楊芳園，潘婭婷，鄒靈宇，段燕楠，王占良，石寶靈，李曉鵬

(昆明市氣象局，云南 昆明 650034)

短時(shí)暴雨是指短時(shí)間內(nèi)降水量達(dá)到或超過暴雨的強(qiáng)降水[1]，具有突發(fā)性強(qiáng)、局地性、單點(diǎn)性、對(duì)流強(qiáng)度大等特點(diǎn). 昆明市地處云貴高原中部，山地氣候突出，由于地形地貌復(fù)雜，天氣變化劇烈，短時(shí)暴雨或短時(shí)強(qiáng)降水是昆明市夏季較為常見的致災(zāi)性嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣之一，且多出現(xiàn)在夏季6—8月，易造成城市內(nèi)澇，農(nóng)田漬澇，也是引發(fā)山洪滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要原因，對(duì)城市運(yùn)行、公共安全、人民生命安全等造成了嚴(yán)重的影響.

由于短時(shí)暴雨成因復(fù)雜，一直是短臨預(yù)報(bào)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn). 隨著探測技術(shù)的快速發(fā)展和加密資料的應(yīng)用，很多學(xué)者對(duì)短時(shí)暴雨天氣過程分析開展了大量的研究[2-3]. 馮晉勤等[4]對(duì)2005—2009 年福建西部山區(qū)短時(shí)暴雨的雷達(dá)回波特征和中小尺度系統(tǒng)進(jìn)行分析. 王宏等[5]對(duì)比分析了承德市兩次局地性短時(shí)暴雨天氣過程的中尺度特征，表明兩次過程的觸發(fā)系統(tǒng)均為地面中尺度輻合線且逆風(fēng)區(qū)出現(xiàn)的時(shí)間與強(qiáng)降水時(shí)段配合比較好. 曾勇等[6]通過對(duì)比南疆西部兩次短時(shí)強(qiáng)降水天氣中尺度特征指出，風(fēng)云衛(wèi)星TBB 的演變對(duì)降水有3 h 的提前預(yù)報(bào)時(shí)效，兩次強(qiáng)降水過程分別產(chǎn)生在對(duì)流云團(tuán)TBB梯度最大處和發(fā)展過程中范圍最大時(shí). 近年來，許多氣象工作者也對(duì)云南暴雨和短時(shí)強(qiáng)降水進(jìn)行了大量的分析研究[7-8]，許美玲等[9]指出切變線和地面冷鋒是造成云南暴雨和短時(shí)強(qiáng)降水的最主要天氣系統(tǒng)，兩高輻合型暴雨中，當(dāng)?shù)蛯佑星凶儭⒌蜏u、冷鋒等系統(tǒng)配合時(shí)，暴雨落區(qū)通常出現(xiàn)在兩高輻合區(qū)內(nèi)低層低值系統(tǒng)附近；李華宏等[10]分析了1981—2015 年云南短時(shí)強(qiáng)降水的時(shí)空分布特征.金少華等[11]利用尺度分離和物理量診斷分析方法，對(duì)滇緬脊前一次弱對(duì)流形成的局地大暴雨過程進(jìn)行了綜合分析，得出逆風(fēng)區(qū)是導(dǎo)致局地大暴雨發(fā)生的重要原因. 梁紅麗等[12]診斷和模擬分析了2012年5 月24 日夜間昆明局地大暴雨的環(huán)境場和γ 中尺度對(duì)流系統(tǒng)特征，認(rèn)為此次大暴雨高低空配置最佳，且地形對(duì)南風(fēng)的強(qiáng)迫較顯著. 李華宏等[13]分析了2017 年9 月5—6 月出現(xiàn)在云南的一次短時(shí)強(qiáng)降水天氣過程的成因及中尺度對(duì)流特征.

