楊 群，胡 萍，張李娟，陳 軍

(貴州省銅仁市氣象局,貴州 銅仁 554300)

0 引言

冷空氣南下形成鋒面是觸發(fā)暴雨常見的天氣系統(tǒng)之一，國內(nèi)學(xué)者對(duì)于暴雨研究中，認(rèn)為冷空氣的侵入能夠誘發(fā)中小尺度天氣系統(tǒng)的發(fā)展。劉會(huì)榮和李崇銀[1]指出，冷空氣能使暴雨區(qū)上空的垂直運(yùn)動(dòng)更旺盛。何立富等[2]研究指出，冷空氣容易觸發(fā)邊界層能量鋒區(qū)附近的中尺度對(duì)流系統(tǒng)。湯鵬宇等[3]認(rèn)為，冷空氣使得暴雨區(qū)上空的大氣不穩(wěn)定度和氣旋性渦度增強(qiáng)，有利于中尺度系統(tǒng)發(fā)展。陳鵬等[4]研究指出，弱冷空氣的侵入使得中小尺度對(duì)流系統(tǒng)發(fā)展旺盛，進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)降水天氣。諶蕓等[5]對(duì)北京“7.21” 特大暴雨過程的分析認(rèn)為, 在地面鋒面影響階段, 地面偏東風(fēng)和低空西南急流的垂直切變有利于強(qiáng)對(duì)流的組織化, 鋒面觸發(fā)更大的短時(shí)強(qiáng)降水。李玉梅等[6]發(fā)現(xiàn)低層至中高層深厚的偏東氣流輸送水汽和暖濕不穩(wěn)定能量，較強(qiáng)鋒面的抬升作用使不穩(wěn)定能量釋放導(dǎo)致強(qiáng)降水。張芳華等[7]和蒙偉光等[8]也強(qiáng)調(diào)在鋒面過程中, 鋒生與降水發(fā)展有著緊密關(guān)系,對(duì)中尺度對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)展起組織作用?？梢娎渑諝獾南嗷プ饔脤?duì)暴雨具體的落區(qū)有重要影響。目前來說暴雨落區(qū)的預(yù)報(bào)一直還是天氣預(yù)報(bào)的難點(diǎn)，也是預(yù)報(bào)員一直關(guān)注和研究的重點(diǎn)。不少學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，暴雨發(fā)生的落區(qū)和強(qiáng)度跟相應(yīng)的物理量指標(biāo)有一定關(guān)系。周雪松等[9]在統(tǒng)計(jì)山東暴雨預(yù)報(bào)指標(biāo)中發(fā)現(xiàn)，不同范圍的暴雨對(duì)水汽、動(dòng)力及對(duì)流不穩(wěn)定條件的要求有所不同。肖艷林等[10]在分析貴州靜止鋒背景下暴雨集中分布在準(zhǔn)靜止鋒附近及其偏南一側(cè)，同時(shí)得出暴雨落區(qū)與垂直上升運(yùn)動(dòng)大值中心有較好的對(duì)應(yīng)。任麗等[11]分析副熱帶高壓北側(cè)暖鋒暴雨指出，強(qiáng)降水區(qū)與水汽散度通量正值區(qū)及水汽垂直螺旋度負(fù)值區(qū)相對(duì)應(yīng)。前人研究指出，冷空氣侵入有利于中尺度系統(tǒng)發(fā)展，進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)降水天氣，相關(guān)的物理量能較好地反映出強(qiáng)降雨的落區(qū)。因此本文希望找到銅仁受冷空氣影響下，暴雨過程的影響系統(tǒng)演變與降雨的關(guān)系，以及物理量要素對(duì)暴雨落區(qū)的指示作用。

