盧小丹,岑妍妍,黃開剛,劉國忠
(1.百色市氣象局,廣西 百色 533000;2.廣西壯族自治區(qū)氣象臺(tái),南寧 530022)
在全球變暖的氣候背景下,極端降水事件呈現(xiàn)頻發(fā)、廣發(fā)趨勢,特大暴雨在極端降水事件中致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)高、發(fā)生概率小、預(yù)報(bào)難度大[1-3]。產(chǎn)生極端強(qiáng)降水的條件有穩(wěn)定的環(huán)流形勢、天氣尺度系統(tǒng)的維持、多尺度系統(tǒng)的疊加以及地形的抬升等[4-5]。許多氣象工作者對(duì)華南和廣西的極端強(qiáng)降水天氣從不同方面進(jìn)行研究[6-10],取得許多成果,對(duì)提高廣西極端降水天氣預(yù)報(bào)水平有很好的借鑒作用。張凌云等[11]分析指出,地面輻合線是暴雨觸發(fā)的重要機(jī)制,迎風(fēng)坡抬升和喇叭口地形對(duì)暴雨有重要增幅作用。陳紹河等[12]研究表明,山區(qū)大暴雨的出現(xiàn)和低層西南急流、地面中尺度輻合線密切相關(guān)。肖志祥等[13]對(duì)1415 號(hào)臺(tái)風(fēng)“海鷗”暴雨開展地形降水訂正研究,為復(fù)雜地形下的暴雨預(yù)報(bào)提供更有利的客觀參考。黃瀅等[14]分析指出,低空急流脈動(dòng)是暖區(qū)暴雨的重要觸發(fā)機(jī)制。
百色市地處廣西西部,地形復(fù)雜,南北為山區(qū),中部為河谷。暴雨是百色市最主要的災(zāi)害性天氣之一,在山區(qū)經(jīng)常因暴雨引發(fā)山洪、滑坡、泥石流等災(zāi)害。素有“桂西屋脊”之稱的岑王老山位于百色市東北部,其東南側(cè)有向河谷地區(qū)開口的喇叭口狀分支,位于其東南側(cè)的凌云縣成為百色市暴雨中心之一。2023 年8 月22—25 日,百色市出現(xiàn)持續(xù)性強(qiáng)降雨天氣過程,單站過程累計(jì)降水量超過400 mm,單站日降雨量超過250 mm。受特大暴雨影響,凌云縣、靖西市等出現(xiàn)嚴(yán)重洪澇,凌云縣災(zāi)害突出,多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)道路橋梁損毀、電力和通信中斷、房屋受損、農(nóng)作物受災(zāi)等災(zāi)情。此次強(qiáng)降雨過程持續(xù)時(shí)間長、地形的作用機(jī)制復(fù)雜、數(shù)值模式預(yù)報(bào)效果不理想,給防災(zāi)減災(zāi)帶來巨大挑戰(zhàn)。因此,本文針對(duì)此次持續(xù)性強(qiáng)降雨,特別是23 日晚上至24 日早上的特大暴雨成因進(jìn)行分析,揭示降水發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵條件,以期為此類極端降水天氣過程預(yù)報(bào)提供參考。
(1)利用“天擎”系統(tǒng)提供的常規(guī)地面和高空氣象觀測資料、逐日和逐小時(shí)地面氣象自動(dòng)觀測站(包括國家站和區(qū)域站)資料,通過統(tǒng)計(jì)方法,分析強(qiáng)降雨過程特征。
(2)利用歐洲中期數(shù)值預(yù)報(bào)中心(ECMWF)間隔1h、分辨率0.25°×0.25°的全球再分析資料(ERA5),通過天氣診斷方法,分析特大暴雨成因。
2023 年8 月22—25 日,百色市出現(xiàn)大范圍持續(xù)性強(qiáng)降雨天氣過程,具有持續(xù)時(shí)間長、影響范圍廣、累計(jì)雨量大、夜雨明顯等特征,降水極值分布與岑王老山地形有密切關(guān)系,累計(jì)降雨量、日降雨量、小時(shí)雨強(qiáng)等在歷年8 月同期具有一定的極端性。
2.1.1 降水影響范圍廣、累計(jì)雨量大、小時(shí)雨強(qiáng)大
