曲靖市2022年7月18—20日大暴雨天气过程成因分析

罗婧文 田梦琳 成佳丽

收稿日期：2024-01-11

作者简介：罗婧文（1995—），女，四川南充人，研究方向为天气预报。#通信作者：田梦琳，女，云南丽江人，工程师，研究方向为天气预报，E-mail：kajgk1454@163.com。

摘 要：利用区域自动站资料、常规观测资料、NCEP再分析资料、雷达产品等，对曲靖市2022年7月18—20日大暴雨天气过程进行分析。结果表明：（1）500 hPa低槽携带冷空气侵入、700 hPa切变线为降雨提供了动力条件，低层来自孟加拉湾和南海的两股暖湿气流的输送与辐合为降雨提供了充足的水汽和能量，地面低压和中尺度辐合线对对流降水系统的触发、加强、维持和新生产生重要作用；（2）较高的整层可降水量和深厚的湿层、中低层较大的垂直风切变及冷空气侵入、不稳定的大气层结、偏低的抬升凝结高度和自由对流高度，为此次大暴雨天气提供了有利的环境条件；（3）雷达回波显示，过程前期在地面低压和中尺度辐合线共同作用下受准静止带状对流影响，后期因低压与中尺度辐合线维持少动，曲靖市的中南部不断触发新生线状组织对流合并汇入，造成高效的对流强降水，形成此次大暴雨。

关键词：大暴雨；低槽切变线；中尺度辐合线；准静止带状对流

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

暴雨是一种灾害性很强的气候事件，会对国民经济和人民财产安全及生命造成巨大损失，因暴雨具有突发性和毁灭性的危害等特点而备受关注。作为高原地区，云南省因地形复杂、海拔、土壤物理性质等差异，暴雨造成的危害不亚于我国其他地区，而在曲靖市发生的自然灾害中，暴雨占很大比重，因地形差异较大，夏季水汽充足，易产生突发性的局地暴雨天气。对2022年7月18—20日曲靖市大暴雨天气过程的成因进行分析，可加深人们对此类降水天气动力、物理环境和发展机制的认识，还能为类似降水预报提供参考，加强对此类降水的预报。

2022年7月18—20日，曲靖市出现了一次大暴雨天气过程，降水中心位于曲靖市中部和东南部地区，其主要特点是强降水范围大、雨强大，伴随的强降水频次高、移动速度慢，导致曲靖市出现严重积涝。据统计，此次大暴雨过程导致全市52 973人受灾；分散转移安置189户21人，损坏房屋52户66间；农作物受灾6 645.4 hm2、成灾592.35 hm2，绝收1 041.26 hm2，直接经济损失9 676.63万元。针对此次大暴雨过程，曲靖市气象台和各县区气象台提前预报，但主观预报量级偏小，对此次强降雨天气过程把控不准确。因此，此次大暴雨过程的环流配置、中尺度特征和成因值得研究。利用区域自动站资料、常规观测资料、NCEP再分析资料、雷达产品，分析了强降雨过程的环流形势及大气层结、环境物理量特征，提高人们对极端强降雨物理机制的认识，为今后曲靖市极端暴雨的可预报性研究提供参考。

1 资料与方法

选用的资料包括MICAPS常规高空和地面实况资料、昆明市探空图及层结物理量值、曲靖市区域自动站观测资料、NCEP再分析资料、曲靖市多普勒天气雷达资料，采用天气学、动力学等方法进行综合分析。

2 降水实况

2022年7月18—20日清晨，曲靖市中南部出现了一次大暴雨天气过程，100 mm以上的站点有50个，数量最多分布于中南部一带（图1），对7月18日08：00—20日20：00降雨进行逐6 h累计雨量统计，发现7月18—19日白天，降雨大值区主要位于曲靖市北部，以小到中雨、局部大雨或暴雨为主；19日夜间雨强开始增大，强降雨分散出现在南部、西部和东部地区，落区面积随着时间推移扩大至整个中南部（图略）。鉴于此，重点分析曲靖市中南部的降水。19日夜间至20日清晨曲靖市中南部地区为大雨，在马龙区、陆良县、麒麟区、富源县出现暴雨、大暴雨。全市降水量分布显示（图1d），共有3个国家气象观测站降水量刷新历史同期极值纪录。全市25站降雨量为70～140 mm，3个气象站降雨量超过140 mm，分别是陆良县小百户站（167.1 mm）、陆良县响水坝站（147.5 mm）、麒麟区薛旗站（147.3 mm）。

