横断山脉南侧“春汛”期2次强降水天气过程对比分析

周英 杨燕 袁利平 李希燕

摘要利用NCEP/NCAR（1°×1°）再分析資料和云南省怒江州105个自动站常规降水资料，从大尺度环流背景、水汽条件、动力条件和地形影响方面，对怒江州2016年“春汛”期2月21—22日和4月12日的2次强降水天气过程进行综合分析。结果表明，这2次强降水过程均由小波动东移造成，500 hPa西风气流强劲，700 hPa滇缅间形成强烈风速辐合，“0221”过程小波动移速缓慢，500 hPa风速和700 hPa辐合也比“0412”过程强，因此造成的降水强度更强，范围更广，影响更大。在2次强降水过程中，怒江北部一直都处于强水汽辐合带内，水汽条件较好，且在降水区对应低层为辐合、高层为强辐散，上升运动强烈，有利于强降水的发生和维持。怒江州处于滇缅过渡的迎风坡地带，怒江北部又处于青藏高原和云贵高原结合部的“喇叭口”地形底部，西移的系统和暖湿气流在“喇叭口”的引导下经迎风坡地形强迫抬升形成强降水，地形在这2次降水过程中均起到了至关重要的作用。

关键词“春汛”期；强降水；环流形势；水汽条件；动力条件；地形

中圖分类号S161.6文献标识码A文章编号0517-6611（2017）09-0178-05

Comparative Analysis of Two Heavy Precipitation Processes of "Spring Flood" Period in the South Side of the Hengduan Mountains

ZHOU Ying，YANG Yan， YUAN Liping et al

（Nujiang Prefecture Meteorological Bureau， Nujiang，Yunnan 673100）

AbstractUsing NCEP/NCAR （1° × 1°） reanalysis data and the conventional precipitation data of 105 automatic stations in Nujiang Prefecture，the two heavy precipitation processes in February 21-22 and April 12 in the "Spring flood" period of the Nujiang Prefecture in 2016 were comprehensively analyzed from the large scale circulation background， water vapor condition， dynamic conditions and terrain influence.The results showed that the two strong precipitation processes were caused by small fluctuations eastward movement，west wind flow on 500 hPa was strong，a strong wind speed convergence on 700 hPa between Yunnan and Burma was formed.The small fluctuation of “0221” process was moving slowly， then the wind on 500 hPa and the convergence situation on 700 hPa were more obvious than “0412” process.Therefore， the precipitation intensity was stronger， the scope was wider， and the influence was bigger.During the two heavy rainfall processes， north of Nujiang had been in the a strong water vapor convergence zone， water vapor condition was very abundant. And corresponding to the precipitation area， the low level was convergent， the upper level was divergent strongly， upward movement was strong， it was conducive to the occurrence and maintenance of heavy rainfall.Nujiang is located in the windward slope zone which is on the transition of Yunnan and Burma.The north of Nujiang is in the bottom of “labakou” terrain which was located in the Qinghai Tibet Plateau and Yunnan Guizhou Plateau junction.Systems and warm moist air westward flow in the "labakou" under the guidance of the windward slope topography uplift formed strong precipitation. The terrain plays an important role in these two precipitation processes.

Key words“Spring flood” period；Heavy precipitation；Circulation background；Water vapor condition；Dynamic conditions；Terrain

