2019年6月桂北一次持续暴雨过程特点及诊断分析

张凌云 刘蕾 苏小玲

摘要 利用NECP再分析资料、常规资料和区域自动气象站资料，分析了2019年6月5～13日桂北地区的持续暴雨天气过程特点，从环流形式场、重直速度场、散度场以及经向风、纬向风等方面深入分析持续暴雨的动力和触发机制。结果表明：（1）暖区暴雨阶段的触发机制主要是高空槽叠加在低空急流上的动力作用，这一阶段高空西风槽具有主导作用;（2）在锋面暴雨阶段，为高空西风槽、低空切变线和地面冷空气共同触发，西风槽表现得比暖区暴雨阶段更加明显;（3）散度场的低层辐合、高层辐散特征在暖区暴雨阶段表现得较弱，在锋面暴雨阶段表现得较强。

关键词 西风槽;低空急流;经向风;纬向风

中图分类号：P426 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）07–0049–04

持续性暴雨易引发江河洪涝，造成严重的灾害损失，其成因和机制一直是气象科学研究的重点和难点。陶诗言等学者[1-4]研究了季风涌对持续性暴雨的作用，认为季风涌为我国南方持续性暴雨提供了必需的水汽。较多学者通过对华南地区大量持续性暴雨的个例研究认为，华南持续性暴雨的水汽来源主要有3个，分别是西太平洋的东风转向输送、南海上空的西南风输送、索马里越赤道气流的西风转向输送[5-8]。较多学者深入研究了2005年6月华南特大持续性暴雨，认为南半球冷空气爆发、副高强度偏强、位置偏西偏南、高低空急流等是持续暴雨的主要成因[9-13]。此外，也有较多学者研究了广西的持续性暴雨，李向红等[14]认为，孟加拉湾旺盛对流对广西持续性暴雨具有前兆信号。刘国忠等[15]认为2015年7月广西持续性暴雨与副高强度、位置密切相关。其他学者也从不同角度研究了广西持续暴雨的成因和预报着眼点[16-18]。

2019年6月，桂北地区发生了一次持续性暴雨过程，多条河流超警戒水位，城镇内涝严重，直接经济损失达44亿元。运用常规资料、区域自动站资料及NECP再分析资料深入研究此次持续性暴雨过程，以探寻此类长时间持续暴雨的物理条件和触发机制，为今后的预报服务提供参考。

1 持续暴雨过程特点

受高空槽、低空急流、低空切变线、地面弱冷空气影响，2019年6月5—13日，桂北地区出现了一次持续暴雨天气过程，最大过程累积雨量达863.5 mm（图1），最大24 h雨量达327.8 mm，最大1 h雨量达134.4 mm，9日13：00出现在桂林市山水阳光城（图2）。此次持续暴雨过程具有局地性强、暴雨落区不确定、局地暴雨强度大等特点，整个过程并没有在某一个时段内出现大范围暴雨，而是呈现出区域性特点，且还有短时间的间歇期。根据不同时段形成桂北暴雨的天气系统不同，可以将此次持续暴雨过程划分为前期的暖区暴雨阶段和后期的锋面暴雨阶段。

1.1 6月5—9日暖区暴雨阶段

6月9日前，850 hPa广西为一致的偏南气流或偏南急流控制，切变线未进入广西，因此6月5—9日划分为暖区暴雨阶段（图3）。在暖区暴雨阶段，强降雨的局地性更加明显。6月5日，分别在桂东北和桂西北出现了2个暴雨中心，最大雨量169 mm。6月6日，暴雨区略有扩大，局地性仍较强，最大雨量为182.5 mm。6月7日，暴雨连成片，但范围仍较小，最大雨量为224.9 mm。6月8日，仅在桂东北有一个范围很小的暴雨点，桂北大部地区都没有明显降雨，强降雨出现短暂的间歇期。6月9日，降雨再次增强，暴雨范围仍集中在桂东北，并出现了此次持续暴雨过程的最强24 h雨量（327.8 mm）和1 h雨量（134.4 mm），桂西北只出现了几个零星的暴雨点。