在中南部选取5个大降水站点，麒麟薛旗站、富源营上站、陆良小百户站和响水坝站、罗平老寨站分别位于曲靖市中部一带、中南部、南部，对19日20：00—20日10：00逐1 h累计降雨进行统计（图2），发现2个强降雨主要发生时段为19日21：00—20日00：00，麒麟薛旗站、陆良响水坝站、富源营上站分别出现25.9、23.3、35.5 mm/h短时强降水，罗平老寨站出现2次短时强降水过程，分别为22：00 40.9 mm/h和23：00 69.6 mm/h；20日05：00～07：00，陆良小百户站出现32.2 mm/h短时强降水，响水坝站出现2次短时强降水，为06：00 41 mm/h和07：00 22.9 mm/h，麒麟薛旗站出现3次短时强降水，为05：00 34.7 mm/h、06：00 22.6 mm/h和07：00 20.2 mm/h。

3 环流形势背景和影响系统的特征

3.1 环流形势背景

7月19日08：00，500 hPa上欧亚地区为两槽一脊型，乌拉尔山处为高压脊，里海北侧和中西伯利亚地区为低压，配合冷中心，副热带高压584线位于110°E附近。中西伯利亚处冷低压底部有西北冷空气东移，在华中至滇西一带与副热带高压外围西南气流形成一低槽，曲靖市受低槽前、副高外围的气旋性西偏南气流的影响，有利于强对流天气的触发。

3.2 中高层影响系统的特征

19日08：00～20：00，500 hPa风场气旋度提高，副热

带高压维持，滇西地区的低槽东移至昭通—昆明一带，曲靖市受低槽前和副热带高压外围气流的共同影响，风速加快，转为西南风；随着冷空气不断南下补充，低槽曲率逐渐加深后发展为低涡，至20日02：00，副热带高压依然维持，低涡位于四川盆地至滇中交界处，低涡前气流与副热带高压外围气流在曲靖市交汇，然后低涡逐渐减弱东移，底部分裂冷空气继续影响曲靖市，与副热带高压外围气流形成低槽，随后至20日08：00曲靖市都受到低槽处风场辐合的影响；随着副热带高压加强，曲靖市逐渐受高压控制，降雨过程趋于结束。700 hPa上，19日08：00，副热带高压边缘压在滇东南一带，自西北而来的冷空气与副高外围暖湿西南气流在四川盆地东侧形成低涡切变线，曲靖市处于低涡切变线前气旋性西南气流中，自孟加拉湾而来的暖湿空气沿着西南气流向曲靖市输送；随后，低涡切变线东移，低涡上游的冷空气沿切变线后偏北气流南下侵入云南，至19日20：00，副热带高压维持略北抬，曲靖市转为高压外围偏南风，低涡移动至陕西省中部，切变线经过重庆延伸至滇中，冷空气压至昭通—会泽北部一带，在滇北形成东西走向的切变。最后，副热带高压略东南退，暖湿气流由孟加拉湾、副热带高压外围及南海热带气旋3个源头共同向曲靖输送，同时南下冷空气输送加强，20日02：00，切变线移动至曲靖中北部至昆明一带，并维持至20日08：00，08：00以后副热带高压逐渐加强西伸北抬，切变线随之西移，不再影响曲靖市。

3.3 地面影响系统的特征

7月19日08：00，曲靖市受地面低压控制，地面风为偏南风，华中地区为高压，然后低压东移，高压分裂为多个中心，底部冷空气南下，在重庆南部形成冷高压。17：00开始，曲靖市开始有偏北冷空气侵入，在中部与偏南风交汇形成地面低压与辐合线，曲靖市降水开始增强，然后低压辐合线缓慢南移至中南部一带后受东北风推动移动至昆明，曲靖市南部受辐合线影响，在此期间，中南部地区产生第一次强降水；19日23：00—20日02：00地面辐合线维持在曲靖市南部，降水有所减弱，之后受低层切变影响，05：00前后在曲靖市中南部再次形成地面低压与辐合线，在该阶段产生第二次强降水。分析地面温度和露点温度差值可知，在整个过程曲靖市地面温度露点差≤2 ℃，水汽为饱和或接近饱和状态[1]。

