云南2013年和2014年的首场强降雨过程对比分析

张 超，孙绩华，牛法宝

(1.云南省气象服务中心，云南 昆明 650034；2.成都信息工程大学，四川 成都 610225；3.云南省气象台，云南 昆明 650034)



云南2013年和2014年的首场强降雨过程对比分析

张 超1,2，孙绩华3，牛法宝3

(1.云南省气象服务中心，云南 昆明 650034；2.成都信息工程大学，四川 成都 610225；3.云南省气象台，云南 昆明 650034)

选取云南125个县气象观测站降水观测资料和NCEP(1°×1°)再分析资料，利用物理量诊断方法，对2013年和2014年云南首场强降雨过程的异同进行对比分析。结果表明：2013年首场强降雨过程具有时间短、范围小、强度弱的特点，而2014年首场强降雨过程具有时间长、范围广、强度强的特点。在环流形势上，2013年影响系统偏弱，2014年影响系统相对较复杂。在水汽通量和水汽辐合上，2013年的水汽比2014年的偏少。在垂直速度上，2013年首场强降雨过程中，上升区最大上升速度比2014年的偏大，但强对流上升区比2014年的浅薄。

强降雨；环流形势；水汽条件；垂直速度

1 引言

近年来，气象工作者针对西南地区的强降雨天气特征做了许多研究工作，从尤红等[1]对滇中单点短时强降雨的成因分析，到龙美希等[2]对四川盆地持续性强降雨的成因分析，都肯定了从降雨结果反推预报着眼点的研究思路，对于分析和预报云南的首场强降雨过程提供了有益的借鉴[3-7]。一般地，定义云南首场强降雨的标准是云南125个县级观测站中，当年第1次出现有≥22个站点出现大雨或大雨以上量级的降雨过程，则称为云南当年的首场强降雨过程。

每年的5—10月是云南的雨季，而首场全省性强降雨过程往往和云南雨季的开始期紧密联系在一起。因此，首场强降雨过程的分析预报一直是云南气象研究的重要课题。牛法宝等[8]从环流形势、水汽条件、垂直速度等方面分析研究云南2010年的首场强降雨天气过程(5月25—26日)，得出孟加拉湾风暴与南支槽的相互作用是导致首场强降雨的主要原因；分析云南2013年首场强降雨过程(5月22—23日)，结果显示700 hPa川滇切变线和南支槽云系是此次过程发生的重要因子，其中700 hPa切变线起主要作用，西南暖湿气流提供了水汽条件[9]。而2014年首场强降雨过程，不论是发生时间、降水强度，还是雨区范围，均与2013年有了明显的区别。因此，选取2013年、2014年的两次首场强降雨过程进行对比分析，以便能站在新的角度，得到一些之前没有发现的、有益的预报思路。

2 资料及方法

选取云南125个县气象观测站的降水观测资料，时段为2013年5月22日08时—23日08时以及2014年6月5日08时—7日08时；NCEP(1°×1°)逐6 h再分析资料，时段为2013年5月22—23日以及2014年6月5—7日的。利用对比分析方法，从降水实况、环流形势、水汽条件以及垂直速度等方面进行对比，寻找云南2013年和2014年两次首场强降雨过程的异同。

3 降雨实况对比

2013年的首场强降雨过程发生在5月22日08时—23日08时(图1)，降雨主要集中在滇中及其以东地区。22日20时—23日08时期间，如果按12 h的雨量计算，出现暴雨19站、大雨16站。过程最大降雨量出现在曲靖市，达到75.5 mm[9]。

2014年首场强降雨天气过程在6月5日08时—7日08时(图2)。其中5日08时—6日08时的强降雨中心在滇中，昆明和安宁5日22时分别出现了40.8 mm和50.3 mm的小时雨强。6日08时—7日08时的强降雨范围发展到了整个哀牢山以东地区，其中，易门县3 h累计雨量高达91 mm，强降雨引发了旱涝急转，部分房屋被毁，农田被淹。

