黃青蘭，林雪儀，吳斯敏

（江門市氣象局，廣東江門 529030）

2014年5月江門一次持續(xù)性大暴雨過程分析

黃青蘭，林雪儀，吳斯敏

（江門市氣象局，廣東江門 529030）

2014年5月8—11日，江門市出現(xiàn)了連續(xù)4 d的大暴雨局地特大暴雨降水過程，造成江門各地出現(xiàn)不同程度的洪澇災(zāi)害。利用地面常規(guī)自動(dòng)氣象站資料、區(qū)域氣象站資料、雷達(dá)圖和NCEP/ NCAR逐6 h 1°×1°再分析資料，從降水特征、環(huán)流背景、主要影響系統(tǒng)以及各主要物理量特征，分析水汽、動(dòng)力和熱力等條件，探討強(qiáng)降水的成因。結(jié)果表明：該次持續(xù)性大暴雨過程是在高低空有利的環(huán)流背景下產(chǎn)生的，高空槽、南亞高壓、西南急流和地面低槽是大暴雨的主要影響系統(tǒng)；強(qiáng)盛的西南氣流給華南源源不斷地輸送水汽，江門上空水汽通量超過12 g·hPa-1·m-1·s-1；暴雨發(fā)生期間邊界層的水汽輻合最為顯著，對大暴雨有重要貢獻(xiàn)；強(qiáng)降水與低空的正渦度中心有很好的對應(yīng)；高層輻散強(qiáng)于低層輻合，并有強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)；暴雨中心低層為高溫高濕，大氣不穩(wěn)定；前期的低層逆溫，積聚能量，有利于強(qiáng)降水的發(fā)生；垂直風(fēng)切變較小，也有利于降水的維持。

天氣學(xué)；大暴雨；物理量；江門

前汛期是華南降水集中、暴雨多發(fā)的時(shí)期，持續(xù)性的暴雨或大暴雨更是容易引發(fā)洪澇和山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，因此受到氣象工作者和社會(huì)的高度關(guān)注，相關(guān)的研究已有不少［1-5］。廣東省內(nèi)的一些學(xué)者對本地前汛期暴雨的氣候特征和環(huán)流形勢等進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了一些規(guī)律［6-11］。胡麗華等［6］分析了恩平市暴雨的氣候特征，指出恩平的暴雨月際分布呈典型的雙峰型，主峰在5—6月，次峰在8月；暴雨頻次存在準(zhǔn)9、準(zhǔn)20年的周期振蕩。高亭亭等［7］研究表明，廣州前汛期暴雨偏多的年份，冷暖氣團(tuán)勢力相當(dāng)，在華南地區(qū)交匯的機(jī)會(huì)多，而暴雨偏少的年份，華南地區(qū)主要由單一氣團(tuán)控制。鄭浩陽等［10］分析結(jié)果顯示，珠海市白天發(fā)生暴雨的次數(shù)比夜間多，但夜間暴雨的雨量比白天大；影響珠海市暴雨的天氣形勢可分為熱帶氣旋型、鋒面低槽型、低空急流型、高空槽和切變線型、輻合帶北抬型、副高邊緣和東風(fēng)波型等。通過個(gè)例的研究也揭示了前汛期暴雨的一些發(fā)生發(fā)展機(jī)制，每次過程在影響系統(tǒng)、觸發(fā)機(jī)制或?qū)α魈卣鞯确矫婕扔泄残裕灿刑匦裕?2-14］。伍志芳等［15］對比分析了2010年5月7日和5月14日2次大暴雨過程，認(rèn)為前者是槽后冷空氣疊加在低層暖濕氣流上，對層結(jié)不穩(wěn)定起到增幅作用；后者主要受高空槽前的西南氣流、切變線和弱冷空氣的共同影響。引發(fā)2次大暴雨的颮線維持和發(fā)展機(jī)制不同。研究發(fā)現(xiàn)，華南前汛期既有鋒面暴雨，又會(huì)出現(xiàn)暖區(qū)暴雨，特別是大暴雨和特大暴雨，主要是暖區(qū)降水［16-17］。然而暖區(qū)暴雨往往由于影響系統(tǒng)不明顯，在實(shí)際業(yè)務(wù)工作中容易出現(xiàn)漏報(bào)，是前汛期暴雨預(yù)報(bào)的難點(diǎn)［18-19］。

本研究利用地面常規(guī)自動(dòng)氣象站資料、區(qū)域氣象站資料、雷達(dá)圖和NCEP/NCAR逐6 h 1°× 1°再分析資料，從降水特征、環(huán)流背景及主要影響系統(tǒng)，以及各主要物理量特征，分析水汽、動(dòng)力和熱力等條件，對2014年5月江門一次持續(xù)性大暴雨過程進(jìn)行分析，探討強(qiáng)降水的成因，加深對該類暴雨的認(rèn)識(shí)，為今后預(yù)報(bào)提供參考。

1 降水實(shí)況回顧

2014年5月8—11日，廣東省多地先后出現(xiàn)了暴雨到大暴雨，其中江門市連續(xù)4d出現(xiàn)了大暴雨局地特大暴雨降水過程。根據(jù)全市氣象站網(wǎng)監(jiān)測，8日08：00—12日08：00（北京時(shí)，下同），全市共有11個(gè)站累積雨量超500 mm，其中臺(tái)山市端芬鎮(zhèn)錄得最大累積雨量834.2 mm；有49個(gè)站錄得250～500 mm；有39個(gè)站錄得100～250 mm；100 mm以上的降水站點(diǎn)占全市的86.8%。該次過程多地出現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降水，其中恩平橫陂鎮(zhèn)10日17：00錄得最大1h雨量達(dá)132 mm。受該次強(qiáng)降水影響，江門各地出現(xiàn)了不同程度洪澇災(zāi)害，直接經(jīng)濟(jì)損失1.896 4億元。