本次强降水过程的影响系统是副热带高压、500 hPa低涡低槽和低层切变线。500 hPa低槽、700 hPa切变线提供了动力条件，同时切变线南侧的西南和偏南气流形成了2条水汽输送通道在曲靖市汇合，提供了充足水汽和不稳定能量，曲靖市中南部形成的地面低压和中尺度辐合线触发加强并维持了对流发展，且地面维持水汽饱和的高湿状态。总之，本地偏高的温湿环境场与配合适宜的高低空系统，为对流性暴雨的发生、发展提供了有利的环流背景。

4 昆明探空资料分析

为了更详细地揭示曲靖市的大气层结特征，利用位于曲靖市西侧的昆明探空站19日08：00、20：00的探空资料，分析曲靖的水汽、能量、层结稳定度等环境物理量特征[2]。

19日08：00昆明探空显示，400 hPa以下T-Td≤3 ℃，

对流中低层水汽条件较好，为饱和或接近饱和状态，558 hPa以下比湿大于8 g/kg，600 hPa以下比湿大于10 g/kg，805 hPa的比湿最大，达15 g/kg，气层绝对水汽含量大。20：00，比湿大于10 g/kg的气层略升高至623 hPa，大于15 g/kg的气层增厚，升高至773 hPa；抬升指数（LI）有所增强，0～3 km垂直风切变增大，风向随高度逆转，说明有冷平流侵入[3]。此时存在水汽含量大、湿层较深厚、层结不稳定的环境特征。探空物理量值（表1）显示，805 hPa比湿由15.01 g/kg升至17.05 g/kg，

700 hPa比湿由11.99 g/kg上升至12.9 g/kg，空气的绝对含水量增加；19日08：00～20：00，CAPE由387.5 J/kg增强

为1 020.5 J/kg，对流有效位能较大；SI指数由0.4降至

-0.71，抬升指数（LI）由-1.4 ℃降至-2.63 ℃，说明大气转为不稳定状态；0 ℃高度由5.4 km略升至5.6 km，深厚的暖云层有利于发生大降水；抬升凝结高度（LCL）一直维持在700～850 hPa，20：00的LCL相较于08：00略下降，自由对流高度（LFC）一直保持接近700 hPa，因云南高原地形特征影响，800 hPa为近地面层，因此LCL和LFC都为接近地面状态，说明几乎不需太大的环境动力抬升就能形成云雨[4]。0～3 km和0～6 km垂直风切变20：00分别略微降至8.0、8.8 m/s，但都达到促进和维持强降水发生的条件。多个物理量值的较好表现为强降水提供有利条件。

5 物理量场诊断

5.1 水汽条件

结合700 hPa的水汽通量分布情况来看，针对曲靖市此次大暴雨天气过程，孟加拉湾和南海是降水天气的主要水汽来源地。分析700 hPa的水汽通量可知，在暴雨天气发生前，曲靖市主要受到来自孟加

