“5.11”桂林暴雨天气过程与雷达回波特征分析

李岩 周文志

摘要利用常规和非常规气象资料、卫星云图和雷达产品资料等，对2015年5月10～11日桂林市发生的一次暴雨天气过程的成因及雷达回波特征进行了分析。结果表明，这次暴雨过程是高空槽、低层低涡、切变线、低空急流和地面锋面共同影响的结果。过程前期为暖区降水，锋面在影响桂林时，锋面前絮状云系回波容易造成雷雨大风、冰雹等强对流天气；较垂直的锋面过境时，在有利地形的作用下，雷达回波很容易看到飑线形成，强对流天气往往发生在飑线中；山脉阻挡雷达回波时会使回波快速加强，从而使强对流天气明显加剧；强对流天气容易发生在锋面后细长狭窄的强度在60 dBz以上、高度在13 km以上的回波带状中。当风廓线从高层到低层伸展为深厚的干层区域时，天气趋于稳定，强对流天气结束。

关键词暴雨；强对流；天气成因；雷达特征

中图分类号S161.6文献标识码A文章编号0517-6611（2016）04-235-06

"5.11" Guilin Heavy Rain Weather Process and Analysis of Radar Echo Characteristics

LI Yan， ZHOU Wen-zhi （Guilin Meteorological Bureau， Guilin， Guangxi 541001）

Abstract Using the conventional and unconventional meteorological data， satellite images and radar data，？causes for a heavy rain weather process in Guilin during May 10-11， 2015 and radar echo characteristics were analyzed. The results showed that the heavy rain process was influenced by high-level trough， low level vortex， shear line， level jet stream， ground front. The precipitation was in warm region at the early stage， when frontal surface influenced Guilin， flocculent cloud echo were easily lead to thunderstorms， hail and other severe convective weather； when vertical front pass through the region， under the action of favorable terrain， the radar echo was easy to see squall line formation， strong convective weather often occurred in the squall line； mountains blocking radar echo made echo quickly strengthened， thus， the strong convective weather increased significantly； strong convective weather were easy to occur in slender narrow？echo band？with strength above 60 dBz and height above 13 km. When the wind profile from top to lower stretched for deep dry area， strong convective weather ended.

Key wordsHeavy rain； Strong convection； The weather causes； Radar characteristics

桂林地处桂东北，与湖南相邻，春季冷暖气团交汇频繁，气象灾害种类多、分布广、发生频繁、危害严重。受高空槽、低层切变线和地面冷空气共同影响，2015年5月10～11日桂林市普降大雨，局部出现暴雨、雷雨大风和冰雹天气过程，雨量最大的是桂林市区磨盘山，为230.8 mm，10日20：00～11日14：00桂林站雨量68.8 mm；全市各县自北向南先后出现雷电、局部短时大风及冰雹等强对流天气。这次过程是在高空蒙古横槽转竖、配合低层切变线和地面冷空气从西中路南下影响造成的暴雨、雷雨大风和冰雹等强对流天气，其移动速度快、降水持续时间短，但降水强度强，影响范围广，为历史罕见。从天气形势分析看，过程前期为暖区降水，锋面过境时速度快，由于这次天氣系统的上下层配置前倾，在实际预报工作中对系统的变化很难把握，造成了漏报。针对常规天气形势配置的暴雨过程，国内外学者进行了大量的研究[1-3]，并取得了很多成果，建立了不少的暴雨预报模型和指标[4-6]，然而对于非常规天气形势配置的暴雨系统研究相对较少，可供日常预报工作中的预报模式指标很有限，严重制约预报服务质量的提高[3]。因此，为提高今后的预报服务工作，笔者试图通过这次暴雨过程的成因和雷达回波特征分析，从中得出一些应用于今后预报工作中的预报指标，同时通过对雷达回波特征分析总结出一些短时临近预报经验指标，旨在有助于预报准确率的提高，在异常天气情况下为政府减灾防灾的气象预报决策服务工作提供科学依据，最低限度地减少气象灾害损失。

1天气实况

2015年5月10日20：00～11日14：00受高空槽、中低层切变及地面锋面共同影响，桂林市普降暴雨，局部大暴雨。降水中心在桂林兴安—雁山—恭城一带，最大雨量是桂林市区磨盘山（230.8 mm），降水量50 mm以上的有83站，100 mm以上的有27站（图1），还出现了局地短时雷电、大风等强对流天气。这次过程主要降水时段在10日20：00～11日12：00。

