北盘江地形造成的安顺市一次暴雨漏报过程分析

李启芬 汪超 蒙军 肖俊 罗乃兴

（1 贵州省安顺市气象局，安顺561000；2 贵州省气象台，贵阳 550000；3 贵州省贵阳市气象局，贵阳550000）

0 引言

已有许多学者对山区地形对降水的影响进行了研究。如矫梅燕等分析并指出地形对强对流天气有影响，郭金兰等对地形作用产生的一次强降水过程进行了分析，翟国庆等分析了中尺度地形对强降水区的分布有重要影响。由于地形本身尺度与大气相互作用的复杂性，导致地形影响降水的动力、热力、微物理效应也十分复杂，而这正是导致天气系统中局部异常天气产生的一个主要因素。不同地形对降水的增幅机制不同，其中峡谷地形是我国大暴雨发生的一种常见重要地形。章淹研究指出：峡谷内地形变化复杂，除峡谷地形外，还有喇叭口以及陡坡或迎风坡等地形，多种地形综合作用的地方常为暴雨中心之所在。彭乃志等研究表明，当气流偏向沿着峡谷吹时，由于流区压缩，会产生狭管效应，使谷内风速辐合加强。余锦华等研究指出，峡谷不仅影响盛行气流的风速、风向，还影响其水平、垂直分布。吴翠红等对湖北省的两次大暴雨过程对比分析了峡谷地形的增幅机制，结果表明，流入峡谷的地面气流与复杂地形相互作用，在峡谷内产生局地气旋性小环流或气流汇合区，地形性涡旋的生成对降水增幅起到关键作用。刘蕾等分析了中尺度地形对柳州一次大暴雨过程的影响，中尺度地形影响对特大暴雨的雨带分布基本面貌没有起决定性的作用，但是地形对强降水的强度和落区有较大的影响。以往研究从不同方面对地形对暴雨的作用进行了分析，然而，地形影响降水的动力、热力、微物理效应十分复杂，揭示地形对强降水作用的本质特征仍需进一步深入细致的研究。

贵州地处乌蒙山脉南端，云贵高原北部，下垫面性质复杂，地形地貌特征多样化，其特殊的地理位置和大气环流等因素影响，形成了贵州独有的天气气候特征。安顺市位于贵州中西部—贵州高原苗岭山脊线上，山谷风明显，同时地处长江水系乌江流域和珠江水系北盘江流域的分水岭地带，是世界上典型的喀斯特地貌集中地区，平均海拔高度在1102～1694 m，全境海拔高度560～1500 m，南部海拔高度镇宁自南向北逐步增加，西面关岭、东面紫云海拔高度亦较镇宁高，形成了明显的峡谷及迎风坡。2015年6月25日夜间至26日清晨，沿着该峡谷地区，安顺市出现了暴雨天气过程，本文利用MICAPS常规观测资料、逐6小时的FNL 1°×1°再分析资料以及贵阳雷达站点雷达资料，分析此次过程的大尺度环流背景、影响系统和环境条件，着重探讨了峡谷地形、迎风坡对强降水的作用。

1 过程概述和环流背景分析

2015年6月25日夜间至26日白天受副高西北侧、热带低压东侧偏南气流影响，安顺市出现大范围雷阵雨天气，全市普降小到中雨，共出现14个站点的暴雨天气过程，暴雨主要集中在安顺市南部镇宁和紫云之间北盘江支系打邦河和清水河的峡谷所在地。

图1 可见，北盘江支系打邦河和清水河在安顺市南部镇宁县及紫云西南部（如图中红圈内），而沿着打邦河和清水河自南向北海拔高度逐渐增加，打邦河西侧、清水河东侧海拔高度较两支支系所在地较高，故形成峡谷形状的地形。

安顺市25日白天到夜间从高层到地面均是受到一致的偏南气流影响，该偏南气流位于副热带高压西北侧、滇桂热带气旋东侧，且途经南海地区，这使得暖湿气流在带来水汽供应的同时，也有利于对流有效位能CAPE的产生和维持。该偏南暖湿气流沿着北盘江支系打邦河和清水河形成的峡谷自南往北输送并爬升。同时又位于太平洋副热带高压西北侧、减弱后的热带低压东侧，高层有辐散，因此造成低层有一定的辐合上升运动，此外，安顺市上空500 hPa、700 hPa及850 hPa上存在明显的风速切变辐合。

