胡 燕 , 劉紅武 , 蔡榮輝 , 蘇 濤 , 張 霞

（1. 湖南省氣象臺(tái), 長(zhǎng)沙 410006；2. 氣象防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)沙 410006；3. 河南省氣象臺(tái), 鄭州 450000）

引言

湖南地處濕潤(rùn)的亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，盛夏季風(fēng)活躍，年均降雨量超過1200 mm[18]，近50 a 統(tǒng)計(jì)表明湖南主汛期極端暴雨過程發(fā)生頻次呈上升趨勢(shì)[19-20]。近年來(lái)，針對(duì)湖南極端暴雨天氣，氣象工作者已開展了諸多相關(guān)研究。例如，彭莉莉等[21]通過多年統(tǒng)計(jì)歸納出湖南汛期極端暴雨過程發(fā)生的6 類環(huán)流形勢(shì)，劉紅武等[22]發(fā)現(xiàn)7月湖南極端暴雨過程多為西南地區(qū)東移低渦造成。2019年7月6～9日受低渦影響湖南中南部出現(xiàn)一次極端性的致洪暴雨過程（下文簡(jiǎn)稱“7.8”暴雨過程），導(dǎo)致湘江流域干流及一級(jí)支流洣水三段共6 處發(fā)生決堤，17 人死亡或失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)55.9 億元。已有氣象工作者從水汽輸送、中尺度對(duì)流演變角度分析了此次暴雨過程[23-24]，提高了對(duì)此次暴雨水汽特征等方面的認(rèn)識(shí)，但對(duì)于過程的物理機(jī)制及主要影響系統(tǒng)演變均需進(jìn)一步開展針對(duì)性研究。因此，本文利用NCEP 再分析資料和地面自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)，在分析大尺度環(huán)流背景的基礎(chǔ)上，探討了此次暴雨過程的成因，以期為提升低渦影響下湖南極端暴雨預(yù)報(bào)水平提供科技支撐。

1 數(shù)據(jù)和方法

研究資料選用了湖南省境內(nèi)3540個(gè)區(qū)域自動(dòng)站逐時(shí)降雨數(shù)據(jù)、97個(gè)國(guó)家基本站逐日降雨數(shù)據(jù)和空間分辨率為1°×1°的NCEP 逐6 h 再分析資料，通過分析渦度、散度、垂直螺旋度等動(dòng)力因子的演變特征，探討其對(duì)低渦類暴雨的作用機(jī)制。

2 雨情概況

2019年“7.8”暴雨過程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，累計(jì)雨量大，強(qiáng)降雨落區(qū)重疊，具有顯著極端性。7月6日20 時(shí)～9日20 時(shí)湖南平均降雨量達(dá)109.5 mm（圖1a），居1951年以來(lái)歷史同期排名第一，歷史距平百分率達(dá)412%，最大累計(jì)降雨量達(dá)509.8 mm（株洲龍?zhí)洞澹畲笮r(shí)雨強(qiáng)72.7 mm（茶陵，7日09～10 時(shí)）。湖南省超過75% 的國(guó)家站降雨量較歷史同期異常偏多，尤其是湖南東南部區(qū)域比歷年同期偏多20 倍以上，衡山、衡東、衡陽(yáng)等共計(jì)30 縣、市日降雨量突破有氣象記錄以來(lái)最大值（圖1b～c）。同時(shí)，降雨還存在明顯的日變化，圖1d 給出了“7.8”過程中湘江流域共1785個(gè)觀測(cè)站平均的逐6 h 降雨量演變。如圖所示，強(qiáng)降雨峰值均出現(xiàn)在凌晨，分別為8日02～08 時(shí)、8日20 時(shí)～9日02 時(shí)和9日02～08 時(shí)，表現(xiàn)出“瀟湘夜雨”特征。

圖1 2019年7月6日20 時(shí)～9日20 時(shí)湖南累計(jì)降雨量（a）和歷史距平（b）空間分布（單位：mm)；近69 a 湖南同期降雨量距平百分率演變（c）；“7.8”暴雨過程湘江流域平均的逐6 h 降雨量演變（d）

