攀枝花“6·14”暴雨水汽来源分析

收稿日期：2023-10-10

作者简介：李玄（1996—），男，四川广安人，助理工程师，主要从事气象数据分析与应用研究工作。

摘 要：利用常规观测数据、ERA5再分析资料、NOAAReanalysis资料以及NCEP GDAS数据，对2020年6月13日—14日攀枝花暴雨天气过程及水汽来源进行了分析，结果表明：此次暴雨过程由500 hPa、700 hPa切变、局地对流和地面冷空气的共同作用下发生。在此次暴雨过程中，东南气流和东北气流对引导水汽输送和造成水汽辐合起着至关重要的作用。在降水发生时期，当地作为水汽辐合中心，为此次暴雨提供了充足的水汽条件。影响此次降水的水汽主要来源于孟加拉湾和阿拉伯海，其中孟湾的水汽贡献最大，700 hPa上水汽贡献率达47%，500 hPa上水汽贡献率达38%，并且水汽源地的高度较高，位于5 000 m以上。

关键词：暴雨；水汽输送；水汽源地；HYSPLIT

中图分类号：P458.121.1 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）04–0-03

近年来，在全球气候变暖的大背景下，各类极端天气事件频发，气象灾害造成的损失和影响不断加重[1]。暴雨、洪涝、滑坡、泥石流等气象灾害与降水量、降水强度密切相关。同时，暴雨预警信号更直接与降水强度相联系。广大气象工作者十分重视对暴雨过程的研究[2-3]。

暴雨的形成主要需要三大条件，分别为充足的水汽、强盛而持久的气流上升运动和大气层结构的不稳定[4-6]。其中，充足的水汽是暴雨产生的先决条件[7-8]，因此分析暴雨过程中的水汽特征具有重大意义。

1 区域概况

攀枝花市位于四川省南部，东西南三面与云南毗邻，地处青藏高原东南侧的西南季风区，具有干湿季分明的特点。随着西南季风活动的加强和西太平洋副热带高压的增强西伸，孟加拉湾和南海的暖湿气流给攀枝花市带来了充足的水汽，全市由干季逐渐进入雨季。在预报过程中发现，干湿两季转变的临界条件难以把控，因此分析首场暴雨的降水特征和水汽来源尤为重要[9-10]。

利用常规观测数据、ERA5再分析资料、NOAA Reanalysis资料以及NCEP GDAS数据，对攀枝花“6·14”暴雨前期天气形势特征、水汽能量条件进行分析，并对此次暴雨的水汽输送、来源进行特征分析以及HYSPLIT后向轨迹模拟，从而了解攀枝花降水过程的水汽来源，加深对暴雨形成机制的认识，提高预报员对本地预报的准确性，为日后对暴雨灾害的预警预报等服务工作能力的提升奠定基础[11-12]。

2 天气形势与水汽条件

2.1 环流形势

2020年6月13日20：00—14日20：00，受切变和局地对流共同影响，攀枝花市出现了一次区域性暴雨天气过程。过程前期，500 hPa欧亚中高纬地区为两槽一脊形势，贝加尔湖和东西伯利亚附近分别有一低槽，随时间逐渐增强加深，不断分裂出低槽南下影响我国，之后低槽进一步加深南移，低槽先后影响甘肃—四川—重庆—贵州—云南一带，引导冷空气南下，因此该大气环流形势有利于暴雨的产生。

2.2 水汽与能量条件

6月13日08：00，西昌水汽条件较好，湿层较深厚，并且整体层结呈现上干下湿的特点，有利于大气层结中不稳定能量的积累。从比湿分布情况可以看出（图1），西昌市处于比湿的低值区，因此寻找本次过程的水汽输送通道尤为重要。

此外，西昌、威宁能量条件具有一定不稳定能量，而丽江、昆明能量条件较差。13日08：00，西昌、丽江、昆明的CAPE值均较小，在13日20：00明显增加，其中西昌站更是达到了3 409.5 J/kg，增幅在3 000 J/kg以上，到14日08：00，CAPE值迅速减小至275.2 J/kg，能量有明显的释放，与强降雨发生时段对应。

