玉溪市一次大范围强降水天气过程分析

郭瑞 尤红 杨素雨 陈晓燕

摘要    利用常规观测、卫星、雷达、自动站等资料，对玉溪市2014年6月17日强降水天气过程的成因进行了分析。结果表明，本次强降水过程是在孟加拉湾低压外围西南暖湿气流引导水汽和不稳定能量向云南省上空输送，高原低槽东移、低涡切变线南下、冷锋西进到哀牢山，使得強冷、暖气流在云南中部交汇的背景下发生的。切变前后的高度场北高南低形势明显，切变线南压，高原低槽东移南压后的偏北气流加强了大气的斜压性，使得低层辐合加强，上升运动加强。卫星云图上，孟加拉湾低压外围对流云团发展，雷达回波以积云层状云混合型回波为主，并有回波不断从普洱向玉溪发展东移，呈“列车效应”，径向速度上有逆风区相对应，最终造成2014年16日20：00至17日20：00玉溪大范围强降水过程。数值模式预报天气学检验表明，模式对本次降水有很好的预报能力，但各模式之间存在显著的预报差异。

关键词    强降水;环流背景;物理量场;卫星;雷达;云南玉溪

中图分类号    P426.65        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）22-0142-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

玉溪市位于云南省中部，属中亚热带湿润冷冬高原季风气候，立体气候的特征十分明显，极端天气频发。由于强降水容易形成洪水内涝，影响作物生长，影响人类正常的生活环境，甚至还会威胁到人类的生命。因此，对强降水天气的分析与研究显得尤其重要。

多年来，气象工作者对强降水天气过程的发生发展做了许多研究。例如，张文军等[1]、杨 静等[2]分别通过数值模拟的方法，研究了强对流天气过程中的不同特征。许美玲等[3]对2001年10月25日发生在云南南部的一次暴雨过程机制进行了分析，指出天气尺度环境场为暴雨的发生提供了充沛的水汽来源，而中尺度系统则激发水汽的强烈辐合和向上输送，在使对流层中下层不断达到水汽准饱和状态的过程扮演了十分重要的角色。李  英等[4]指出，水汽通量辐合是云南产生强降雨的必要条件，而川滇间的低涡切变是云南产生暴雨的重要天气系统。李卫英等[5-7]指出在多普勒雷达图上，回波强度与速度场上的辐合带有很好的对应关系，当回波强度>36 dBZ时，就有闪电发生，强回波区与强闪电区一致。Williams指出地区、地理环境、天气条件等不同，闪电活动的特征也有很大的差别;对暴雨强对流天气过程中的闪电特征和雷达回波进行了研究，发现雷暴发生发展阶段闪电活动早于雷达回波10～30 min，有时达1 h以上，成熟阶段与强回波区基本吻合。

本文利用常规观测、卫星、雷达、自动站等资料，对玉溪市2014年6月17日强降水天气过程的成因进行了分析，以期为此类天气系统的预报提供参考。

1    天气过程概述

2014年6月17日受高原低槽、低涡切变和冷空气的共同影响，云南省玉溪市出现一次强降水天气过程。6月16日20：00至17日20：00全省出现19站大雨、5站暴雨、38站中雨，玉溪市的元江、新平和通海出现暴雨，降水量分别为77.5、65.5、61.4 mm，其中，元江为本次过程观测站最大降水量。此次高原低槽、低涡切变引发的滇中的强降水灾害天气过程具有影响范围广、降水强度强、有强雷暴伴随和局地洪涝重等特点。

由6月16日20：00至17日20：00玉溪强降水空间分布图（图1）可知，全市除澄江东南部降小雨，峨山中北部、澄江大部、江川东北部降中雨外，其余地区普降大到暴雨局地大暴雨，并伴有短时强降水、雷暴、大风等强对流天气。全市降水站点共有215个，过程降水量>25.0 mm的站点共有139站，其中25.0～49.9 mm的站点有72站，50.0～99.9 mm的站点有63站，100.0～199.9 mm的站点有4站。过程中区域自动站峨山县的丫则起站16日23：00至17日0：00出现了1 h最大降水量达51.9 mm，县区地面观测站1 h最大降水为元江27.9 mm（17日3：00—4：00），大部分县（区）的强降水时段位于16日21：00至17日8：00。