2019年6月和2020年3月銅仁出現(xiàn)了4次受地面兩路冷空氣同時(shí)南下時(shí)發(fā)生的落區(qū)相近的暴雨過程。針對(duì)這4次暴雨過程，EC模式能較好模擬其環(huán)流形勢(shì)，但對(duì)于降雨落區(qū)預(yù)報(bào)均出現(xiàn)偏差，這也導(dǎo)致了錯(cuò)誤的預(yù)報(bào)訂正指引。其中6月8日數(shù)值預(yù)報(bào)暴雨強(qiáng)度偏強(qiáng)，落區(qū)偏北，南部漏報(bào)，北部空?qǐng)?bào)；6月12日暴雨強(qiáng)度偏強(qiáng)，落區(qū)偏南，北部漏報(bào)；28日北部落區(qū)預(yù)報(bào)正確，但強(qiáng)度偏強(qiáng)，東部漏報(bào)；2020年3月26日EC預(yù)報(bào)中到大雨，量級(jí)偏小。因此對(duì)于此類暴雨，我們需要找到暴雨發(fā)生的主要影響環(huán)流形勢(shì)和暴雨落區(qū)相關(guān)的物理量要素，以期能找到在類似的環(huán)流背景下，暴雨落區(qū)預(yù)報(bào)的參考要素。

1 降雨概況

2019年6月7—9日，11—12日，27—29日和2020年3月26—27日銅仁出現(xiàn)4次落區(qū)相近的暴雨過程。24 h大雨及以上降雨落區(qū)出現(xiàn)在銅仁西北部沿河和德江，東部的江口、碧江、玉屏、萬山地區(qū)。6月7日20時(shí)— 9日08時(shí)暴雨過程，最大小時(shí)雨強(qiáng)為44.7 mm，西部暴雨出現(xiàn)在8日06—09時(shí)，持續(xù)時(shí)間為4 h，東部暴雨出現(xiàn)在8日22—9日08時(shí)。6月11—12日暴雨最大小時(shí)雨強(qiáng)為35.1 mm，西北部強(qiáng)降雨發(fā)生在12日07—14時(shí)，東部強(qiáng)降雨發(fā)生在12日凌晨到傍晚20時(shí)左右。2019年6月27日20時(shí)— 29日08時(shí)暴雨過程，最大小時(shí)雨強(qiáng)為碧江瓦屋55.1 mm，西北部暴雨主要發(fā)生在28日07—12時(shí)，東部暴雨發(fā)生在28日17時(shí)—29日04時(shí)左右。2020年3月26—27日降雨從夜間02時(shí)左右開始發(fā)生，持續(xù)到08時(shí)后逐漸減弱，東部和西部短時(shí)強(qiáng)降雨時(shí)段均集中在04—08時(shí)之間，最大小時(shí)雨強(qiáng)為38.1 mm。

圖1 2019年6月7日20時(shí)—9日08時(shí)(a)、6月11日20時(shí)—12日20時(shí)(b)、6月27日20時(shí)—29日08時(shí)(c)、2020年3月26日20時(shí)—27日20時(shí)(d)銅仁降雨落區(qū)Fig.1 Tongren rainfall area from 20:00 on June 7 to 08:00 on June 9 (a), 20:00 on June 11 to 20:00 on June 12 (b), 20:00 on June 27 to 08:00 on June 29,2019(c), and 20:00 on March 26 to 20:00 on March 27,2020(d)

2 資料說明

利用常規(guī)觀測(cè)雨量自動(dòng)站資料、NCEP(1.0°×1.0°)再分析資料，EC細(xì)網(wǎng)格(0.25°×0.25°)預(yù)報(bào)初始場等資料，對(duì)銅仁4次暴雨過程形成原因和影響暴雨落區(qū)的因子進(jìn)行分析。

3 環(huán)流背景場形勢(shì)分析

3.1 高空環(huán)流背景

通過分析4次暴雨過程的環(huán)流形勢(shì)，發(fā)現(xiàn)暴雨發(fā)生時(shí)，500 hPa中高緯為兩槽一脊形勢(shì)，在70°E和120°E附近分別有一槽，95°E附近為一脊。四川東部有高空槽東移，副高588線南北擺動(dòng)未控制貴州，貴州受高空槽前西南或偏西氣流影響，貴州處于槽前西南氣流中，利于水汽向北輸送。700 hPa貴州中北部—湖北南部或貴州西部—重慶南部—湖北一線受切變線影響，廣西—湖南中南部西南急流建立，銅仁處于急流左側(cè)，切變線南側(cè)附近。850 hPa長江中下游到貴州中北部為一條橫切變線或湖北—重慶—貴州北部為低渦切變線，廣西—湖南西南急流建立，風(fēng)速達(dá)12～18 m·s-1，銅仁處于西南急流左側(cè)，850 hPa切變線附近。

