李青松 周斌 李利仁 蔣麗敏 劉沈

摘要 采用衛(wèi)星資料、多普勒雷達資料、風廓線雷達資料和自動氣象站資料，對2012年6月11日永州市一次雙對流云團影響的強降水過程的時空結(jié)構(gòu)進行了分析，通過天氣尺度、中小尺度和地形分析，探討了局部強降水的原因。結(jié)果表明，此次暴雨過程發(fā)生在槽前的西南暖濕急流下，地面冷空氣侵入，觸發(fā)了不穩(wěn)定能量釋放，中低空切變維持，加強了產(chǎn)生暴雨的動力作用。

關鍵詞 暴雨；雙對流云團；地形；綜合分析

中圖分類號 S161.6 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）16-05146-03

永州市位于湖南南部，五嶺北麓。東與湖南衡陽市的常寧、郴州市的臨武、嘉禾、桂陽相連；南與廣東清遠市的連州、廣西賀州地區(qū)的賀州、桂林市的富川交界；西與廣西桂林市的恭城、灌陽、全州接壤；北與衡陽市的祁東、邵陽市的邵陽、新寧毗鄰。永州市為多暴雨地區(qū)之一，年平均暴雨42站次，最多2002年87站次，最少1991年30站次；暴雨全年各月均有出現(xiàn)，但4～8月為多暴雨時段。自20世紀80年代～2010年，暴雨頻次加大、強度增強。筆者運用地面和高空觀測資料，綜合分析了2012年6月11日永州市一次雙對流云團影響的強降水過程中有利于暴雨發(fā)生、發(fā)展的環(huán)境條件，并結(jié)合永州雷達產(chǎn)品資料和衛(wèi)星云圖資料，著重分析了雷達回波特征與雙對流云團變化的對應關系，以期為暴雨的短時臨近預報預警提供參考思路。

1 雨情實況

2012年6月11日00：00～23：00，受高空低槽和中低層切變線共同影響，永州市出現(xiàn)了大到暴雨、局地大暴雨的天氣過程。永州市平均降雨量37 mm，強降水主要位于祁陽、零陵和雙牌地區(qū)。據(jù)中小尺度區(qū)域站網(wǎng)資料顯示，11日00：00～23：00，降雨量≥100 mm的站數(shù)17個，≥50 mm的站數(shù)71個，≥25 mm的站數(shù)154個，最大降雨量出現(xiàn)在祁陽的金洞林場（182.3 mm），各縣區(qū)區(qū)域自動站平均降雨量為15 mm（道縣）～85 mm（零陵）。

2 天氣形勢演變

6月10日08：00 500 hPa高緯為二槽一脊型，高原有波動槽東出，永州市處于南支槽前，中低空西南急流位于廣西南部到郴州一線，850 hPa貴州到湘北有切變存在，14：00貴州南部到湘西南地面有輻合；20：00 500 hPa永州市處于高空槽下，低空急流有所減弱，但廣西桂林西南氣流仍維持在10 m/s，850 hPa切變線南壓至湘中以南（永州市北部）；23：00后桂林、衡陽地區(qū)轉(zhuǎn)雷雨，強降水一路由桂林以西向東偏南擴展，一路由衡陽緩慢南壓，在衡陽、郴州、廣西中南部出現(xiàn)了暴雨和大暴雨，此后強雨帶呈東西向位于永州市中部（祁陽、零陵）；11日08：00永州市上空有高空槽，700、850 hPa有切變線，地面弱冷空氣南壓，導致強雨帶南推；20：00高層轉(zhuǎn)槽后西北氣流，降水自23：00后逐漸減弱，暴雨過程結(jié)束。

3 物理量診斷分析

由于永州市無探空站，廣西桂林、湖南郴州離該市最近，這里取桂林和郴州10日20：00的溫度對數(shù)壓力圖進行分析（圖1），由圖1可見，2站存在大量的不穩(wěn)定能量，其中桂林Cape值為1 912.7 J/kg，郴州Cape值為2 540 J/kg，K指數(shù)桂林和郴州分別為40和42 ℃，說明有發(fā)生強對流天氣的條件[1]。