拉湾的西南气流的影响，在前期提供了高湿的环境和一定的不稳定能量，然后因副热带高压加强了西伸作用，从19日08：00开始，水汽输送逐渐加强，至

20日02：00（图6a），沿着孟加拉湾而来的西南气流与沿着副热带高压外围来自南海的偏南气流在曲靖市中南部交汇，然后因副热带高压继续西伸，交汇点由曲靖市中南部向西推进，到20日08：00交汇区域移出至昆明，偏南气流完全控制曲靖市。分析水汽通量散度，19日08：00，在曲靖市东部开始出现水汽辐合区，至14：00水汽辐合区范围扩大，强度增强，至20：00（图6b），曲靖全市出现水汽辐合中心，中心强度为-10×10-5 kg·m-2·s-1，随着时间推移，水汽辐合强度迅速增强，至20日02：00（图6c），可以在曲靖市中部和北部看到明显的强水汽辐合中心，中心强度为-11×10-5 kg·m-2·s-1。结合相对湿度随时间变化情况可知（图6d），19日20：00—20日14：00曲靖市上空相对湿度明显增大，整层相对湿度达85%及以上，500 hPa以下相对湿度达90%以上，拥有充足的水汽条件。由此可见，在曲靖市西南和偏南气流携带的暖湿空气汇集积聚，使得水汽通量值快速增加，因抬升作用有强烈的辐合出现，为暴雨天气的出现提供了充足的水汽。

5.2 动力条件

分析垂直速度随时间变化情况可知，在7月19日14：00 500 hPa处，曲靖市中低层存在垂直速度负值区，说明有辐合上升运动出现，19日20：00—20日14：00，垂直上升运动明显加强，在曲靖上空形成2个负速度大值区，对应曲靖市强降雨集中时段，强中心位于800

～500 hPa，中心值达-0.3 Pa/s左右，上升运动范围向上延伸至200 hPa附近，而20日02：00左右在200 hPa以上的高层形成有垂直运动正值区，形成高层辐散中低层强辐合的高低空配置。综上，中低层辐合和高层辐散运动的垂直配置，促进了垂直上升运动的发展，是暴雨天气出现的主要动力机制。

6 雷达回波中尺度演变分析

根据强降雨发生时段选取雷达回波演变图可知，造成此次曲靖市强降水的对流系统前期表现为准静止带状对流，后期因地面低压和辐合线南移后向北摆动影响，带状对流逐渐转为不规则对流云夹杂层云形态，且南部有新生对流多单体列车汇入，整个过程对流持续时间长达14 h[5]。

过程前期受地面低压和中尺度辐合线触发作用影响，曲靖市中南部生成准静止带状强降水对流，且辐合线略南移触发新的线状对流与之合并；后期由于地面低压和辐合线在中南部摆动影响，该区域在维持一定强度的层状云降水的同时触发生成新的对流合并，整个过程对流系统都呈现出回波强度大、位置少动或不动的特征，产生高效率对流性强降水，曲靖市中南部区域发生大暴雨天气。

7 结论

利用多种观测资料，对2022年7月19—20日曲靖大暴雨过程的大气层结、环境物理量特征等进行了综合分析，得到以下4点主要结论。

（1）7月19—20日大暴雨过程是500 hPa低槽、700 hPa切变线和地面低压及中尺度辐合线等系统共同影响所致的。500 hPa低槽和700 hPa切变线携带冷空气东移南下为强降水提供了动力条件；切变线南侧的西南和偏南气流在曲靖市中南部汇合，提供了水汽和不稳定能量，在曲靖市形成的地面低压和中尺度辐合线起到触发、维持和加强对流的作用。

（2）从环境层结和物理量场来看，来自西南和南方的暖湿气流在曲靖市交汇，并在上空形成水汽辐合，以及较高的整层可降水量和深厚的湿层、中低层较大的垂直风切变及冷空气侵入、不稳定的大气层结、偏低的抬升凝结高度和自由对流高度，为曲靖市高效率对流性强降水提供了有利条件。

（3）从垂直速度场来看，强降水发生时段内中低层为负值中心，有强上升运动，高层则为正值，高低层垂直速度形势匹配较好。

（4）从雷达回波来看，强降水发生在地面低压和中尺度辐合线处或在其南侧的偏南气流中，地面低压和中尺度辐合线的存在使曲靖市中南部成为对流触发和加强的区域，且因中尺度辐合线位置少动，在维持住已有对流的情况下不断有新的对流在该区域附近生成并与之合并。过程前期受准静止带状对流影响，后期是由于中南部不断有新的线状组织对流生成与准静止带状对流合并，滞留在曲靖市中南部，整个过程持续影响约14 h，造成高效对流性强降水，最终形成大暴雨。

参考文献

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[5] 汪海恒，张曙，伍志方，等.2019年韶关“5·18”局地特大暴雨极端性成因分析[J].热带气象学报，2021，37（1）：49-60.