3.2 地面冷空氣南下形成錮囚形勢(shì)

從地面形勢(shì)場(圖2)來看，4次暴雨過程中，地面上均有從青海、甘肅地區(qū)冷空氣堆積，在冷空氣南下時(shí)受秦嶺、天山山脈阻擋氣流出現(xiàn)分支，一股從四川盆地以西北路徑南下，受到青藏高原以及云貴高原阻擋，向東推進(jìn)貴州北部以及重慶南部地區(qū)；一股從湖北平原地區(qū)以東北路徑南下，向貴州東部回流進(jìn)入銅仁地區(qū)。四川盆地和湖北南下的冷空氣，在貴州東部和重慶交匯，迫使貴州境內(nèi)暖空氣抬升，在重慶附近形成“Ω”形勢(shì)，凸起的暖低壓區(qū)位于重慶中部，形成地面錮囚鋒形勢(shì)[12]。2019年6月8日從西路南下的冷空氣等值線相比東路南下的等值線密集，且東路南下的冷空氣向南彎曲的等值線未進(jìn)入銅仁，則西路冷空氣相對(duì)強(qiáng)。同樣6月28日冷空氣以西北路徑南下，地面風(fēng)速達(dá)6～8 m·s-1，東北路徑回流南下的東北風(fēng)僅為2～4 m·s-1，則冷空氣以西北路徑直驅(qū)而下，冷暖空氣中心值相差9 hPa，東路冷空氣向南彎曲等值線略偏北未進(jìn)入銅仁境內(nèi)。 6月8日和28日冷高壓中心位于甘肅西南部，強(qiáng)度為1009～1012 hPa，暖低壓中心位于重慶西北部，中心為1000～1002 hPa，冷空氣以西路侵入為主，冷暖空氣中心相差9～10 hPa，這兩次的大暴雨點(diǎn)出現(xiàn)在銅仁東部，持續(xù)時(shí)間為48 h。2019年6月12日和2020年3月27日東路冷空氣向南彎曲的等值線影響銅仁東北部，且冷空氣從湖北以東北路徑進(jìn)入貴州銅仁的等值線，較四川進(jìn)入貴州畢節(jié)的等值線更為密集，說明鋒區(qū)梯度更大，東路冷空氣比西路強(qiáng)。冷空氣堆積中心位于青海東南部，中心強(qiáng)度為1019 hPa，重慶暖中心略南壓中心為1006～1008 hPa，冷暖空氣中心相差10 hPa以上，這兩次在銅仁西北部出現(xiàn)局地大暴雨，持續(xù)時(shí)間為24 h。由此可見，當(dāng)冷空氣在甘肅堆積以西路南下為主時(shí)，利于銅仁東部出現(xiàn)較強(qiáng)的降雨，降雨持續(xù)時(shí)間長，雨強(qiáng)相對(duì)也大；當(dāng)冷空氣在青海東部堆積，以東路南下為主時(shí)，利于銅仁西部出現(xiàn)較強(qiáng)的降雨，降雨持續(xù)時(shí)間相對(duì)短，雨強(qiáng)相對(duì)較西路南下冷空氣的弱。

圖2 2019年6月8日20時(shí)(a)、6月12日08時(shí)(b)、6月28日20時(shí)(c)、2020年3月27日02時(shí)(d)地面氣壓場，→為冷空氣方向， □為錮囚鋒形成區(qū)域Fig.2 Surface pressure field at 20:00 on June 8，2019(a),08:00 on June 12，2019(b), 20:00 on June 28，2019(c), and 02:00 on March 27，2020 (d)，→is the direction of cold air, □is the area of occlusion front

