楊勝才，段利軍， 黃遠(yuǎn)盼

(廣西壯族自治區(qū)賀州市氣象局， 廣西賀州 542899)

?

2015年廣西一次罕見秋季暴雨天氣過程診斷分析

楊勝才，段利軍， 黃遠(yuǎn)盼

(廣西壯族自治區(qū)賀州市氣象局， 廣西賀州 542899)

利用探空和地面觀測(cè)資料，分析了2015年11月11～13日廣西一次秋季罕見暴雨天氣過程的環(huán)流特征、天氣尺度影響系統(tǒng)以及物理量的診斷。結(jié)果表明：西太平洋副高的位置和強(qiáng)度穩(wěn)定維持，中緯度西風(fēng)帶多波動(dòng)，高空低槽發(fā)展東移是造成此次強(qiáng)降雨天氣的大環(huán)流背景；中低層切變線、急流以及冷空氣南下影響是引起此次暴雨的主要天氣系統(tǒng)；正渦度平流、強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)、良好的熱力條件以及水汽條件的共同影響最終導(dǎo)致了此次暴雨。

秋季暴雨；成因分析；物理量；廣西壯族自治區(qū)

2015年11月11～13日受高槽、中低層切變線和冷空氣的共同影響，廣西出現(xiàn)了一次罕見的秋季大范圍的強(qiáng)降水天氣過程，全區(qū)大部地區(qū)有暴雨，局部大暴雨。11日8:00～14日8:00累計(jì)降雨量統(tǒng)計(jì)顯示：降雨量超過300 mm有1個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，出現(xiàn)在桂林市灌陽(yáng)縣洞井鄉(xiāng)365 mm，200～300 mm有23個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，100～200 mm有445個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(圖1)。從灌陽(yáng)縣洞井鄉(xiāng)的降雨時(shí)序圖(圖2)可以看到，該次強(qiáng)降雨天氣過程降雨分布比較均勻，其中12日凌晨有對(duì)流性降水的出現(xiàn)。此次強(qiáng)降雨具有范圍大、強(qiáng)度強(qiáng)、降水持續(xù)長(zhǎng)且均勻的特點(diǎn)，部分測(cè)站突破歷史同期紀(jì)錄，為廣西秋季降雨所罕見。強(qiáng)降雨天氣過程引發(fā)了桂北地區(qū)部分江河水位上漲超警戒水位和嚴(yán)重的城市內(nèi)澇，給人民群眾的生產(chǎn)生活帶來(lái)了嚴(yán)重的影響及巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，有必要對(duì)這次秋季暴雨的形成原因進(jìn)行分析，以便提高對(duì)秋季暴雨的認(rèn)識(shí)，從而為秋季暴雨的預(yù)報(bào)提供參考。

圖1　2015年11月11日8：00～14日8：00廣西降雨量實(shí)況Fig. 1　Precipitation during 8:00 of November 11 to 8:00 of November 14, 2015

圖2　2015年11月11日8：00～13日8：00廣西灌陽(yáng)縣洞井鄉(xiāng)的降雨時(shí)序Fig. 2　Precipitation sequence diagram in Dongjing Village of Guanyang County from 8:00 November 11 to 8:00 of November 13, 2015

1　天氣形勢(shì)分析

1.1500 hPa環(huán)流形勢(shì)11月11～13日，500 hPa亞歐中高緯整體呈兩槽一脊型，11日20：00開始，阻塞形勢(shì)逐步建立，在烏拉爾山地區(qū)為阻塞高壓區(qū)，貝加爾湖地區(qū)為低壓區(qū)，低壓南部為平直的西風(fēng)氣流，等高線十分密集，高空鋒區(qū)明顯，冷空氣活動(dòng)活躍。中低緯地區(qū)西太平洋副高呈東西帶狀分布，主體較為寬廣，維持在華南沿海附近，且穩(wěn)定少動(dòng)，穩(wěn)定副高形勢(shì)對(duì)西風(fēng)槽的移動(dòng)起到阻擋作用，有利于降水系統(tǒng)在廣西上空維持，廣西位于副高主體的西北側(cè)，孟加拉灣和南海水汽通道建立，有利于水汽從南部海面上輸送至廣西上空(圖3)。10日20：00開始，華北槽東移到日本海上空，槽后西北氣流引導(dǎo)冷空氣南下影響廣西，中低緯地區(qū)高原波動(dòng)?xùn)|移，廣西大部分地區(qū)處于槽前正渦度區(qū)，有利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展(圖4)。受副高穩(wěn)定維持的影響，高原波動(dòng)?xùn)|移緩慢，同時(shí)在高原東側(cè)不斷有低槽東移影響，與之前的波動(dòng)疊加，高原槽加深，槽前的西南氣流控制區(qū)和正渦度區(qū)，西南氣流強(qiáng)盛，為暴雨的發(fā)展提供了充沛的水汽條件，強(qiáng)降水的影響范圍不斷擴(kuò)大，降水強(qiáng)度也不斷加強(qiáng)。