通過氣象觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,22 日08 時(shí)—25日08 時(shí),百色市大部出現(xiàn)累計(jì)100 mm 以上的強(qiáng)降水,凌云縣和靖西市局地累計(jì)降雨量達(dá)250 mm 以上。全市495 個(gè)氣象站中,過程累計(jì)降雨量250 mm以上有11 站,100~250 mm 有158 站,累計(jì)400 mm以上2 個(gè)站出現(xiàn)在岑王老山東南側(cè)的凌云縣,最大過程累計(jì)降雨量(442.8 mm)出現(xiàn)在凌云縣朝里鄉(xiāng)蘭臺(tái)村,為2008 年以來凌云縣8 月下旬降雨量第二位。
位于岑王老山東南側(cè)的凌云縣出現(xiàn)2 站日降雨量超過250 mm 的特大暴雨,最大日降雨量(271.7 mm)出現(xiàn)在朝里鄉(xiāng)蘭臺(tái)村(23 日08 時(shí)—24 日08 時(shí)),為百色市2008 年以來8 月同期最大的日降雨量。靖西市國家氣象觀測站23 日08 時(shí)—24 日08 時(shí)日降雨量為171.7 mm,打破該站歷年8 月同期日降雨量極值。可見,累計(jì)雨量和日雨量均具有一定的極端性。
分析小時(shí)雨強(qiáng)分布特征,大部地區(qū)出現(xiàn)20 mm·h-1以上的短時(shí)強(qiáng)降水,大部小時(shí)雨強(qiáng)為20~50 mm·h-1;最大小時(shí)雨強(qiáng)50 mm·h-1以上站點(diǎn)主要出現(xiàn)在凌云、田林、靖西、那坡等縣(市),局地出現(xiàn)80 mm·h-1以上雨強(qiáng),最大達(dá)83.2 mm·h-1,出現(xiàn)在田林縣八渡鄉(xiāng)(24 日04 時(shí)),為歷年田林縣8 月小時(shí)雨強(qiáng)最大??梢娦r(shí)雨強(qiáng)也有一定的極端性。
2.1.2 降水過程持續(xù)時(shí)間長、夜雨特征明顯
22 日08 時(shí)—25 日08 時(shí)持續(xù)3d 出現(xiàn)日降雨量50 mm 以上的強(qiáng)降雨,統(tǒng)計(jì)各站降水持續(xù)時(shí)間(降水量≥0.1 mm·h-1)發(fā)現(xiàn),有62%的站點(diǎn)降水時(shí)間在24 h 以上,最長降水時(shí)間達(dá)到47 h。
強(qiáng)降雨分為三個(gè)階段,第一階段出現(xiàn)在23 日00—08 時(shí),強(qiáng)降雨區(qū)分散,出現(xiàn)局地性大暴雨,小時(shí)雨強(qiáng)強(qiáng),個(gè)別站點(diǎn)達(dá)到70 mm·h-1以上。第二階段發(fā)生在23 日23 時(shí)—24 日08 時(shí),為影響范圍最廣、日降雨量最大時(shí)段,出現(xiàn)大范圍大暴雨,凌云縣出現(xiàn)特大暴雨,最大日降雨量271.7 mm;凌云、田林縣出現(xiàn)大范圍50 mm·h-1以上的雨強(qiáng),最大小時(shí)雨量83.2 mm·h-1,凌云縣出現(xiàn)嚴(yán)重洪澇災(zāi)害。第三階段發(fā)生在24 日20 時(shí)—25 日08 時(shí),雨帶呈西南-東北走向,大部地區(qū)雨強(qiáng)為20~40 mm·h-1,最強(qiáng)降雨出現(xiàn)在靖西市,個(gè)別站點(diǎn)雨強(qiáng)達(dá)到50 mm·h-1以上。
從凌云縣朝里鄉(xiāng)蘭臺(tái)村的小時(shí)雨量演變趨勢(圖1)看,強(qiáng)降雨具有明顯的夜雨特征,白天雨勢弱或者基本無降雨,夜間雨勢明顯加強(qiáng)。第一階段和第二階段雨強(qiáng)較強(qiáng),但第一階段降雨時(shí)間較短,第二階段強(qiáng)降雨持續(xù)時(shí)間長,導(dǎo)致累計(jì)日雨量大,出現(xiàn)特大暴雨;第三階段雨強(qiáng)比前兩個(gè)階段弱。
圖1 2023 年8 月22 日20 時(shí)—25 日08 時(shí)凌云縣朝里鄉(xiāng)蘭臺(tái)村逐小時(shí)降雨量
