金沙县两次大暴雨过程对比分析

姚 浪，吴 姗，王丽媛，罗 淼，赵春霞

(1.贵州省毕节市气象局，贵州 毕节 551700;2.贵州省毕节市七星关区气象局，贵州 毕节 551700)



金沙县两次大暴雨过程对比分析

姚 浪1，吴 姗2，王丽媛1，罗 淼1，赵春霞1

(1.贵州省毕节市气象局，贵州 毕节 551700;2.贵州省毕节市七星关区气象局，贵州 毕节 551700)

该文利用自动站降水资料统计出金沙县近10 a的两次极端暴雨天气过程(2007年7月30日和2015年8月18日)。利用常规实况观测资料和NCEP/NCAR每6 h一次再分析全球格点资料(水平分辨率1°×1°)对金沙县出现的两次极端暴雨天气过程进行对比分析，发现两次暴雨过程的区别如下：主要影响系统不同，水汽的主要源地不同，水汽辐合的集中抬升高度不同，物理量垂直分布特征不同。

暴雨；诊断分析；低涡型；急流型；金沙县

1 引言

金沙县位于贵州省西北部，雨热同季，降水量充沛。常见的灾害性天气有干旱、暴雨、冰雹等，其中以冰雹和暴雨出现频次最高，影响强度最强[1]。在李应桃[2]等关于毕节市气候变化特征的研究中提出，近些年毕节暴雨的出现频次呈现增多趋势。特别是极端暴雨天气的频发，常导致城市内涝、房屋淹没等次生灾害，造成经济损失巨大。近年来城市暴雨天气连连致使城市发生积水，例如“7·21”北京暴雨灾害。暴雨天气对城市的安全已经构成了严重的威胁，那么对金沙极端暴雨天气的研究变得尤为重要。在金沙县暴雨的研究中，胡跃文[3]等在遵义一次特大暴雨的分析时曾指出过位于金沙县的低涡继续发展东移对下游地区造成严重的暴雨灾害天气。本文对金沙县城区历史暴雨天气过程进行筛选，查找出金沙县近10 a来24 h降水量最大的两次暴雨天气过程，并针对金沙县的这两次暴雨天气进行研究，以求探索出金沙县极端暴雨的发生发展机制。

2 资料和方法

利用自动站降水资料查找出近10 a发生在金沙县的24 h降水量最大的两次极端大暴雨天气过程，通过常规观测资料、卫星TBB资料和NCEP/NCAR每6 h一次再分析全球格点资料(水平分辨率1°×1°)对金沙县出现的两次大暴雨天气过程进行天气学分析，然后对比两次天气过程的物理量场和热力条件以及垂直螺旋度差异，找出两次暴雨天气过程的发生发展机制和异同点。

3 两次暴雨过程对比分析

3.1 降水特征

2007年7月30日(简称730过程)，金沙县测站降水达到149.7 mm；2015年8月18日(简称818过程)，金沙县测站降水达到152.5 mm，本站降水突破历史极值。将730过程和818过程进行对比分析，两次过程的小时雨强分布见图1。730过程持续时间较长，强降水从29日夜间开始，到14时出现过程雨量峰值54.8 mm。818过程强降水发生在18日凌晨，过程最大小时降水发生在18日01时，小时雨强44 mm。两次大暴雨天气过程降水性质相似，都以短时强降水天气为主，并伴有大风、雷电等强对流天气，并都对金沙县造成较严重的经济损失。

图1 两次过程小时雨强分布图Fig.1 Hour rainfall intensity of two processes

3.2 大尺度环流背景

图2 两次过程天气系统配置图，730过程(a)、818过程(b)Fig.2 Two weather systems configuration processes, process 730 (a), 818 process (b)

730过程，南亚高压位于青藏高原，南亚高压脊线从高原至四川东部一线，较818过程南亚高压位置偏西，高空没有强辐散区，500 hPa中高纬环流为两槽一脊，高压环流位于内蒙古东部，从新疆北部、河套地区、贵州、云南东南部一线为阶梯槽分布，副热带高压588 hPa线覆盖华南、江南一带，其西脊点至110°E，北界点位于35°N。中低层切变线位于四川东部、贵州西部，切变线南部建立有12～16 m/s的偏西南风急流，为暴雨区输送水汽和不稳定能量。对比818过程，730过程高空槽发展得更为深厚，发展高度达到200 hPa，中低层有急流建立，为暴雨区提供充足的水汽和能量输送，此次过程为副热带高压阻挡西风带系统东移南下并配合低空急流形成的一次暴雨天气过程。818过程，高空为辐散区，中低层有西南低涡形成发展，属于一次西南低涡型暴雨天气过程。