圖3　2015年11月10～12日副高變化情況Fig. 3　Subtropical high change from November 10 to 12, 2015

圖4　2015年11月10日20：00 500 hPa形勢(shì)分析Fig. 4　The 500 hPa situation analysis on 20:00 of November 10, 2015

1.2中低層環(huán)流形勢(shì)11月11～13日700 hPa上西南風(fēng)急流十分強(qiáng)盛，并一直維持在廣西上空，11日8：00，偏南急流位于廣西西部地區(qū)，廣西大部地區(qū)處于西南風(fēng)速輻合區(qū)，隨后急流不斷增強(qiáng)，急流范圍不斷擴(kuò)大至整個(gè)廣西地區(qū)并延伸至廣東北部地區(qū)， 12日8：00桂林站風(fēng)速達(dá)到了18 m/s，同時(shí)700 hPa有低槽東移影響，廣西大部地區(qū)處于槽前正渦度區(qū)(圖5)。11日8：00，850 hPa切變線南壓到廣西北部地區(qū)，切變線南側(cè)南風(fēng)較強(qiáng)，隨后切變線緩慢南壓，12日8：00南移到桂中一帶，切變線南側(cè)東南風(fēng)較強(qiáng)，梧州站風(fēng)速達(dá)到了18 m/s，與切變線北側(cè)東北氣流形成明顯的輻合(圖6)。12～13日切變線穩(wěn)定在桂中上空維持，主要降雨區(qū)位于切變線附近。925 hPa切變線呈東西走向在桂中至廣東北部地區(qū)維持，且東南氣流十分強(qiáng)盛達(dá)到了超低空急流，尤其在12日8：00，風(fēng)速超過10 m/s。因此，中低層深厚的切變維持，配合強(qiáng)盛的東南氣流，十分有利于強(qiáng)降水的發(fā)生，且強(qiáng)降雨時(shí)段正好與東南風(fēng)的增強(qiáng)時(shí)段對(duì)應(yīng)，13日8：00，東南氣流不斷減弱，切變線消失，降雨逐漸停止。

圖5　2015年11月12日8：00 700 hPa環(huán)流形勢(shì)Fig. 5　The 700 hPa circulation feature on 8:00 of November 12, 2015

圖6　2015年11月12日8：00 850 hPa環(huán)流形勢(shì)Fig. 6　The 850 hPa circulation feature on 8:00 of November 12, 2015

1.3地面倒槽與冷空氣南下地面圖上(圖7)，暴雨過程前期，在西南地區(qū)存在一低壓倒槽，隨著高空槽的東移，西南地區(qū)倒槽向東移動(dòng)，并在11日8：00有所發(fā)展，同時(shí)，貝加爾湖南部地區(qū)滯留一股冷空氣，高壓中心為1 032.5 hPa。因此，由于西南低壓阻擋作用，使得貝加爾湖地區(qū)的冷高壓中心不能迅速東移南壓，致使冷暖勢(shì)力在華南至江南地區(qū)對(duì)峙，導(dǎo)致了此次較長(zhǎng)時(shí)間的降水天氣過程。

圖7　2015年11月11日8：00地面形勢(shì)Fig. 7　Surface weather situation on 8:00 of November 11, 2015

2　物理量診斷分析

2.1水汽條件秋冬季節(jié)暴雨產(chǎn)生的條件與汛期暴雨相似，強(qiáng)降水的發(fā)生不僅需要良好的動(dòng)力條件和熱力條件，還需要有充足的水汽、強(qiáng)烈的對(duì)流不穩(wěn)定和輻合上升運(yùn)動(dòng)配合，特別是水汽的供應(yīng)對(duì)暴雨的形成和發(fā)展尤其重要。此次暴雨天氣發(fā)生在11月中旬，秋冬季節(jié)的水汽含量相對(duì)較少，冷空氣較強(qiáng)盛且少有實(shí)力相當(dāng)?shù)呐瘽駳饬髋c之交匯，輻合上升運(yùn)動(dòng)相對(duì)也較弱，一般來(lái)說，不易發(fā)生暴雨。因此，有別于汛期暴雨，秋冬季節(jié)暴雨的水汽顯得尤為重要。