以往對(duì)云南暴雨的研究多集中在區(qū)域性、全省性的單次暴雨形成的機(jī)制方面，而對(duì)比研究兩次局地短時(shí)暴雨的相對(duì)較少，特別是對(duì)不同年份夏季同一時(shí)段的短時(shí)暴雨過程的對(duì)比研究更少，且對(duì)地形在強(qiáng)降水過程中的作用研究也較少. 為提高強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)能力和準(zhǔn)確率，本文利用NCEP 1°×1°再分析資料、多普勒天氣雷達(dá)及5 min 地面自動(dòng)站加密觀測等資料，從環(huán)流形勢、環(huán)境條件及動(dòng)力、熱力條件、地形及中尺度特征等方面，對(duì)2017 年7 月20 日 和2019 年7 月20 日 發(fā) 生 在昆明市主城區(qū)的兩場短時(shí)暴雨過程進(jìn)行對(duì)比分析，以期為今后類似的城市強(qiáng)降水預(yù)報(bào)預(yù)警提供思路和依據(jù).

1 過程概況

2017 年7 月20 日凌晨（以下簡稱“17.7.20”過程），受兩高輻合及切變線影響，昆明市出現(xiàn)了中到大雨，局部暴雨至大暴雨天氣（圖1（a）），并伴有強(qiáng)烈的雷電活動(dòng). 本次降水過程為局地性暴雨，統(tǒng)計(jì)顯示全市自動(dòng)氣象觀測站（共350 站點(diǎn)）出現(xiàn)9 站大暴雨、43 站暴雨、88 站大雨和150 站中雨，較強(qiáng)降水中心位于昆明主城區(qū)，昆明站20 日00:00—02:00 出現(xiàn)短時(shí)暴雨，小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)31.5 mm（圖1（c））.7 月19 日20:00—20 日02:00 期間，昆明市最大日降水量為盤龍區(qū)東華站154.7 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)為官渡區(qū)太和街道79.9 mm（20 日00:00—01:00），刷新了昆明市小時(shí)降水量（61.4 mm）的歷史極值記錄.

圖1 昆明市降水量分布圖及昆明站逐小時(shí)降水量Fig. 1 The distribution of cumulative and hourly precipitation in Kunming

2019 年7 月20 日凌晨（以下簡稱“19.7.20”過程），受低渦切變影響，昆明市也出現(xiàn)了一次明顯的降水天氣過程（圖1（b）），以中到大雨，局部暴雨至大暴雨天氣為主，并伴有雷電、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣.本次屬于區(qū)域性暴雨過程，全市自動(dòng)氣象觀測站（共429 站點(diǎn)）出現(xiàn)24 站大暴雨、122 站暴雨、105站大雨和93 站中雨，較強(qiáng)降水主要集中在昆明主城區(qū)及富民、安寧等區(qū)域. 昆明主城區(qū)降水主要集中在7 月20 日02:00—05:00，均以短時(shí)強(qiáng)降水為主，小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)37.1 mm（圖1（c）），24 h 降水量達(dá)126.8 mm，成為自1951 年建站以來7 月份單日降水量的最高值. 7 月19 日20:00—次日20:00 期間，昆明市最大日降水量為西山區(qū)明波立交橋站142.8 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)為西山區(qū)太華山站51.2 mm（7 月20 日04:00—05:00）.

上述兩次昆明市短時(shí)暴雨過程發(fā)生時(shí)間均為7 月20 日凌晨，最強(qiáng)降水集中在主城區(qū)，小時(shí)雨強(qiáng)大，局地性強(qiáng)，伴隨雷電、冰雹、暴雨洪澇等災(zāi)害性天氣，均造成了嚴(yán)重的城市內(nèi)澇，“19.7.20”過程強(qiáng)降水范圍更大，持續(xù)時(shí)間更長.

2 環(huán)流形勢對(duì)比分析

2017 年7 月19 日20:00，500 hPa 中高緯地區(qū)50°N 附近有2 個(gè)低渦存在（圖2（a）），位置偏北，分別位于新西伯利亞和黑龍江以北地區(qū). 華南至江南一帶為副高588 dagpm 線控制，與青藏高原東側(cè)的大陸高壓在云南東部形成1 條東北西南向的輻合區(qū)，該輻合區(qū)在云南東部穩(wěn)定少動(dòng)，這是導(dǎo)致云南出現(xiàn)強(qiáng)降水的主要天氣系統(tǒng)之一，昆明市正好處于兩高輻合區(qū)內(nèi). 700 hPa 上孟加拉灣附近有一低壓（圖2（c）），低壓東南側(cè)存在西南低空急流，低空急流是動(dòng)力、熱力和水汽的高度集中帶，利于將暖濕氣流向云南上空輸送. 云南滇中以北存在1 條東西向的切變線，昆明市剛好位于切變南部西南及偏西氣流風(fēng)速的輻合區(qū)一側(cè)，利于冷暖空氣及水汽在該區(qū)域交匯. 從地面圖上分析（圖略），7 月19 日20:00 地面輻合線位于昆明北部，之后逐漸南壓至昆明中部以南，并在此地穩(wěn)定少動(dòng)，一直維持至7月20 日03:00.