云南省地处低纬高原地区，受季风影响，干湿季分明，一般5—10月为雨季，11月—次年4月为干季，但位于横断山脉南侧的怒江州却并非如此。云南省怒江州地处滇西横断山脉的纵谷地带，全州境内均为高山峡谷，海拔差异显著，地形复杂，天气变化大，立体气候突出。叶笃正等[1]曾指出，藏东南、滇西北和印度阿萨姆邦一带雨季自3月开始，与长江中下游地区同为我国雨季开始最早的地方。亚洲季风区中最早进入雨季的就是青藏高原南侧的纵向岭谷区北部，在3月就进入雨季[2]。怒江州是云南省雨季开始最早且持续时间最长的地区，也是全国雨季最早开始的地方之一[3]。因此，位于滇西横断山脉南侧的怒江州北部即贡山县和福贡县一年有2个雨季：一是2—4月，由于此时正值春季，桃花盛开，当地俗称为“桃花汛”或“春汛”；二是6—10月的主汛期。郑建萌等[4]认为，“春汛”形成的主要原因是2—4月對流层低层逐渐增强的南支西风受到南北向地形的阻挡和抬升作用，在纵向岭谷区北部产生降水。“春汛”降水往往具有雨量多、强度大、局地性强、持续时间长的特点，加上复杂的地形条件影响，极易发生滑坡、泥石流等地质灾害，给工农业生产、交通运输和人民生命财产安全造成严重影响。因此，分析怒江北部“春汛”期降水环流及成因对于在今后的工作中提高预报准确率、做好防灾减灾具有重要意义。笔者利用NCEP/NCAR（1°×1°）再分析资料和云南省怒江州105个自动站常规降水资料，从大尺度环流背景、水汽条件、动力条件和地形影响方面，对怒江州2016年“春汛”期2月21—22日和4月12日的2次强降水天气过程进行综合分析。

1天气实况

2016年2月21—22日（以下简称“0221”过程），受小波动东移和辐合区影响，怒江州北部出现一次大范围大到暴雨天气过程，过程持续时间长达48 h。由图1a可见，强降水主要分布在怒江州北部的贡山县、福贡县和兰坪县西北部，最大累积雨量为贡山县隧道口西，高达225.2 mm，另有10站累积雨量超过100.0 mm，25站超过50.0 mm。从24 h雨量（20∶00—次日20∶00）来看，21日共出现暴雨11站、大雨15站，暴雨主要分布在贡山县、福贡县中部以北；22日共出现暴雨17站、大雨25站，暴雨主要分布在福贡县中北部和兰坪县西北部。此次过程小时雨强不强，均在15.0 mm以下，但持续时间长、累积雨量大，尤其是福贡县中部以北连续2 d出现暴雨天气，造成该地多处出现滑坡、泥石流等灾害，对交通和人民财产造成较大损失。

2016年4月12日（以下简称“0412”过程），同样受小波动东移和辐合区影响，怒江州北部再次出现大到暴雨天气过程。过程持续时间为24 h，24 h累积雨量共出现暴雨20站、大雨15站，暴雨主要分布在贡山县南部和福贡县中北部（图1b）。此次过程小时雨强也不强，均未超过10.0 mm，同样属于持续性降水。

對比2次降水过程发现，这2次过程均属于持续性强降水天气过程，强降水范围主要集中在怒江州北部的贡山县、福贡县和兰坪县西北部地区。2次过程虽然小时雨强不强，均未出现短时强降水天气，但持续时间长、累积降水大，对人民生活生产和交通均造成较大影响。

2环流形势分析

分析“0221”过程的500 hPa形势场可以看到过程始末，低纬地区一直为平直纬向西风气流控制，风速强劲。副热带高压较强，但位置偏南，588 dagpm特征线位于云南南部，怒江州整体为副高北侧偏西气流控制，风速较强，均在20 m/s以上，高原北侧有低槽，南侧有小波动存在。21日08∶00（图2a1），西风气流风速明显增强，由之前的20 m/s增强至30 m/s以上，高原北侧低槽加强东移，位于川渝交界，高原南侧小波动也东移影响怒江州，怒江州北部贡山县开始转为西南风控制，福贡县为西风控制，风速高达32 m/s。22日贡山、福贡仍为西南风和西风控制，虽然风速较21日略有减弱，但

仍在20 m/s以上，风速强劲。从700 hPa风场来看，降水开

始发生时，怒江州整体为偏西气流控制，高原南侧小波动位置比500 hPa偏东，滇缅之间已转为西南风控制。21日08∶00（图2b1），小波动东移，西风经向度加大，南风分量增强，怒江州北部转为西南风控制，滇缅间存在明显的风速辐合，辐合