这次暴雨过程具有来势猛、强度大、雨量集中、持续时间短等特点，暴雨过程使灌阳的灌江、恭城的茶江和平乐的桂

2成因分析

2.1天气形势分析

2.1.1500 hPa环流形势。9日08：00，在我国东北、内蒙到新疆东北部维持一横槽，高原上在四川到云南新生小槽。10日08：00（图2a），内蒙西部到蒙古低压加强东移至呼和浩特北面，横槽转竖，槽线位于蒙古的赛音山达到我国的银川、兰州，蒙古低压后部有大片降温，最强24 h负变温达-9 ℃；同时孟加拉湾有南支槽移出和东移的高原槽在四川、贵州到云南一带合并，并与转竖的兰州槽形成叠加之势，槽后有-4～-2 ℃的弱24 h负变温，在北涡东移时，其后冷平流加强南压，非常有利于500 hPa川、贵、云槽东移加深，并于20：00东移的蒙古低涡与云贵槽打通，形成北涡南槽加强东移。11日08：00（图2b），北涡南槽叠加的槽区影响湖南、贵州到桂西一带，槽后西北气流明显加强，冷平流加强东移，最强24 h负变温在兰州，为-11 ℃。随着槽区的东移，桂林为辐散区控制，雨区东移南压。

2.1.2700 hPa环流形势。9日08：00，700与500 hPa有一相对应的横槽，同时在蒙古南部有低压中心，低压后部有一冷槽配合，冷中心在酒泉，24 h變温为-11 ℃，在福建、江西、湖南到贵州为横切变。10日08：00（图3a），低压移至呼和浩特北面，其后冷槽东移南伸，与高原槽、云贵槽形成叠加之势，槽后有弱的24 h负变温（-3～-1 ℃），在与北支槽东移过程中加强影响广西北部。11日08：00（图3b），槽区在广西，随后继续加强东移，桂林为辐散区控制，雨区东移南压。

2.1.3850 hPa环流形势。9日08：00，850 hPa在河套到走廊一带为横切变，与700 hPa相对应的蒙古南部有低压中心，其北部有0 ℃的冷中心配合，在福建、广东北部到广西中部为横切变。 10日08：00（图4a），蒙古贝湖高压向新疆发展加强南压，迫使酒泉低压东移，横切变转竖，同时在重庆新生强度为142 dagpm的低压，并在恩施、重庆到云南东北面形成“人”字形切变，该低涡切变在东移南压过程中与酒泉东移的低压打通连成一体，形成强大的槽区，广西北部气旋性曲率最大。10日20：00高空槽东移逼近桂林，由于华南及华南沿海暖湿气流相对较强，东北低涡带动北支槽东移断裂，而南支槽继续维持在桂西，至11日08：00后南支槽东移出广西，其雨带随之东移南压（图4b）。图22015年5月10日08：00（a）和11日08：00（b）500 hPa环流形势

Fig.2The 500 hPa circulation situation at 08：00 on May 10（a） and 08：00 May 11（b）， 2015图32015年5月10日08：00（a）和11日08：00（b）700 hPa环流形势

Fig.3The 700 hPa circulation situation at 08：00 on May 10（a） and 08：00 May 11（b）， 2015图42015年5月10日08：00（a）和11日08：00（b）850 hPa环流形势

Fig.4The 850 hPa circulation situation at 08：00 on May 10（a） and 08：00 May 11（b）， 201544卷4期李 岩等“5.11”桂林暴雨天气过程与雷达回波特征分析2.1.4地面形势。9日08：00，地面在走廊到塔里木盆地为暖低压，在贝湖1 031 hPa的冷高压正在加强并分裂两环，东部高压东南移与东北高压合并加强控制东北到华东一带，西部高压加强南移至青海，迫使酒泉低压东移至河套并锋生，10日08：00锋面位于河套到四川北部，锋后冷高压在蒙古西部，强度为1 036 hPa（图5a）。由于东北高压与蒙古高压“人”字夹角形态，阻挡了河套锋面气旋的东移，因此，在蒙古高压的推动南压下，河套锋面气旋只有向南移动， 10日20：00移至江苏、浙江一带，锋面压至南岭一带，10日20：00～11日08：00锋面在南岭一带徘徊，冷高压主体缓慢东移南压，强度有所减弱，锋面也由冷锋演变为静止锋（图5b）。受静止锋南移影响，桂林暴雨过程发生，11日08：00后，在高空槽快速过境引导下，冷高压推动静止锋逐渐南压至桂南。从高空槽和地面系统移动速度看，前期冷高强度在南移中逐渐减弱，锋面坡度比较小，移动相对比较缓慢，受南岭山脉阻挡使冷锋演变为静止锋，而后期当高空槽逼近110°E时，锋面坡度明显加大，静止锋又逐渐演变为冷性锋，在高空气流的引导下，锋面加速东移南压，桂林暴雨过程结束。图52015年5月10日08：00（a）和11日08：00（b）地面形势