22—25 日,200 hPa 南亞高壓主體位于青藏高原,百色位于南亞高壓東側(cè)的輻散區(qū),穩(wěn)定的南亞高壓為強(qiáng)降水提供穩(wěn)定而強(qiáng)大的高空輻散條件。500 hPa 亞歐大陸中高緯呈“一脊一槽”阻塞形勢,低渦在我國東北地區(qū)維持,高壓脊前偏北氣流引導(dǎo)冷空氣南下影響我國南方地區(qū)。西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱“副高”)呈東北-西南向帶狀分布,西界到達(dá)華南東部,百色市處于副高邊緣。中低緯地區(qū)有高原槽東移,副高位置的穩(wěn)定維持使高原槽受到阻擋,停滯在西南地區(qū)東部到華南西部,有利于百色市強(qiáng)降水的持續(xù)。22 日20 時(shí),高原槽東移至桂西北一帶;23 日形成低渦,停滯在桂北;24 日低渦西南移至云南東部;25 日中高緯高空槽東移,阻塞形勢逐漸崩潰,副高減弱東退,低渦也逐漸減弱消失。
低空急流對(duì)極端強(qiáng)降水的發(fā)生起著非常重要的作用[15-17],但是分析此次過程發(fā)現(xiàn),對(duì)流層低層925~700 hPa 偏南風(fēng)風(fēng)速較小,未達(dá)到急流標(biāo)準(zhǔn),但有明顯日變化,有白天風(fēng)速小、夜間風(fēng)速增大現(xiàn)象。22 日850 hPa 切變線南移到桂北,廣西上空為西南氣流影響,風(fēng)速僅為2~4 m·s-1,夜間增大至4~6 m·s-1。23日切變線繼續(xù)南移并形成低渦,20 時(shí)低渦中心位于云南東南部與百色交界一帶,強(qiáng)降雨區(qū)出現(xiàn)在低渦東側(cè),百色北部有東北風(fēng)和東南風(fēng)輻合,24 日凌晨低渦東側(cè)的東南風(fēng)風(fēng)速明顯增大到10 m·s-1左右,本次過程最強(qiáng)降水時(shí)段出現(xiàn)在東南風(fēng)增大時(shí)。第一和第二階段強(qiáng)降水期間,850 hPa 百色市比濕維持在16 g·kg-1以上。24 日20 時(shí),低渦減弱,百色為東南氣流影響,風(fēng)速為6~8 m·s-1,比濕略有減小,但仍利于強(qiáng)降水發(fā)生。25 日后,隨著低渦的減弱,產(chǎn)生強(qiáng)降水的動(dòng)力條件轉(zhuǎn)差,強(qiáng)降水過程趨于結(jié)束。
圖2 2023 年8 月22 日08 時(shí)—25 日20 時(shí)區(qū)域(104°~108°E,22.5°~25.5°N)平均水汽通量(陰影,單位:g·cm-1·hPa-1·s-1)、水汽通量散度(虛線,單位:10-8 g·cm-2·hPa-1·s-1)及平均風(fēng)場(風(fēng)向桿)的高度-時(shí)間剖面
2.3.1 不穩(wěn)定層結(jié)分析
對(duì)三個(gè)階段強(qiáng)降水最近時(shí)次的探空資料進(jìn)行分析(表1),22 日20 時(shí)—24 日20 時(shí),探空曲線顯示百色上空為深厚濕層,濕層厚度達(dá)到400 hPa 附近,整層可降水量60~65 mm,對(duì)流有效位能CAPE在1 500~3 000 J·kg-1之間,在23 日20 時(shí)達(dá)到2 965 J·kg-1,有利于產(chǎn)生強(qiáng)降水的能量和水汽條件。22 日20 時(shí)和23 日20 時(shí),抬升凝結(jié)高度在0.6 km 以下,自由對(duì)流高度在925 hPa 以下,0 ℃層高度在5.0 km以上,0~6 km 垂直風(fēng)切變小于2 m·s-1,較低的抬升凝結(jié)高度和自由對(duì)流高度使得不需要很強(qiáng)的抬升即可觸發(fā)對(duì)流,而弱的垂直風(fēng)切變和厚的暖云層有利于提高降水效率。24 日20 時(shí)CAPE 仍有1 502 J·kg-1,抬升凝結(jié)高度和自由對(duì)流高度抬高到900 hPa 附近,0~6 km 垂直風(fēng)切變加大到8 m·s-1左右,仍屬于弱垂直風(fēng)切變。23 日20 時(shí)參數(shù)條件比另兩個(gè)時(shí)次更加有利于極端強(qiáng)降水的發(fā)生,這也是第二階段強(qiáng)降水雨強(qiáng)更強(qiáng)、累計(jì)雨量更大的原因之一。
