2010年 6月 23-24日区域性暴雨天气诊断分析

周 艳,白 慧,蒙 涛

(1.贵州省黔东南自治州气象局,贵州 凯里 556000;2.贵州省凯里市气象局,贵州 凯里 556000)

2010年 6月 23-24日区域性暴雨天气诊断分析

周 艳1,白 慧1,蒙 涛2

(1.贵州省黔东南自治州气象局,贵州 凯里 556000;2.贵州省凯里市气象局,贵州 凯里 556000)

利用Micaps3常规资料和地面七要素自动气象站和区域自动气象站降雨资料,对 2010年 6月 23-24日黔东南州全州性暴雨天气过程进行诊断分析,结果表明：副热带高压东退,高原短波槽与山东低涡槽叠加及中低层低涡切变是造成暴雨发生的主要影响系统;低空急流的建立及长时间维持为本次过程提供了充足的水汽条件;高低空急流的适宜配置所产生的动力场的耦合作用及大气不稳定能量长时间维持,是暴雨、大暴雨发生的重要条件。

暴雨;诊断分析;黔东南州

1 引言

2010年 6月 23日 08时 —24日 08时 ,四川、重庆、贵州、广西、湖南、江西、福建出现强降水天气过程,共有 76个站出现暴雨以上降水,19个站出现大暴雨以上降水,整体雨带近东西走向,大暴雨区域位于 108～112°E,24～28°N。本文主要利用贵州黔东南州境内地面七要素自动气象站和区域自动气象站降雨资料及Micaps3常规资料,对贵州省黔东南州境内暴雨期间大尺度环流背景、影响系统、高低空急流配置、动力条件和水汽来源等条件进行分析,进一步弄清楚此次暴雨形成的物理机制,以期为今后预报此类暴雨提供一些参考依据和预报线索。

2 暴雨实况及灾情

2010年 6月 23日 18时—24日 17时黔东南州出现大范围的暴雨和大暴雨天气,其特点是：①多短时强降水,共 119站次小时降雨量 ＞20mm/h,大风洞 50.9mm/h最大;②雷电强度强,范围广、持续时间长,大部分县市雷电维持 5～6h;③范围广,全州 135个乡镇出现暴雨,15个乡镇大暴雨,最大丹寨猫鼻岭 132.9mm,降暴雨和大暴雨的乡镇占全州67.6%,遍及全州 16个县市。暴雨造成山体滑坡、道路遇阻、大型水库之一天柱鱼塘水库面临重大安全考验。大暴雨袭击下,雷山县出现山体滑坡冲毁房屋导致 2人死亡,全州损坏房屋 353间,直接经济损失近两千万元。

3 环流形势及影响系统分析

3.1 500hPa形势分析

6月 22日 500hPa中高纬两槽一脊形势,巴尔克什湖北部和亚洲东部为一低压槽,贝加尔湖附近为一高压脊。西太平洋副热带高压 (以下简称副高)588线呈东西向带状分布,西脊点西伸到 100°E附近,北界位于两广北部。高原上气流平直,多短波槽东移,东亚槽东移槽底向西南伸展,滇黔为西南气流控制。23日 08时,川西有短波槽东移,东亚槽东移,槽底在山东西南部形成一个低涡,副高 588线东退至 104°E附近。23日 20时,副高东退南撤至两广沿海,四川东移的短波槽与山东低涡延伸出的槽合并叠加,影响贵州中东部—湖南北部,黔东南北部受影响。24日 08时,副高 588线断裂,明显东退南撤,低涡槽底东南移影响贵州南部—湖南中部;20时槽线南压到两广南部,西南地区—湖南转较强西北气流控制,对贵州的影响结束。暴雨期间,副高脊线稳定维持在 20～22°N之间,在 200hPa高度场上 40 m·s-1的高空急流引导下,从低槽南下的冷空气长时间与副高北侧的西南暖湿气流在贵州南部、湖南和江西交汇对峙,形成产生连续暴雨的稳定环流背景。