3 極端暴雨環(huán)流特征

極端暴雨天氣往往是多尺度天氣系統(tǒng)相互作用的結(jié)果。選取“7.8”暴雨過程中最強(qiáng)降雨發(fā)生前（6日08～20時(shí)）、發(fā)展（6日20時(shí)～9日20時(shí)）、減弱（9日20時(shí)～10日08時(shí)）三個(gè)階段，討論此次過程中主要影響系統(tǒng)的演變特征。

圖2 分別給出了“7.8”暴雨過程中對(duì)應(yīng)三個(gè)階段的大氣環(huán)流形勢(shì)。分析可知，暴雨發(fā)生前（圖2a、d），對(duì)流層上部200 hPa 南亞高壓呈東西帶狀分布，主體在青藏高原-云貴高原，500 hPa 中高緯為兩槽一脊的經(jīng)向環(huán)流，東北冷渦中心達(dá)560 dagpm，強(qiáng)大的冷渦與貝湖東部阻高對(duì)峙，中低緯西太平洋副熱帶高壓主體在海上，呈塊狀分布，586 dagpm 控制華南一帶，西南地區(qū)不斷有短波槽東出影響，850 hPa 低渦在貴州望謨附近生成，穩(wěn)定少動(dòng)。暴雨發(fā)展階段（圖2b、e），200 hPa南亞高壓主體東界點(diǎn)延伸至113°E 一帶，湖南中南部位于南亞高壓邊緣分流的輻散區(qū)，高空抽吸促使低層低渦得到發(fā)展。500 hPa 中高緯東北冷渦入海，環(huán)流調(diào)整成一槽一脊型，槽向南發(fā)展與云貴高原槽同位相疊加，經(jīng)向度加大、低槽斜壓性增強(qiáng)。副高588 dagpm脊線位于18°N 附近，較歷年同期偏南達(dá)8～10個(gè)緯度（圖略），湖南中南部地區(qū)處副高西北側(cè)邊緣不穩(wěn)定氣流中，中低空低渦前部。隨著低槽東移，帶動(dòng)低渦沿切變線向東南方向移至湖南中南部，副高北側(cè)邊緣源源不斷的西南氣流又使低渦東部的南風(fēng)急流穩(wěn)定維持，從兩廣地區(qū)延伸至湖南中南部的低空急流也為低渦附近提供水汽和暖濕不穩(wěn)定能量。暴雨減弱階段（圖2c、f），南亞高壓主體迅速西撤至云貴高原以西，500 hPa 高空槽和中低層低渦移出湖南地區(qū)，低空急流南撤至粵閩一帶，過程結(jié)束。

圖2 “7.8”暴雨過程三個(gè)階段（從左至右依次對(duì)應(yīng)6日08 時(shí)、8日20 時(shí)和9日20 時(shí)）的大氣環(huán)流形勢(shì)（a～c. 等值線表示200 hPa 位勢(shì)高度，單位：dagpm；d～f. 等值線表示500 hPa 位勢(shì)高度，單位: dagpm；填色表示200 hPa 急流，單位：m/s；箭矢表示850 hPa 風(fēng)場(chǎng)，單位: m/s ）

綜上可知，西太平洋副高較常年同期顯著偏南偏弱，低槽帶動(dòng)低渦東出，對(duì)流層上層抽吸作用促使低空低渦發(fā)展，高低空系統(tǒng)相互作用導(dǎo)致極端暴雨的發(fā)生。

4 低渦演變對(duì)極端降水的作用

4.1 低渦維持時(shí)間長(zhǎng)