1.2 6月10—13日锋面暴雨阶段

6月10日后，850 hPa切变线逐渐南压进桂北，地面弱冷空气也逐渐入侵桂北，因此将6月10—13日劃分为锋面暴雨阶段（图4）。锋面暴雨阶段，强降雨范围扩大，区域性明显。6月10日，暴雨范围明显比前期大，整个桂北地区暴雨成片分布，最大雨量为215.7 mm。6月11—12日切变线减弱北抬，强降雨减弱，再次出现间歇期。6月13日，切变线和冷空气再次南压进广西，在桂东和桂西地区再次出现较大范围的区域性暴雨，最大雨量为214.3 mm。

2环流形势分析

2.1 500 hPa环流形势

6月4—13日持续暴雨过程期间，500 hPa高度场中高纬为两槽一脊，低纬地区为多波动形势，副高东西环断裂，东环副高脊线位于20°N左右，西脊点到达中南半岛北部，其形成的高压坝非常有利于孟加拉湾的水汽源源不断地向桂北地区输送，而云贵高原又不断分裂出小槽，向下游桂北地区东移，为暴雨的形成提供了持续的动力和触发作用。根据20°N作588线的经向时间剖面图（图5），6月13日以前，副高一直维持在110°E以西，在6月5—9日暖区暴雨阶段，副高甚至西伸至90°E附近，而到了6月11—13日锋面暴雨阶段，副高维持在110°E附近，说明在暖区暴雨阶段高空槽较浅，而在锋面暴雨阶段高空槽较深。6月13日以后，副高明显东退，持续暴雨过程随之结束。

3.2 低层环流形势

图6给出的是6月5—13日850 hPa平均风矢量场和沿110°E的风矢量纬向时间剖面图。在持续暴雨过程中，广西区域平均为西南气流，桂北则位于急流左侧的西南气流辐合区域内，有利于辐合抬升触发暴雨。同时，较强的西南季风水汽输送带自孟加拉湾一直延伸到长江流域以南地区，为桂北地区的持续暴雨提供了源源不断的水汽。在6月9日之前的暖区暴阶段，季风涌几乎到达30°N，桂北地区的暴雨发生在850 hPa的南风区，而6月10日以后，季风涌明显南落，850 hPa切变线南压至25°N附近。6月11—12日强降雨间歇期，切变线减弱北抬，偏南气流增强，6月13日20：00，切变线再次南压至20°N附近，广西区域转为偏北气流控制，持续暴雨过程结束。

3 熱力条件分析

此次持续暴雨过程的最强降雨中心和最高暴雨频数主要位于桂东北，因此选取桂林探空站作为热力条件分析的主要代表站。由表1可知，6月3日20：00～13日20：00桂林站各时次的稳定度指数和降水量变化情况。暴雨过程开始前，桂林站的K指数、CAPE值都比较小。在持续暴雨过程期间，K指数基本维持在35℃以上，沙氏指数基本为负值，CAPE值、Θse值均维持在较高水平。据统计，6月4日20：00～12日20：00，桂林站的K指数、沙氏指数、CAPE、Θse平均值分别为38.7℃、 -2.1℃、1 415.8 J/kg、80.0℃，而桂林站的12 h平均降雨量也达25.1 mm，为大雨量级。同时统计了同时段桂西北河池站的各稳定度指数，6月4日20：00～12日20：00，河池站K指数、沙氏指数、CAPE、Θse平均值分别为39.0℃、 -2.4℃、1 584.4 J/kg、83.0℃。由此可见，在持续暴雨过程期间，整个桂北地区长时间处于高温高湿的环境条件下，有利于不稳定能量的积累。13日08：00以后，桂林站的沙氏指数转为正值、CAPE值降为零，持续暴雨过程结束。

4 动力条件分析

4.1 200 hPa南亚高压

从6月4—13日200 hPa的高度场可以看出，持续暴雨过程期间，南亚高压稳定盘踞在中南半岛—孟加拉湾—云贵高原—华南一带，桂北位于南亚高压东北侧的强辐散区，有利于产生抽吸作用，为持续暴雨提供较好的高层动力条件。对比同时段的200 hPa和850 hPa的平均风矢量场，桂北地区正好处于高空急流右侧和低空急流左侧的高低急流耦合区，非常有利于对流触发（图7）。

