黔东南一次区域性强降水的诊断分析

滕 林，李小兰，陈 军

(1.贵州省剑河县气象局，贵州 剑河 556400；2.贵州省玉屏县气象局，贵州 玉屏 554000；3.贵州省铜仁市气象局，贵州 铜仁 554300)



黔东南一次区域性强降水的诊断分析

滕 林1，李小兰2，陈 军3

(1.贵州省剑河县气象局，贵州 剑河 556400；2.贵州省玉屏县气象局，贵州 玉屏 554000；3.贵州省铜仁市气象局，贵州 铜仁 554300)

利用常规资料、自动站降水资料及NCEP/NCAR再分析资料(水平分辨率为1°×1°)等对2015年6月7—8日发生在黔东南州一次强降水过程进行诊断分析，结果表明：此次强降水的环流背景为副高西伸北抬，内蒙冷涡发展强盛，高原低值系统活跃，不断引导冷空气南下；700 hPa与850 hPa上西南急流加强并维持，低层风速风向辐合，为暴雨提供了水汽和动力条件；在降水发生前期，CAPE较大，不稳定能量明显积蓄，降水产生及雨势减弱停止时，CAPE迅速释放，强降水落区位于地面辐合线与850 hPa切变线之间；雷达资料显示对流回波长时间维持并发展，“列车效应”显著。

低空急流；地面辐合线；CAPE；列车效应

1 引言

2015年为“厄尔尼诺”增强年，有学者研究[1-2]发现，“厄尔尼诺”增强年与我国降水存在密切联系，易发生暴雨极端天气，导致城市内涝。影响贵州降水的因子颇多，导致贵州夏季暴雨的主要环流系统主要有西南涡、低空切变线、南支槽和高低空急流、南亚高压、副热带高压、极涡等。有学者研究发现，影响贵州降水的因子并不是单一的，而是各个因子共同作用。池再香等[3]分析了2007年7月30日贵州西部的一次大范围暴雨过程，结果表明此次暴雨是西南涡和低空切变线诱发产生的。刘莉娟等[4]对2000年6月贵州罕见强降水天气过程的成因分析，发现极涡、副热带高压、季风槽、西南涡、低涡切变及高低空急流导致了此次强降水。付显荣等[5]对2012年7月贵州西部一次局地暴雨诊断分析,发现西南低涡沿切变线向南移动是造成贵州西部地区局地暴雨的直接原因。伍红雨等[6]对贵州夏季降水异常的环流特征分析，结果表明贵州多雨年南亚高压偏弱，副高较常年偏强，脊线明显偏南偏西，且季风较常年偏强，影响贵州的中、东路冷空气强；少雨年西太平洋副高明显偏强，脊线较常年明显偏北，其它环流特征与多雨年相反。以上研究主要是从环流的角度分析暴雨过程，但在实际预报中往往需要结合更多物理量。吴哲红等[7]从不稳定机制出发分析了2004年5月29—30日贵州地区的一次暴雨过程，结果表明本次暴雨是多种尺度系统的相互作用及对流不稳定能量触发的。

本文主要是利用贵州自动站降水资料、台站探空资料和美国国家环境预报中心提供的再分析资料进行分析，水平分辨率为1°×1°，时间分辨率为6 h，主要对此次降水过程的环流形势、水汽条件、动力条件、能量条件进行分析，通过这些诊断分析，进而得出贵州降水过程中的一些规律，以便为今后的暴雨实时预报提供理论参考依据。

2 降水实况

2015年6月7日20时—6月8日，贵州省黔东南州出现了一次明显的降水过程。通过对黔东南州16个县市的区域站提供的降水资料进行分析(图1)，发现此次降水主要集中在7日23时—8日04时，全州累计降水达200 mm以上的特大暴雨有7站，分别为雷山桃江259.6 mm，丹江镇鸡勇塘256.9 mm、望丰228.1 mm、郎德镇乌瓦205.7 mm，剑河柳川215.5 mm、巫包208.2 mm，天柱高酿镇富荣204 mm；31乡镇55站大暴雨，其余乡镇大雨到暴雨。此次降水具有范围大、局地雨强大的特点，强降雨主要集中在2～3 h内，此次大暴雨造成丹寨、雷山、三穗、天柱、黎平、凯里、锦屏、剑河、麻江、施秉、从江、镇远、岑巩等13个县市不同程度遭受洪涝灾害，全州受灾88个乡镇、受灾人口191 017人，因灾死亡4人，农作物受灾面积8 954.37 hm2，因灾造成直接经济损失31 612.52万元。