最强位于贡山县南部至福贡县中部，这种形势一直维持到21日夜间，因此21日暴雨区主要位于贡山至福贡中部；之后700 hPa南风分量减弱，到22日08∶00（图2b2），怒江州北部逐渐转为偏西风控制，此时风速辐合主要位于福贡县中部一线，故22日暴雨区南移，主要位于福贡中部和兰坪西北部。

分析“0412”过程的形势场可知，11日20∶00（图2a2），500 hPa低纬地区同样以纬向西风环流为主，副热带高压强盛，588 dagpm特征线位于云南以南约20 °N附近，怒江州为副高北侧偏西气流控制，风速强劲，均在20 m/s以上，高原南侧有小波动存在，怒江州北部的贡山县已转为西南气流控制，福贡县中部存在明显的风速辐合。对应700 hPa怒江州以西也转为西南气流控制，怒江中部存在明显的风速辐合（图2b3）。由于小波动移速较快，12日08∶00，500 hPa贡山县就转为偏西气流控制，但700 hPa风速辐合增强（图2b4），辐合主要位于福贡县中部，暴雨区也主要位于贡山南部和福贡中北部。12日20∶00之后，怒江州转为偏西气流控制，风速减弱，高低层均无明显的辐合存在，降水也基本结束。

安徽农业科学2017年

综上分析可知，这2次降水过程环流形势相似，均为副高北侧强劲西风气流控制，高原南侧有小波动存在，怒江州受高原小波动和西风气流影响，在北部贡山、福贡两地形成较强风速辐合，辐合形势在低层700 hPa表现明显，降水持续时间与辐合维持时间基本一致，且暴雨落区与强风速辐合区基本一致，当辐合区南移时，强降水区也随之南移。但“0221”过程比“0412”过程高层风速偏强，低层风速辐合也明显偏强，且小波动移速较慢，因此造成的降水比“0412”过程范围更广、强度更强、影响更大。

3水汽条件分析

从水汽供应的环流形势来看，“0221”过程和“0412”过程的水汽来源主要是副高外围水汽输送，从2次过程的700 hPa水汽通量分布（图3）来看，云南省全省水汽通量自南向北逐渐减小，大值区主要位于云南中南部，怒江州从过程开始到结束，水汽通量一直处于2～6 g/（cm·hPa·s），虽然水汽通量不大，但一直有源源不断的水汽输送，加上怒江州特殊的峡谷地形条件有利于水汽聚集，因此具备降水发生所需的水汽条件。

分析“0221”过程的水汽通量散度分布可知，降水刚开始发生时，怒江州北部还处于水汽辐散带内，仅南部地区存在弱水汽辐合，之后随着系统东移，水汽辐合带东移。21日08∶00（图4a1），在福贡县南部形成一个强辐合中心，中心值为-3.5×10-5 g/（cm2·hPa·s）；21日20∶00，辐合中心增强，且贡山南部至福贡中部辐合梯度也明显增强，21日暴雨落区位于水汽辐合中心及其以北的水汽辐合梯度大值区，也就是贡山和福贡中部；22日08：00（图4a2），强水汽辐合带继续维持，辐合中心东移至兰坪县西北部，辐合中心值为-3.0×10-5 g/（cm2·hPa·s），对应22日暴雨区也东移至福贡中部至兰坪西北部。

从“0412”过程的水汽通量散度分布也可以看到，降水开始发生时（图4b1），怒江北部同样处于弱水汽辐散区内，之后随着系统东移，水汽辐合区北抬，12日08∶00（图4b2），整个怒江均处于强水汽辐合带内，福贡南部虽未形成闭合的辐合中心，但辐合值也高达-3.0×10-5 g/（cm2·hPa·s），且贡山南部至福贡北部辐合梯度较大，对应降水中心也位于贡山南部至福贡中北部。