從此次過程的水汽條件來(lái)看，濕層十分深厚，700～500 hPa受西南氣流控制，從10日20：00開始?xì)饬鞑粩嗉哟螅?2日達(dá)到最強(qiáng)盛，700 hPa達(dá)16 m/s以上，500 hPa>22 m/s；925～850 hPa受東南氣流控制，持續(xù)的東南風(fēng)場(chǎng)帶來(lái)南海水汽平流輸送，東南氣流也是在12日達(dá)到最強(qiáng)，最大風(fēng)速達(dá)18 m/s，孟加拉灣的水汽輸送與南海水汽輸送在廣西中北部交匯，尤其在桂東地區(qū)輻合最強(qiáng)。10日20：00～13日20：00，比濕場(chǎng)上(圖8)，1 000～850 hPa均超過了9 g/kg，11日20：00至12日達(dá)到了峰值11 g/kg，；水汽通量散度場(chǎng)上(圖9)，廣西大部地區(qū)一直處于水汽通量散度負(fù)值區(qū)的水汽輻合區(qū)，水汽輻合伸展高度達(dá)600 hPa，尤其在11日下午到12日伸展高度達(dá)400 hPa附近，說明水汽輻合上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，伸展高度較高，同時(shí)，強(qiáng)輻合中心出現(xiàn)于11和12日，中心強(qiáng)度水汽通量散度中心值為-20 g/(hPa·cm2·s)，對(duì)強(qiáng)降雨非常有利，與強(qiáng)降水時(shí)段對(duì)應(yīng)良好。由此可見，此次秋季強(qiáng)降雨過程中，濕層十分深厚，水汽輻合明顯，伸展高度達(dá)500 hPa以上。

圖8　桂東北地區(qū) 850 hPa比濕時(shí)間演變Fig. 8　The 850 hPa specific humidity time evolution in northeast area of Guangxi

圖9　桂東北地區(qū)水汽通量散度時(shí)間演變Fig. 9　Divergence time evolution of water vapor flux in northeast area of Guangxi

2.2熱力條件11日8：00～13日8：00，在850 hPa假相當(dāng)位溫(圖10)場(chǎng)上，有一條高能舌從海南島以西的洋面經(jīng)北部灣一直延伸至廣西和廣東的南部地區(qū)，其高能舌值為64～68 ℃，其北側(cè)有一條東北西南向的能量密集鋒區(qū)，廣西大部地區(qū)正好處于能量鋒區(qū)內(nèi)，高能舌在12日8：00，發(fā)展到最強(qiáng)，達(dá)68 ℃，其軸線與700～500 hPa西南急流位置一致，暴雨落區(qū)正好位于能量密集鋒區(qū)內(nèi)。中低層這種高溫高濕的高能環(huán)境極其有利于暴雨天氣的形成和發(fā)展。

圖10　2015年12日8：00 850 hPa假相當(dāng)位溫Fig.10　The 850 hPa pseudo-equivalent potential temperature on 8:00 of November 12, 2015