表1 2023 年8 月22—24 日百色氣象探空站環(huán)境參數(shù)
2.3.2 水汽條件分析
此次過程的水汽主要來源于西南季風(fēng)的輸送。分析22—25 日水汽通量、水汽通量散度和風(fēng)場發(fā)現(xiàn),低層雖未形成急流,但是西南季風(fēng)使得水汽從孟加拉灣到強(qiáng)降雨區(qū)形成水汽輸送通道,向雨區(qū)輸送強(qiáng)降雨維持所需要的水汽。850 hPa 上,22 日白天水汽輸送較弱,夜間增強(qiáng);23 日02 時(shí),桂西出現(xiàn)水汽通量大值中心,中心值在12 g·cm-1·hPa-1·s-1以上,云南東部至桂西形成水汽通量輻合區(qū),有超過-6×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1的水汽輻合中心。24 日02 時(shí),隨著西南季風(fēng)增強(qiáng)水汽輸送也增強(qiáng),桂西強(qiáng)水汽通量中心達(dá)到18 g·cm-1·hPa-1·s-1以上,在低渦和偏南風(fēng)加強(qiáng)的作用下,在桂西北有超過-18×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1的水汽輻合中心。24 日晚,隨著低層偏南風(fēng)和低渦的減弱,水汽輸送和水汽輻合也有所減弱,25日02 時(shí),桂西水汽通量中心和水汽輻合中心分別為12 g·cm-1·hPa-1·s-1和-9×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1。水汽通量中心和水汽輻合中心位置和強(qiáng)度變化與三個(gè)階段強(qiáng)降水的發(fā)生和雨強(qiáng)變化有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
選取百色區(qū)域(104°~108°E,22.5°~25.5°N)水汽通量、水汽通量散度、風(fēng)場進(jìn)行平均并分析發(fā)現(xiàn)(圖2),三者均有明顯日變化,夜間加強(qiáng),白天減弱。水汽輸送集中在600 hPa 以下,水汽輻合集中在700 hPa以下,最強(qiáng)水汽輸送在850 hPa 附近,最強(qiáng)水汽輻合中心則位于900 hPa 附近。第一階段的水汽輸送和水汽輻合為最弱;第二階段為最強(qiáng),平均水汽通量達(dá)到8~9 g·cm-1·hPa-1·s-1,平均水汽輻合達(dá)到-40×10-8g·cm-2·hPa-1·s-1,利于極端暴雨的發(fā)生。夜間低層偏南風(fēng)的加強(qiáng)有利于增強(qiáng)水汽的輸送和輻合,與此次強(qiáng)降水過程的階段性特征和夜雨特征有密切關(guān)系。
2.3.3 動(dòng)力條件分析
持續(xù)性強(qiáng)降水的發(fā)生需要多尺度過程相互作用下的持久動(dòng)力抬升,在有利的環(huán)流背景下,高原槽停滯和低渦的維持為持續(xù)強(qiáng)降水提供持久的動(dòng)力條件。從區(qū)域(104°~108°E,22.5°~25.5°N)平均水平散度、垂直速度的高度-時(shí)間剖面可以看出,22 日20時(shí)—25 日08 時(shí),強(qiáng)降雨區(qū)維持低層輻合、高層輻散的配置,特別在23 日20 時(shí)—24 日08 時(shí),低層輻合和高層輻散程度都明顯增強(qiáng),低層平均輻合中心達(dá)到-2×10-5s-1以下,高層平均輻散中心達(dá)到5×10-5s-1以上;垂直上升運(yùn)動(dòng)延伸至200 hPa 高度,平均垂直上升速度達(dá)到-0.5 Pa·s-1以下。第一階段和第三階段強(qiáng)降水的動(dòng)力條件比第二階段弱,第一階段的垂直上升運(yùn)動(dòng)也延伸到200 hPa,但平均上升速度強(qiáng)度最大僅達(dá)到-0.3 Pa·s-1左右;第三階段上升運(yùn)動(dòng)最高只達(dá)到400 hPa,中心最大值僅為-0.2 Pa·s-1。
