柳 草，李德俊，馬德栗，陳 茜

(1.武漢中心氣象臺，湖北武漢 430074;2.湖北省氣象服務(wù)中心，湖北武漢 430074;3.武漢區(qū)域氣候中心，湖北武漢 430074)

暴雨主要發(fā)生在夏季，初秋季節(jié)也時有暴雨發(fā)生，對這些暴雨的形成機理、熱力、動力、水汽條件以及衛(wèi)星雷達(dá)觀測特征許多學(xué)者進(jìn)行過很深入的研究［1－7］。但進(jìn)入深秋季節(jié)以后，隨著氣溫的降低，大氣的熱力和水汽條件均明顯減弱，通常極少有暴雨天氣發(fā)生。王淑云等［8］對2003年10月中旬發(fā)生在河北滄州市的一次暴雨過程進(jìn)行分析，但暴雨的范圍較小。孫欣等［9］對2006年10月下旬遼寧一次深秋暴雨的發(fā)生發(fā)展過程和物理機制進(jìn)行了探討，指出了位渦與秋季暴雨的關(guān)系?？傮w來看國內(nèi)對深秋季節(jié)的暴雨研究較少［8－10］，這也與深秋季節(jié)暴雨罕見且相對夏季短時暴雨危害性小些有關(guān)。但對于這種罕見的暴雨，一旦出現(xiàn)預(yù)報難度將很大。2014年10月27～30日，已過“霜降”節(jié)氣，湖北省南部地區(qū)自西向東出現(xiàn)了一次大范圍的暴雨天氣，有31個氣象站累計雨量達(dá)100 mm以上，這次過程的范圍之大、強度之強實屬罕見。由于數(shù)值模式對此次過程的預(yù)報偏弱，再加上季節(jié)因素，導(dǎo)致對此次暴雨過程的最終預(yù)報也偏弱。筆者在此利用2014年10月27～30日常規(guī)觀測資料、衛(wèi)星、雷達(dá)數(shù)據(jù)及NECP 0.5°×0.5°再分析資料對這次深秋大范圍暴雨進(jìn)行了天氣分析，試圖增加對此類天氣的了解，為以后的深秋暴雨預(yù)報提供參考。

1 降水實況

10月27～30日湖北省自西向東出現(xiàn)了一次大范圍的暴雨天氣過程(圖1)，4 d累計雨量湖北南部地區(qū)普遍達(dá)50 mm以上，大于100 mm的有31站，大于50 mm的有26站，最大累計雨量為石首站(191.2 mm)。其中，27日恩施地區(qū)南部局部出現(xiàn)了暴雨;28日鄂西南、江漢平原、鄂東北、鄂東南出現(xiàn)了大范圍的暴雨，局部出現(xiàn)了大暴雨，28日是暴雨站數(shù)最多的一天(圖2);29和30日鄂東南局部出現(xiàn)了暴雨。這次過程最大小時雨強出現(xiàn)在28日23:00～29日00:00武漢(18.5 mm/h)。

這次過程前期湖北大部無對流有效位能積聚，另外27～29日恩施地區(qū)出現(xiàn)了部分閃電，其他地區(qū)基本無閃電，表明這次過程除恩施地區(qū)以外，大部分地區(qū)為穩(wěn)定型降水。28日公安站24 h雨量為114.7 mm，達(dá)到大暴雨量級，從逐小時雨量來看(圖3)，降雨量比較均勻，小時雨量平均為5 mm左右。