两次首场强降雨过程对比，均是自东向西、自北向南先后出现大到暴雨的天气，并且均是发生在云南干湿季节转换之际，缓解前期高温少雨的局面，并对云南雨季的开始具有重要的指示意义。但2013年的首场强降雨过程具有时间短、范围小、强度弱的特点。

图1 2013年5月22日08时—23日08时降雨实况(单位：mm)Fig.1 Rainfall of live at 08∶00 from May 22, 2013 to May 23(unit: mm)

图2 2014年6月5日08时—6日08时降雨(a)、6日08时—7日08时降雨(b)实况(单位：mm)Fig.2 Rainfall of live at 08:00 from June 5, 2014 to June 6 (a)、from June 6, 2014 to June 7 (b)(unit: mm)

4 环流形势对比

2013年首场强降雨过程发生时，5月21日，500 hPa中高纬西风槽东南移，其后偏北风向南入侵到四川南部和云南东北部，孟加拉湾北部一直为一低压区。随着时间的推移，在90°E附近，发展形成了南支槽。22日20时(图3a)，500 hPa上的西风短波槽后的偏北风分量迅速加大，携带冷空气侵入云南东部地区；700 hPa上(图3b)，冷暖气流在滇中及以东地区交汇,风向的辐合在云南中北部形成切变线；在850 hPa上(图略)，滇中及以东地区出现了闭合的低压系统，气流辐合导致对流抬升运动。23日08时，随着副热带高压向西增强，西风槽东移北抬，强降雨区域内转为副热带高压外围的偏南气流控制，强降雨过程随之结束。

2014年首场强降雨过程发生时，6月5日20时500 hPa(图4a)上，云南为西风槽后的西北气流控制；700 hPa上(图4b)，在副热带高压的北侧有低空急流带(风速≥12 m/s)，强降雨区位于低空急流带的左侧，且丽江—曲靖为切变线控制；850 hPa(图略)，回流的偏东风与偏西风在滇中以北地区交汇，形成闭合低压区。6日20时(图5a)，500 hPa中纬度西风槽加强变深，槽后的偏北风分量明显加大，即20 m/s左右；700 hPa上(图5b)，在四川盆地堆积的冷空气随着加强的偏北风侵入云南，推动700 hPa切变线自北向南、自东向西横扫整个哀牢山以东地区。孟加拉湾—中南半岛—南海北部为低空急流带。850 hPa(图略)，偏东风控制整个哀牢山以东地区，与偏西风在大理、普洱一线形成闭合交汇区。

两次首场强降雨过程相同点是：在环流形势上，均表现为700 hPa切变线起主要作用，强降雨的触发机制均是地面冷空气自云南东北部进入滇中，在700 hPa切变线附近形成强烈的辐合上升运动，使降雨区域自东向西、自北向南发展，降雨增强并维持。两次首场强降雨过程不同点：2013年的过程发生时，在环流形势上表现为西风短波槽(浅薄)快速东移，导致降雨具有时间短、范围小、强度弱的特点；2014年的过程发生时，在环流形势上表现为西风槽(深厚)缓慢东移，导致降雨具有时间长、范围广、强度强的特点。

图3 2013年5月22日20时高度场和流场形势(a：500 hPa，b：700 hPa)Fig.3 Height field and flow field at 20∶00 May 22, 2013(a：500 hPa，b：700 hPa)

图5 2014年6月6日20时高度场和流场形势(a：500 hPa，b：700 hPa)Fig.5 Height field and flow field at 20∶00 on June 6, 2014(a：500 hPa，b：700 hPa)