分析第二階段強(qiáng)降水期間的動(dòng)力條件,24 日02時(shí)925 hPa 輻合區(qū)主要分布在低渦的東南風(fēng)風(fēng)速輻合的東南象限和東南風(fēng)與東北風(fēng)輻合的東北象限,輻合中心強(qiáng)度在-0.9×10-4s-1以下。沿106.5°E 的垂直剖面(圖3)上,600 hPa 以下為輻合區(qū),輻合中心強(qiáng)度在-1.2×10-4s-1以下,600 hPa 以上為輻散區(qū),中心值達(dá)到1.2×10-4s-1以上;上升運(yùn)動(dòng)延伸到200 hPa,最強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)在500~600 hPa 之間,達(dá)到-1.2 Pa·s-1以下。低層輻合、高層輻散的配置有利于上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展,低渦的存在以及夜間東南氣流的加強(qiáng)增強(qiáng)輻合上升運(yùn)動(dòng),是第二階段特大暴雨發(fā)生的重要原因之一。
圖3 沿106.5°E 水平散度(陰影,單位:10-4 s-1)、垂直速度(虛線,單位:Pa·s-1)及風(fēng)場的經(jīng)向垂直剖面
許多研究表明,極端強(qiáng)降水的發(fā)生常與地形的增幅作用有關(guān)。此次特大暴雨站點(diǎn)出現(xiàn)在岑王老山東南側(cè)的凌云縣。岑王老山東南分支在凌云縣呈喇叭口狀向河谷地區(qū)開口,在有利的環(huán)境條件下,低層?xùn)|南風(fēng)與“喇叭口”地形和迎風(fēng)坡耦合,極易觸發(fā)對(duì)流。
23 日20 時(shí),925 hPa(圖4)桂西處于高能高濕區(qū),假相當(dāng)位溫θse在360 K 以上,岑王老山一帶有364 K 的高值區(qū),其東側(cè)則為θse低值區(qū),兩者之間形成能量鋒區(qū),東南氣流向北推過程中岑王老山以南地區(qū)出現(xiàn)風(fēng)速輻合,而東側(cè)偏東風(fēng)與能量鋒區(qū)幾乎正交,有利于產(chǎn)生強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)。從高度-緯度剖面圖(圖5)看,在岑王老山以南,出現(xiàn)在迎風(fēng)坡(24°N附近)上升、南側(cè)下沉的垂直環(huán)流,迎風(fēng)坡強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)向上發(fā)展至150 hPa,中心達(dá)到-1.2 Pa·s-1以下。分析雷達(dá)回波特征發(fā)現(xiàn),特大暴雨發(fā)生前期在迎風(fēng)坡不斷有新生對(duì)流生成并北移停滯在凌云縣,后期南部雨帶在東南風(fēng)引導(dǎo)下北移至岑王老山一帶停滯,使降雨維持較長時(shí)間。東南風(fēng)風(fēng)速輻合、與迎風(fēng)坡相互作用,以及能量鋒區(qū)的存在,更利于產(chǎn)生強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)和對(duì)流的發(fā)展,同時(shí)地形的阻擋使雨帶停滯,有利于強(qiáng)降水的維持。由此可見,岑王老山地形對(duì)暴雨的增幅作用導(dǎo)致特大暴雨的發(fā)生。
圖4 23 日20 時(shí)925 hPa 假相當(dāng)位溫θse(等值線,單位:K)、風(fēng)場(風(fēng)向桿)和地形(填色,單位:m)
