吳雪

摘 要：本文利用常規(guī)觀測(cè)資料、NCEP再分析資料以及雷達(dá)回波等氣象資料，對(duì)2016年6月21日信陽區(qū)域大暴雨天氣進(jìn)行診斷分析。分析結(jié)果表明，本此大暴雨天氣是在副熱帶高壓環(huán)流影響下，配合高空低槽和江淮切變線等天氣系統(tǒng)而發(fā)生的。低層西南急流和超低空南風(fēng)急流將海上水汽移至信陽上空，同時(shí)受低層輻合、高層輻散影響，促使該區(qū)域形成了強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。經(jīng)測(cè)量雷達(dá)回波強(qiáng)度為50dBZ，“列車效應(yīng)”使得該區(qū)域保持持續(xù)降雨。

關(guān)鍵詞：區(qū)域性大暴雨;副熱帶高壓;江淮切變線;超低空南風(fēng)急流

中圖分類號(hào)：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）01-0151-04

Analysis of the Causes of a Regional Heavy Rainstorm

WU Xue1，2

（1.Xinyang Meteorological Bureau，Xinyang Henan 464000;

2.College of Atmospheric Sciences，Chengdu University of Information Technology，Chengdu Sichuan 610225）

Abstract： In this paper， the meteorological data such as conventional observation data， NCEP reanalysis data and radar echo were used to diagnose and analyze the heavy rainstorm in Xinyang area on June 21， 2016. The analysis results showed that the heavy rainstorm occurred under the influence of the subtropical high-pressure circulation， combined with the high-altitude low-slot and the JAC shear line. The low-level southwest jet and the ultra-low-level southerly jet stream moved the sea water vapor to the sky above Xinyang. Affected by low-level convergence and high-level divergence， the region formed a strong ascending motion. The measured radar echo intensity was 50dBZ， and the “train effect” caused the region to maintain continuous rainfall.

Keywords： regional heavy rain;subtropical high;JAC shear line;ultra low altitude southerly jet

暴雨是信陽夏季主要的災(zāi)害天氣，具有降水強(qiáng)度大、范圍廣和雨量分布不均勻等特點(diǎn)。暴雨是各種尺度天氣系統(tǒng)相互作用的結(jié)果，其中大尺度環(huán)流為暴雨的產(chǎn)生提供了有利背景，而中小尺度天氣系統(tǒng)則是暴雨出現(xiàn)的直接影響因素[1]。暴雨形成的條件主要包括充足的水汽供應(yīng)、強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)和較長的持續(xù)時(shí)間。本文利用常規(guī)觀測(cè)資料、NCEP再分析資料、衛(wèi)星云圖以及雷達(dá)回波等氣象資料，對(duì)2016年6月21日信陽市首場(chǎng)區(qū)域性大暴雨形成機(jī)制進(jìn)行分析，為夏季江淮梅雨期間江淮流域此類暴雨預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。

1 過程概況與特征

2016年6月21日，淮河流域出現(xiàn)了區(qū)域性大暴雨天氣，暴雨落區(qū)主要位于信陽市，呈現(xiàn)西北-東南帶狀分布特點(diǎn)。暴雨集中在信陽西北部，最大降水量在息縣項(xiàng)店站，為216.4mm。此次區(qū)域性大暴雨天氣伴隨局地強(qiáng)對(duì)流，降水集中在兩個(gè)時(shí)段，分別為21日02：00～04：00和07：00～11：00，具體降水量如圖1所示。通過分析可知，最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在6月21日03：00～04：00，信陽站雨量為56.7mm;其次是07：00～08：00的息縣站，降水量為48.6mm，以及03：00～04：00的信陽站，降雨量為46.4mm。兩站點(diǎn)短歷時(shí)強(qiáng)降水均維持2h，且降水效率大于30mm/h。此次大暴雨涉及范圍廣、降水量集中、降水強(qiáng)度大，導(dǎo)致城市出現(xiàn)內(nèi)澇、積水嚴(yán)重等問題，給民眾生活和出行造成了不利影響[2]。