圖1 2012年6月10日20：00桂林（a）和郴州（b）T-logP圖 10日20：00假相當位溫中心在廣西東部到湘南，10日晚上開始衡陽、郴州和廣西出現(xiàn)大范圍暴雨，11日凌晨開始永州市祁陽、零陵相繼出現(xiàn)較強降水，到11日08：00，高空槽南壓至南嶺上空，假相當位溫中心南壓至廣東，降水也南移至永州市南部，假相當位溫的演變過程與強降水的發(fā)生幾乎同步，對預報的提前指示作用不強。

4 中尺度特征分析

4.1 衛(wèi)星云圖分析 10日23：15，廣西境內(nèi)發(fā)展起來的對流云團向東發(fā)展，到達永州市時已處于旺盛時期，但對應永州市雷達圖上僅為弱降水回波，永州內(nèi)部分地區(qū)出現(xiàn)小雨天氣，這與云團發(fā)展旺盛后降水減弱的理論相一致；而此時湖南株洲境內(nèi)的對流云團正處于發(fā)展初期，向西偏南發(fā)展；11日02：15，永州市祁陽處于2塊對流云團之間，降水逐漸加強，03：15～05：15 2塊對流云團打通，永州市祁陽及陽明山一帶出現(xiàn)暴雨，局地大暴雨天氣，07：15合并的云團開始南壓減弱，降水強度也明顯減弱。從云團外型看，有明顯的長軸，上風一側(cè)邊界光滑，下風一側(cè)出現(xiàn)卷云跕，云團色調(diào)十分明亮、密實，有點像弓狀。云跕的出現(xiàn)表示有強風垂直切變[2]，說明有對流產(chǎn)生的條件。

4.2 雷達回波特征分析

4.2.1 基本反射率分析。分析1.5°仰角反射率因子圖（圖2）可見，11日03：10在祁陽東部出現(xiàn)弓型回波，最大反射率因子達50 dBz，此時正是2塊對流云團將打通的時間，云團的南部有多單體風暴；05：04～07：06回波形狀轉(zhuǎn)為帶狀，呈指狀回波特征，是2塊云團逐漸合并為一個云團的時段，降水強度趨于穩(wěn)定，以層狀云降水為主；從11日04：21 1.5°、2.4°、3.4°仰角的反射率因子圖（圖3）分析，多單體弓型回波前沿從低仰角到高仰角向前傾斜，表明低層的弱回波和中高

4.2.2 雷達徑向速度分析。

4.2.2.1 寬廣的負速度區(qū)中有正速度區(qū)。對11日03：10、04：21不同仰角徑向速度圖細作分析，得知在這次過程中，低仰角成片的負速度區(qū)域中有正速度區(qū)域，但維持時間不長。從04：21徑向速度可以看出，雷達50 km以內(nèi)，零速度彎向正速度的順轉(zhuǎn)程度大于彎向負速度的順轉(zhuǎn)速度，負速度區(qū)面積大于正速度區(qū)域的面積，表現(xiàn)出風速的輻合（圖4a），抬高仰角，高層開始表現(xiàn)出相應的輻散特征，負速度區(qū)面積小于正速度區(qū)域的面積（圖4c），表明風隨著高度順轉(zhuǎn)。

04：21 0.5°（a）、1.5°（b）和2.4°（c）仰角的徑向速度圖4.2.2.2 逆風區(qū)。6月11日03：51永州祁陽的中東部有逆風區(qū)開始發(fā)展，隨后范圍擴大，04：21形成較強逆風區(qū)，05：04消失，與逆風區(qū)對應的是超過50 dBz的強回波。逆風區(qū)的存在說明周圍有氣旋性的渦旋流場及垂直風切變，而逆風區(qū)的形成和維持與強降雨的發(fā)生和維持密切相關[4]。對照11日03：00～05：00的實況降水曲線可以得知，氣旋渦旋流場及垂直風切變的形成和維持與祁陽中南部的短時強降雨的發(fā)生和維持密切相關。