2 暴雨形成的動力條件分析

2.1 急流條件 過程開始前500 hPa貝湖以西的西伯利亞地區(qū)有一個低渦活動，低渦底部有小槽分裂出來沿著中緯地區(qū)的西風(fēng)氣流逐漸東移，27日20:00小槽已經(jīng)東移至甘肅和重慶的西部，呈西北—東南走向，湖北西部轉(zhuǎn)為槽前西南氣流，但湖北東部仍受弱脊的控制。隨著小槽東移影響湖北，中低空的南風(fēng)也明顯發(fā)展加強，700 hPa 27日20:00湖北西部首先出現(xiàn)急流，風(fēng)速為12 m/s(圖4a)，28日08:00進(jìn)一步加強達(dá)18 m/s，同時28日08:00湖北與湖南交界處出現(xiàn)了東南風(fēng)與西南風(fēng)形成的暖式切變線;850 hPa 27日08:00湖北以偏東風(fēng)為主，隨后南風(fēng)分量逐漸增大，28日08:00偏東風(fēng)已轉(zhuǎn)為東南風(fēng)，風(fēng)速4～12 m/s，與此同時在湖北與湖南交界的地方也出現(xiàn)了東南風(fēng)與西南風(fēng)形成的暖式切變線。27日08:00～28日08:00，925 hPa以偏東風(fēng)為主，但風(fēng)速呈增大趨勢，28日08:00湖北上空925 hPa出現(xiàn)了8～12 m/s的東風(fēng)急流帶。28日500 hPa小槽東移緩慢，與東南側(cè)穩(wěn)定的副高形成西低東高的形勢，位勢梯度加大，湖北上空西南風(fēng)持續(xù)加大，28日20:00和29日08:00 500 hPa均出現(xiàn)了30 m/s的西南風(fēng)，且引導(dǎo)中低空的南風(fēng)也加強北伸。28日20:00(圖4b)，700 hPa湖北南部的暖式切變線東移北抬至河南南部和安徽中南部，湖北中東部位于切變線南側(cè)的西南急流中，急流中心位于湖北東部的武漢附近，風(fēng)速為22 m/s;850 hPa位于湖北與湖南交界的切變線也東移北抬至湖北與河南和安徽的交界處，湖北位于切變線南側(cè)的西南急流中，武漢站風(fēng)速為16 m/s;925 hPa位于湖北的東風(fēng)急流帶北抬至河南、安徽，武漢站轉(zhuǎn)為東南風(fēng)，風(fēng)速12 m/s，湖北中部的江漢平原地區(qū)處于低渦環(huán)流中。

以上分析可見，27日低空西南急流主要影響湖北西部地區(qū)，28日低空暖切變線東移北抬，西南急流加強并向北伸展，湖北中東部700和850 hPa均為強勁的西南急流，超低空的925 hPa武漢附近也出現(xiàn)了東南風(fēng)急流。28日850和925 hPa南風(fēng)急流的北側(cè)還有東風(fēng)急流存在，南風(fēng)急流為暴雨區(qū)帶來了充沛的水汽，被東風(fēng)急流阻擋后在湖北上空輻合上升并凝結(jié)致雨，這2支急流對暴雨的出現(xiàn)均起重要作用。暴雨天氣中低空急流較常見，但超低空急流并不常見，超低空南風(fēng)急流是暴雨區(qū)所需水汽的重要提供者［11］，這次過程925 hPa武漢附近出現(xiàn)了12 m/s的東南風(fēng)，說明這次過程的水汽條件比較好。

29～30日(圖4c、d)，500 hPa原小槽逐漸東移北收，四川東部又有新的小槽東移活動，由于副高位置穩(wěn)定，湖北上空維持西低東高的形勢，西南氣流依然強勁;但中低層的切變線逐漸東移，主要影響湖北東部地區(qū);低空的急流也東移至安徽，對湖北的影響減弱。故29～30日僅在鄂東南出現(xiàn)了局部暴雨，其他地區(qū)為小到中雨，局部大雨。31日貝湖以西的低渦已經(jīng)東移至貝湖以東地區(qū)，同時副高南落，湖北轉(zhuǎn)受低渦底部的平直西風(fēng)氣流影響，降水減弱停止。

2.2 副高條件 過程期間500 hPa副高位置穩(wěn)定，并逐日略向北抬，而西伯利亞低渦底部有多個小槽分裂出來東移，小槽受到副高的阻擋東移緩慢，湖北上空持續(xù)處于槽前正渦度平流中，利于中低空產(chǎn)生持續(xù)的輻合上升運動。另一方面西低東高的對峙形勢導(dǎo)致水平位勢梯度較大，利于西南氣流發(fā)展強勁，并進(jìn)一步引導(dǎo)低空出現(xiàn)了明顯的南風(fēng)急流，為暴雨區(qū)持續(xù)提供了充沛的水汽。

使用NCEP 30年的再分析歷史資料做出10月第6候(26～31日)500 hPa高度平均場(圖5)，歷史同期500 hPa我國大部為西高東低形勢，湖北上空為西偏北氣流控制，不易出現(xiàn)降水特別是暴雨以上的天氣。另外2014年10月第6候500 hPa高度較歷史平均的距平場(圖6)顯示，2014年10月第6候我國東海、南海及其以東地區(qū)均為正距平，表明副高強度偏強;而我國的中西部地區(qū)則高度偏低，有低值系統(tǒng)活動，特別是在貝加爾湖附近地區(qū)，出現(xiàn)明顯的低渦活動。說明這次暴雨過程中低槽活躍、副高偏強是一個重要的原因。