Fig.5The ground situation at 08：00 on May 10（a） and 08：00 May 11（b）， 20152.2卫星云图分析由5月10日02：00和11日10：00卫星云图（图6）可见，在这次过程中，孟加拉湾对流发展由不明显到明显，从云系移动路径和云系发展来看，过程水汽主要还是来自孟加拉湾；10日02：00前，孟加拉湾到中南半岛、贵州没有明显云系发展，10日02：00后，在孟湾、中南半岛和贵州均有云团生成并形成带状自西南向东北方向移动，在移动中逐渐形成中α尺度云团随着偏南暖湿气流不断从孟湾、中南半岛和贵州移至桂林，导致桂林强降水的发生[7]。

2.3雷达产品分析从雷达产品分析看（图7），11日07：00以前主要属于暖区内散状回波，05：30后在大坪山、青狮潭到兴安一带形成近于东西向带状回波，强度为30～55 dBz，一直维持到07：40左右，同时在龙胜大坪山西侧生成35～55 dBz的回波，不断分裂西移加强；从07：00开始，不断有对流性块状回波从桂林的西南面向东北移至桂林，在桂林的柘木到阳朔、恭城的栗木乡到峻山水库有块状回波影响桂林南部，强度为20～55 dBz，在融安到三江西部新形成强度为30～60 dBz西南—东北向的带状回波，并加强东移。所有回波于11日09：30后，随着天气系统的南压而整个回波带自西北向东南方向移至桂林南部，与此同时，在有利的地形作用下形成飑线，2 h后继续东移南压，整个过程持续4 h，强对流天气往往发生在飑线中。以后由于锋面坡度增大，南压速度快而使回波带也快速东移南压，桂林暴雨过程结束[8]。图62015年5月10日02：00（a）和11日10：00（b）卫星云图2015分析雷达回波顶高发现，从影响到结束顶高大多维持在10～14 km，只有系统过境期间维持在15 km左右，使很多乡镇出现了短时雷雨大风天气。

从风廓线演变图（图8）分析可知，11日04：00前桂林边界层有弱的南北风相间，风速均在8 m/s以内，说明冷空气来之前开始出现扰动。边界层以上到4 km形成偏西南急流，6.7 km以上为偏北风，但以后偏西南风逐渐向上扩展，西南低空急流增强，到05：57西南低空急流伸展至9.1 km，随后700～500 hPa桂林开始转北风（槽过境），低空急流减弱。以后随着时间推移，高层北风加大，低空急流持续减弱消失。08：45 850 hPa桂林开始转北风，地面冷锋也逐渐南移至桂林形成静止锋，整个系统自下而上逼近桂林；10：20后边界层开始转北风，同时干层（即ND层）由12 km开始向下扩展，12：30后，4 km以上均为ND层控制，14：30后，从低层到高层均为ND层控制，回波减弱，暴雨带东移南压，暴雨过程趋于结束。20153数值预报产品检验分析

7日20：00欧洲中心的数值预报10日20：00桂林为西南风8 m/s，切变线位于贵州与四川的交界，11日20：00桂林为6 m/s；到8日20：00报10日20：00桂林本站为10 m/s，11日20：00桂林为8 m/s。9日08：00日本模式预报10日白天雨带在桂林北部，桂林在雨带0 ℃线附近，10日晚上为0～5 mm，11日白天为10～15 mm。德国模式预报桂林10日无雨到雷阵雨，11日中雷阵雨。桂林本站降水实况是10日白天0.5 mm，10日晚上52.7 mm，11日白天6.1 mm。检验结果表明，欧洲中心的模式预报对形势预报比较准确；日本模式雨带预报滞后，雨量偏小；德国模式预报也是雨量偏小。

我国GRAPES模式预报雨量预报（图9），雨量落区位于桂林，落区正确，桂林本站雨量也正确，只是暴雨范围偏大一些，在产品当中是最正确的。中央台雨量预报（图10）量级偏小，较强雨带偏北偏西。区台预报的雨量（图11）落区稍偏南，量级偏小。

4小结

（1）这次暴雨过程是高空槽、低层低涡、切变线、低空急流和地面锋面共同影响的结果。过程前期为暖区降水，锋面过境时由于锋面坡度比较大，所以速度快、持续时间较短，给实际预报工作带来的难度较大，造成了漏报。

（2）孟加拉湾对流云团的发展对这次过程起极其重要的作用，其对流云系在强的偏南气流的引导下不断发生发展为中尺度云团影响桂林。

（3）比較垂直的锋面过境时，在有利地形的作用下，雷达回波很容易看到飑线形成，强对流天气往往发生在飑线中，并随着飑线的形成而形成，随着飑线的消亡而消亡；山脉阻挡雷达回波时会使回波快速加强，从而使强对流天气明显加剧；强对流天气容易发生在锋面后细长狭窄的强度在60 dBz以上、高度在13 km以上的回波带状中。当风廓线从高层到低层伸展为深厚的干层区域时，天气趋于稳定，强对流天气结束。

（4）在诸多数值预报产品中，我国GRAPES模式预报和欧洲中心数值预报的雨量均比较准确，值得在日常预报工作中使用，并进一步做好数值预报产品检验应用。

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