3 水汽来源

3.1 水汽输送特征

充足的水汽是产生暴雨过程的主要物理条件之一。图2为整层水汽通量与水汽通量散度的分布情况，通过水汽通量的分布情况，工作人员可了解水汽的移动情况。进入攀枝花市的水汽主要由南海向西北以及盆地向西南输送，水汽在攀枝花市汇集。从水汽通量散度分布也可以看出，暴雨发生时期攀枝花市处于水汽通量散度的大值区，水汽辐合极为显著，也说明了攀枝花市为水汽的汇集地。

3.2 水汽收支情况

为定量分析本次暴雨过程水汽输送和收支情况，通过计算不同时间段通过各边界的平均水汽通量垂直积分，选取2020年6月13日22：00、14日02：00、14日06：00（即本次降水过程开始时期、第一段强降水时期、第二段强降水时期）。

由图3可以看出，3个时间段均表现为正的水汽收入，即攀枝花市为水汽辐合区；东边界和北边界是水汽的流入边界，西边界和南边界是水汽的流出边界；第二时段和第三时段的水汽收入量相当并且明显高于第一阶段，这与降水强度的变化有很好的对应关系。

由表1可以看出，攀枝花市的水汽主要来源于西边界和南边界，之后逐渐转为东边界和北边界。由此可见，攀枝花市整体始终处于水汽净流入的状态，且强降水时段的水汽净流入量明显高于过程前期。

3.3 水汽输送过程模拟

为进一步定量分析暴雨过程的水汽输送特征，利用HYSPLIT模式进行分析。由于大气中高层水汽含量很少，绝大部分集中于对流层中低层，又因为攀枝花海拔较高，平均海拔在2 500 m左右，因此选取

700 hPa、500 hPa对应海拔（3 000、5 500 m）作为本次

模拟的初始高度，以攀枝花站作为模拟中心，模拟2020年6月14日04：00，即强降水发生时期120 h后向（即前5 d）轨迹，时间步长选取6 h。

轨迹聚类过程的空间方差增长率从轨迹3条开始，

随轨迹条数减少明显增长，因此选择模拟3条轨迹（图4a）。此外，本次降水过程中，来自孟加拉湾的西南通道（通道1）水汽输送贡献最大，占所有水汽输送通道的47%；通道2、通道3较为接近，主要为来自阿拉伯海的偏西通道（图4b）。

图4" 初始高度3 000 m水汽轨迹聚类空间方差增长率（a）、和水汽输送通道空间分布（b）

从图5a可以看出，轨迹聚类空间方差增长率在轨迹小于4条时明显增长，因此选择模拟4条轨迹。从图5b可以看出，在本次降水过程中，来自孟加拉湾的西南通道（通道3）水汽输送贡献最大，占所有水汽输送通道的38%；通道1、通道2的水汽主要来自阿拉伯海，分别占16%和25%；通道4来自阿富汗，占总的22%。

另外，通过分析轨迹的三维空间分布可以发现，2个高度中不同路径气团均来自较高海拔。本次暴雨过程大尺度环境下的水汽主要来自孟加拉湾和阿拉伯海。

4 结论

（1）通过暴雨区整层水汽通量和水汽通量散度计算可知，东南气流和东北气流在引发这场暴雨的水汽输送和水汽辐合中起着至关重要的作用。在降水发生时期，攀枝花市作为水汽辐合中心，为本次暴雨提供了充足的水汽条件。

（2）通过HYSPLIT模式进行模拟后发现，影响此次降水的水汽主要来源孟加拉湾和阿拉伯海，其中孟湾的水汽贡献最大，700 hPa的水汽贡献率达47%，500 hPa的水汽贡献率达38%。并且水汽源地的高度较高，位于5 000 m以上。

（3）整层水汽通量和水汽通量散度所表现的水汽来源与HYAPLIT模式模拟得出的水汽来源不同，主要考虑整层水汽通量和水汽通量散度时间、空间尺度较小，而HYAPLIT模式下时间、空间尺度较大，后者主要为整个区域的水汽来源，前者为降水时段周边水汽的一个辐合汇聚过程。

参考文献

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