本文討論的低渦是指850 hPa 上具有氣旋性風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，并存在閉合等壓線，直徑200～500 km 的低值系統(tǒng)。此次過程中低渦對(duì)極端性暴雨起到重要作用，圖3 給出“7.8”暴雨過程中不同時(shí)刻850 hPa 風(fēng)場(chǎng)與渦度的空間分布。從低渦演變特征可見，6日20 時(shí)（圖3a）貴州南部有氣旋式環(huán)流形成，對(duì)應(yīng)大片正渦度區(qū)，低渦形成。7日08 時(shí)（圖3b）低渦移至湘黔交界，閉合環(huán)流出現(xiàn)強(qiáng)度為6×10-5s-1的正渦度中心，低渦右前方西南氣流加強(qiáng)，低渦同時(shí)獲得加強(qiáng)。8日14時(shí)（圖3c）受強(qiáng)盛的西南季風(fēng)影響低渦中心略有北推，氣旋式曲率增大，東段暖式切變位于湖南中北部區(qū)域，曲率最大處與渦度大值區(qū)相對(duì)應(yīng)；8日20 時(shí)（圖3d）暖式切變上小低渦活躍，湖南西南部、中東部出現(xiàn)兩個(gè)氣旋式閉合環(huán)流，渦度也出現(xiàn)兩個(gè)對(duì)應(yīng)大值中心，中東部渦度顯著增大至8×10-5s-1；另外，該時(shí)刻風(fēng)場(chǎng)分布表明源于孟加拉灣的水汽先以西南路徑途經(jīng)中南半島傳輸至南海，再轉(zhuǎn)為偏南氣流輸送至低渦東側(cè)，暖濕不穩(wěn)定水汽輸送帶的建立也是低渦強(qiáng)烈發(fā)展的主要原因之一。9日02 時(shí)（圖3e）兩個(gè)渦度中心與閉合環(huán)流均維持強(qiáng)度，位置略有南壓，低渦穩(wěn)定維持到14 時(shí)（圖3f），過程中強(qiáng)大的低渦影響湖南持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)64 h，是導(dǎo)致極端暴雨主要原因之一。9日20 時(shí)之后，湖南西南部低渦減弱消失，中東部低渦東移至贛北。

圖3 “7.8”暴雨過程不同時(shí)刻850 hPa 風(fēng)場(chǎng)（風(fēng)向桿，單位：m/s）與渦度（填色，單位：10-5s-1）的空間分布（a. 6日20 時(shí)，b. 7日08 時(shí)，c. 8日14 時(shí)，d. 8日20 時(shí)，e. 9日02 時(shí)，f. 9日14 時(shí)）

4.2 位渦對(duì)極端暴雨的響應(yīng)特征

位渦可表征大氣動(dòng)力和熱力屬性，能較好地反映低渦造成的極端暴雨發(fā)展、減弱過程。圖4 給出“7.8”暴雨過程發(fā)展階段不同時(shí)刻位渦、風(fēng)場(chǎng)以及降水的空間分布。7日08 時(shí)，850 hPa（圖4a、d）黔南出現(xiàn)強(qiáng)度達(dá)0.4 PVU 的位渦中心，位渦大值區(qū)范圍東擴(kuò)至湖南，低渦移入湖南中南部，氣旋性閉合環(huán)流清楚，且低渦前部西南氣流強(qiáng)盛，達(dá)20 m/s以上，低渦右前側(cè)、湖南東南部出現(xiàn)對(duì)流性暴雨。8日20 時(shí)（圖4b、e）長(zhǎng)江以南區(qū)域出現(xiàn)非對(duì)稱分布的正、負(fù)位渦中心區(qū)域，湘東南、湘西南為2個(gè)結(jié)構(gòu)緊實(shí)的塊狀正位渦中心，將湘中以南大片正位渦區(qū)連接成東北-西南向?qū)拸V的位渦帶，最大值達(dá)0.6 PVU，湘北處于東西向分布的負(fù)位渦帶上。結(jié)合850 hPa 風(fēng)場(chǎng)看，此時(shí)北方冷空氣侵入，與偏南暖濕氣流形成冷式切變對(duì)峙，切變線上低渦活躍、湖南東部低渦強(qiáng)度大于西南部低渦，對(duì)應(yīng)6 h 降雨分布，湖南中部以南降雨范圍擴(kuò)大，東北-西南向的暴雨區(qū)位于低渦冷式切變南側(cè)、西南氣流風(fēng)速輻合區(qū)，與大的正位渦中心相對(duì)應(yīng)。9日02 時(shí)（圖4c、f），正位渦中心移至湘東南地區(qū)，增大至0.7 PVU 以上，湘北負(fù)位渦中心也增大至-0.4 PVU，偏北氣流與偏南氣流交匯加強(qiáng)，暴雨中心出現(xiàn)在正位渦中心區(qū)域內(nèi)。到9日20 時(shí)（圖略），湘東南為大片負(fù)位渦區(qū)，負(fù)中心達(dá)-0.3 PVU，正位渦區(qū)東移南壓出湖南，低渦消失且降雨迅速減弱。