2.3 散度條件 由武漢站上升運動經(jīng)向剖面可見，武漢站28日14:00～29日夜間近地面為淺薄的冷空氣，近地面到高空200 hPa均為上升運動，較強上升運動主要集中在850～300 hPa。對于穩(wěn)定型降水導(dǎo)致的暴雨過程來說，除了較長的持續(xù)時間以外，合適且較大的雨強也是一個重要因素。而深厚的上升運動往往有利于形成深厚的云層和較大的雨滴，進(jìn)而導(dǎo)致較大的雨強。

從武漢站的散度場經(jīng)向剖面(圖7)來看，28日08:00武漢上空的輻合輻散層均比較淺薄，輻合層集中在800～600 hPa，輻散層集中在600～400 hPa;對應(yīng)的上升運動也比較淺薄，主要集中在800～400 hPa;此時武漢站的降水也比較弱，為零星小雨。28日14:00開始到29日夜間，武漢站上空逐漸轉(zhuǎn)為中低空輻合、高空輻散形勢，輻合、輻散的強度也逐漸增大。29日02:00 500 hPa以下的中低空均為輻合層，輻合中心在600～700 hPa，為 －16×10－5s－1;500 hPa以上為輻散層，中心位于400 hPa附近，為12×10－5s－1。輻合輻散的層次比較深厚，對應(yīng)的上升運動也很深厚。28日08:00和29日02:00的對比圖顯示出深厚的上升運動除了與中低空低槽、切變線導(dǎo)致的輻合有關(guān)以外，高空的輻散也有重要作用。

28日08:00高空300 hPa湖北西部為低槽前部西南氣流，而湖北以南地區(qū)為偏西氣流，兩者之間形成分流場，分流導(dǎo)致的輻散中心位于湖北西部(圖8a)。隨后低槽逐漸東移，分流場也東移，29日02:00分流場主要位于湖北東部和南部;此外低槽東移的過程中，槽前西南氣流也逐漸加強，湖北上空出現(xiàn)了≥30 m/s的高空急流帶(圖8b)。29日02:00湖北上空為高空急流帶，湖北東部位于急流核的東南側(cè)，即急流入口區(qū)的南側(cè)，2種輻散作用疊加，在湖北東部出現(xiàn)了中心達(dá)14×10－5s－1的強輻散區(qū)(圖8b)?？梢妼τ诙跷髂系谋┯曛饕鞘艿椒至鲌龅妮椛⒆饔糜绊?，而對于湖北中東部的暴雨則受到分流場與急流入口區(qū)南側(cè)2種輻散作用的影響。高空急流帶來的輻散對夏季暴雨的發(fā)生有重要作用，這在很多夏季暴雨的個例中均有體現(xiàn)［12－14］。預(yù)報員對于深秋降水主要關(guān)注中低層，該研究表明深秋季節(jié)的暴雨天氣同樣需要關(guān)注高空輻散的情況。

3 深秋暴雨的水汽特征分析

3.1 相對濕度 28日公安站累計雨量達(dá)到大暴雨量級，這一天公安站的濕層非常深厚(圖9a)，自地面到高空200 hPa以上均為飽和濕層，28日白天公安上空的上升運動比較明顯且深厚，夜間雖然低空轉(zhuǎn)為下沉運動，但中高空的上升運動較白天加強，最大上升速度出現(xiàn)在28日夜里600 hPa附近，為1.8 Pa/s。深厚的濕層配合較強的上升運動意味著云層較厚，云滴隨上升運動不斷向雨滴轉(zhuǎn)化且雨滴的碰并增長較多，導(dǎo)致雨強較大，這對于深秋季節(jié)暴雨的形成具有重要作用。29日雖然飽和濕層仍然比較深厚，但上升運動較28日減弱，所以29日公安附近雨量減小，以大雨為主。

3.2 露點 由圖9b可見，公安站27日夜里開始整層露點均明顯增加，這與暖濕的南風(fēng)氣流特別是中低空的南風(fēng)氣流 加強有關(guān);溫度剖面圖上低空有逆溫出現(xiàn)。28日是整層露點都最高的一天，分別是700 hPa 4℃左右、850 hPa 10℃左右、925 hPa 11℃左右，而夏季湖北省暴雨天氣對應(yīng)的數(shù)值常為700 hPa 7℃左右、850 hPa 16℃左右、925 hPa 19℃左右，可見盡管整層均為飽和濕層，但由于季節(jié)原因，整層的溫度較夏季低，飽和空氣中能容納的水汽也較夏季低，所以露點值也偏低。