3.2 中、低层切变影响系统及低空急流分析

分析 700hPa、850hPa流场表明：23日 08时,700hPa滇黔西南风增强,昆明—贵阳—桂林—湘赣南部—闽中一带有一个西南风速≥12 m·s-1的极值轴,川东南有切变线生成;850hPa西南风增强,贵阳站风速从 6m·s-1增加到 12 m·s-1,“人”字形切变南压到川东南—贵州北部。20时 700hPa贵州南部—两广—湘赣南部受西南低空急流影响,重庆—黔北上空有低涡生成。850hPa“人”字切变东移影响贵州西北部—重庆—贵州东北部—湘赣中部。24日 08时 (图 1)700hPa低空急流南压两广—福建一带,低涡中心在湘西,切变西段影响贵州中北部;850hPa西南风增强为西南低空急流,从海南、广西—广东、湘南—闽南、赣南一带,急流轴最大风速为 20 m·s-1,此时切变南压到贵州南部—湘南—赣中—闽北部一线,切变北侧偏东风增大到 10 m·s-1,辐合明显增强;20时 700hPa西南急流南压广西南部—湘赣南部,低涡中心在湘赣之间,切变南压影响贵州南部湘赣中南部一线,切变北侧的东北风增大到 12 m·s-1。850hPa赣中有低涡生成,切变西段南压两广,对贵州的影响结束。

图 1 2010年 6月 24日 08时影响系统、暴雨区 (实线)、急流及 850hPa流场

4 物理量场分析

4.1 水汽条件分析

通过分析湿度场表明：暴雨区正处于湿度大值区;对流层下层深厚暖湿气流为暴雨提供了足够的水汽条件。从 700hPa的比湿和风场可以看出,23日 08时南海、孟加拉湾以及长江以南均处于 8g·Kg-1以上的高值区内,其中 10 g·Kg-1以上高值区西南部伸入孟加拉湾的湿舌,主体在高原东部 (90～110°E,20～30°N),这条宽广的高湿度区向东北延伸至湘西边缘。23日 20时～24日 20时 (图 2 a),湿度范围迅速扩大,10 g·Kg-1以上高值区向偏东方向延伸至东部沿海且湿度增强。850hPa南海、中南半岛北部、孟加拉湾及长江以南为比湿 ＞12 g·Kg-1的湿区,贵州中南部的湿度中心值维持在 14 g·Kg-1(图 2 b),该宽广的高湿度区呈东西走向,暴雨区处在该区中,高湿带为强降雨提供了非常充沛的水汽条件。

4.2 动力条件分析

108～112°E,24～28°N范围内是这次过程主要的暴雨区,24日 08时低涡处在该区域内。分析该区域内的动力条件表明,在暴雨强盛阶段前 (图略),对流层整层为负涡度,散度场主要以辐散为主,700hPa以下为弱的上升运动。在暴雨强盛阶段(图 3),对流层低层正涡度、散度和上升运动明显增强,散度场为高层辐散、低层辐合、高层辐散强度远大于低层辐合的强度,反映高层有强抽气作用,而大气强盛的抽气作用的形成和维持是暴雨发生、发展的重要条件;涡度场由高低层负涡度中层正涡度结构转变为中低层正涡度高层负涡度,这种流场结构是形成和维持抽吸作用的环境,24日 08时涡度最大值出现在 850hPa,强度可达 27.9×10-5s-1;23日 20时开始对流层内基本为强上升运动,最大值出现在 24日 08时 300 hPa,超过 16.6×10-3hPa· s-1。

图 2 24日 08时 700hPa(a)、850hPa(b)比湿场 (阴影;单位 ：g·Kg-1)以及流场

另外,从全风速经向剖面图 (图略)可知,暴雨区位置总体位于高空急流右侧、低空急流左侧,即高空和低空风速切变最大的叠加区域。高空急流右侧是上升区与低空急流左侧的上升区相重叠,在散度场上表现为高空辐散区和低层辐合区的垂直配置,形成深厚的、强烈的上升运动。有利的动力场决定了大暴雨的落区。高低空急流适宜配置而形成的高低层动力场的耦合是这次暴雨发生的主要动力条件。