2 環(huán)流背景形勢(shì)與高低空系統(tǒng)配置

此次暴雨是在環(huán)流條件下發(fā)生的，具體氣象情況如圖2所示。由圖2可看出，副熱帶高壓西伸北抬，外圍西南氣流引導(dǎo)低層切變線東移，信陽處在588dagpm線邊緣，高溫高濕易產(chǎn)生局地強(qiáng)對(duì)流天氣;21日08：00，切變線東移北抬至淮河以北，南側(cè)偏南風(fēng)達(dá)16～20m/s，為暴雨天氣提供了有利的動(dòng)力條件;西南急流中心風(fēng)速20日20：00時(shí)為20m/s，21日08：00變?yōu)?6m/s，信陽位于急流軸左前方，為暴雨提供了強(qiáng)烈的輻合上升條件;925hPa超低空南風(fēng)急流中心最大風(fēng)速為16 m/s，為暴雨天氣提供了充沛的水汽，有利于不穩(wěn)定層結(jié)建立和維持。綜上所述，此次暴雨過程高低空配置非常好，信陽位于副熱帶高壓西北側(cè)，處在高空副熱帶西風(fēng)急流右側(cè)，低空西南急流左前方，低層輻合高層輻散;江淮切變線、超低空南風(fēng)急流在信陽地區(qū)上空長時(shí)間停留，為大暴雨的產(chǎn)生提供了有利條件[3]。

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50

40

30

20

10

0][小時(shí)降水量/mm][0：00? ? ?1：00? ? 2：00? ? ?3：00? ? 4：00? ? ?5：00? ? 6：00? ? 7：00? ? 8：00? ? ?9：00? ? 10：00? ?11：00][時(shí)間/h][信陽][息縣][13.5][1.4][6.4][3.9][6.4][1.9][7.7][48.6][34][1.9][7.9][3.2][5.9][14][4.4][17.8][46.4][56.7][12.4][7.6][0][3.8][0][0.1]

圖1 2016年6月21日00：00—11：00信陽和息縣降水量柱狀圖

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][700hPa切變線

][850hPa切變線

][925hPa切變線

][925hPa超低空急

][850hPa低空急流

][700hPa低空急流

][200hPa高空急流

][500hPa溫度槽

][850hPa溫度脊線

][溫區(qū)（T-Td[]4°C）

][500hPa干區(qū)線

][850hPa干線

][K指數(shù)

][588 dagpm線

]

圖2 2016年6月20日—21日高低空形式綜合分析圖

3 物理量場(chǎng)分析

3.1 水汽條件與動(dòng)力條件

當(dāng)大氣飽和比濕達(dá)到一定數(shù)值后，才能形成暴雨天氣，此時(shí)大氣飽和比濕一般不小于8g/kg，相當(dāng)于850hPa附近大氣飽和比濕大于14g/kg。2016年6月20日大氣飽和比濕情況如圖3所示。從圖上可看出，暴雨開始時(shí)，850hPa比濕已經(jīng)超過21g/kg，高比濕值覆蓋整個(gè)信陽，且該情況一直維持到21日14：00降水結(jié)束;9g/kg的比濕值擴(kuò)大到700hPa以上高度，大氣濕層深厚，水汽十分充沛。21日00：00，低層850hPa信陽散度為-0.4×10-5s-1，低層輻合，空氣質(zhì)量持續(xù)上升，直至覆蓋整個(gè)信陽地區(qū)，并將低層高水汽輸送到中高層[4]。

3.2 熱力條件與垂直上升速度

相當(dāng)位溫作為飽和氣團(tuán)所處的大氣穩(wěn)定度指標(biāo)，具體分布情況如圖4所示。從圖4可看出，信陽上空相當(dāng)位溫隨著高度下降，表明所處大氣環(huán)境并不穩(wěn)定。該不穩(wěn)定層結(jié)一直存在并維持至21日中午，說明信陽上空空氣易產(chǎn)生對(duì)流性天氣。另外，垂直速度為負(fù)值，且在114°E附近上升到至500hPa，具體數(shù)值為-0.15×10-2hPa/s，整層上升運(yùn)動(dòng)有利于水汽發(fā)生凝結(jié)而產(chǎn)生降水。

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40N

38N

36N

34N

32N

30N][100E? 102E 104E 106E 108E 110E 112E 114E 116E 118E 120E 122E 124E][3? ? ? 6? ? ? ?9? ? ?12? ? 15? ? 18? ? 21? ? 24? ? 27? ? 30]

圖3 2016年6月21日比濕及散度分布圖

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350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

1 000][100E 102E 104E 106E? 108E? 110E 112E? 114E 116E 118E 120E][340 345 350 355 360 365 370 375 380 385 390 395 400][Pressure（hPa）]

圖4 2016年6月21日沿32°N相當(dāng)位溫及垂直速度剖面圖

3.3 不穩(wěn)定能量條件

高能高濕和大氣層結(jié)不穩(wěn)定也產(chǎn)生暴雨的重要條件，通常K指數(shù)用來表示大氣中低層暖濕程度和大氣穩(wěn)定度，對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)具有一定的指示意義[2-3]。武漢、阜陽熱力不穩(wěn)定系數(shù)統(tǒng)計(jì)情況如表1所示，可知阜陽站K指數(shù)為39℃，武漢站K指數(shù)超過40℃，并且均維持到降水結(jié)束。兩個(gè)站點(diǎn)的SI指數(shù)均是負(fù)值，對(duì)強(qiáng)對(duì)流的出現(xiàn)有很好的指示意義。21日08：00與20日20：00時(shí)相比，濕對(duì)流有效位能CAPE都有所減弱，表明前期有強(qiáng)對(duì)流出現(xiàn)，能量得到釋放。這些指數(shù)與降水時(shí)間段對(duì)應(yīng)一致。