3.3 水汽通量 從水汽通量的緯向剖面來看，這次深秋暴雨過程的水汽來源主要集中在500 hPa以下的中低層。從等壓面的水汽通量看，過程期間500 hPa水汽來源于孟加拉灣;700 hPa水汽來源于孟加拉灣和南海，以孟加拉灣為主(圖10a);850 hPa水汽是從西太平洋輸送到南海再折而向北輸送到湖北(圖10b)。2支水汽通道為暴雨區(qū)輸送了充沛的水汽。從水汽通量散度的剖面來看，主要的水汽輻合層次位于600 hPa以下的中低層。

3.4 大氣可降水量 從可降水量(圖11)來看，28日湖北中東部暴雨區(qū)的可降水量主要集中在40～50 mm，45 mm以上區(qū)域與大暴雨區(qū)有一定的對應(yīng)。但也發(fā)現(xiàn)鄂西南暴雨區(qū)的可降水量偏小，為30～40 mm，估計鄂西南大暴雨區(qū)的可降水量值大約在35 mm附近，還需大量個例證實。

4 衛(wèi)星雷達(dá)資料分析

4.1 衛(wèi)星資料監(jiān)測 從衛(wèi)星云圖上可看出，27～28日白天云系成“逗點”狀，“逗點”南部長長的云帶呈西南—東北走向，云帶上有持續(xù)不斷的強度較弱的中尺度云團向湖北移動，具有“列車效應(yīng)”(圖12)。云團移進(jìn)湖北以后在有利的環(huán)流背景下獲得發(fā)展和加強。28日夜間～29日云系由“逗點”狀轉(zhuǎn)為帶狀，又由窄帶逐漸變?yōu)閷拵В?9日白天寬帶云系上云團較為破碎散亂，29日夜間云系組織性增強，呈若干個中尺度云團從湖北經(jīng)過，但強度較28日減弱。30日整個云帶進(jìn)一步東移，云系為強度較弱的層狀云。

4.2 雷達(dá)監(jiān)測 從圖13可以看出，引起江漢平原和鄂東南持續(xù)性降水的回波主要為層狀云降水回波，回波強度不大，一般為35～40 dBz，呈西南—東北向帶狀，10 dBz回波頂高在8～9 km，回波自西南向東北移動，移速為12 km/h。從28日23:06回波可以看出回波西南強東北弱，沿反射率因子圖(圖13a1)的E點到F點做垂直剖面，即石首到武漢反射率因子的垂直剖面圖(圖13a3)，從這剖面圖上可見回波亮帶特征比較明顯，最強反射率因子在0℃層附近，但存在不均勻性，這種不均勻性也可以從圖13a1的CD剖面(圖13a2)得到驗證，同一高度層次上也有許多小于25 dBz的弱回波區(qū)，總體上也表現(xiàn)出西南部回波強，大片30～40 dBz絮狀回波不斷從武漢移過，形成“列車效應(yīng)”，導(dǎo)致秋季武漢1 h(28日23:00～29日00:00)降下18.5 mm的強降水。29日04:00～05:00江漢平原石首站也出現(xiàn)了10 mm以上的秋季強降水，從圖13b1可以看出，30 dBz以上回波更加集中，基本上集中在江漢平原至鄂東一帶，沿GH經(jīng)過石首做剖面(圖13b2)可以看出2～3 km高度處有許多35～40 dBz強回波中心，回波質(zhì)心較低，與經(jīng)過武漢的IJ剖面(圖13b3)相比，武漢附近回波質(zhì)心較高，強回波中心位于3～4 km，石首回波形態(tài)利于云水向降水迅速轉(zhuǎn)化，這個時刻石首較武漢降水多5.7 mm。

5 總結(jié)和討論

使用NCEP再分析資料、常規(guī)觀測資料、雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù)對2014年10月27～30日湖北省出現(xiàn)的一次深秋季節(jié)大范圍暴雨天氣過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，主要結(jié)論如下:

(1)這次過程由于時值深秋季節(jié)，過程前期及過程中氣溫偏低，缺乏不穩(wěn)定能量的集聚，是一次穩(wěn)定性的降水過程。平均小時雨強約在2～5 mm，且降水穩(wěn)定、持續(xù)時間較長，合適的雨強加上較長的持續(xù)時間最終導(dǎo)致暴雨的形成。