3.3 低壓附近的垂直結(jié)構(gòu)特征

分析垂直結(jié)構(gòu)可知，低壓伸展高度以及溫濕特性、能量分布特征。沿著低壓中心南側(cè)29°N作緯向剖面，分析風(fēng)場、比濕、假相當(dāng)位溫的垂直剖面分布可以發(fā)現(xiàn)，2019年6月8日(圖3 a1)和6月28日(圖3 c1)顯示在104°E附近從地面到750 hPa為偏北風(fēng)，對(duì)應(yīng)了從700 hPa到地面的濕度相對(duì)低值區(qū)的干舌；108°E附近850 hPa以下為弱的偏東南風(fēng)，對(duì)應(yīng)了濕度自地面向高空伸展的濕舌。而在濕舌左側(cè)107°E上空850 hPa與925 hPa之間形成氣旋性垂直環(huán)流。假相當(dāng)位溫(θse)垂直剖面圖(圖3a2、3c2)顯示，在104°E附近干區(qū)對(duì)應(yīng)了θse的低值區(qū)，106～108°E低渦前側(cè)的濕舌區(qū)對(duì)應(yīng)θse的向上凸起的高值，在110°E附近干區(qū)又有自高空向下伸展的θse的低值區(qū)，則在107°E與110°E附近形成θse的高能區(qū)與低能區(qū)之間的能量鋒區(qū)，106°E附近的能量鋒區(qū)比110°E附近形成的能量鋒區(qū)更為密集，強(qiáng)度相對(duì)更強(qiáng)，則利于冷空氣向東側(cè)持續(xù)影響，局地強(qiáng)降雨則在東側(cè)110°E能量鋒區(qū)附近形成。而2019年6月12日(圖3 b1)和2020年3月27日(圖3 d1)顯示在104°E附近從地面到700 hPa為偏北風(fēng)，對(duì)應(yīng)了從700 hPa到地面的濕度相對(duì)低值區(qū)的干舌；108°E附近800 hPa以下為深厚的較強(qiáng)偏東風(fēng)，對(duì)應(yīng)了濕度自地面向高空伸展的濕舌；在濕舌左側(cè)的107°E上空800 hPa與750 hPa之間形成了氣旋性垂直環(huán)流。假相當(dāng)位溫(θse)的垂直剖面圖(圖3 b2、d2)顯示，在104°E附近偏北風(fēng)干區(qū)對(duì)應(yīng)了θse的低值區(qū)，106°E低渦附近對(duì)應(yīng)θse的向上凸起的高值區(qū)，在110°E附近又有自高空向下伸展的θse的低值區(qū)，在107°E與110°E附近形成θse能量鋒區(qū)，但東側(cè)110°E附近的能量鋒區(qū)比107°E附近形成的能量鋒區(qū)更為密集，強(qiáng)度相對(duì)更強(qiáng)，利于冷空氣向西持續(xù)影響，局地強(qiáng)降雨則在西側(cè)108°E能量鋒區(qū)附近發(fā)生。

圖3 2019年6月8日08時(shí)(a1)、6月12日02時(shí)(b1)、6月28日08時(shí)(c1)、2020年3月27日02(d1)時(shí)沿29°N的風(fēng)場(單位：m·s-1)與比濕(單位：g·kg-1)； 2019年6月8日08時(shí)(a2)、6月12日02時(shí)(b2)、6月28日08時(shí)(c2)、2020年3月27日02時(shí)(d2)假相當(dāng)位溫(單位：K,實(shí)線表示低渦附近干、濕層最強(qiáng)處延伸，箭頭表示低渦兩側(cè)低能區(qū)伸展方向，D為低渦位置)Fig.3 The Wind field along 29°N(units∶ m·s-1)and Specific humidity(units∶ g·kg-1) at 08:00 on June 8，2019(a1), 02:00 on June 12，2019(b1), 08:00 on June 28，2019(c1), and 02:00 on March 27，2020 (d1); The pseudo-equivalent potential temperature(units∶K，The solid line indicates the extension of the strongest dry and wet layers near the vortex，The arrow indicates the extension direction of the low energy region on both sides of the vortex，D is the position of low vortex)