胡亂吃藥：許多人還分不清保健品和處方藥、非處方藥的標(biāo)識(shí)，每天各種養(yǎng)生藥物往嘴里送，其實(shí)藥補(bǔ)不如食補(bǔ)。除非身體有疾病，需要醫(yī)生開藥治療，切勿胡亂吃藥，以免引發(fā)肝損傷并降低肝臟解毒作用。

圖4 “7.8”暴雨過程發(fā)展階段不同時(shí)刻（從左至右依次對(duì)應(yīng)7日08 時(shí)、8日20 時(shí)和9日02 時(shí)）850 hPa 位渦、風(fēng)場(chǎng)以及降水的空間分布（a～c. 填色表示位渦，單位：1PVU=1×10-6m2·K·s-1·kg-1；風(fēng)向桿表示風(fēng)場(chǎng)，單位: m/s；d～f. 填色表示降水，單位：mm）

上述分析表明：位渦帶呈不對(duì)稱中心對(duì)峙時(shí)，正位渦中心增大至0.6 PVU 且結(jié)構(gòu)緊實(shí)，則低渦加強(qiáng)，強(qiáng)降水響應(yīng)發(fā)生。

5 冷空氣對(duì)降雨的影響

此次極端暴雨過程具有明顯的對(duì)流性特點(diǎn)，短時(shí)降雨強(qiáng)度大。為分析冷空氣對(duì)此次過程降雨的影響，圖5 給出“7.8”暴雨過程中發(fā)展階段不同時(shí)刻地面氣壓場(chǎng)、溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)的空間分布。強(qiáng)降雨發(fā)展階段（圖5a），地面低壓強(qiáng)烈發(fā)展，倒槽向北擴(kuò)展至長(zhǎng)江流域以南，地面風(fēng)場(chǎng)上貴州苗嶺山脈至湖南雪峰山脈一帶有直徑約200 km 的中小尺度低壓生成，與該時(shí)次低渦位置對(duì)應(yīng)，說(shuō)明低渦向下延伸發(fā)展且厚度加大，降雨在低壓環(huán)流中心南側(cè)附近開始發(fā)展。最強(qiáng)降雨階段（圖5b）， 地面低壓倒槽南壓至湘南一帶，冷空氣以中路路徑從洞庭湖加速南下進(jìn)入低壓區(qū)內(nèi)，地面淺薄的冷空氣加入使低渦斜壓性加大、低渦發(fā)展，該時(shí)次850 hPa 湖南南部仍為強(qiáng)勁西南風(fēng)（圖3d），冷暖氣流交匯，降雨獲得加強(qiáng)，強(qiáng)雨帶位于冷鋒后部與3 h正負(fù)變壓交界處。9日08 時(shí)（圖5c），鋒面壓至兩廣北部，湖南區(qū)域轉(zhuǎn)為偏北氣流，較強(qiáng)降雨落于鋒線北側(cè)附近。9日20 時(shí)之后，冷空氣進(jìn)一步南下（圖略），降雨逐漸減弱。

圖5 “7.8”暴雨過程發(fā)展階段不同時(shí)刻地面氣壓場(chǎng)（黑等值線，單位：hPa）、溫度場(chǎng)（紅等值線，單位：℃）和風(fēng)場(chǎng)（風(fēng)向桿，單位:m/s）的空間分布（a. 7日08 時(shí)，b. 8日20 時(shí)，c. 9日08 時(shí)）