图1 6月7日20时—8日20时黔东南州累计降雨量(单位：mm)Fig.1 The accumulated precipitation during 20 o’clock 7 June to 20 o’clock 8 June

3 环流形势分析

3.1 500 hPa环流背景

此次降水过程是在稳定的大气环流形势下发生的，从6月7日20时500 hPa(图2a)环流场看，乌拉尔山地区为低槽区，我国高原上短波活动频繁，青藏高原上有一个低涡发展，位于内蒙的冷涡发展强盛，不断引导冷空气南下，副高西伸北抬，黔东南州处于副高588线西北侧，容易触发强对流天气。8日02时(图2b)，位于内蒙的冷涡发展东移，不断引导冷空气南下，副高进一步西伸，乌拉尔山的槽进一步加强，并向东移动，东亚地区的槽东移，新疆北部的脊加强北抬东移，从而使500 hPa环流的经向度加大，这样的环流形势有利于中国北方冷空气在西北风的输送下南下与副高左侧的暖湿气流交汇。8日08时(图略)副高东退至沿海地区，黔东南州降水减弱。

图2 6月7日20时(a)、8日02时(b) 500 hPa环流形势Fig.2 The circulation situation on 500 hPa level

3.2 低空急流与切变

7日20时(图略),700 hPa环流场显示贵州省黔东南州为水汽通量大值区，水汽条件充足，西南急流位于广东广西一带，黔东南州位于700 hPa急流左侧，贵州省西北部有切变线存在。850 hPa(图略)西南急流强盛，最大风速16 m/s，黔东南州位于西南急流的左侧，有利于上升运动，贵州省水汽通量较大，中心值达40 g·cm-2·hPa-1·s-1，水汽主要来源为南海，850 hPa切变线位于贵州省南部黔南—黔东南北部一带。 8日02时(图3a)850 hPa贵州省南部边缘水汽通量为大值区，中心值达60 g·cm-2·hPa-1·s-1，西南急流维持加强，最大风速达22 m/s。700 hPa(图3b)西南急流进一步加大，在急流中心风速达到20 m/s，黔东南州位于西南急流的左前侧，黔东南州水汽输送进一步加大，南海—黔东南州的水汽通道建立，黔东南州有一个风速辐合区，到8日08时(图略)切变线南移出黔东南州，黔东南降水减弱。

由此可见，黔东南强降水期间，低空急流维持并加强，为暴雨的产生提供了充足的水汽和动力条件，切变线两侧风速风向的辐合为暴雨提供了充足的动力条件。

3.3 地面中尺度辐合线

从地面10 m风场和海平面气压场看出，7日20时(图4a)，贵州省西南部为一热低压，黔南—黔东南州一带有一条地面辐合线，黔东南州位于辐合线附近，辐合线北侧的弱冷空气南侵填塞热低压触发对流加强发展，此时黔东南州西部开始出现降水，配合低层切变线的动力抬升作用，使得低层辐合更强烈，有利于强降水的产生与维持,降水易发生在辐合线附近[9]。8日02时(图4b)，随着地面偏北风的加强，冷空气进一步入侵，地面辐合线略有南压，此时黔东南降水较强，最大小时雨强达57 mm/h，降水产生在地面中尺度辐合线附近偏北侧，850 hPa切变线南侧。

图3 6月8日02时850 hPa(a)、700 hPa(b)水汽通量和风场(水汽通量单位：g·cm-2·hPa-1·s-1)Fig.3 The water vapor flux and wind fields on 850 hPa(a) and 700 hPa(b) level

图4 6月7日20时(a)、8日02时(b)地面10 m风流场和SLPFig.4 The SLP and wind stream fields above 10 m