2    环流背景分析

6月16—17日受高原低槽、低涡切变和冷空气共同影响，全市大部分地区出现大雨，局地暴雨天气，南部最高气温下降5～9 ℃。强降水过程开始前，500 hPa上阿尔泰山的北部—蒙古国西北部—新疆中北部为一支比较强盛的西北气流，16日8：00 500 hPa上（图2）云南省大部为西偏南气流控制，高原低槽位于西安—重庆—西昌—丽江一线，低槽前后高度场相当，贝加尔湖有一560 dagpm低涡切变，中心为-21 ℃的冷平流中心，辽宁东部有一556 dagpm低涡，未来与贝加尔湖的低涡相对峙，致使贝加尔湖西侧的冷平流南下，有利于北方冷平流南下，孟加拉湾中北部上空有低压少动。16日8：00 700 hPa上川滇切变线在贵、滇北部和川南部上空，切变前后的高度场呈现北高南低形势。16日20：00 700 hPa上切变前后的高度场北高南低形势明显，切变线已南压至云南省中部，未来继续南压，其两侧温差加大，切变线与南压冷锋高低层配合，造成16日20：00至17日8：00玉溪市强降水过程。

相应地面图上6月16日14：00地面冷锋呈现西北—东南向，影响滇西北和滇东北，锋后有负变温和正变压对应，之后冷锋向西南方向移动，影响到滇中、滇东地区。20：00锋面影响到了昆明和玉溪东部。因此，过程高原低槽、低涡切变和地面冷空气南下共同触发了这次短时强降水天气过程。

3    物理量场诊断分析

分析实时观测资料的相关物理量场，总体上强降水区域上空低层有强水汽辐合对应。从水汽通量散度场来看，6月16日8：00 850 hPa上强水汽辐合中心位于孟加拉湾，有强闭合中心。云南除西北外，850 hPa上有水汽辐合，此时该区域700 hPa为水汽辐散;20：00 850 hPa昆明、楚雄东南部、玉溪北部对应闭合强中心，700 hPa上云南除西北、东北角为水汽辐散外其他地区为水汽辐合。说明强降水开始前云南低层有强水汽辐合上升运动对应，中低层从孟加拉湾上来西南暖湿气流的水汽条件、动力条件较好，如此云南省就有了水汽辐合上升运动的支撑，保障了从水汽源地孟加拉湾输送的水汽能在暴雨上空辐合抬升，以满足强降水所需的水汽条件。

过程前期玉溪市持续晴热高温天气积累了较高能量，6月16日14：00—20：00期间云南省除西北部和东北部K指数<32 ℃外，其余地区指数均>32 ℃，云南中部—南部K指数>40 ℃;16日20：00沙氏指数SI云南中部—南部为负，北部为正值;16日20：00云南中部对流有效位能CAPE在200～2 000 J/kg之间，玉溪上空值在-8～-3 ℃的负值区中，即在此12 h时段内滇中上空的位势不稳定能量是一个积累和增强的过程;随后12 h期间，假相当位温川南到滇中转为0～5 ℃的正值区，相应玉溪上空值在0～2 ℃的负值区中，12 h内低涡切变线自北向南影响滇中。从地面资料变化上看，通海站、新平站和元江站强降水开始前气压迅速上升、气温迅速下降、湿度增大，强降水时段内气压和湿度维持较高值，气温持续较低。

4    卫星云图分析

分析6月16日20：00至17日8：00的卫星云图（图3）发现，造成云南中部、南部的强降水天气，是由于高原低槽、低涡切变与孟加拉湾低压外围小对流云团激发的MCS强对流云团引发的。