综合2次过程的水汽情况可知，虽然这2次过程从开始到结束强降水区水汽通量都不大，局部甚至低于2 g/（cm·hPa·s），但均存在很强的水汽辐合，加之较强的风速辐合影响，均出现了大范围强降水，且暴雨落区与强水汽辐合中心和水汽辐合梯度大值区基本一致。说明持续性强降水的发生需要较好的水汽条件，水汽通量散度是一个较好地表征水汽条件的物理量，但强降水区不一定位于水汽通量辐合中心，也有可能位于辐合梯度较强的区域。

4动力条件分析

选取2次过程的一个强降水中心即福贡县上帕镇的散度场剖面随时间的变化以及垂直速度剖面随时间的变化来分析这2次过程的动力条件。

从“0221”过程的散度场剖面随时间变化分布（图5a1）可以看到，从降水开始发生到结束，650 hPa以下均为负散度区，且在21日08∶00和22日02∶00各出现了一个负散度中心，其中心值分别为-4×10-5 和-5×10-5s-1，说明低层存在明显辐合；而650 hPa以上则为正散度区，且在低层负散度中心的位置对应在高层也各有一个正散度中心存在，其中心值分别高达11×10-5和10×10-5s-1，说明高层存在强辐散，并且高层的辐散远远大于低层的辐合，这样的高低层配置更有利于形成强烈的抽吸作用，加强上升运动的发展。对应垂直速度剖面随时间变化（图5b1）也可以看到，在21日08∶00和22日08∶00分别出现一个上升运动中心，上升区较为深厚，700～400 hPa均為上升区，上升区中心最大上升速度分别为1.0 和1.6 hPa/s，中心高度位于600 hPa附近，这与散度场极值中心对应较好，且这2个时间点前后正好是降水较为集中的阶段，说明此次强降水过程有较好的动力条件。

分析“0412”过程的散度场分布情况（图5a2）可见，在降水时段内600 hPa以下也为负散度区，高层为正散度区，且在12日08∶00出现一个负散度中心，中心值为-4×10-5 s-1，对应高层也有一正散度中心，中心值为5×10-5 s-1，也属于低层辐合、高层辐散的高低层配置，有利于上升运动的发展。对应垂直速度剖面随时间变化（图5b2）也可以看到，这次过程上升运动并不强，降水刚开始发生时甚至为下沉运动，但在12日08∶00，也就是降水集中的时段，上升运动迅速增强，出现一个上升运动中心，最大上升速度为0.8 hPa/s，中心高度位于600 hPa附近，12日14∶00之后上升运动便迅速减弱，逐渐转为下沉运动，对应散度场也是该时次之后低层辐合迅速减弱，逐渐转为辐散，不利于上升运动发展，降水也趋于结束。

综合2次过程来看，散度场均属于低层辐合、高层辐散的高低层配置，这样的形势有利于上升运动的发展，且在低层辐合、高层辐散的中心均对应出现了上升运动中心，而当散度场形势减弱时，垂直速度也相应减小，说明散度场对于垂直运动的发展具有较好的指示作用，实际预报中，应重点关注高低层散度场配置较好的时段和区域。

5特殊地形的作用

5.1地形强迫抬升作用

云南省怒江州地处青藏高原和云贵高原交界的纵谷地带，横断山脉南侧，地形复杂，青藏高原平均海拔在4 000 m以上，它对大气环流的阻挡作用，使得水汽沿高原南侧向东输送，构建了怒江州北部降水的水汽输送通道，而青藏高原东南侧纵向陡峭的山脉结构，常引起该地区低层偏西气流产生强烈的垂直上升运动，加强水汽辐合，促进降水发生。袁利平等[5]分析认为，缅甸至云南西北部地区的地形可以分为3个海拔阶梯：第1阶梯为97.9°E以西，即缅甸北部，该地区平均海拔在1 000 m以下；第2阶梯为97.9°～99°E，平均海拔自西向東从1 000 m升高至2 500 m，怒江州贡山县、福贡县、泸水县北部、迪庆州维西县就处在该区域内；第3阶梯为99°E以东的滇西北东北部，平均海拔3 000 m，怒江州兰坪县、迪庆州中北部、丽江市就处于这个区域内。