表1 武漢、阜陽站2016年6月20日—21日熱力不穩(wěn)定指數(shù)

[時(shí)間 武漢 阜陽 K SI CAPE K SI CAPE 20日20：00 42 -2.12 1 595.1 39 -0.65 1 230.9 21日08：00 40 -0.12 1 381.4 39 -0.71 891.4 ]

另外，根據(jù)T-lnp圖可知，阜陽和武漢兩站濕對(duì)流有效位能都比較深厚，可延伸至200hPa位置，說明空氣中不穩(wěn)定能量較強(qiáng)。阜陽低層到高層風(fēng)速呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，暖平流明顯表明空氣溫度高層結(jié)不穩(wěn)定。武漢整層大氣中溫濕線重合，濕層非常深厚，垂直風(fēng)切變明顯，低層暖平流、高層冷平流、上干冷以及下暖濕的配置有利于不穩(wěn)定能量觸發(fā)。由此可知，暴雨發(fā)生前較大能量在信陽上空匯合，對(duì)大氣不穩(wěn)定性增加和能量存儲(chǔ)十分有利[5]。

4 雷達(dá)圖

新一代多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品豐富，是監(jiān)測(cè)強(qiáng)對(duì)流天氣的有力工具。一般來說，反射率因子越大，降雨強(qiáng)就越大。2016年6月21日凌晨的降水為積云和層狀云的混合型降水，表現(xiàn)在雷達(dá)回波上是大片層狀云降水回波中夾雜著對(duì)流單體，具體雷達(dá)圖如圖5所示。

由圖5可知，21日00：00時(shí)，信陽有局地小單體A生成，強(qiáng)度僅為30dBZ;隨后，該單體移出信陽，湖北北部大片降水回波移近，并對(duì)流沿著中尺度輻合線方向繼續(xù)發(fā)展，到04：00達(dá)到最旺盛B，在信陽區(qū)域產(chǎn)生46.4mm和56.7mm的短歷時(shí)強(qiáng)降水;此后，信陽上空對(duì)流逐漸減弱至30dBZ，05：51，息縣上空有強(qiáng)度為30dBZ的回波C移近，6：00～7：00發(fā)展加強(qiáng)，形成大片的50dBZ的對(duì)流D，并在息縣產(chǎn)生34mm和48.6mm的強(qiáng)降水;到21日08：59，強(qiáng)對(duì)流E移出息縣，西部減弱到30dBZ，強(qiáng)降水逐步結(jié)束。綜上所述，信陽和息縣上空的回波呈“列車效應(yīng)”，并且沿地面中尺度輻合線方向移動(dòng)，對(duì)短歷時(shí)強(qiáng)降水觸發(fā)、生成以及維持有很好的指示意義。

5 結(jié)語

此次大暴雨為系統(tǒng)性伴隨局地強(qiáng)對(duì)流短時(shí)的強(qiáng)降水，受江淮梅雨期間高空500hPa兩脊兩槽形勢(shì)影響，副熱帶高壓脊天氣系統(tǒng)長期穩(wěn)定存在，造成連續(xù)性暴雨出現(xiàn)。在整個(gè)暴雨過程中，低層高比濕值、垂直上升運(yùn)動(dòng)和切變線的穩(wěn)定維持，為暴雨天氣提供了充足的水汽供應(yīng)和強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)。另外，暴雨發(fā)生區(qū)域濕層深厚、K指數(shù)大層結(jié)不穩(wěn)定、濕對(duì)流有效位能較大以及不穩(wěn)定條件良好，也為此次降水提供給充足的觸發(fā)機(jī)制。

信陽處在低空急流左前方，高空急流右側(cè)，低層輻合高層輻散有利于空氣抽吸作用，經(jīng)測(cè)試?yán)走_(dá)回波強(qiáng)度維持在50dBZ，受“列車效應(yīng)”影響，使得局地降水呈現(xiàn)持續(xù)狀態(tài)。

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（a） 04：13垂直速度剖面圖

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（b） 00：04仰角基本反射率

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（c） 03：55仰角基本反射率

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（d） 05：51仰角基本反射率

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（e） 07：40仰角基本反射率

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（f） 08：59仰角基本反射率

圖5 2016年06月21日04：13時(shí)垂直速度剖面圖及仰角基本

反射率

參考文獻(xiàn)：

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