2 动力条件和热力条件分析

2.1 热力条件分析

从上述的环流背景可知，此次过程是在副热带高压西北侧、减弱的滇桂热带气旋东侧偏南气流这一大背景下产生的，这支偏南气流途径南海地区，这使得暖湿气流在带来水汽供应的同时，也有利于对流有效位能CAPE的产生和维持。从图2可见，贵州地面至300 hPa的比湿在25日14点后至20点有所增加，对流有效位能CAPE在白天亦有所积聚，25日20时CAPE值最高，尤其贵州西部的安顺至毕节东部，有CAPE值的大值中心，到26日02时能量减弱。

由图3可知，25日14—20时700 hPa和850 hPa比湿有所增加，尤其省西部地区850 hPa上比湿增加到13 g/kg，到26日02时安顺市上空700 hPa比湿增加到13 g/kg。

综上，25日14时至26日02时，安顺市能量和水汽先积聚后有所释放减小，而此次过程的强降水时段就在26日02—06时。因此，降水过后，能量释放，比湿和能量均减弱。

图2 2015年6月25日夜间至26日清晨对流有效位能CAPE随时间的演变（单位：J/kg）Fig.2 Evolution of convective effective potential energy CAPE from night of 25 June to morning of 26 June 2015 (unit: J/kg )

图3 2015年6月25日700 hPa（第一行）和850 hPa（第二行）比湿演变（单位：g/kg）Fig.3 Evolution of specific moisture of 700 hPa (the first line) and 850 hPa (the second line ) on 25 June 2015 (Unit: g/kg)

贵阳探空图（图略）显示，25日08时湿层深厚，湿层接近500 hPa，但几乎没有什么能量，沙市指数为1.88 ℃，K指数为35 ℃，到14时，CAPE值达到498.9 J/kg，沙氏指数为1.11 ℃，K指数为38 ℃，20时CAPE值达到1893.7 J/kg，K指数40 ℃，沙氏指数-1.41 ℃，26日08时能量有所释放，减小到587.8 J/kg，K指数为39 ℃，沙氏指数为-0.12 ℃。可见，25日白天贵州上空有能量的积聚和不稳定层结的形成。此外，在此次强降水当日08时，贵州中西部上空不满足6月短时强降水的阈值，但是，到了晚上20时，贵州中西部上空基本满足6月短时强降水的阈值（表1）。这一现象的出现，源于25日白天受副热带高压西北侧、热带气旋东侧偏南气流以及地面热低压的共同影响，有能量的积聚以及不稳定层结的形成，到傍晚至夜间，降水发生，能量释放，不稳定层结减弱。

表1 强降水过程环境参数（贵阳）Table 1 Environmental parameters of heavy precipitation process (Guiyang)

2.2 动力条件分析

此次过程的环流背景为西太平洋副热带高压西北侧、减弱的热带气旋东侧，根据ω方程可知，在副热带高压西北侧、东风波波槽前将造成上升运动，这为本次强降水过程提供了一定的动力条件。

从700 hPa和850 hPa风场演变可知（图4），25日08时在云南东部、广西西部为一热带低压，该热带低压向西北方向移动并减弱。25日14时，从川滇有一暖舌伸向贵州，850 hPa上，安顺市位于热带低压东侧，受东南气流影响，且存在风速的辐合。到25日20时，700 hPa上还可见热带低压，安顺市位于热带低压东北侧，受东南气流的影响，黔西南东部到安顺存在风速的辐合；850 hPa已分析不出热带低压，仍然受东南气流影响，2层的暖舌维持；26日02时，700 hPa已转为南风，850 hPa亦转为南风，风速减小，700 hPa和850 hPa贵州上空的暖舌消失。整个过程并未有冷空气的影响，而是受偏南气流的影响。因此，这是一次暖区暴雨。在强降水发生前，低层850 hPa存在风速的辐合切变。由于地形的作用，25日强降雨发生前，在安顺市中南部存在风的切变。

图4 2015年6月25日700 hPa（第一行）和850 hPa（第二行）风场和温度场（阴影）演变（速度单位：m/s；温度单位：℃）Fig. 4 Evolution of wind and temperature fields (shadows) at 700 hPa (the first line) and 850 hPa (the second line) on 25 June 2015（wind, unit: m/s, temperature, unit：℃）

