2018年6月贵州一次持续性降水天气过程分析

谢智沛,吴曲琳,闵 怡,莫新梅,刘 飞

(贵州省惠水县气象局，贵州 惠水 550600)

0 引言

暴雨是对贵州民生经济造成严重危害的主要气象灾害之一。贵州省的暴雨过程常常具有大范围或成片发生、降水时间集中，即雨强大，降水总量大等特点，极易引起洪涝及山洪暴发导致的次生灾害。

每年夏季在西太平洋副热带高压的影响下，来自北方的冷空气与来自孟加拉湾、南海和热带西太平洋的暖湿水汽在长江流域交汇，使得长江中下游易在6、7月份发生持续性暴雨，造成严重的洪涝灾害[1]。黄荣辉等[1]在对影响长江流域持续性降水因子的研究中指出，长江流域发生持续性暴雨时，北方有弱冷空气在频繁的活动，并会持续不断地输送到南方。稳定存在的环流形势场是造成持续性大范围降水天气过程的有利条件[2]，500 hPa的环流形势是分析天气过程的主要对象[3]，因为在长江流域发生持续性降水天气时500 hPa中高纬地区大尺度稳定持续的槽脊环流场会为长江流域提供降水所需的冷空气。郑仙照等[4]利用中尺度数值模式输出结果对不稳定能量的分析结果表明,位势不稳定能量的释放是导致暴雨发生发展的机制之一。

近年来专家学者对贵州降水天气过程的研究有了很大的进展并取得了不少研究成果，从降水影响系统、中尺度特征、降水空间分布以及El-Nio事件与降水关系的影响等方面揭示了贵州的降水特征。如罗喜平[5]等对青藏高原冬季多雪年、少雪年与贵州6月降水关系的研究中表明，青藏高原冬季多雪年时，贵州6月降水偏少；反之青藏高原冬季少雪年时，贵州6月降水则偏多。辜旭赞等[6]通过对降水发生的水汽场及对中尺度特征的模拟研究结果表明，在低空切变线和小尺度雨团以高空槽前上升运动为背景场时，这一配置能有效诱发降水天气的发生。伍红雨[7]等在贵州夏季降水的环流特征分析中指出，贵州多、少雨年夏季环流有明显的不同特征，多雨年时南压高压偏强，贵州受西南季风影响大，且西太副高脊线偏南偏西；少雨年时，西太副高脊线常较常年明显偏北，其他环流特征与多雨年相反。王芬[8]等在将贵州夏季月降水资料和前期北太平洋海温资料两者进行SVD分析的结果表明，贵州降水偏多年与El-Nio事件关系不密切，但贵州降水偏少年与La-Nia事件关系密切。吴哲红[9]等通过对贵州暴雨的数值模拟得出贵州降水与西南涡、中层中尺度系统东移发展加强密切相关。严小冬[10]等利用正交函数(EOF分解)的方法对贵州月、季降水特征根和特征向量统计分析得出，贵州降水的空间分布特点为东部多于西部、南部多于北部。

本文利用常规气象降水观测资料和再分析资料对2018年6月20—24日贵州的连续性降水期间的环流形势、水汽条件及动力条件进行综合分析，以探究此次降水天气持续时间长，影响范围广的原因。

1 资料说明

选用常规气象降水观测资料及NCAR提供的每6 h一次，垂直方向1 000～100 hPa共31层等压面的高度场(H)、温度场(T)、风场(u、v)及相对湿度场(RH)，垂直方向1 000～100 hPa共21层等压面的垂直速度场(ω)，水平空间分辨率为1°×1°的全球格点逐日再分析资料。通过高度场、距平场、相对湿度场、水汽通量、垂直速度、散度场、K指数等影响机制分析研究造成2018年6月20—24日贵州持续性降水天气过程的原因。

2 降水实况

图1是2018年6月20日08时—24日08时贵州省的降水实况分布图。从图中可看出在6月20—24日，贵州省出现持续性的大范围强降水天气过程。强降水落区主要位于贵州省毕节中部、安顺北部和南部、黔南州西部和东南部以及黔西南州的西南部和东北部。6月20日08时—24日08时贵州省的84个国家站中，有5站降水量≥200 mm、20站降水量≥100 mm、33站降水量≥50 mm，其中麻江站20—24日累计降水量达325.4 mm，为全省最多。

图1 2018年6月20日08时—24日08时贵州省降水量分布图(单位：mm)Fig.1 Distribution of precipitation in Guizhou from 08∶00 BT 20 June 2018 to 08∶00 BT 24 June 2018(unit:mm)

3 形势场分析

3.1 大尺度环流背景

南压高压(图2a)中心强度为16 800 gpm，高压呈东西向带状分布并大范围控制中国淮河以南的地区，高压中心一直维持在90°E青藏高原上空，高压脊线稳定在27°N附近。贵州处在南压高压前部的高层辐散、低层辐合气流中，有利于降水的发生。亚欧大陆中高纬地区(图2b)呈现出两槽一脊的稳定环流形势。从日本海北部的低压中心延伸出一条沿海大槽南至东海附近，位于里海东北侧有一中心强度为5 520 gpm的闭合低压中心，高压脊位于贝加尔湖西侧。北方冷空气不断沿高压脊前南下至中国南部。西太平洋副热带高压呈东西向带状分布位于中国南海东侧，在南方建立了一条明显的西南暖湿水汽通道，副高边缘的偏南气流向南方持续不断地输送暖湿水汽。低空西南气流(图2c)向南方源源不断的输送暖湿水汽，切变线稳定位于浙江中部至贵州北部。降水一般发生在江淮切变线右侧[11]，与图1强降水中心位置相吻合。