6 動(dòng)力因子診斷分析

垂直速度、散度能較好地反映大氣動(dòng)力特征，渦度可表征低渦的發(fā)展演變。圖6 給出了湖南中部以南（24°～28°N、108°～114°E）區(qū)域平均的渦度、散度和垂直速度的高度-時(shí)間剖面。如圖6a 所示，過程期間零渦度線最高達(dá)350 hPa，負(fù)渦度中心主要集中在200 hPa以上，500 hPa 以下到近地面均為正渦度，且300 hPa以下至邊界層為持續(xù)上升運(yùn)動(dòng)。7日20 時(shí)，正渦度值逐漸增大，大值中心從對(duì)流層低層向中高層抬升，低渦向上、向下延伸發(fā)展；8日20 時(shí)～9日08 時(shí)，低渦垂直結(jié)構(gòu)達(dá)到鼎盛時(shí)期，對(duì)流層中低層渦度顯著加強(qiáng)，500 hPa 以下正渦度值超過3×10-5s-1，850 hPa 出現(xiàn)高達(dá)5×10-5s-1的最強(qiáng)正渦度中心，而200 hPa 附近負(fù)渦度也明顯增大，同時(shí)垂直速度負(fù)值中心所在層次與正渦度中心接近，比渦度中心出現(xiàn)時(shí)刻提前6 h，表明強(qiáng)盛的中低層上升運(yùn)動(dòng)對(duì)低渦起到加強(qiáng)作用。到9日20 時(shí)，零渦度層迅速下降，對(duì)流層中低層至邊界層正渦度呈梯度下降，低渦減弱，降雨量級(jí)降至小雨。

如圖6b 所示，“7.8”暴雨過程中湖南中部以南區(qū)域存在持續(xù)的低層輻合、高層輻散不穩(wěn)定層結(jié)。7日08 時(shí)，低渦移入湘黔交界時(shí)，400 hPa 以下均為輻合，300 hPa 以上為輻散，輻合中心位于850 hPa，垂直速度負(fù)值中心則位于對(duì)流層中層500 hPa；8日20 時(shí)，低渦進(jìn)入鼎盛時(shí)，零散度線從350 hPa 下降至500 hPa，600～700 hPa 為弱的正散度，800 hPa 以下輻合加強(qiáng)，輻合中心達(dá)-2.0×10-5s-1；9日02 時(shí)，輻合中心高度繼續(xù)下降至925 hPa，同時(shí)垂直速度負(fù)值中心下降至800 hPa，接近輻合中心，說(shuō)明上升運(yùn)動(dòng)在此時(shí)達(dá)到最強(qiáng)，主要集中在中低層至邊界層，且低層輻合強(qiáng)于高層輻散，近地層水汽匯聚于暴雨區(qū)；9日20 時(shí)，輻合、輻散均減弱，這與8日夜間出現(xiàn)最強(qiáng)降雨時(shí)段、9日20 時(shí)之后雨強(qiáng)減弱的降雨特點(diǎn)較為吻合。

圖6 “7.8”暴雨過程湖南中部以南（24°～28°N、108°～114°E）區(qū)域平均的渦度、散度和垂直速度的高度-時(shí)間剖面（a. 填色表示渦度，單位：10-5s-1；b. 填色表示散度，單位：10-5s-1；等值線表示垂直速度，單位：10-2m·s-1）

綜上可知，“7.8”暴雨過程的整個(gè)階段均為“低層正渦度、高層負(fù)渦度”動(dòng)力結(jié)構(gòu)配置，中低層持續(xù)較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)使低渦發(fā)展強(qiáng)盛，同時(shí)低層輻合、高層輻散加大大氣層結(jié)的不穩(wěn)定，是導(dǎo)致極端暴雨發(fā)生的動(dòng)力因素。

為更深入地分析此次極端暴雨過程的動(dòng)力特征和環(huán)流結(jié)構(gòu)，引入垂直螺旋度物理量。圖7a 給出“7.8”暴雨過程垂直螺旋度的高度-時(shí)間剖面。如圖所示，在降雨發(fā)生、發(fā)展階段，螺旋度零線始終維持在400 hPa，對(duì)流層高層為明顯的負(fù)垂直螺旋度，500 hPa以下的垂直螺旋度均為正值，呈現(xiàn)“低層正、高層負(fù)”的分布特點(diǎn)。低渦移入階段（6日20 時(shí)～7日20 時(shí)），首先在700 hPa出現(xiàn)高于0.9 的正值中心、300 hPa 出現(xiàn)低于-0.3 的負(fù)值中心；低渦發(fā)展階段（8日20 時(shí)～9日20 時(shí)），螺旋度正值中心從700 hPa 下降至850 hPa附近，中心值增大到2.7 以上，中心周圍等值線密集，高層負(fù)螺旋度中心從300 hPa 抬高至200 hPa，表明對(duì)流系統(tǒng)發(fā)展更深厚，擴(kuò)展高度更高，對(duì)流降水達(dá)到鼎盛時(shí)期。對(duì)比兩個(gè)時(shí)段，前者與地面小時(shí)雨強(qiáng)最大值出現(xiàn)時(shí)段吻合，后者與湘江流域兩個(gè)降雨峰值時(shí)段重疊， 垂直螺旋度“正負(fù)中心對(duì)”出現(xiàn)時(shí)刻與強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)間較吻合，其低層正值的大小與降水強(qiáng)度呈正相關(guān)，具有很好的指示作用。