3.3 水汽和抬升的异同

图3 水汽通量(单位：g·cm-1·hPa·s-1)与水汽通量散度叠加图(单位： 10-8g·cm-2·hPa·s-1)(a)2007年7月29日20时(700 hPa)；(b)2015年8月17日20时(850 hPa)Fig.3 vapor flux (unit:g·cm-1·hPa·s-1) and vapor flux divergence Overlay (Unit:10-8g·cm-2·hPa·s-1)(a) 20∶00 BT 29 july 2007(700 hPa); (b) 20∶00 BT 17 August 2015(850 hPa)

对比金沙县两次大暴雨天气过程的水汽条件，发现两次过程都有很好的水汽输送通道建立，但水汽通道的源地不一样。730过程的水汽通道主要建立在700 hPa，水汽来自孟加拉湾和南海。位于贵州西北部的水汽辐合区主要集中在700 hPa以上，水汽初始抬升高度较高。818过程，水汽通道在850 hPa建立，水汽来源主要是南海，贵州大部地区有很强的水汽辐合，在金沙发生强降水的时段内，该区域水汽辐合持续增强。对比两次过程，水汽强辐合区集中在高空槽前和低层切变线附近以及700 hPa急流出口区左侧。两次过程金沙县上空附近的700 hPa比湿为11～13 g/kg，850 hPa比湿为14～16 g/kg，达到黔西北发生暴雨的标准。两次过程的水汽条件充沛，不同点是两次过程的水汽源地和水汽辐合高度不一样。

图4 沿27°N剖面风矢量和垂直速度等值线图(单位：Pa·s-1)(a)2007年7月29日20时；(b)2015年8月18日02时Fig.4 Contour Cross-section along 27°N of Wind vector and Vertical Speed(unit: Pa·s-1) (a) 20∶00 BT 29 july 2007; (b) 02∶00 BT 18 August 2015

图4给出两次过程沿27°N的风矢量和垂直速度等值线剖面图(金沙位于107°E附近)，从图a中可见730过程贵州西北部，从850～200 hPa均为上升运动区，在800～600 hPa附近为较强的上升区，中心强度为-3～-4Pa·s-1。对比818过程，上升运动发展的高度达到300 hPa附近，其对流发展高度不如730过程高，在中低层西部700 hPa附近有一个弱的次级环流生成，从风矢量图上看，东部地区从850 hPa以上有较大的向上风矢量，这也表明818过程的对流发展起始高度低。但上升运动的发展高度不如730过程强，这也和两次天气过程的影响系统有较好的对应关系。

3.4 探空资料分析

两次暴雨过程贵阳站探空资料对比分析(图略)：730过程，贵阳站探空湿层深厚，有一定的不稳定能量，其中si指数为-2.89，k指数为42，有利于雷暴大风、短时强降水等强对流天气的出现。中层为强偏西南急流，为暴雨区提供水汽和热力输送。从垂直方向风切变发现低层为暖平流，高层为冷平流，这种高低空平流配置有利于中低层不稳定能量的堆积，加剧强对流天气的发展。818过程贵阳站探空Si指数达到-3.23,K指数达到44，不稳定能量达到1 000以上，相比730过程，818过程发生时大气层结更加不稳定，更有利于对流性降水天气的发生。

3.5 螺旋度的差异

螺旋度(也称螺旋性)是表征流体边旋转边沿旋转方向运动的动力特性的物理量，最早用来研究流体力学中的湍流问题，在等熵流体中具有守恒性质。[4]它反映了大气的动力场特征，能很好地描述大气运动的性质和特点，螺旋度表达式可写为风速矢量和相对涡度点乘的体积分：

3.6 卫星TBB分析

分析两次天气过程云图TBB演变，730过程对流云团在29日中午12时自贵州西部六盘水附近发展加强，对流云团中心云顶亮温达到-60 ℃，下午16—20时对流云团缓慢东移北抬，金沙县受对流云团北部影响，开始出现降水。30日凌晨对流云团中心经织金、黔西缓慢东移，金沙县上空对流云团云顶亮温达到-40 ℃，截止到06时左右，第1次强降水天气过程趋于结束。在30日12时，第2波对流云团自贵州西北部发展加强，对流云团中心亮温达到-50 ℃，在14时左右对流云团中心东移影响金沙县，对应金沙城区出现小时雨强54.8 mm。之后对流云团东移出金沙县，本次强降水天气过程趋于结束。818过程，对流云团自四川南部生成，东移南压发展影响金沙县，在8月17日20时强对流云团开始影响金沙县，对流云团影响持续到18日凌晨，对流云团中心最低云顶亮温接近-70 ℃，强度达到MCS。在后半夜强对流云团移出金沙县。综述，730过程，对流云团呈带状分布，818过程对流云团呈椭圆状，这与两次天气过程的影响系统有关，818过程对流云团的发展更为旺盛，云团中心云顶亮温较730过程更低。