圖5 24 日02 時(shí)沿106.5°E 經(jīng)向垂直環(huán)流(v,-100×ω)(箭頭)和垂直速度(等值線,單位:Pa·s-1)剖面
對(duì)此次過程,各級(jí)主觀指導(dǎo)預(yù)報(bào)的效果欠佳,特別是對(duì)23 日晚上至24 日早上的特大暴雨過程,強(qiáng)降雨落區(qū)和量級(jí)預(yù)報(bào)都有很大的偏差。中央氣象臺(tái)50 mm 以上暴雨中心偏北,百色南部暴雨中心未有體現(xiàn),廣西壯族自治區(qū)氣象臺(tái)和百色市氣象臺(tái)僅報(bào)全市性的大雨。
歐洲中心數(shù)值模式(EC)和中國氣象局全球同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)(CMA-GFS)等全球模式對(duì)環(huán)流形勢及影響系統(tǒng)的演變預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確,對(duì)低層偏南風(fēng)夜間加強(qiáng)的趨勢也有一定體現(xiàn),EC 相對(duì)于CMA-GFS 預(yù)報(bào)的偏南風(fēng)風(fēng)速更強(qiáng)。
對(duì)23 日08 時(shí)—24 日08 時(shí)降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行分析,各模式對(duì)百色市的降雨落區(qū)、量級(jí)預(yù)報(bào)都有較大差異。全球模式降雨量級(jí)均明顯偏小,EC 強(qiáng)降雨落區(qū)偏北,CMA-GFS 落區(qū)與實(shí)況較為接近,且在岑王老山附近和百色市南部分別預(yù)報(bào)出強(qiáng)降雨中心,整體優(yōu)于EC。中尺度模式中,廣東數(shù)值預(yù)報(bào)模式(CMA-GD)的落區(qū)偏差大、量級(jí)明顯偏??;中國氣象局中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式(CMA-MESO)、中國氣象局區(qū)域臺(tái)風(fēng)數(shù)值預(yù)報(bào)模式(CMA-TYM)降雨量級(jí)與實(shí)況接近,但是強(qiáng)降雨落區(qū)偏差大,對(duì)100 mm 以上的強(qiáng)降雨區(qū)指導(dǎo)意義不大;上海數(shù)值預(yù)報(bào)模式(CMASH9)預(yù)報(bào)效果最好,不僅預(yù)報(bào)出大范圍的暴雨區(qū),且100 mm 以上降雨落區(qū)與實(shí)況比較接近,在岑王老山附近以及百色市南部均報(bào)出100 mm 以上的中心。因此,對(duì)于此次過程,若能夠結(jié)合CMA-GFS 和CMA-SH9 的落區(qū)和降雨量級(jí)進(jìn)行綜合考慮,對(duì)特大暴雨的預(yù)報(bào)將具有比較大的指導(dǎo)意義。
大尺度全球模式對(duì)環(huán)流形勢和天氣系統(tǒng)的預(yù)報(bào)能力比較穩(wěn)定,基本上能夠準(zhǔn)確提前預(yù)報(bào)其演變過程,但是各家模式的降水量級(jí)、落區(qū)等經(jīng)常存在很大差異,如何在把握天氣系統(tǒng)演變的情況下結(jié)合高分辨率數(shù)值模式的降水預(yù)報(bào)做出更準(zhǔn)確的強(qiáng)降水落區(qū)和量級(jí)預(yù)報(bào),具有很大的難度。在今后的工作中需要對(duì)各家數(shù)值模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品進(jìn)行分區(qū)域、分時(shí)段、分季節(jié)甚至分天氣類型等進(jìn)行評(píng)估檢驗(yàn),以便在強(qiáng)降水預(yù)報(bào)中提供更有利的參考。
此次特大暴雨過程發(fā)生在未出現(xiàn)低空急流的情況下,這種情形是否能夠有支撐特大暴雨發(fā)生的水汽條件,是預(yù)報(bào)的一個(gè)難點(diǎn)。岑王老山復(fù)雜地形的影響機(jī)制也需要更進(jìn)一步的研究,以期為此類強(qiáng)降水過程提供參考依據(jù)。