圖7b 為9日02 時(shí)850 hPa 垂直螺旋度的空間分布 。如圖所示，湖南處于大范圍的正值區(qū)域中，湖南中部以南強(qiáng)雨帶對(duì)應(yīng)區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)正螺旋度大值中心，且中心附近梯度較大，該區(qū)域位于南嶺山脈北麓。圖7c 給出了9日02 時(shí)垂直螺旋度和流場(chǎng)沿113.5°E的高度-緯度剖面。如圖所示，暴雨環(huán)流結(jié)構(gòu)較為清晰，低緯偏南氣流較強(qiáng)，與北側(cè)偏北冷空氣交匯于27°N附近，輻合線位置隨高度向北傾斜，并伸展到600 hPa附近，造成強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，形成顯著次級(jí)環(huán)流；螺旋度在800 hPa 附近出現(xiàn)正值中心，與氣流輻合最強(qiáng)的層次相一致，低層正螺旋度中心最大值超過2.4×10-6m·s-2，高層是相對(duì)弱的負(fù)中心，對(duì)應(yīng)著向上伸展的垂直運(yùn)動(dòng)和高低層有利的渦旋運(yùn)動(dòng)。

圖7 “7.8”暴雨過程湖南中部以南（24°～28°N、108°～114°E）區(qū)域平均的垂直螺旋度的高度-時(shí)間剖面（a）、 7月9日02 時(shí)850 hPa垂直螺旋度的空間分布（b）以及垂直螺旋度和流場(chǎng)（垂直速度擴(kuò)大100 倍）沿113.5°E 的高度-緯度剖面（c）（填色表示垂直螺旋度，單位：10-6 m·s-2；黑色流線表示850 hPa 流場(chǎng)）

7 水汽條件對(duì)極端降雨的影響

充足的水汽供應(yīng)對(duì)強(qiáng)降水天氣發(fā)生至關(guān)重要，水汽源匯和動(dòng)力輸送是約束水汽循環(huán)、影響水汽分布的有效機(jī)制。本節(jié)從“7.8”暴雨過程中不同階段分析水汽三維空間的演變特征及其與暴雨強(qiáng)度的關(guān)系。

圖8a 為“7.8”暴雨過程湖南中部以南（24°～28°N、108°～114°E）區(qū)域平均的水汽通量散度和比濕的高度-時(shí)間剖面 。如圖所示，暴雨區(qū)700 hPa 以下比濕均較大，850 hPa 比濕高于14 g/kg，近地面比濕最大達(dá)18 g/kg 以上，超過了湖南出現(xiàn)大暴雨的比濕閾值，可見大氣低層水汽含量充沛。6日20 時(shí)～9日08 時(shí)為強(qiáng)降雨發(fā)展階段，水汽在800 hPa以下的低層均表現(xiàn)為明顯的水汽匯合，尤其在最強(qiáng)降雨時(shí)刻（8日20時(shí)～9日08 時(shí)）水汽匯合中心下降至925 hPa，水汽集聚于邊界層，有利于大雨滴降至地面。圖8b 為“7.8”暴雨過程沿113.5°E 的925 hPa 水汽通量散度的緯度-時(shí)間剖面。如圖所示，925 hPa 水汽匯合中心自湖南中部向東南方向移動(dòng)，最大水汽通量散度值于8日20 時(shí)出現(xiàn)在27°N附近，中心值達(dá)-72×10-6g·m·kg-1·s-2，水汽輻合最強(qiáng)時(shí)間、區(qū)域與暴雨最強(qiáng)時(shí)間、落區(qū)高度吻合。