圖2 500 hPa 和700 hPa 環(huán)流形勢場（實(shí)線為高度場，單位：dagpm；虛線為溫度場，單位：℃）Fig. 2 The circulation situation at 500 hPa and 700 hPa（solid line is geopotential height，unit：dagpm；dotted line is temperature field，unit：℃）

2019 年7 月19 日20:00，500 hPa 中高緯地區(qū)也存在2 個(gè)低渦系統(tǒng)（圖2（b）），與“17.7.20”過程對(duì)比，位置更偏北，內(nèi)蒙古中北部有低槽東移，槽后有冷空氣向南輸送. 臺(tái)風(fēng)“丹娜絲”位于華東附近海域，副高較強(qiáng)，呈塊狀分布在西太平洋至中南半島東部，青藏高原南側(cè)至孟加拉灣北部也存在大陸高壓，二者形成的輻合區(qū)位置偏東，云南主要受滇黔交界處的氣旋性低渦環(huán)流影響，該低渦環(huán)流在副高西伸的推動(dòng)下穩(wěn)定少動(dòng). 700 hPa 在滇中以北也存在東西向切變線（圖2（d）），位置更靠南，且切變后部河套平原至四川盆地附近的東北風(fēng)較大，冷空氣輸送明顯強(qiáng)于“17.7.20”過程，孟加拉灣附近也存在低值環(huán)流系統(tǒng). 地面圖上（圖略），7 月19 日08:00至次日08:00，滇中地區(qū)的楚雄和昆明中部一帶均有地面輻合線存在.

兩次過程的影響系統(tǒng)均為切變輻合，為短時(shí)暴雨的形成提供了較好的動(dòng)力、熱力、水汽條件和抬升觸發(fā)機(jī)制. 不同點(diǎn)為500 hPa 上“17.7.20”過程為兩高輻合，“19.7.20”過程為低渦影響；其次，“19.7.20”過程從河西走廊往云南輸送的冷空氣更明顯，為該過程提供了更好的觸發(fā)條件.

3 環(huán)境條件對(duì)比分析

3.1 水汽條件水汽來源和輸送、水汽 輻合輻散均與降水強(qiáng)度密切相關(guān)，充沛的水汽條件是形成暴雨的必要條件. 從700 hPa 20:00 水汽通量和水汽通量散度圖上分析，“17.7.20”過程（圖3（a））水汽主要來源于孟加拉灣北部，可見1 條西南—東北向水汽輸送通道，通道的中心值為12×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1，風(fēng)場上滇西南偏北風(fēng)分量明顯，更多的水汽向滇西南及中南半島輸送. 在106° E 附近偏南風(fēng)分量加大，將孟加拉灣的水汽向貴州—四川一帶輸送，因此不利于大量的水汽向昆明上空輸送，昆明市附近的水汽通量為2×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1，處于-10×10-6g·cm-2·hPa-1·s-1的水汽輻合區(qū)內(nèi).

圖3 700 hPa 水汽通量（等值線，單位：10-3 g·cm-1·hPa-1·s-1；矢量方向表示水汽輸送方向）和水汽通量散度（陰影，單位：10-6 g·cm-2·hPa-1·s-1）Fig. 3 Water vapor flux（isoline，unit：10-3 g·cm-1·hPa-1·s-1，vector direction represents water vapor transport direction）and water vapor flux divergence（shadow，unit：10-6 g·cm-2·hPa-1·s-1）of 700 hPa