5 物理量诊断

5.1 水汽条件对比

2013年的过程中，由图6a看出，滇中处于低层水汽通量大值区，即水汽通量为4～8 g·cm-1·hPa-1·s-1，且水汽源地为孟加拉湾。从散度图来看(图6b)，水汽辐合的范围主要在滇中以东以北地区，辐合区范围较小，中心最大辐合量为-5 g·cm-2·hPa-1·s-1。

2014年的过程中，中南半岛—华南沿海存在较强的水汽输送，6月5日20时(图7a)，滇中及滇西南均处于低层水汽通量大值区，即水汽通量为6～9 g·cm-1·hPa-1·s-1。从散度图来看(图7b)，水汽辐合的范围在滇中以北地区，中心最大辐合量为-4 g·cm-2·hPa-1·s-1。6月7日02时(图8a)，滇中以东处于低层水汽通量大值区，即水汽通量为6～9 g·cm-1·hPa-1·s-1。从散度图来看(图8b)，水汽辐合的范围也在滇中及以东地区，辐合区范围较大，且最大辐合量为-7 g·cm-2·hPa-1·s-1。

对比2013和2014年这两场强降雨过程，相同点：强降雨区均对应着水汽通量大值区及水汽辐合区。不同点：2013年过程的水汽通量小、水汽辐合弱；2014年过程的水汽通量大、水汽辐合强。

图6 2013年5月22日20时水汽通量(a)流线(单位：g·cm-1·hPa-1·s-1)和水汽通量散度(b)分布(单位：g·cm-2·hPa-1·s-1)Fig.6 Streamline of water vapor flux at 20∶00 May 22, 2013 (a) (unit：g·cm-1·hPa-1·s-1) and Water vapor flux divergence distribution (b) (unit：g·cm-2·hPa-1·s-1)

图7 2014年6月5日20时水汽通量(a)流线(单位：g·cm-1·hPa-1·s-1)和水汽通量散度(b)分布(单位：g·cm-2·hPa-1·s-1)Fig.7 Streamline of water vapor flux at 22∶00 June 5, 2014 (a) (unit：g·cm-1·hPa-1·s-1) and Water vapor flux divergence distribution (b) (unit：g·cm-2·hPa-1·s-1)

5.2 垂直速度对比

2013年过程中，由图9a看出，曲靖—昆明—普洱为垂直速度大值区，即强上升区，垂直速度为0.6～0.8 hPa·s-1。从垂直剖面图来看(图9b)，整层垂直速度大值区的高度为800～400 hPa，强上升区较浅薄。在600 hPa高度上有最大垂直速度为1.4 hPa·s-1。

2014年过程中，从垂直速度分布来看(图10a)，玉溪—红河—文山为垂直速度大值区，即强上升区，垂直速度为0.6～0.8 hPa·s-1。由图10b看出，整层垂直速度大值区的高度为800 hPa～200 hPa，强上升区较深厚。在600 hPa高度上有最大垂直速度为0.8 hPa·s-1。

图8 2014年6月7日02时水汽通量(a)流线(单位：g·cm-1·hPa-1·s-1)和水汽通量散度(b)分布(单位：g·cm-2·hPa-1·s-1)Fig.8 Streamline of water vapor flux at 02∶00 June 7, 2014 (a) (unit：g·cm-1·hPa-1·s-1) and Water vapor flux divergence distribution (b) (unit：g·cm-2·hPa-1·s-1)

图9 2013年5月22日20时700 hPa垂直速度分布(a) 、25°N垂直速度(b)剖面图(单位：hPa·s-1)Fig.9 700 hPa vertical velocity distribution (a) and 25°N vertical velocity profile (b) at 20∶00 May 22, 2013(unit：hPa·s-1)

图10 2014年6月7日02时700 hPa垂直速度分布(a)、25°N垂直速度(b)剖面图(单位：hPa·s-1)Fig.10 700 hPa vertical velocity distribution (a) and 25°N vertical velocity profile (b) at 02∶00 June 7, 2014(unit：hPa·s-1)