图2 2018年6月20—24日100 hPa平均位势高度(a)、500 hPa平均位势高度(b)和850 hPa平均位势高度(c)分布(阴影区代表海拔大于3 000 m，矢量箭头代表风向，单位：gpm)Fig.2 100 hPa average potential height(a)、500 hPa average potential height(b)、850 hPa average potential height(c)during June 20-24 2018(Shaded areas represent altitudes greater than 3000m, and vector arrows represent wind directions, unit:gpm)

3.2 高低空急流

在80°～140°E、31°～50°N范围有明显的高空急流区(图3a)，急流区呈东西向带状分布，急流中心风速为50 m/s。由图3b看出，低空急流分布较宽，且呈东北—西南向带状分布，急流中心风速为20 m/s，且急流两侧具有明显的风切变。低空急流从阿拉伯海途经孟加拉湾输送充足的西南暖湿水汽到贵州上空。贵州位于高空急流的右侧、低空急流的左侧，高低空形成次级环流，低空辐合、高空辐散的配置，为贵州2018年6月20—24日强降水创造了有利条件。

4 物理量场分析

4.1 水汽条件

降水的产生往往对当地的水汽条件有较高的要求。从850 hPa相对湿度场中可以看出(图4a)，贵州在6月20—24日均处于相对湿度>80%的湿区中，水汽条件良好。从图4b中可看出，水汽通量散度负值区呈东北西南向带状分布在贵州，说明在此处有较强的水汽产生辐合。此外，850 hPa上低空暖湿气流不断输送到贵州，使得贵州一直处在饱和湿区内，同时水汽通量辐合区的北侧有切变线，南侧有低空急流，对此次持续性强降水过程来说是有利的形势场配置；而100 hPa上贵州位于南压高压前部的高层辐散、低层辐合气流中，有利于低层水汽辐合上升凝结成雨。

4.2 动力条件

由图5a看出，200 hPa上贵州大部地区位于正散度值区中，存在下沉运动。由图5b看出，850 hPa上贵州处在等值线强度为-0.5 s-1的负散度区中，存在较强的辐合上升运动。贵州上空高层辐散、低层辐合的形势配置为此次降水提供了有利的上升运动条件。由图 5c看出，贵州处在垂直运动负值区中，存在上升运动，且贵州南部略偏东处的垂直速度闭合中心强度为-0.2 Pa·s-1，垂直运动上升较强，与图4a中相对湿度饱和区和图4b中水汽通量辐合区位置相对应。

由此可见，6月20—24日，贵州具有的良好水汽和动力条件是导致此次持续性降水天气过程发展的重要原因，并在贵州南部略偏东处出现强降水(见图1)。

图3 2018年6月20—24日200 hPa平均流场(a)和850 hPa平均流场(b)分布(图a阴影区表示平均风速≥20 m/s，图b阴影区表示平均风速≥9 m/s，单位：m/s)Fig.3 200 hPa average flow field(a)and 850 hPa average flow field(b)during June 20—24 2018(The shaded area in Fig.a represents the average wind speed ≥20 m/s, and the shaded area in Fig. b represents the average wind speed≥9 m/s, unit:m/s)

图4 2018年6月20—24日850 hPa相对湿度(a)、水汽通量散度(b)分布(单位：%,g·cm-2· hPa-1·s-1，矢量箭头代表风向)Fig.4 850 hPa relative humidity(a)and water vapor flux divergence(b)during June 20-24 2018(unit: %, g·cm-2· hPa-1·s-1，vector arrows represent the wind direction)

图5 2018年6月20—24日200 hPa散度(a)、850 hPa散度(b)及垂直速度(c)分布(单位：Pa·s-1， s-1，图b虚线表示散度为负)Fig.5 200 hPa divergence(a)、850 hPa divergence(b)and vertical velocity(c)during June 20-24 2018(unit: Pa·s-1,s-1, Fig.b indicates the divergence is negative)

4.3 K指数

由850 hPa K指数分布图看出(图略)，6月20—24日，贵州处在K>38 ℃的南北向狭长带状分布的控制范围内，为明显的层结不稳定区，有强的不稳定度，为降水提供了有利的不稳定条件。与相对湿度饱和区、水汽通量辐合区、垂直速度负值区以及高层辐散低层辐合的散度区均相对应，有利于此次贵州持续性强降水天气过程的发生。

5 结论与讨论

①100 hPa高度场上，南压高压大范围控制中国淮河以南的地区，贵州处在南压高压前部的高层辐散、低层辐合气流中，有利于降水的发生。500 hPa高度场上，亚欧大陆中高纬地区两槽一脊的稳定环流形势使得北方冷空气不断沿高压脊前南下至中国南方。西太平洋副热带高压呈东西向带状分布在中国南海东侧，在中国南方建立了一条明显的西南暖湿水汽通道。

②低空急流将来自孟加拉湾的暖湿水汽持续输送到贵州，使得贵州一直处在相对湿度>80%的饱和湿区里且有较强的水汽产生辐合。切变线位于低空急流左侧，风切变加强了低层的辐合上升运动。良好的水汽条件和强烈的上升运动是造成这次降水天气过程的有利机制。

③在2018年6月20—24日持续降水过程中，贵州一直处在层结不稳定区中(K>38 ℃)，有较强的不稳定度，不稳定能量与水汽、动力条件相结合，有益于降水天气过程的发生。