“19.7.20”過程（圖3（b））南部的水汽主要來源于孟加拉灣，在青藏高原南部形成1 個(gè)明顯的輸送通道，在偏西風(fēng)和偏北風(fēng)的引導(dǎo)下向云南的滇南方向輸送，形成一個(gè)大值區(qū)，水汽通量為6×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1，隨后在偏南風(fēng)的引導(dǎo)下向昆明上空輸送；另外1 個(gè)水汽通道來自北部，位于四川盆地東部—云南東北部，中心水汽通量值為6×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1，其附近偏北風(fēng)分量明顯，利于水汽向昆明上空輸送，昆明市附近的水汽通量為4×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1. 從水汽輸送矢量分析可知，南北2 支水汽輸送剛好在昆明上空交匯，形成-20×10-6g·cm-2·hPa-1·s-1的水汽輻合中心.

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，孟加拉灣均為水汽輸送來源地. 但“19.7.20”過程中還有來自北部的水汽輸送，南北水汽輸送剛好在昆明上空交匯，因此“19.7.20”過程的水汽輻合強(qiáng)度大于“17.7.20”過程，水汽條件更加充沛，這進(jìn)一步說明了為什么“19.7.20”過程的降水強(qiáng)度強(qiáng)于“17.7.20”過程的原因.

3.2 不穩(wěn)定條件從昆明站探空?qǐng)D和物理量參數(shù)分析可知，2017 年7 月19 日08:00（圖略），600 hPa以下有一定的濕層，500 hPa 附近開始有冷空氣入侵，但此時(shí)對(duì)流有效位能（Convective Available Potential Energy，CAPE）值較小，大氣僅處于潛在的不穩(wěn)定狀態(tài)，隨著午后氣溫升高，7 月19 日最高氣溫為26.3 ℃，熱力條件使得大氣不穩(wěn)定狀態(tài)得到增強(qiáng). 7 月19 日20:00（圖4（a）），昆明上空的CAPE值增加為918.3 J·kg-1，其次500 hPa 附近不斷有冷空氣持續(xù)入侵，使得低層暖濕高層干冷的不穩(wěn)定狀態(tài)得以維持和加強(qiáng). 同時(shí)，低層風(fēng)向垂直切變明顯，對(duì)流抑制能量（Convection Inhibition，CIN）為30.8 J·kg-1，利于能量的積蓄；沙氏指數(shù)（Showalter Index，SI）為-0.42 ℃，氣層不穩(wěn)定，發(fā)生雷暴的可能性較大[14]；地面抬升指數(shù)（Lifting Index，LI）為-2.09 K，表明昆明附近存在有利的抬升條件，上述配置利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生發(fā)展.

2019 年7 月19 日08:00（圖略），500 hPa 以下均為濕層，較為深厚，對(duì)流有效位能（CAPE）值為588.1 J·kg-1，有一定的不穩(wěn)定能量，7 月19 日最高氣溫為26.4 ℃，昆明上空存在較好的熱力和水汽條件. 至20:00（圖4（b）），垂直風(fēng)場從近地層到300 hPa 附近有明顯順轉(zhuǎn)，說明有深厚的暖平流提供水汽和熱量的輸送，300 hPa 以上出現(xiàn)風(fēng)向逆轉(zhuǎn)，表明上層有冷空氣入侵. 7 月19 日午后昆明轄區(qū)內(nèi)出現(xiàn)分散的對(duì)流天氣，不穩(wěn)定能量提前得到釋放，因此20:00 的CAPE 值有所下降，CAPE 值為348.3 J·kg-1，對(duì)流抑制能量（CIN）為150 J·kg-1，CAPE 值大于CIN 值，表明昆明周邊區(qū)域大氣仍處于不穩(wěn)定狀態(tài). 此時(shí)，低層風(fēng)向垂直風(fēng)切變更明顯，SI 指數(shù)為-1.2 ℃，LI 指數(shù)為-2.15 K，說明大氣層仍然處于不穩(wěn)定狀態(tài).