圖8 “7.8”暴雨過程湖南中部以南（24°～28°N、108°～114°E）區(qū)域平均的水汽通量散度（填色，單位：×10-6 g·m·kg-1·s-2）和比濕（等值線，單位：g·kg-1）的高度—時(shí)間剖面（a）和沿113.5°E 的925 hPa 水汽通量散度的緯度—時(shí)間剖面（b）

圖9 給出了“7.8”暴雨過程中不同時(shí)刻整層水汽通量及散度的空間分布。強(qiáng)降雨發(fā)展階段（圖9a），暴雨區(qū)存在兩支水汽輸送通道，第一支來(lái)源于孟加拉灣的偏西氣流；第二支來(lái)源于南海的西南氣流，兩支氣流在兩廣地區(qū)匯合后以強(qiáng)勁的西南急流向低渦東部輸送，在低渦右前側(cè)出現(xiàn)水汽通量散度最大值達(dá)-12×10-6g·m·kg-1·s-2的輻合中心。到最強(qiáng)降雨時(shí)刻（圖9b），第一支從孟加拉灣越中南半島后的偏西氣流加強(qiáng)，第二支從南海輸送的西南氣流變化不大，另外還存在一支顯著的偏北氣流輸送至湘中一帶，三支氣流交匯在湖南中南部，水汽輻合帶呈東北-西南向窄帶分布，最大輻合中心達(dá)-9×10-6g·m·kg-1·s-2，對(duì)流性暴雨加強(qiáng)。9日14 時(shí)（圖9c），水汽通量大值輸送帶東移南壓，水汽通量散度中心已移出湖南，湖南境內(nèi)以偏北輸送帶為主，之后雨強(qiáng)逐漸減小。

圖9 “7.8”暴雨過程不同時(shí)刻整層水汽通量（矢量，單位：×105g·cm-1·s-1）及散度（填色，單位：×10-6g·m·kg-1·s-2）的空間分布（a. 7日08 時(shí)，b. 8日20 時(shí)，c. 9日14 時(shí)）

8 結(jié)論與討論

本文從2019年“7.8”湖南中南部一次致洪極端暴雨天氣過程的降雨特點(diǎn)出發(fā)，以環(huán)流背景為基礎(chǔ)，診斷分析低渦演變及大氣動(dòng)力結(jié)構(gòu)、冷空氣對(duì)低渦暴雨的作用，結(jié)合水汽分析探討此次極端暴雨的成因，得出如下主要結(jié)論：

（1）這是一次突破同期歷史極值的極端性暴雨天氣過程，強(qiáng)雨帶穩(wěn)定維持在湖南中南部，湘江流域降雨呈現(xiàn)明顯的“瀟湘夜雨”日變化特征。

（2）副熱帶高壓較歷年同期顯著偏南偏弱的異常環(huán)流，經(jīng)向度大的高空槽帶動(dòng)中低層低渦東出影響湖南，200 hPa 高空抽吸作用使低空輻合上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)、低渦發(fā)展，高低空有利配置是此次極端暴雨主要天氣背景。

（3）低渦加強(qiáng)時(shí)段與暴雨時(shí)段、正位渦中心與暴雨區(qū)均對(duì)應(yīng)較好，地面淺薄冷空氣侵入，加大低渦斜壓性，“低層正渦度、高層負(fù)渦度”動(dòng)力結(jié)構(gòu)使低渦獲得發(fā)展，中低層持續(xù)較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)促使低渦加強(qiáng)并維持是造成湖南此次極端暴雨的主要原因。

（4）暴雨發(fā)展階段垂直螺旋度呈“下正上負(fù)”分布，低層正值中心的大小與降水強(qiáng)度變化一致。湘中以南強(qiáng)雨帶與低層正螺旋度大值中心均出現(xiàn)在南嶺山脈北麓的陡峭地形區(qū)。

（5）暴雨區(qū)的水汽主要來(lái)自925 hPa 邊界層，水汽匯合中心出現(xiàn)時(shí)刻、區(qū)域與暴雨發(fā)生時(shí)段、落區(qū)吻合，暴雨區(qū)水汽輸送通道主要是來(lái)自孟加拉灣的偏西氣流和南海的偏南氣流。