图 3 区域内平均涡度 (空心圆,10-5s-1)、散度 (实心圆,10-5s-1)和垂直速度 (实方框,10-3hPa· s-1)

5 探空资料分析

选取黔东南州周边探空站贵州贵阳、广西百色、河池、桂林 6月 22—24日探空资料 (表 1)表明：强降水发生时K指数≥36℃,沙氏指数SI＜0℃,对流有效位能 CAPE值快速增大超过 1 000 J·Kg-1,如 23日 20时贵阳CAPE值由 22日的 30.9 J·Kg-1增加到 2 887.7J· Kg-1,百色CAPE值由 14.5 J·Kg-1增加到 2 700.3J· Kg-1,河池由 328 J· Kg-1增大到 1 172·1 J.Kg-1,桂林由 148.9 J· Kg-1增大到2 620.9 J· Kg-1。沙氏指数较小,K指数较高,大气层结不稳定;对流有效位能均超过 1 000 J·Kg-1,不稳定能量大;4站自地面向上到 200hPa,风向从南风转为西北风,风速随高度升高增大,具有中等偏弱的垂直风切变;4站整层的湿度均较大,且 0℃高度较高,不利于形成冰雹等强对流天气,而产生由对流引发的强降水。24日 20时贵阳、河池、桂林沙氏指数SI由负转正值,对流有效位能CAPE值显著下降。综上,说明强降雨发生前大气层结具有不稳定结构,能量有明显增大过程,强降雨发生后,能量释放,能量逐渐减小。

表 1 探空站 K指数 /℃、沙氏指数 SI/℃、对流有效位能 CAPE/(J·Kg-1)

图 4 2010年 6月 23日 18时-24日 09时黔东南州部分乡镇逐时雨量

6 卫星云图、雷达回波演变及逐时雨量分析

23日 15时在遵义南部有较强的对流云团生成并迅速发展,向南缓慢移动,18时该对流云团外围影响到黔东南北部边缘。19-23时该对流云团面积不断扩大,云顶温度明显下降,位置南移影响黔东南州中北部地区,对应雷达回波图上是中心强度为 30～45dBz的东西向带状回波,该回波长轴与环境风向接近垂直,属于快速南移的强对流回波,所经过区域出现短时强降水并伴强雷电;24日 00时对流云继续南压,雷达回波显示为一片状积层混合云降雨回波,回波西部仍呈现带状分布特征,强中心位于黔南中部—黔东南丹寨、雷山境内,强度在45dBz以上,构成了此阶段的强降雨雨团。随后,该积层混合云降雨回波范围扩大,一直驻留在黔南、黔东南南部,黔东南州中南部出现连片的雷阵雨天气。10时左右降雨云团云顶温度明显上升,主体南移出贵州境内,由于降雨云团维持时间长 (10h),云团控制区域出现了成片的暴雨。

7 小结

①2010年 6月 23—24日在贵州东南部发生的区域性暴雨、大暴雨过程是在东亚地区两槽一脊环流形势下,主要影响系统是 500hPa高空低槽及中低层低涡切变。

②700、850hPa急流的建立及维持将来自孟加拉湾的水汽在贵州东部汇集,为这次暴雨过程提供了充沛水汽条件。

③这次暴雨初始时刻阶段对流层内正涡度、低层辐合高层辐散及强烈的上升运动“抽吸式”的动力配置条件,是这次暴雨过程的动力基础。

④探空资料表明,沙氏指数较小,K指数较高,大气层结不稳定;对流有效位能均超过 1 000 J·Kg-1,不稳定能量大;贵阳、百色、河池、桂林 4站风向均随高度顺时针转动,具有中等偏弱的垂直风切变;湿度较大,0℃高度较高,不利于形成冰雹等强对流天气,而产生由对流引发的强降水。

⑤分析卫星云图、雷达回波演变及地面区域自动站监测显示,降雨区域及强度与云图及雷达回波之间有很好的对应关系。

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P458

B

1003-6598(2010)增刊-0036-04

2010-09-10

周艳 (1982-),女,助工,主要从事短期天气预报工作。