圖4 昆明站探空?qǐng)DFig. 4 The t-lgp diagram of Kunming

由大氣的不穩(wěn)定條件對(duì)比可知，強(qiáng)降水發(fā)生前，近地層均有一定的濕層存在，低層風(fēng)向垂直切變明顯，均有上干下濕或上冷下暖的不穩(wěn)定層結(jié). 根據(jù)云的微物理理論，暖云的降水效率要明顯高于冷云，降水系統(tǒng)中暖云層越厚，越有利于高降水效率的產(chǎn)生，暖云層的厚度可以用抬升凝結(jié)高度（Lifting Condensation Level，LCL）到融化層（0 ℃層高度）高度間的厚度進(jìn)行估算[15]. 經(jīng)計(jì)算（見表1），“17.7.20”過程的暖云層厚度較“19.7.20”過程淺薄，且對(duì)流不穩(wěn)定條件略弱. 因此，“19.7.20”過程的降水強(qiáng)度和效率均比“17.7.20”過程強(qiáng).

表1 2017 年和2019 年7 月19 日20:00 昆明探空物理量Tab. 1 The physical value of Kunming sounding at 20:00 on July 19，2017 and 2019

3.3 動(dòng)力條件相關(guān)研究表明，區(qū)域上空有強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動(dòng)，將會(huì)有次級(jí)環(huán)流產(chǎn)生，有利于強(qiáng)降水的發(fā)生[16]，且動(dòng)力條件決定著對(duì)流運(yùn)動(dòng)和水汽抬升凝結(jié)的范圍和強(qiáng)度[17]. 根據(jù)強(qiáng)降水發(fā)生的地點(diǎn)和時(shí)間，圖5 給出的是2 次過程中垂直速度沿24°～27° N 和102°～104° E 區(qū)域平均的垂直速度時(shí)間-高度剖面圖. 從圖5（a）中可看出，2017 年7 月19 日08:00 至次日08:00 昆明上空均處于垂直速度負(fù)值區(qū)，即上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，且從低層一直維持到高層. 7 月19 日14:00 至17:00 上升運(yùn)動(dòng)中心位于700 hPa 附近，中心值達(dá)-20×10-2Pa·s-1，隨著時(shí)間的演變，上升運(yùn)動(dòng)中心在20:00 上升至400 hPa 附近，強(qiáng)度略有減弱，中心值為-16×10-2Pa·s-1；7 月20 日00:00—02:00 左右，700 hPa 附近出現(xiàn)了-22×10-2Pa·s-1的強(qiáng)上升中心，強(qiáng)降水開始出現(xiàn)的時(shí)間大約在20 日00:00，與強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心出現(xiàn)的時(shí)間基本吻合.

2019 年7 月19 日17:00 之前700～400 hPa 間為下沉運(yùn)動(dòng)（圖5（b）），7 月19 日17:00 開始從低層到高層轉(zhuǎn)為上升運(yùn)動(dòng)，20:00 至23:00 上升中心位于600 hPa 附近，最強(qiáng)上升中心值達(dá)-28×10-2Pa·s-1，隨后上升強(qiáng)度有所減弱，隨著時(shí)間的演變，7 月20 日02:00 強(qiáng)上升中心隨高度逐漸上升至600～500 hPa附近，中心值為-24×10-2Pa·s-1. 強(qiáng)降水開始出現(xiàn)的時(shí)間大約在7 月20 日02:00，強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)（-28×10-2Pa·s-1）較強(qiáng)降水開始時(shí)間提前. 經(jīng)過分析昆明上空水汽隨時(shí)間的變化（圖略），20:00 左右高層（300 hPa 附近）水汽向低層700 hPa 輸送明顯，特別是20 日02:00 近地層水汽有明顯的躍增，而“17.7.20”過程高層水汽向低層輸送不明顯. 因此，考慮“19.7.20”過程中強(qiáng)降水開始時(shí)間除受上升運(yùn)動(dòng)影響外，還與低層水汽的增加有關(guān).

圖5 垂直速度時(shí)間-高度剖面圖（24°～27° N、102°～104° E，單位：10-2 Pa·s-1）Fig. 5 Time - height section of vertical velocity average of 24°—27° N、102°—104° E，unit：10-2 Pa·s-1）

綜上，分析表明2 次暴雨過程中昆明上空的天氣尺度上升運(yùn)動(dòng)都是比較有利的，且上升運(yùn)動(dòng)一直延伸至100 hPa 附近，垂直上升運(yùn)動(dòng)中心均位于600～700 hPa 附近. 不同的是，“19.7.20”過程中的天氣尺度上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度和維持時(shí)間均明顯強(qiáng)于“17.7.20”過程，且受低層水汽影響.