由此發(fā)現(xiàn)，地面低壓上空850 hPa附近低渦氣旋前側(cè)低層暖濕，高層干冷，后側(cè)整層干冷，強(qiáng)降雨主要發(fā)生在低渦氣旋前側(cè)暖濕氣流里。當(dāng)東側(cè)能量鋒區(qū)較強(qiáng)，即東側(cè)冷空氣較強(qiáng)持續(xù)向西影響時(shí)，利于西部形成局地較強(qiáng)的降雨，相反則利于東部形成局地較強(qiáng)的降雨。

3.4 850 hPa低渦切變線附近對(duì)流云團(tuán)生成發(fā)展

高守亭等[13]研究指出在邊界層內(nèi)的摩擦作用下, 較弱的低渦可導(dǎo)致明顯的徑向流動(dòng),使中心附近垂直運(yùn)動(dòng)達(dá)到中尺度垂直運(yùn)動(dòng)的量級(jí)。分析850 hPa風(fēng)場和對(duì)應(yīng)時(shí)段對(duì)流云團(tuán)發(fā)展情況，可以更加了解850 hPa天氣系統(tǒng)形成過程中降雨的落區(qū)情況。

從850 hPa風(fēng)場和衛(wèi)星TBB疊加分析可以發(fā)現(xiàn)，貴州西南風(fēng)急流北抬與四川南下的偏北風(fēng)交匯，在貴州畢節(jié)地區(qū)形成低渦，低渦東移過程中，暖切變線影響銅仁，對(duì)流云團(tuán)在低渦東側(cè)的暖切變線附近發(fā)展。2019年6月8日08時(shí)(圖4a)低渦切變線在畢節(jié)維持，貴州西南部西南風(fēng)急流減弱，東南部急流維持，對(duì)流云團(tuán)在暖切變線南側(cè)的急流區(qū)發(fā)展。6月12日08時(shí)(圖4b)四川到湖北的偏北風(fēng)維持，貴州南部西南氣流增強(qiáng)為10～12 m·s-1，貴州中東部形成低渦切變線，此時(shí)對(duì)流云團(tuán)在低渦南側(cè)較強(qiáng)的西南氣流里和東側(cè)暖切變線附近發(fā)展。6月28日08時(shí)(圖4c)低渦切變線南壓至遵義境內(nèi)，對(duì)流云團(tuán)在低渦附近發(fā)展形成MCS，最強(qiáng)中心為-80 ℃。2020年3月27日08時(shí)(圖4d)湖北—湖南北部偏東急流南壓進(jìn)入銅仁北部境內(nèi)，風(fēng)速為12 m·s-1，四川境內(nèi)偏北氣流風(fēng)速為16 m·s-1，兩股氣流交匯于重慶至貴州北部地區(qū)形成低渦，此時(shí)在低渦東側(cè)的偏東急流里，對(duì)流云團(tuán)發(fā)展增強(qiáng)，云頂溫度達(dá)到-70 ℃。同時(shí)對(duì)比分析了EC風(fēng)場預(yù)報(bào)與對(duì)流云團(tuán)生成發(fā)展，發(fā)現(xiàn)EC 850 hPa預(yù)報(bào)風(fēng)場能很好地模擬預(yù)報(bào)出此類型低渦切變線系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展過程，低渦切變線對(duì)應(yīng)的對(duì)流云團(tuán)可以追溯到畢節(jié)與遵義附近，并沿著低渦冷切變線移動(dòng)、發(fā)展。

圖4 2019年6月8日08時(shí)(a),2019年6月12日08時(shí)(b),2019年6月28日08時(shí)(c),2020年3月27日08時(shí)(d)850 hPa風(fēng)場(單位：m·s-1)和衛(wèi)星TBB疊加圖(單位：℃)Fig.4 850 hPa Wind field (units∶ m·s-1) and Satellite TBB (units∶℃) at 08:00 on June 8，2019(a), 08:00 on June 12，2019(b), 08:00 on June 28，2019(c), and 08:00 on March 27，2020 (d)