图5 沿27°N剖面螺旋度等值线图 (单位：10-5hPa·s-2)(a)2007年7月29日20时；(b)2015年8月18日02时Fig.5 Contour Cross-section along 27°N of Helicity (Unit: 10-5hPa·s-2) (a) 20∶00 BT 29 july 2007; (b) 02∶00 BT 18 August 2015

图6 两次过程TBB分析(单位：℃) (a)2007年7月29日20时；(b)2015年8月18日00时Fig.6 TBB analysis of two process (Unit: ℃) (a) 20∶00 BT 29 july 2007; (b) 00∶00 BT 18 August 2015

4 结论与讨论

本文对比分析金沙县两次大暴雨天气过程，对其降水强度、天气形势、影响系统、动力热力条件进行分析，得出结论如下：

①金沙县两次大暴雨天气过程的主要影响系统不同，730为急流型暴雨，818为低涡型暴雨。

②两次过程的发生，金沙县附近的绝对水汽含量充足，但两次暴雨过程的主要水汽源地不同，水汽的主要抬升高度不同。

③探空资料分析得出，两次过程金沙附近大气层结极不稳定，有不稳定能量积聚。

④两次暴雨过程的垂直物理特征分布不同，730过程金沙附近整层抬升运动分布比较均匀，抬升高度达到300 hPa附近，而818过程整层抬升高度低于730过程，但辐合强度更强。

⑤从垂直螺旋度分析，发现因主要影响系统不同，两次过程的垂直螺旋度分布不同，在卫星TBB分析中也体现出，730过程对流云团呈带状分布，而818过程以椭圆形对流云团为主，这也反映了急流型暴雨和低涡型暴雨的本质区别。

通过对金沙县近10 a出现的这两次极端暴雨的分析，了解了两次极端暴雨天气的发展机制和异同点，对今后从事金沙县暴雨天气预报有一定的意义，但本文主要利用天气尺度分析，接下来仍将从短临和中小尺度继续研究金沙县的极端暴雨的形成机制和预报方法。

[1] 万汉芸, 陈晓燕, 周翠芳. 毕节地区近50a气候变化特征[J]. 贵州气象, 2005, 29(6):27-29.

[2] 李应桃, 刘丽萍, 袁芳菊,等. 毕节市气候变化特征分析[J]. 贵州气象, 2009, 33(4):19-22.

[3] 胡跃文, 王红丽. “95.6.24”特大暴雨分析[J]. 贵州气象, 1995(5):27-31.

[4] 岳彩军. Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演在台风暴雨研究中的应用进展[J]. 暴雨灾害, 2014(3):193-201. DOI:doi:10.3969/j.issn.1004-9045.2014.03.001.

[5] 杨越奎, 吴宝俊. “91.7”梅雨锋暴雨的螺旋度分析[J]. 气象学报, 1994(3):379-384.

The comparative analysis of two major rainstorms in Jinsha County

YAO Lang1,WU Shan2,WANG Liyuan1,LUO Miao1,ZHAO Chunxia1

(1.Bijie Meteorological Bureau, Bijie 551700, China; 2.Qixingguan Meteorological Bureau of Bijie City, Bijie 551700, China)

The precipitation statistics data was used to study the two extreme rainstorms of Jinsha County in recent ten years-730 and 818, and conventional observational data and NCEP/NCAR 6 h reanalysis data(horizontal resolution of 1°×1°) were used to make a comparative analysis of two major rainstorms in Jinsha County. It is found that two procedures have different major storm affecting system, the main source of water vapor is different, the focus lifting height of moisture convergence is different, the Vertical distribution of physical quantities is different.

rainstorm; diagnostic analysis; vortex type; jet type; Jinsha County

1003-6598(2016)06-0054-05

2015-12-29

姚浪(1989—)，男，助工，主要从事短时临近天气预报工作，E-mail:452334633@qq.com。

P458.1+21

B