，为大到暴雨发生提供了充足的水汽。低空西南急流是大到暴雨产生前输送水汽、热量和动量的通道，它是大到暴雨形成和维持不可缺少的条件之一[2]。

（2）大到暴雨前期，要考虑地形地貌条件、气候特征，分析凯里地区前一日要素指标的变化情况，找出能量的高度不稳定区域，对大到暴雨落区有很好的指示作用。

（3）利用凯里地区的气候特征及凯里地区大到暴雨短期的综合预报模式来预报天气，具有较强的预报能力，在服务中有较强的参考价值。该研究的预报方法具有很强的地区性，其他地方不能简单套用，但可以根据介绍的方法，建立适合当地的预报方法。

参考文献

[1]

朱乾根，林锦瑞，寿绍文.天气学原理与方法[M].北京：气象出版社，2000： 374-382.

[2] 井喜，陈见，胡春娟，等.广西和贵州MCC暴雨过程综合分析[J].高原气象，2009，28（2）：335-350.

[3] 贵州气象灾害性天气划分标准（气业发18号）[A].1997.

[4] 金巍，曲岩，姚秀萍，等.一次大暴雨过程中低空急流演变与强降水的关系[J].气象，2007，33（12）：31-38.

[5] 《贵州省短期天气预报指导手册》编委会.贵州省短期天气预报指导手册[M].贵州：贵州省气象局，1987：382-384，555.

[6] 中国气象局科教司.地气象台短期预报岗位培训教材[M].北京：气象出版社，1998：151-153.

[7] 李玉柱，许炳南.贵州短期气候预测技术[M].北京：气象出版社，2001：10-20.