由此可見，強(qiáng)降雨對(duì)流云團(tuán)主要在850 hPa低渦切變線附近形成和發(fā)展，低渦切變線對(duì)應(yīng)的對(duì)流云團(tuán)，可以追溯到畢節(jié)與遵義附近，并沿著低渦冷切變線移動(dòng)、發(fā)展。當(dāng)?shù)蜏u切變線附近偏南風(fēng)較偏北風(fēng)強(qiáng)時(shí)，對(duì)流云團(tuán)在低渦東南側(cè)的南風(fēng)氣流里和暖切變線附近發(fā)展增強(qiáng)；當(dāng)?shù)蜏u切變線附近偏東風(fēng)氣流較偏南風(fēng)強(qiáng)時(shí)，對(duì)流云團(tuán)在低渦東北側(cè)的偏東北風(fēng)氣流里發(fā)展增強(qiáng)。因此850 hPa低渦切變線的形成時(shí)以及低渦附近風(fēng)速的大小，可以很好地指示強(qiáng)降雨的形成發(fā)展。

4 梵凈山地形對(duì)降雨落區(qū)的影響

在天氣系統(tǒng)影響情況下，為什么強(qiáng)降雨主要出現(xiàn)在東南部和西北部，而在梵凈山北側(cè)和西側(cè)附近區(qū)域沒有形成較強(qiáng)的降雨？主要是受銅仁中部凸起梵凈山地形影響，使得近地層氣流分支發(fā)散。

從EC細(xì)網(wǎng)格10 m風(fēng)場初始場資料疊加地形(圖5)來看，6月8日08時(shí)和28日08時(shí)在低渦對(duì)流云團(tuán)發(fā)展最強(qiáng)時(shí)，風(fēng)的流場顯示梵凈山南側(cè)西南風(fēng)在向北吹的過程中，受梵凈山阻擋出現(xiàn)分支繞流，一支在山的東側(cè)北上，一支在山的西側(cè)北上。西側(cè)向北的氣流受到貴州北部地形阻擋，在梵凈山北側(cè)與湖北、重慶的偏東氣流匯合，從而在兩股氣流交匯區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降雨。而在梵凈山西側(cè)附近為發(fā)散氣流，不利于降雨發(fā)生。梵凈山東側(cè)則形成繞流的西南氣流與東南氣流的暖切變線，切變線附近也出現(xiàn)降雨。2019年6月11日20時(shí)和2020年3月26日20時(shí)，從湖北—湖南的東北風(fēng)南下吹進(jìn)入貴州東北部時(shí)，氣流受到梵凈山阻擋出現(xiàn)分支繞流，一支在山的東側(cè)南下繞過山的南部向西南部流去，同時(shí)在東側(cè)有氣流的匯合，一支在沿著山的西側(cè)南下，在梵凈山西側(cè)附近出現(xiàn)明顯的氣流發(fā)散。西側(cè)向南的氣流與東側(cè)向南的氣流在銅仁西部匯合，又受到貴州西部地形阻擋，利于在梵凈山西側(cè)較遠(yuǎn)處的山前形成氣流輻合抬升，在梵凈山東側(cè)的氣流匯合區(qū)抬升，從而使得梵凈山東側(cè)和西部較遠(yuǎn)處出現(xiàn)較強(qiáng)降雨。由此可見，銅仁境內(nèi)由于受梵凈山地形影響，近地層無論是北上的西南氣流還是南下的東北氣流，在翻越梵凈山的過程中均出現(xiàn)分支，而在山的東、西兩側(cè)較遠(yuǎn)處，由于氣流的輻合和地形抬升作用，從而形成較強(qiáng)的降雨。從而在山的西側(cè)臨近處為下沉氣流或輻散氣流，不利于強(qiáng)降雨發(fā)生。

圖5 2019年6月8日08時(shí)(a)，2019年6月12日02時(shí)(b)，2019年6月28日08時(shí)(c)，2020年3月26日20時(shí)(d)地形(陰影)與EC thin10m流場疊加圖Fig.5 The terrain (shade) and EC thin10m stream line at 08:00 on June 8,2019(a), 02:00 on June 12,2019(b), 08:00 on June 28，2019(c), and 20:00 on March 26，2020 (d)