4 雷達(dá)回波特征對(duì)比分析

為進(jìn)一步對(duì)比研究昆明2 次暴雨過程的異同，對(duì)2 次暴雨分別進(jìn)行雷達(dá)回波特征的分析.

4.1 “17.7.20”過程雷達(dá)回波特征圖6 為“17.7.20”過程昆明雷達(dá)組合反射率因子（Composition Reflectivity，CR）和反射率因子（R）剖面，以及0.5°仰角基本徑向速度v演變特征. 由圖6 分析可知，7月19 日23:00 之后昆明北部有明顯回波逐漸向南移，23:37 開始影響昆明主城區(qū)，7 月20 日00:01 強(qiáng)回波位于主城上空（圖6（a）），呈層狀-積云混合降水特征，最強(qiáng)回波達(dá)60 dBz，50 dBz 以上的強(qiáng)回波發(fā)展高度達(dá)6 km 左右；此后，回波自東北向西南方向經(jīng)過昆明上空，移動(dòng)過程中不斷發(fā)展和加強(qiáng)，00:31（圖略）56 dBz 以上的強(qiáng)回波發(fā)展高度達(dá)7 km 左右；隨后回波略有減弱，40 dBz 左右的強(qiáng)回波高度明顯下降至4 km 以下，表現(xiàn)為層狀云降水回波特征（圖6（b）～（c）），23:30—01:30 期間不斷有40 dB 以上的回波持續(xù)影響昆明主城區(qū)，有利于強(qiáng)降水的持續(xù)產(chǎn)生. 圖6 對(duì)應(yīng)速度圖上的演變可知，00:01（圖6（d））雷達(dá)站以東至昆明主城區(qū)（圖中白色橢圓處）有小尺度輻合區(qū)，至01:30（圖6（e））昆明上空入流（冷色）速度區(qū)域明顯大于出流（暖色）速度區(qū)域，具有明顯的輻合，系統(tǒng)將加強(qiáng)和維持. 至02:29（圖6（f））出流區(qū)域大于入流區(qū)域，降水趨于減弱.

圖6 2017 年7 月20 日昆明雷達(dá)組合反射率和反射率因子垂直剖面（單位：dBz），及0.5°仰角基本徑向速度圖（單位：m·s-1，相鄰距離圈為15 km）Fig. 6 The composition reflectivity（CR）and the profile of reflectivity factor RCS（unit：dBz），and the base radial velocity at 0.5°elevation v（unit：m·s-1，the distance circle is 15 km）of Kunming radar on July 20，2017

4.2 “19.7.20”過 程 雷 達(dá) 回 波 特 征7 月19 日

22:59 昆明北部開始有分散的對(duì)流單體生成（圖略），并加強(qiáng)合并向南移動(dòng)，7 月20 日02:02 昆明主城區(qū)有局地的對(duì)流單體生成（圖7（a）），并逐漸發(fā)展與北部的回波合并，以層狀云降水特征為主，從02:02 開始期間不斷有40～45 dBz 間的強(qiáng)回波在昆明主城上空經(jīng)過，持續(xù)時(shí)間大約為3 h，移動(dòng)緩慢. 強(qiáng)回波的發(fā)展高度在4 km 以下（圖7（b）～（c）），為低質(zhì)心降水結(jié)構(gòu). 從圖7 速度演變中分析可知，04:00 之前昆明主城區(qū)附近存在多個(gè)小尺度輻合區(qū)（圖略），降水維持并加強(qiáng)；至04:59 主城上空的小尺度輻合區(qū)逐漸減弱消失（圖7（f）），強(qiáng)降水有所減弱，但此時(shí)入流區(qū)域仍明顯大于出流區(qū)域，降水仍持續(xù)；直至7 月20 日09:00 左右仍不斷有35 dBz以下的回波自東部向西南間斷性的移過昆明主城上空（圖略），至10:00 降水趨于結(jié)束.