對(duì)2023 年8 月22—25 日百色市持續(xù)性強(qiáng)降雨過程的特征及成因進(jìn)行分析,探討其預(yù)報(bào)難點(diǎn),得到結(jié)論如下:
(1)此次強(qiáng)降雨過程具有持續(xù)時(shí)間長、影響范圍廣、累計(jì)雨量大、夜雨明顯等特征,具有一定的極端性。區(qū)域站最大過程累計(jì)降雨量、最大日雨量、最大小時(shí)雨強(qiáng)在有區(qū)域站數(shù)據(jù)記錄以來8 月降水中排名前三位,個(gè)別國家站日降雨量突破歷年8 月日降雨極值。
(2)強(qiáng)降雨發(fā)生在中、低層低渦受副高阻擋在桂西停滯的形勢下,大氣層結(jié)維持深厚濕層,對(duì)流有效位能CAPE 達(dá)到1 500 J·kg-1以上,較低的抬升凝結(jié)高度和自由對(duì)流高度使得不需要很強(qiáng)的抬升即可觸發(fā)對(duì)流;適當(dāng)?shù)?℃層高度使得暖云層較厚,在弱的垂直風(fēng)切變下有利于提高降水效率。
(3)水汽主要來自西南季風(fēng)的輸送,強(qiáng)降水在無低空急流的環(huán)境下發(fā)生,但低層偏南風(fēng)風(fēng)速具有白天減小、夜間增大的特點(diǎn),夜間加強(qiáng)水汽輸送和水汽輻合。低渦的停滯提供持久強(qiáng)大的低層輻合,南亞高壓穩(wěn)定維持高層輻散條件,使強(qiáng)的動(dòng)力抬升條件維持,夜間偏南風(fēng)的加強(qiáng)也增強(qiáng)低層的輻合和垂直運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致強(qiáng)降水具有明顯的夜雨特征。
(4)第二階段強(qiáng)降雨期間,低層風(fēng)速為本次過程最大,水汽輸送和水汽輻合、垂直上升運(yùn)動(dòng)也達(dá)到最強(qiáng),因此小時(shí)雨強(qiáng)、日降雨量等為本次持續(xù)性強(qiáng)降雨過程中最強(qiáng)、強(qiáng)降雨范圍最大,出現(xiàn)了特大暴雨。
(5)岑王老山東側(cè)和東南側(cè)低層有能量鋒區(qū)存在,有利于產(chǎn)生強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)和對(duì)流發(fā)展;東南風(fēng)在迎風(fēng)坡以南出現(xiàn)風(fēng)速輻合,并形成迎風(fēng)坡抬升、南側(cè)下沉的垂直環(huán)流,加劇上升運(yùn)動(dòng),同時(shí)岑王老山的阻擋使得雨帶北移時(shí)停滯,強(qiáng)降水得以持續(xù)并出現(xiàn)特大暴雨。
(6)數(shù)值模式降水預(yù)報(bào)產(chǎn)品對(duì)強(qiáng)降雨的落區(qū)和量級(jí)預(yù)報(bào)差異大、在沒有低空急流的情況下特大暴雨發(fā)生的水汽條件,以及岑王老山地形的復(fù)雜機(jī)制,都給本次特大暴雨過程的預(yù)報(bào)造成很大難度。
特大暴雨等極端強(qiáng)降水是致災(zāi)極強(qiáng)的事件,也是預(yù)報(bào)員面臨的極大預(yù)報(bào)挑戰(zhàn)。本文雖然對(duì)特大暴雨發(fā)生過程的動(dòng)力和水汽條件,以及復(fù)雜地形對(duì)暴雨的增幅進(jìn)行分析,但是,在沒有低空急流存在的情況下水汽輸送條件何以能夠維持如此強(qiáng)的降水,岑王老山地形與中小尺度對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展的關(guān)系,以及地形對(duì)降雨的敏感性如何,如何利用高分辨率數(shù)值模式對(duì)此類強(qiáng)降水的可預(yù)報(bào)性進(jìn)行分析?這些問題都有待進(jìn)一步深入研究,為此類強(qiáng)降雨過程提供更有利的參考。