5 物理量特征演變對(duì)暴雨落區(qū)和強(qiáng)度的指示作用

從以上形勢(shì)可以綜合判斷降雨利于出現(xiàn)在銅仁梵凈山的東西兩側(cè)，但具體落區(qū)及降雨開始和結(jié)束時(shí)間還需進(jìn)一步分析。水汽通量散度反映水汽集中情況[14]，垂直上升運(yùn)動(dòng)提供暴雨發(fā)生的動(dòng)力條件，觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放，對(duì)流有效位能(CAPE)的積聚到釋放對(duì)強(qiáng)降雨開始和結(jié)束有很好的指導(dǎo)意義[15]。

從表1可以看到，2019年6月7日08—14時(shí)銅仁境內(nèi)CAPE從0～400 J·kg-1增大到900～1200 J·kg-1，此時(shí)段無降雨發(fā)生。7日14時(shí)—8日02時(shí)CAPE快速下降至260～280 J·kg-1，此時(shí)段內(nèi)西部強(qiáng)降雨發(fā)生。到6月8日14時(shí)CAPE值再次增大達(dá)1000～2000 J·kg-1，此時(shí)段內(nèi)西部降雨減弱，東部降雨開始，到8日20時(shí)CAPE快速減小100 ～430 J·kg-1，能量大量釋放，對(duì)應(yīng)在能量釋放時(shí)段內(nèi)，銅仁東部小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)44.8 mm。對(duì)應(yīng)6月8日14時(shí)前較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)主要集中在西部，最強(qiáng)的強(qiáng)度為-31～-37 hPa·s-1，水汽輻合中心強(qiáng)度為-22～-31×10-6g·hPa-1·cm-2·s-1；而6月8日20時(shí)—9日08時(shí)強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)則集中在銅仁東部，最強(qiáng)強(qiáng)度為-116～-141 hPa·s-1，水汽輻合中心強(qiáng)度為-34～-68×10-6g·hPa-1·cm-2·s-1，東部動(dòng)力抬升和水汽輻合強(qiáng)度均比西部強(qiáng)，從而導(dǎo)致東部降雨量比西部大。同樣6月27日08—14時(shí)為CAPE的發(fā)展時(shí)段，14時(shí)增大為600～1600 J·kg-1，到28日02—08時(shí)CAPE值減小為400～550 J·kg-1，能量得到釋放，對(duì)應(yīng)時(shí)段內(nèi)較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)主要集中在西部，最強(qiáng)的強(qiáng)度為-69 hPa·s-1，水汽輻合中心強(qiáng)度為-68～-69×10-6g·hPa-1·cm-2·s-1，西部出現(xiàn)持續(xù)強(qiáng)降雨；28日14時(shí)CAPE值再次增大到1400～2000 J·kg-1，西部降雨減小，28日20時(shí)CAPE開始減小，到29日08時(shí)減小為0～9 J·kg-1，較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)主要集中在東部，最強(qiáng)的強(qiáng)度為-82 hPa·s-1，水汽輻合中心強(qiáng)度為-68～-69×10-6g·hPa-1·cm-2·s-1，伴隨著銅仁東部降雨增大。

表1 4次暴雨過程物理量演變特征Tab.1 The evolution characteristics of physical quantities in four rainstorm processes

6月11—12日由于有冷空氣的影響，CAPE值增幅小，11日08—20時(shí)最大為597 J·kg-1，11日20時(shí)—12日08時(shí)CAPE逐漸減小時(shí)，銅仁降雨發(fā)生，且東部和西部均有強(qiáng)降雨發(fā)生。但發(fā)現(xiàn)較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)和水汽輻合主要集中在西部，則西部雨量相比東部大。2020年3月26日14—20時(shí)能量積聚，東部為1211 J·kg-1，西部為1176 J·kg-1；27日02—08時(shí)CAPE值減小為69～82 J·kg-1，能量釋放，此時(shí)段內(nèi)西部強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心為-150～-391 hPa·s-1，強(qiáng)的水汽輻合中心為-52～-81×10-6g·hPa-1·cm-2·s-1，比東部的上升運(yùn)動(dòng)-50～-88 hPa·s-1和水汽輻合中心-37～-41×10-6g·hPa-1·cm-2·s-1明顯偏強(qiáng)，強(qiáng)降雨發(fā)生時(shí)段內(nèi)西部最大雨強(qiáng)為38.1 mm，東部最大雨強(qiáng)為24.7 mm。