圖7 2019 年7 月20 日昆明雷達(dá)組合反射率和反射率因子垂直剖面（單位：dBz），及0.5°仰角基本徑向速度圖（單位：m·s-1，相鄰距離圈為15 km）Fig. 7 The composition reflectivity（CR）and the profile of reflectivity factor RCS（unit：dBz），and the base radial velocity at 0.5° elevation v（unit：m·s-1，the distance circle is 15 km）of Kunming radar on July 20，2019

通過對(duì)2 次暴雨過程中的雷達(dá)回波特征分析可知，2 次過程中對(duì)流回波在昆明主城上空不斷加強(qiáng)發(fā)展，移速緩慢，持續(xù)時(shí)間長，是導(dǎo)致該區(qū)域出現(xiàn)短時(shí)暴雨的重要原因；對(duì)應(yīng)徑向速度場上均存在明顯的小尺度輻合區(qū). “17.7.20”過程中為層狀-積云混合降水特征，基本反射率因子在50 dB 以上，最強(qiáng)達(dá)60 dBz，且強(qiáng)回波發(fā)展高度在6～7 km 附近，屬于強(qiáng)對(duì)流回波；而“19.7.20”過程以層狀云降水為主，基本反射率因子在40～45 dBz 之間，回波發(fā)展高度相對(duì)較低，但持續(xù)時(shí)間較長，降水效率更高，因此造成的降水強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間均強(qiáng)于“17.7.20”過程.

5 地形對(duì)降水的局地增幅作用

2 次暴雨過程中，昆明市較強(qiáng)降水均集中出現(xiàn)在主城區(qū)及周邊部分區(qū)域內(nèi)（圖1（a）～（b）），具有非常明顯的局地性，云南局地強(qiáng)降水過程受地形影響明顯[12]. 近些年昆明主城區(qū)出現(xiàn)局地短時(shí)暴雨的強(qiáng)度及頻次逐年增強(qiáng)，為探究2 次短時(shí)暴雨過程為何主要集中在昆明主城區(qū)，圖8 給出了過程期間主城區(qū)累積降水量超過50 mm 的站點(diǎn)及地面流場與地形疊加圖. 主城區(qū)具有特殊的地理位置，其所在地形北、東、西三面環(huán)山，地勢較高，中部、南部較低，南部瀕臨滇池，呈喇叭口特征. “17.7.20”過程由地面風(fēng)場分析發(fā)現(xiàn)，7 月19 日23:00 主城處于偏東風(fēng)與偏南風(fēng)的輻合區(qū)內(nèi)（圖略），20 日00:00 偏南風(fēng)和偏西風(fēng)加強(qiáng)（圖8（a）），主城區(qū)存在1 條明顯的東北—西南向的中尺度輻合線，降水開始增強(qiáng)；至01:00 主城處于低渦輻合區(qū)，降水更加明顯；至02:00 轉(zhuǎn)為輻散區(qū)，03:00 降水逐漸減弱. “19.7.20”過程由地面風(fēng)場分析發(fā)現(xiàn)，7 月20 日01:00 主城處于東南風(fēng)與西北風(fēng)的輻合區(qū)內(nèi)，位置偏北，7 月20日02:00 偏北分量加強(qiáng)（圖8（b）），輻合區(qū)更靠近主城區(qū)，形成1 條東北—西南向的輻合線，較“17.7.20”過程更偏西北方向，03:00 輻合線繼續(xù)維持，主城區(qū)偏南風(fēng)加強(qiáng)，降水更加明顯；至04:00 輻合區(qū)向主城南部移動(dòng)，主城區(qū)降水持續(xù)；至05:00 主城附近轉(zhuǎn)為輻散區(qū)，降水逐漸減弱. 對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2 次過程中昆明主城均存在地面輻合線，且在山前輻合明顯，地面輻合線具有明顯的抬升觸發(fā)作用，利于對(duì)流系統(tǒng)的產(chǎn)生和加強(qiáng)，輻合線較最強(qiáng)降水提前約1～2 h，當(dāng)?shù)孛嫘纬擅黠@的輻散區(qū)時(shí)，1 h 后降水基本減弱.