16日22：30大理东部与楚雄西部交界处、玉溪北部有2个MCS对流云团发展南压，文山中东部与广西西南部的块状云团逐渐南压;17日1：30—4：30临沧中部有1个小MCS云团东北移动发展，与普洱北部、玉溪北部的MCS合并发展影响普洱东北部、玉溪北部，期间白亮、密实度最强的云团维持少动;7：30红河西北—文山南部连成对流云带，相应地区短时降水明显，MCS在新平、元江维持直至减弱后，于12：30东南移出玉溪市，至此此次玉溪市强降水过程完全结束。相应的水汽云图上可以看到，对流层中高层上孟加拉湾、中南半岛到云南上空为成片的白亮區，表明过程中水汽输送条件是有充分保障的，滇中上空MCS最强时也是其最白亮和密实时。

孟加拉湾中北部低压少动，对流层中低层稳定的西南或西偏南暖湿气流，利于孟加拉湾低压外围对流云团和水汽向云南上空输送。 另外，此次强降水过程是在考虑地形抬升作用的基础上，行星尺度、大尺度和中小尺度相互作用的结果。综合分析各类系统中影响因子的变化、各类尺度系统间的相互作用是做出准确预报的关键。

5    雷达回波分析

从昆明雷达站组合反射率上来看，16日20：23左右，易门西北部、澄江中部、通海南部、江川东部、江川南部与通海北部交界处、华宁西部、峨山中部开始有40.0 dBZ以上强回波发展，最强中心位于易门西北部，达46.4 dBZ，此后回波主体向西北移动。21：00开始不断有强回波从普洱镇沅东部进入新平境内，红河州石屏东北部也有强回波生成并向东北进入玉溪通海境内，期间不断有强回波从楚雄主体东移北上进入玉溪，影响易门、红塔区北部、昆明南部、澄江中北部。23：04易门境内强回波南压进入峨山北部继续向南、向东扩展，新平西部强回波发展。17日00：23峨山北部的强回波南压，新平中部的回波发展起来，维持在35 dBZ以上;00：49新平中部有大片>40 dBZ的强回波区，最强时达43 dBZ，以积云层状云混合回波为主;1：20开始不断有强回波从普洱元江境内墨江进入元江，1：00—7：00期间从普洱东北移的强回波列车效应般在经过新平、元江，维持在35 dBZ以上，造成新平、元江的强降水。在昆明雷达站径向速度图上（图4），滇中地区低层一直维持偏东风，高层为西南方，说明暖湿气流持续在底层冷空气上爬升。且16日20：52华宁北部出现逆风区，21：28华宁、易门出现逆风区，强回波顶高维持在5.5 km以下。强回波进入玉溪后向东扩展，不断有强回波从普洱列车效应般向进入新平、元江，5：00后玉溪中北部强回波减弱，地面降水减弱;新平、元江境内强回波受哀牢山地形影响移速减慢在原地减弱，8：00后玉溪南部强回波减弱南移，地面降水减弱。

6    结论

（1）高原低槽、低涡切变、冷空气共同影响，冷暖气流交汇造成了此次强降水天气过程。

（2）孟加拉湾带来的充沛水汽条件为强降水发生发展提供了有利条件。

（3）卫星云图上孟加拉湾热带低压外围对流小云团不断向云南上空发展，地面图上冷锋南下影响到滇中北部一线，冷锋附近小对流云团进一步发展对强降水的产生具有一定的预报指示意义。

（4）卫星云图能够较直观、连续地监测到对流云团的生成、发展与移动。因此，可运用云图分析积雨云范围扩大、亮温、色调是否更低、亮白等特征来判断积雨云的强度变化。

（5）雷达回波以积云层状云混合型回波为主，并呈“列车效应”，径向速度上有逆风区相对应，最终造成此次大范围强降水过程。

7    参考文献

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