以上分析可見，CAPE增大到減小的過程，對(duì)應(yīng)了降雨的最強(qiáng)時(shí)段,對(duì)降雨的起止有一定的指示作用；低層850 hPa水汽通量散度輻合中心區(qū)和700 hPa強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，對(duì)應(yīng)了強(qiáng)降雨發(fā)生的區(qū)域，輻合強(qiáng)度越強(qiáng),動(dòng)力抬升運(yùn)動(dòng)越大，則對(duì)應(yīng)的雨強(qiáng)越大。

6 結(jié)論

針對(duì)2019年6月和2020年3月出現(xiàn)在銅仁的4次暴雨落區(qū)相近的天氣過程，從高空環(huán)流背景、地面形勢(shì)、低渦結(jié)構(gòu)特征、低渦附近降雨云團(tuán)以及物理特征進(jìn)行分析,得出以下結(jié)論：

① 4次強(qiáng)降雨過程超過25 mm的降雨集中在銅仁西北部和東部區(qū)域，而在梵凈山西側(cè)附臨近區(qū)域降雨量較小。

②強(qiáng)降雨形成背景為高空500 hPa中高緯為兩槽一脊的形勢(shì)，貴州受高空槽前西南氣流影響。地面上降雨發(fā)生前貴州為熱低壓控制，隨著青海、甘肅地區(qū)的冷空氣從四川盆地南下和湖北南下，兩股冷空氣在貴州東部和重慶交匯，使得貴州暖空氣抬升，在重慶附近形成“Ω”形勢(shì)，凸起的暖中心區(qū)位于重慶中部，形成地面錮囚鋒形勢(shì)。冷空氣南下使得近地層等位溫線梯度加大形成鋒生，在輻合鋒生情況下，形成對(duì)流降水。

③地面凸起暖低壓區(qū)伸展高度達(dá)850 hPa附近形成重慶低渦，低渦前側(cè)低層暖濕，中高層干冷，后側(cè)整層干冷，強(qiáng)降雨主要發(fā)生在低渦前側(cè)暖濕氣流里。低渦附近對(duì)應(yīng)的對(duì)流云團(tuán)初生在畢節(jié)和遵義附近，然后沿著切變線北移至重慶西部，在低渦東、南側(cè)的西南急流和東側(cè)的東北風(fēng)急流里發(fā)展，導(dǎo)致暴雨天氣發(fā)生。

④EC數(shù)值形勢(shì)預(yù)報(bào)能較好地模擬低渦的演變，但受到地形影響，使得降雨落區(qū)預(yù)報(bào)存在較大偏差。銅仁境內(nèi)主要是受梵凈山地形影響，近地層偏東氣流南下時(shí)出現(xiàn)分支，在山的東、西兩側(cè)較遠(yuǎn)處形成輻合氣流，從而導(dǎo)致較強(qiáng)的降雨發(fā)生。而在山的西側(cè)臨近處為下沉氣流或輻散氣流，不利于強(qiáng)降雨發(fā)生。

⑤分析物理量發(fā)現(xiàn)，對(duì)流有效位能值積聚到釋放對(duì)強(qiáng)降雨的起止和強(qiáng)度有很好的指示意義；水汽輻合區(qū)與強(qiáng)降雨的發(fā)生區(qū)對(duì)應(yīng)較好，強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)能更好地指示強(qiáng)降雨落區(qū)。

本文為此類型暴雨預(yù)報(bào)提供了思路和著眼點(diǎn)，但對(duì)于降雨量級(jí)跟具體的氣象要素和物理量的大小關(guān)系值，還需要收集更多的個(gè)例來進(jìn)一步細(xì)化分析研究。