(2)動力條件分析表明，此次過程期間副高較歷史同期偏強、位置偏北，與東移的小槽形成東西對峙形勢，阻擋小槽東移，導(dǎo)致降水持續(xù)較長的時間;水平位勢梯度加大導(dǎo)致低空急流發(fā)展強勁，為暴雨區(qū)輸送水汽，其中28日降雨范圍和強度最大，湖北上空南風(fēng)急流也最強，分別為700 hPa 22 m/s、850 hPa 16 m/s、925 hPa 12 m/s。850 和925 hPa 南風(fēng)急流還受到北側(cè)東風(fēng)急流的阻擋，利于低空形成較強的水汽輻合。高空分流場與高空急流入口區(qū)南側(cè)2種輻散作用疊加，導(dǎo)致了較強的高空輻散，與低空輻合相配合出現(xiàn)了深厚的上升運動，這對于形成合適的雨強也起到了重要作用。

(3)水汽條件分析表明，這次暴雨過程的水汽主要來源于中低空的2個通道，一個是中空的西南通道，將孟加拉灣的水汽輸送到暴雨區(qū)，另一個是低空的偏南通道，將南海的水汽輸送到暴雨區(qū)。過程期間濕層深厚，200 hPa至地面均為飽和濕層，湖北中東部暴雨區(qū)可降水量為40 mm以上，大暴雨區(qū)的可降水量約為45 mm以上。28日是整層露點都最高的一天，分別為700 hPa 4℃左右、850 hPa 10℃左右、925 hPa 11℃左右。

(4)紅外云圖和雷達(dá)回波均具有明顯的“列車效應(yīng)”，接連不斷的云團和回波沿西南—東北走向移動，云團和回波的強度均不及夏季中尺度系統(tǒng)?；夭◤姸纫话銥?5～40 dBz，10 dBz回波頂高在8～9 km，回波具有低質(zhì)心特點。

［1］齊杰，孫瑩，王浩，等.遼寧局部大暴雨過程分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38(12):6317 －6320.

［2］李昀英，曹芳，孫瑩.廣西特大暴雨過程中兩類中尺度系統(tǒng)的模式預(yù)報能力研究［J］.熱帶氣象學(xué)報，2013，29(1):161 －168.

［3］吳翠紅，張萍萍，龍利民，等.峽谷地形對兩次大暴雨過程的增幅作用對比分析［J］.暴雨災(zāi)害，2013，32(1):38 －45.

［4］屠妮妮，李躍清.一次引發(fā)川東暴雨的西南渦特征分析［J］.干旱氣象，2014，32(6):962 －971.

［5］曹曉崗，王慧，漆梁波.臺風(fēng)與冷空氣對“13.10”上海特大暴雨過程的影響分析［J］.暴雨災(zāi)害，2014，33(4):351 －362.

［6］張楠，何群英，劉一瑋，等.天津地區(qū)兩次副高邊緣特大暴雨過程的多尺度對比分析［J］.暴雨災(zāi)害，2014，33(4):372 －379.

［7］劉勇，郭大梅，胡啟元.2012年7月27日陜北佳縣特大暴雨天氣的成因［J］.干旱氣象，2014，32(3):424 －430.

［8］王淑云，壽紹文，劉艷釵.2003年10月河北省滄州秋季暴雨成因分析［J］.氣象，2005，31(4):69 －72.

［9］孫欣，蔡薌寧，黃閣.一次遼寧秋季暴雨天氣的診斷分析［J］.氣象，2007，33(9):83 －93.

［10］金琪，諶偉.對湖北省2002年一次秋季暴雨天氣過程的分析［J］.湖北氣象，2003(3):20 －23.

［11］朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理和方法［M］.北京:氣象出版社，2000:398－399.

［12］廖移山，馮新，石燕，等.2008年“7.22”襄樊特大暴雨的天氣學(xué)機理分析及地形的影響［J］.氣象學(xué)報，2011，69(6):945 －955.

［13］全美蘭，劉海文，朱玉祥，等.高空急流在北京“7.21”暴雨中的動力作用［J］.氣象學(xué)報，2013，71(6):2012 －2019.

［14］趙嫻婷，魏建蘇，朱定真.急流在梅雨期持續(xù)暴雨過程中的作用［J］.氣象科學(xué)，2011，31(2):211 －216.