对比2013和2014年这两场强降雨过程，相同点：强降雨区均对应着垂直速度大值区，即强上升区。不同点：2013年过程中，垂直速度快，但垂直速度大值区较浅薄；2014年过程中，垂直速度慢，但垂直速度大值区较深厚。

6 结论

通过上述分析，得出以下结论：

①2013年过程具有时间短、范围小、强度弱的特点，2014年过程具有时间长、范围广、强度强的特点。

②两次强降雨过程在环流形势上均表现为700 hPa上有切变、地面冷空气自云南东北部进入滇中。不同点：2013年过程的影响系统偏弱，而2014年过程西风槽强度较强，且有低空急流配合。

③两次强降雨区均对应水汽通量大值区和水汽辐合区。但2013年过程的水汽通量小、水汽辐合弱，故2013年过程的降雨强度没有2014年的强。

④两次强降雨区均对应垂直速度大值区。不同点：2013年过程中，强降雨区的垂直速度快，但垂直速度大值区较浅薄；2014年过程中，垂直速度慢，但垂直速度大值区较深厚。

[1] 尤红,肖子牛,王曼,等.2008年“7.02”滇中大暴雨的成因诊断与数值模拟[J].气象,2010,36(1):7-16.

[2] 龙美希,胡欣,肖天贵,等.绵阳“9.22～27”持续暴雨过程特征及成因分析[J].成都信息工程学院学报,2010,25(1):69-77.

[3] 张丰启,崔晶,周淑玲,等.一次中纬度特大暴雨过程的中尺度分析[J],南京气象学院学报,2001,24(1):113-118.

[4] 江虹.2003年淮河暴雨期大气水汽输送特征及成因分析[J].暴雨灾害,2007,26(2):118-124.

[5] 东高红,解以扬,于莉莉.一次局地大暴雨的落区分析与预报[J].气象,2010,36(6):50-58.

[6] 朱乾根,林锦瑞,寿绍文.天气学原理和方法[M].北京:气象出版社,2000.

[7] 许美玲,段旭,张腾飞,等.低纬高原地区一次罕见大暴雨的中尺度数值模拟[J].高原气象,2006,25(2):268-276.

[8] 牛法宝,马联翔,闵颖.“10.05.25”云南全省性强降水过程成因分析[J].云南气象,2010,30(2).

[9] 张超,牛法宝.云南2013年首场全省性强降水过程的成因分析[J].云南气象,2013,33(4):22-27.

The comparative analysis of the first province-wide heavy rainfall processes of Yunnan in 2013 and 2014

ZHANG Chao1，2,SUN Jihua3,NIU Fabao3

(1.The Meteorological Service Center of Yunnan Province, Kunming 650034,China;2.Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China;3.Yunnan Provincial Meteorological Observatory, Kunming 650034,China)

Based on 125 Yunnan county-level station observed precipitation data as well as NCEP (1°×1°)re-analysis data, the methods of physical quantities diagnostics was used to contrastively analyze the similarities and differences between the first province-wide heavy rainfall processes in 2013—2014.The results show that, the first heavy rainfall process in 2013 lasted for a shorter duration with a weaker rain intensity and small rainfall areas. In the circulation situation, influence system of 2013 weaker, and the influence system of the 2014 were more complex. On the water vapor flux and water vapor convergence rate, 2013 less than in 2014. From the point of vertical velocity, although the first heavy rainfall processes in 2013, the strong rainfall was faster than in 2014, but the largest strong rise in height less than in 2014.

first heavy rainfall; atmospheric circulation; water vapor condition;vertical velocity

1003-6598(2016)06-0048-06

2016-06-17

张超(1989—)，男，助工，主要从事气象服务与应用气象工作，E-mail:582219968@qq.com。

由国家自然科学基金重点项目(青藏高原东南缘复杂山地地气相互作用特征及其对区域水热过程的影响机制)资助(项目号：91537212)。

P458.1+21

B