按照袁利平等[5]的阶梯分级方式，选取怒江州北部的贡山县、福贡县、迪庆州维西县代表第2阶梯，怒江州东部的兰坪县、迪庆州香格里拉县、丽江市代表第3阶梯，以这6个县市县城和州府所在地站点的降水为代表来分析地形对这2次过程的影响情况。从表1可以看出，在“0221”过程中，位于第2阶梯的3个站点过程累积雨量均为500～1100 mm，而位于第3阶梯的站点最大雨量仅为16.5 mm。“0412”过程中同样位于第2阶梯的3个站点为大到暴雨，而第3阶梯站点仅为小雨。由此可见，强降水主要集中在第2阶梯，也就是滇缅过渡的迎风坡地带，这是因为自西向东的暖湿气流在经过第2阶梯的迎风坡时，会由于地形的抬升作用产生大量降水，但在进入第3阶梯时，其水汽含量已不足以再维持大范围强降水，因此强降水主要位于第2阶梯的怒江州北部。

5.2“喇叭口”地形的引导辐合作用

汪正林等[6]对地形梯度的分析表明，河谷地形和“喇叭口”小地形有利于中小尺度气压扰动的发生、发展和暴雨的产生，当地形梯度减弱时，降水量相应减弱。翟国庆等[7]研究指出，中尺度地形对降水的增幅在70%以上，在暖式切变的发展中，地形起到明显的增强作用。可见，“喇叭口”地形的作用不可忽视。

青藏高原和云贵高原的结合部西侧呈左开口的“喇叭口”地形（图6），怒江州北部就处在“喇叭口”的底部，上游天气系统和西南暖湿气流基本都被引导经过位于“喇叭口”底部的怒江州北部。研究表明，“喇叭口”中常有强中尺度雨团发生，由于地形对边界层气流有明显的辐合抬升作用，使得强雨团常在这些地区重复发生发展，有时可长时间停留，造成持续性强降水。在这2次降水过程中，怒江州北部过程雨量较南部地区明显偏多（图1），偏多幅度在80%以上，北部基本为大到暴雨甚至大暴雨，而南部东部除兰坪西北部外均为小到中雨，可见“喇叭口”地形对降水的增幅作用十分显著。

6结论

（1）这2次强降水过程均由小波动东移造成，500 hPa西风气流强劲，700 hPa滇缅间形成强烈的风速辐合，“0221”过程小波动移速缓慢，500 hPa风速和700 hPa滇缅辐合也比“0412”过程强，因此造成的降水强度更强，范围更广，影响更大。

（2）强降水过程中，怒江州北部一直处于强水汽辐合带内，水汽条件较好，且在降水區低层为辐合、高层为强辐散，上升运动强烈，有利于强降水的发生和维持。

（3）怒江州处于滇缅过渡的迎风坡地带，地形对自西向东移动的系统和暖湿气流的抬升作用非常明显，并且怒江州北部处在青藏高原和云贵高原结合部西侧的“喇叭口”地形底部，上游天气系统和暖湿气流在“喇叭口”地形的引导下直接影响怒江州北部，地形对降水的增幅作用十分明显。

参考文献

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[2] 赵狄，姚平，杨若文，等.亚洲季风区平均雨季起始期的时空分布特征[J].云南大学学报（自然科学版），2006，28（4）：333-336.

[3] 和世元.谈谈怒江北部的春雨[J].云南气象，1985，6（1）：42-43.

[4] 郑建萌，朱红梅，任菊章，等.云南纵向岭谷区北部“春汛”的气候特征及成因[J].资源科学，2010，32（8）：1478-1485.

[5] 袁利平，武軍，秦炳文，等.2012年4月云南怒江持续性降水过程分析[J].贵州气象，2013，37（3）：1-6.

[6] 汪正林，党建涛.特殊地形及地形梯度对西昌发射场暴雨的影响[J].气象，2006，32（12）：36-42.

[7] 翟国庆，高坤，俞樟孝，等.暴雨过程中中尺度地形作用的数值试验[J].大气科学，1995，19（4）：475-480.