4.2 低层辐合、高层辐散

沿25°E、25°N作散度的垂直时间剖面图（图8），在持续暴雨过程期间，散度场呈现出低层辐合、高屋辐散的特点，但在降雨局地性偏强的时间段（6月5—7日），低层辐合、高层辐散值较小，在强降雨间歇时段（6月8日、6月11—12日）低层甚至表现出负散度区。而在强雨强度较强的6月9—10日和6月13日，则表现出明显的低层辐合、高层辐散，说明散度场对较大范围的区域性暴雨比局地性暴雨具有更强的指示作用。

5.3 明显的上升运动

根据110°E平均垂直速度剖面图和平均经向垂直环流剖面图（图9）可知，在桂北地区（25°N～27°N）确实存在明显的上升运动，垂直速度负值区延伸至200 hPa左右，说明在暴雨过程期间，上升运动十分强烈。

5.4 经向风、纬向风分析

为进一步了解持续暴雨过程的动力触发机制，对105°～115°E、20°～25°N分别作经向风（图10）和纬向风（图11）垂直时间剖面图。可以看出，在6月5—9日的暖区暴雨阶段，低层偏南风和高空西风都较强，说明在暖区暴雨阶段，是高空西风槽叠加在低空急流上产生的动力触发机制，这一阶段西风槽的动力作用较明显，但西风不强，说明西风槽不深，以小波动为主。在6月10—13日锋面暴雨阶段，低层偏南风减弱，并出现偏北风，而高空西风则明显增强，说明高空西风槽加强，同时低层到地面有切变线与冷空气共同作用，符合锋面暴雨的动力触发机制。

5 结论

分析了2019年6月5—13日桂北地区的持续暴雨天气过程特点，并从环流形式场、重直速度场、散度场、经向风、纬向风等方面深入分析了持续暴雨的动力和触发机制，得出以下结论：

（1）此次持续暴雨过程可划分为暖区暴雨阶段和锋面暴雨阶段，暖区暴雨阶段局地性强、落区不确定、局地雨大，锋面暴雨呈现出区域性。

（2）暖区暴雨阶段的触发机制主要是高空槽叠加在低空急流上的动力作用，这一阶段高空西风槽具有主导作用。

（3）在锋面暴雨阶段，为高空西风槽、低空切变线和地面冷空气共同触发，西风槽表现得比暖区暴雨阶段更明显。

（4）散度场的低层辐合、高层辐散特征在暖区暴雨阶段表现得较弱，在锋面暴雨阶段表现得较强，说明散度场对锋面暴雨的指示作用较暖区暴雨明显。

（5）关于长时间的持续暴雨过程，其触发和维持机制、暴雨的落区等是预报中的难点，分析得较为粗浅，有待在今后工作中开展更多个例研究，以不断提升预报技术水平。

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责任编辑：黄艳飞

Process Characteristics and Diagnostic Analysis of a Continuous Rainstorm in Northern Guangxi in June 2019

ZHANG Ling-yun et al （Guangxi Liuzhou Meteorological Bureau， Liuzhou， Guangxi 545001）

Abstract Using NECP reanalysis data， conventional data and regional automatic weather station data， the characteristics of the continuous rainstorm weather process in northern Guangxi from June 5 to 13， 2019 are analyzed. The dynamic and triggering mechanism of continuous rainstorm are deeply analyzed from the aspects of circulation form field， gravity direct velocity field， divergence field， meridional wind and zonal wind. The results show that： （1） the triggering mechanism of rainstorm stage in warm region is mainly the dynamic effect of high-altitude trough superimposed on low-level jet， and the high-altitude westerly trough plays a leading role in this stage; （2） In the frontal rainstorm stage， it is triggered by the upper westerly trough， the low-level shear line and the ground cold air. The westerly trough is more obvious than the warm rainstorm stage; （3） The characteristics of low-level convergence and high-level divergence of divergence field are weak in the warm region rainstorm stage and strong in the frontal rainstorm stage.

Key words Westerly trough; Low level jet; Meridional wind; Zonal wind