4 物理量诊断分析

4.1 水汽通量散度分析

图5 7日20时、8日02时850 hPa降水时期的水汽通量散度(单位：10-7g·cm-1·hPa-1·s-1)Fig.5 The vapor flux divergence fields on 850 hPa during the precipitation

4.2 垂直速度分析

图6 6月7日20时(a)、8日02时(b)沿黔东南州108°E的垂直上升运动剖面(单位：10-2Pa/s)Fig.6 The vertical velocity fields along 108°E

4.3 能量条件分析

对流有效位能(CAPE)指全位能可以转化为动能的那部分能量，这部分能量对大气有着积极的作用，能够转化为气块动能从而产生上升运动。7日14时(图7a)黔东南州的对流有效位能CAPE值很大，黔东南的南部地区达到了800 J·kg-1左右，气团处于较强的对流不稳定状态，8日02时(图7b)CAPE值为600 J·kg-1，对流有效位能释放了一部分，转化为动能从而产生强力的上升运动。到8日08时(图略)CAPE值变为0，对流不稳定能量已全部释放，表明降水减弱。从CAPE值分析发现，在降水发生前期，CAPE值比较大，不稳定能量明显积蓄，到降水产生及雨势减弱停止时，对流有效位能CAPE值释放，迅速减小，其释放阶段与强降水时段对应。

图7 6月7日14时(a)、8日02时(b)对流有效位能CAPE(单位：J·kg-1)Fig.7 the CAPE fields before the precipitation(a) and during the precipitation(b)

5 雷达资料分析

根据三穗雷达站监测资料，7日20时，黔东南西南部有回波发展并东移，降水回波以对流回波为主，对流回波历经麻江、雷山、剑河、天柱，回波东移过程中不断增强发展，最大反射率因子为45 dBz。回波在黔东南中部一线发展，形成明显的“列车效应”，导致黔东南中部一线出现特大暴雨。从图8回波演变情况可以清楚看到，黔东南剑河附近，对流回波不断历经此带，且强度维持在40 dBz以上，明显的“列车效应”导致剑河柳川累积雨量215.5 mm。由此可见，黔东南此次大范围致灾大暴雨的形成是由于降水回波长时间维持，形成了明显的“列车效应”。

图8 6月7日23时56分(a)、8日01时26分(b)、02时17分(c)黔东南三穗雷达组合反射率因子图Fig.8 The radar echo analysis at SANSUI radar station during the precipitation

6 结论

利用常规资料、NCEP/NCAR逐6 h再分析资料、区域自动站降水资料等对2015年6月7—8日贵州黔东南州的一次强降水进行诊断分析，得出以下结论：

①500 hPa环流场，在降水发生前期：中国高原上多短波槽，活动频繁，青藏高原上有一个低涡发展，位于内蒙的冷涡发展强盛，不断引导冷空气南下，副高西伸北抬。在降水时期：东北的冷涡发展，不断引导冷空气南下，副高进一步西伸，新疆北部的脊加强北抬东移，从而使环流的经向度加大，这样的环流形势有利于中国北方冷空气在西北风的输送下南下与副高左侧的暖湿气流交汇。

②700 hPa环流场，降水前期贵州省为水汽通量大值区，西南急流在广西、广东一带，贵州省西北部有一弱的切变线生成。到降水时期，西南急流加强，贵州省水汽通量进一步加大，切变线加强并南移，切变线在黔东南州的中部一带。

③降水发生时期，850 hPa环流场上西南急流进一步加大，黔东南州位于西南急流的左前侧，黔东南州的水汽通量输送进一步加大，黔东南州有一个风速辐合区，切变线位于此地，有利于上升运动。

④从地面流场和海平面气压场看出，在降水时期地面辐合线位于黔东南州，辐合线北侧的冷空气南下填塞热低压不断触发对流的发生，配合低层切变线的动力抬升作用，使得低层辐合更强烈，有利于强降水的产生与维持。

⑤物理量诊断分析表明，在降水发生时期降水区上空水汽通量散度为负值，有大量水汽在该地区辐合；对流有效位能CAPE在降水发生前期比较大，不稳定能量明显积蓄，能量条件充沛，到降水产生及雨势减弱停止时，对流有效位能CAPE值释放迅速，减小转化为动能，从而产生上升运动。