圖8 昆明主城區(qū)域自動(dòng)站累積降水量超過50 mm 的站點(diǎn)（黑點(diǎn)）及逐小時(shí)前2 min 地面流場與主城地形（陰影區(qū)）疊加圖Fig. 8 The automatic weather stations with accumulated precipitation over 50 mm at Kunming main city zone（black spots），and the 2 min average wind field streamline before hourly ground station，and terrain（shadded area）

強(qiáng)降水主要位于昆明北部山區(qū)以南和滇池以北的地勢較低區(qū)域，剛好位于迎風(fēng)坡的位置，處于輻合區(qū)的偏南或東南氣流控制下，利于將滇池流域的暖濕氣流向北部山區(qū)輸送，迎風(fēng)坡對(duì)暖濕氣流有輻合抬升作用，造成大量水汽在該處抬升凝結(jié)，地形抬升所造成的垂直速度伸展高度雖然很小，但由于低層濕度大，所造成的降水量往往不容忽視，是迎風(fēng)坡降水增幅的動(dòng)力因子物理量[18]. 由此可見，2 次主城區(qū)暴雨過程中，迎風(fēng)坡附近的降水明顯大于其它地區(qū)，地形對(duì)降水的增幅作用顯著. 地形作用和地面中尺度輻合線是造成局地短時(shí)暴雨天氣的重要影響系統(tǒng)[6]. 因此，2 次過程中的暴雨，主城區(qū)的喇叭口、迎風(fēng)坡地形對(duì)局地強(qiáng)降水有增幅作用，滇池流域?yàn)樵搮^(qū)域提供了較好的水汽輸送. 在多種因素作用下，有助于降水發(fā)展過程中在該地區(qū)得以加強(qiáng)和維持，導(dǎo)致昆明主城區(qū)出現(xiàn)局地性非常明顯的短時(shí)暴雨，并引起了嚴(yán)重的城市內(nèi)澇災(zāi)害.

6 結(jié)論

（1）2 次短時(shí)暴雨過程具有歷時(shí)短、強(qiáng)度大，最強(qiáng)降水出現(xiàn)在昆明市主城區(qū)的特點(diǎn)，影響系統(tǒng)均為切變輻合. 不同的是，“17.7.20”過程為局地性暴雨，500 hPa 為兩高輻合；“19.7.20”過程為區(qū)域性暴雨，降水持續(xù)時(shí)間更長，500 hPa 受低渦影響，從河西走廊往云南輸送的冷空氣更明顯.

（2）2 次強(qiáng)降水上空水汽輸送和垂直運(yùn)動(dòng)發(fā)展強(qiáng)烈，存在不穩(wěn)定層結(jié)，為短時(shí)暴雨的形成與發(fā)展提供了有利的環(huán)境條件. 不同的是，“19.7.20”過程除了有來自南方的水汽輸送通道外，還有來自北部的水汽輸送，水汽通量輻合強(qiáng)度、天氣尺度上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度和維持時(shí)間均明顯強(qiáng)于“17.7.20”過程.

（3）雷達(dá)資料顯示2 次強(qiáng)降水時(shí)段，昆明主城上空對(duì)流回波不斷加強(qiáng)發(fā)展，移速緩慢，持續(xù)時(shí)間長；速度圖上存在明顯的小尺度輻合區(qū)，對(duì)強(qiáng)降水的發(fā)展和維持具有重要作用. 不同的是，“17.7.20”過程以層狀-積云混合降水為主，強(qiáng)回波發(fā)展較高，最強(qiáng)回波60 dBz 高達(dá)6～7 km；“19.7.20”過程以層狀云降水為主，具有低質(zhì)心降水結(jié)構(gòu)，40～45 dBz間的回波發(fā)展高度在4 km 以下，且持續(xù)時(shí)間更長.

（4）2 次短時(shí)暴雨集中出現(xiàn)的區(qū)域均位于昆明主城區(qū)，主城特殊的喇叭口地形利于偏南及東南氣流將低層的暖濕氣流向北部山區(qū)輸送抬升，南側(cè)的滇池流域也為主城區(qū)提供了較好的水汽輸送，地形對(duì)降水的增幅作用顯著. 強(qiáng)降水出現(xiàn)的過程中，地面自動(dòng)站風(fēng)場上均存在地面中尺度輻合線，且輻合線較最強(qiáng)降水提前約1～2 h，這在強(qiáng)降水的臨近預(yù)報(bào)中具有較好的指導(dǎo)意義.