2.3動(dòng)力條件降水強(qiáng)度的大小不僅取決于熱力和水汽條件，還需要有良好的動(dòng)力觸發(fā)和垂直上升運(yùn)動(dòng)配合。渦度場(chǎng)上(圖11)，11日8：00，廣西上空均為負(fù)渦度區(qū)，11日20：00，廣西上空開始出現(xiàn)正渦度區(qū)，正渦度中心位于桂西北地區(qū)，中心強(qiáng)度達(dá)20 s，隨著南支槽的加深緩慢東移，12日8：00，廣西上空轉(zhuǎn)為正渦度區(qū)，正渦度擴(kuò)展至700 hPa，并一直維持至13日8：00，13日8：00以后，隨著高空槽移出廣西，正渦度減弱并逐漸轉(zhuǎn)為負(fù)渦度區(qū)控制。強(qiáng)降雨時(shí)段正好與之對(duì)應(yīng)，說明槽前的正渦度平流為暴雨發(fā)生、發(fā)展提供了良好條件。垂直速度場(chǎng)上(圖12)，11日8：00，廣西上空中高層(700～400 hPa)為垂直上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，其中上升運(yùn)動(dòng)700 hPa在桂東北地區(qū)。11日20：00～12日20：00，垂直上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈發(fā)展，12日8：00發(fā)展至最強(qiáng)時(shí)段，強(qiáng)中心位于西南、華南并延伸至江南地區(qū)，且強(qiáng)垂直運(yùn)動(dòng)中心伸展高度自850 hPa擴(kuò)展至400 hPa，中心為-40 hPa/s，大范圍上升運(yùn)動(dòng)區(qū)的出現(xiàn)和發(fā)展，為強(qiáng)降水的發(fā)展提供了動(dòng)力條件，而且，垂直上升運(yùn)動(dòng)中心隨高度向東北方向傾斜，傾斜結(jié)構(gòu)有利于上升氣流發(fā)展和上升運(yùn)動(dòng)的維持，強(qiáng)降雨中心正好位于強(qiáng)垂直運(yùn)動(dòng)上升中心附近， 8：00起，廣西上空各層垂直速度逐漸轉(zhuǎn)為正值，即13日白天起廣西逐漸轉(zhuǎn)為下沉氣流控制，降水由北往南逐漸停止。由此可見，11～13日廣西處于槽前正渦度區(qū)，中低層有強(qiáng)的輻合區(qū)，高層有輻散區(qū)配合，抽吸作用明顯，致使廣西上空維持一深厚的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，極其有利于強(qiáng)降水天氣的發(fā)生。

圖11　2015年12日8：00 850 hPa渦度場(chǎng)Fig. 11　The 850 hpPa vorticity field on 8:00 of November 12, 2015

圖12　2015年12日8：00 500 hPa垂直運(yùn)動(dòng)場(chǎng)Fig. 12　The 500 hPa vertical velocity field on 8:00 of November 12, 2015

3　小結(jié)

(1)西太平洋呈東西帶狀在華南沿海地區(qū)的穩(wěn)定維持，高空槽發(fā)展緩慢東移，配合中低層切變線和冷空氣的南下影響，是造成此次秋季暴雨的環(huán)流背景。

(2)低空急流和超低空急流配置以及東南氣流和西南交綏輻合有利于對(duì)流運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。

(3)暴雨區(qū)強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，槽前正渦度、良好的熱力條件以及水汽條件共同作用最終導(dǎo)致了此次暴雨過程。

(4)良好的水汽平流輸送，配合中低層高溫高濕的高能環(huán)境極其有力于暴雨的形成和發(fā)展。

(5)渦度場(chǎng)、垂直速度場(chǎng)以及水汽通量散度場(chǎng)對(duì)暴雨落區(qū)具有良好的指示作用。

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等．天氣學(xué)原理和方法[M] ．北京：氣象出版社，2000：649．

[2] 姚勝芳．急流對(duì)一次特大暴雨形成的影響分析[J]．氣象研究與應(yīng)用，2007，28(S1)：35-37．

[3] 周能，李生艷．08.6廣西連續(xù)暴雨的大尺度環(huán)流和物理?xiàng)l件分析[J]．氣象研究與應(yīng)用，2011，32(4)：23-26．

[4] 郭立平．一次秋季罕見暴雨天氣分析[J]．河北氣象，2004，23(2)：18-22．

Diagnostic Analysis of a Rare Autumn Rainstorm Weather Process in Guangxi in 2005

YANG Sheng-cai, DUAN Li-jun, HUANG Yuan-pan

(Meteorological Bureau of Hezhou City, Hezhou, Guangxi 542899)

Sounding and surface observation data were used to analyze a rare autumn rainstorm weather process in Guangxi in November 11-13, 2005. Circulation characteristics and weather scale influencing system were analyzed; and the physical quantity was diagnosed. Results showed that subtropical high in the west Pacific maintained stable position and strength. Mid-latitude westerlies usually fluctuated. Eastward development of high altitude low trough was the big circulation background causing the rainstorm weather. Low level shear line, jet stream and cold air southward were the major weather system causing this rainstorm. Joint influence of positive vorticity advection, strong upward movement, good thermal condition and water vapor condition finally led to this rainstorm.

Autumn rainstorm; Cause analysis; Physical quantity

楊勝才(1988- )，男，廣西凌云人，助理工程師，從事短期預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)工作。

2016-05-31

S 161.6

A

0517-6611(2016)21-237-04