从安顺市南部良田（a）、中部革利（b）和北部药寨（c）逐小时降水随时间的变化（图5）可见，此次强降水从安顺市南部地区开始，自南向北逐步开始发生降水：南部地区从25日19时开始降水，到26日02时开始降水强度陡然增强，小时雨量达17.8 mm；中部革利明显降水开始于26日03时，小时降水量达18.8 mm，05—06时降水强度达19.4 mm/h；北部药寨04时小时降水量23.8 mm。可见，自南向北，随海拔高度的增高，降水强度亦增强，最强为北部的药寨。因此，选取安顺市自南向北的站点，分析其海拔高度和最大小时降水量的关系，如图5d。可以看到，自南向北，随着海拔高度的升高，最强小时降雨量亦增加，两者有着很好的对应关系。

图5 良田（a）、革利（b）、药寨（c）2015年6月25—26日逐小时降水及不同高度站点的最强小时雨量（d）Fig.5 Hourly precipitation of Liangtian (a), Geli (b) and Yazhai (c) from 25 to 26 June 2015, and maximum hourly rainfall at different height stations (d)

2.3 雷达回波特征

以上分析表明，此次暴雨过程强降雨时段主要集中在26日02—06时，而从贵阳雷达站点的雷达回波演变来看（图略），26日01时37分在黔西南北部有一对流回波生成，并逐步向北移动，02时12分北移至安顺市镇宁县南部，尤其在良田回波有所增强，强度达35 dBz以上，且持续时间较长，良田02—03时小时雨量达17.8 mm，在偏南气流作用下，回波继续北移，强度继续增强，至03时14分，镇宁南部良田和中部革利分别出现40 dBz以上的回波中心，此时革利小时雨量达18.8 mm，对流回波在偏南气流作用下，继续沿北盘江北移，位于良田和革利的较强回波维持，至04时40分，西秀区药寨出现强回波中心，强度大于40 dBz，这时药寨出现23.8 mm/h的短时强降水，05时20分，镇宁革利回波再次增强，小时雨量达到19.4 mm。06时18分安顺市回波强度减弱，强降水过程区域结束。

从贵阳雷达站点雷达回波随时间演变情况来看，此次我市强降水受北盘江地形影响，在偏南气流影响下，对流云团沿着北盘江爬升，在地形作用下，强度增强，且持续时间较长，导致此次暴雨过程的出现。

3 结论

此次暴雨过程是一次漏报过程，应用MICAPS常规观测资料、FNL1°×1°再分析资料以及贵阳雷达资料对本次强降水过程进行分析后，可得到以下结论：

1）此次强降水过程，安顺位于副热带高压西北侧、减弱的热带低压东侧，这使得低层暖湿气流在带来水汽供应的同时，也有利于对流有效位能CAPE的产生和维持，且根据ω方程可知，副热带高压西北侧、东风波槽后有利于产生上升运动；同时，安顺南部镇宁至西秀区一带自南向北海拔高度逐步增加，为北盘江支系打邦河和清水河形成的峡谷所在地。副热带高压西北侧、减弱的热带低压东侧的偏南气流沿着该峡谷自南向北爬升，同时，由于地形的存在，偏南气流在向北移动过程中，存在风速的辐合，地形作用为这一次暴雨过程提供了较强的动力抬升条件，而这次暴雨就发生在沿着北盘江支系形成的峡谷爬升的迎风坡处。因此，这是一次在副热带高压西北侧、减弱的热带低压东侧偏南气流以及地形的共同作用下产生的暖区暴雨。

2）此次强降水过程当日（25日）08时的环流背景，探空资料中显示的热力条件均能产生一定的降水，但是，并不是暴雨发生的环流形势，各家数值模式均未报暴雨，导致此次暴雨过程为一次漏报过程。因此，在今后的预报工作中，应注意环流形势随时间的演变以及出现类似环流特征时要特别北盘江地形的作用，从而提高暴雨预报的准确率。

本次暴雨过程发生的一个重要影响因子是北盘江支系打邦河和清水河形成的峡谷地形作用，但是，地形的作用到底有多大，这还需要更多的相似个例进行对比、总结分析。此外，精细化初始场信息的缺乏是中小尺度强对流天气漏报的重要原因，这在山区尤为明显。正因如此，目前的各种预报方法，包括数值预报无法准确预报复杂地形作用导致的强对流天气，这是亟待解决的问题。