⑥雷达回波显示，对流回波长时间在黔东南中部一线维持发展，“列车效应”显著，导致黔东南产生了大范围的大暴雨。

值得注意的是：由于贵州属于中国西部高原山地，在云贵高原的东部，境内地势西高东低，地形的强迫抬升作用不可忽视，黔东南州的雷公山海拔2 178.8 m，位于黔东南州的雷山、剑河、台江、榕江4县之间，雷山县位于雷公山的西侧，此次降水自西向东，雷山县处于迎风坡，地形的强迫抬升作用很明显，同时剑河县、天柱县位于雷公山东南侧，气流绕流导致的气旋性切变，增强了剑河县、天柱县的降水，因此对于黔东南降水预报时要考虑雷公山西边的上坡地形、南侧地形绕流影响，预报降雨量级要比黔东南北部县要大。

[1] 林学椿,于淑秋.厄尔尼诺与我国汛期降水[J].气象学报,1993,51(4):435-441.

[2] 武媛,李乃杰.厄尔尼诺事件对我国季节性降水的影响[J].科技风,2014.

[3] 池再香,杜正静,赵群剑,等.中尺度西南涡、切变线对“07·7”贵州西部暴雨影响的分析与数值模拟[J].高原气象,2010,29(4):929-938.

[4] 刘莉娟,张润琼,寿绍文,等.2000年6月贵州罕见强降水天气过程的成因分析[J].贵州气象, 2010,3(37):843-855.

[5] 付显荣,池再香,段荣,等.2012年7月贵州西部一次局地暴雨诊断分析[J].贵州气象,2013,3(37):41-44.

[6] 伍红雨,王谦谦.贵州夏季降水异常的环流特征分析[J].高原气象,2006,25(6):1 120-1 126.

[7] 吴哲红,虞苏青,治英,等.贵州地区一次暴雨的数值模拟及不稳定性诊断分析[J].高原气象,2008,27(6):1 307-1 314.

[8] 朱乾根,林锦瑞,寿绍文,等.天气学原理与方法[M].北京:气象出版杜.

[9] 陈军,李小兰,喻义军,等.贵州一次暖区持续性区域大暴雨成因分析[J].气象研究与应用, 2015, 36(4): 21-27.

Diagnostic analysis of a regional heavy rainfall in Qiandongnan Miao and Dong Autonomous Prefecture

TENG Lin1,LI Xiaolan2,CHEN Jun3

(1.Jianhe Meteorological Bureau of Guizhou Province, Jianhe 556400, China ; 2.Yuping Meteorological Bureau of Guizhou Province, Yuping 554000, China;3.Tongren Meteorological Bureau of Guizhou Province, Tongren 554300, China)

By using conventional meteorological data，NCEP/NCAR global 1°×1°final _ analysis data and Automatic station precipitation data, one regional heavy rainfall over Qiandongnan Miao and Dong Autonomous Prefecture from 7 June to 8 June in 2015 was generally diagnosed and analyzed. The results show: this regional heavy rainfall occurred in the background of subtropical high moving to the west and north, cold eddy in Mongolia developed strongly, plateau low systems is active that guide the cold air moving to south. The southwest jet stream on 700 hPa level and 850hPa has strengthened and maintained, wind speed and direction convergence happened on low level, providing with vapour and dynamic conditions. The CAPE remained large value before precipitation, unstable energy charged obviously. The CAPE decreased rapidly when the rainfall was weakened. The main precipitation area lies between the ground convergence line and the shear line on 850 hPa level. Radar data displays convection maintains and develops during the precipitation, the train effect is obvious in this process.

low level jet；the ground convergence line；CAPE；the train effect

1003-6598(2016)04-0034-06

2016-01-05

滕林(1990—)，男，助工，主要从事天气预报和地面气象测报工作，E-mail：1016914016@qq.com。

“铜仁冷式和暖式切变型暴雨环流特征及落区分析”(黔气科合QN09)。

P426.6

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