4.2.3 風廓線資料分析。從雷達垂直風廓線分析，11日01：00以前，永州市低層為西南急流；01：58，3.0～3.7 km高度開始轉(zhuǎn)為西北風，在雷達上空存在風向的切變，02：52 0.3～0.9 km高度開始轉(zhuǎn)為西北風，表明低層有淺薄的冷空氣侵入，此時強回波帶位于祁陽東部?？梢娫谶@次暴雨過程中，弱冷空氣的侵入對強降水亦有不可忽視的作用。

5 地形對暴雨的影響分析

永州市大體是西部和西南高，東北及中部低，以三大山系為脊線，越城嶺–四明山系雄踞西北，萌渚嶺–九疑山系矗立東南，都龐嶺–陽明山系橫插中部，呈環(huán)帶狀、階梯式向兩大盆地中心傾降。其中都龐嶺–陽明山系群峰起伏，到處崇山峻嶺，其中海拔1 500 m以上的山峰有韮菜嶺、陽明山、杉木頂?shù)?5座。

這次強降水主要位于陽明山附近；暴雨發(fā)生前，桂林和郴州有較強的位勢不穩(wěn)定層結(jié)。不穩(wěn)定層結(jié)的建立，主要是通過邊界層內(nèi)暖濕氣流的輸送造成的，邊界層內(nèi)的強偏南氣流是暖濕氣流的輸送帶，其輸送的水汽和熱量使得暴雨發(fā)生前上空及其上游地區(qū)在對流層中下部形成強烈的位勢不穩(wěn)定[5]。除由大、中、小尺度天氣系統(tǒng)之間的相互作用外，陽明山起伏的地形也是對流云出生的地方，在這些地方，溫度差異引起的溫度梯度是觸發(fā)對流發(fā)生的重要因素。特大暴雨中心正好位于陽明山山脈附近，這與強對流云團和強降水回波對應的位置相一致。

6 小結(jié)

（1）此次暴雨過程發(fā)生在槽前的西南暖濕急流下，地面冷空氣侵入，觸發(fā)了不穩(wěn)定能量釋放，中低空切變維持，加強了產(chǎn)生暴雨的動力作用，是永州市較典型的暴雨形勢。

（2）暴雨發(fā)生前高低空急流同時加強，強降水落區(qū)位于高空急流入口區(qū)的南側(cè)，低空急流北側(cè)；來自孟灣和南海的水汽向南方地區(qū)輸送了充沛的水汽，水汽加強與暴雨發(fā)生幾乎同步，對預報的指示作用不強。

（3）此次暴雨過程雷達回波具有S型暖平流特征、逆風區(qū)特征。

（4）短期預報中要注意云圖的發(fā)生發(fā)展、成熟和消散演變過程，有雙云團作用時，注意云圖的走向，當云團移動相對時，云團間空隙對應的地區(qū)降水時間推遲；當云團接近合并時，對應的雷達回波強度最強，易出現(xiàn)強降水。

（5）起伏的地形也是對流云出生的地方，溫度差異引起的溫度梯度是觸發(fā)對流發(fā)生的重要因素。

（6）合理地綜合運用衛(wèi)星資料與雷達和常規(guī)氣象資料，能更好地分析和理解這種中小尺度系統(tǒng)，并為預報這類系統(tǒng)提供依據(jù)。

參考文獻

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[2] 陳渭民.氣象衛(wèi)星圖像解譯與判讀[M].中國氣象局培訓中心，2011：284-285.

[3] 俞小鼎，姚秀萍，熊延南，等.多普勒天氣雷達原理與業(yè)務應用[M].北京：氣象出版社，2006：185-197.

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[5] 趙鳴，陳潛.邊界層過程對暴雨影響的敏感性試驗[J].氣象科學，2007（1）：1-10.