從降水的時(shí)間分布來看（圖略），該次過程主要有5個(gè)降水集中期，分別是8日的傍晚到夜間、9日的清晨到夜間、10日的下午到傍晚、11日凌晨到早上和11日的下午到傍晚，其中9日降水持續(xù)時(shí)間最長，日雨量也最大。從空間分布看，總體雨量為南部多于北部，但每輪降水又具有不同特點(diǎn)，這與對流的發(fā)生發(fā)展及移動(dòng)有關(guān)。雷達(dá)回波圖（圖略）顯示：8日強(qiáng)回波為東移南壓型，最先影響江門的北部，晚上南壓到南部后逐漸減弱；9日對流云團(tuán)源源不斷地在江門以南的海上生成發(fā)展，并緩慢北移，江門出現(xiàn)一波又一波的強(qiáng)降水；10日降水范圍很小但雨強(qiáng)大，強(qiáng)回波呈帶狀且穩(wěn)定維持在江門到陽江附近沿海，雨帶只是略有擺動(dòng)；11日系統(tǒng)也是從南部開始發(fā)展，回波逐漸北移影響江門大部，其中傍晚前后有南下的鋒面雨帶加入，但影響江門的主要還是南風(fēng)降水。

2 環(huán)流背景及影響系統(tǒng)

暴雨的發(fā)生發(fā)展，一般是在特定的環(huán)流條件下，從地面到高空不同高度和不同尺度的天氣系統(tǒng)及有利的地形共同作用的結(jié)果［20］。本研究主要從大尺度環(huán)流背景出發(fā)，分析5月8—11日的各主要層次的平均環(huán)流，分析強(qiáng)降水的主要影響系統(tǒng)（圖1）。

圖1 2014年5月8—11日平均的500 hPa高度（等值線，單位：dagpm）（a）；200 hPa流場（陰影為風(fēng)速≥30 m/s）（b）；850 hPa風(fēng)場（風(fēng)向桿，單位：m/s）（c）以及地面氣壓場（單位：hPa）（d）

從5月8—11日500 hPa的平均形勢場來看（圖1a），亞洲中高緯為“兩脊一槽”型，貝加爾湖以南有切斷低壓活動(dòng)，而逐日形勢場顯示初期從低壓中心向我國新疆北部為一橫槽，該橫槽在11日轉(zhuǎn)豎（圖略），配合有一次冷空氣南下過程。在低緯度地區(qū)則有南支槽活動(dòng)，江門主要受槽前的西南偏西風(fēng)場控制。200 hPa上（圖1b），平均高空急流位置較北，急流軸在30°N—35°N之間，強(qiáng)大的南亞高壓中心位于孟加拉灣北部，江門正好處于南亞高壓東北側(cè)的輻散西北氣流中，有利于暴雨的發(fā)展。低空急流常常與暴雨聯(lián)系［21］。該次過程中，對流層低層，華南地區(qū)受強(qiáng)盛的西南氣流控制，850 hPa的平均風(fēng)場上（圖2c）可見，北部灣到廣東西部加強(qiáng)為西南急流，粵西沿海海面也有一個(gè)小的急流中心，江門處于急流的北側(cè)和東側(cè)，風(fēng)速也為輻合，有利于觸發(fā)對流的發(fā)生發(fā)展。地面圖上可見，江門主要受低壓槽影響（圖1d），廣西西南側(cè)有一個(gè)低壓中心，沒有明顯冷空氣影響，而實(shí)際上只有11日傍晚才有鋒面南壓，因此，該次降水過程主要屬于暖區(qū)暴雨。

3 物理量診斷

3.1 水汽條件

1）水汽通量。

從850 hPa的水汽通量圖（圖略）可見，該次降水主要有2支水汽來源，分別是從孟加拉灣經(jīng)中南半島的一支，以及副高西側(cè)偏南氣流帶來的水汽，其中前者的貢獻(xiàn)最明顯，2支水汽在南海西北部匯合增強(qiáng)，向華南及江南地區(qū)源源不斷地輸送水汽。強(qiáng)勁的西南水汽輸送在大陸上是分開兩支氣流，江門主要受南支的影響，其上空的水汽通量達(dá)12 g·hPa-1·m-1·s-1以上。

2）水汽通量散度。

沿113°E作水汽通量及水汽的輻合輻散垂直剖面圖（圖2），可見，與江門的強(qiáng)降水對應(yīng)，低層有明顯的水汽輻合中心，但各個(gè)階段輻合中心的高度都比較低，大部分集中在925 hPa以下的行星邊界層內(nèi)，因此邊界層以下的水汽輻合對大暴雨有重要的貢獻(xiàn)。為了進(jìn)一步分析邊界層的水汽輻合特點(diǎn)，沿113°E作1 000 hPa的經(jīng)向水汽通量及通量散度隨時(shí)間的變化圖（圖略）。與強(qiáng)降水發(fā)生的時(shí)間對應(yīng)，在江門的南側(cè)（21°N附近）維持有一明顯的水汽輻合中心，而此輻合中心與該層的切變線位置對應(yīng)的，從南向北，有偏南風(fēng)和東南風(fēng)的切變存在。

圖2 水汽通量（箭頭，單位：g·cm-1·hPa-1·s-1）及通量散度（陰影，單位：g·cm-2·hPa-1·s-1）沿113°E的緯度-高度剖面

3.2 動(dòng)力條件

1）渦度。

從1 000 hPa的流線和渦度場上可見（圖略），廣東沿海存在著較明顯的氣旋性彎曲，特別是珠江口以西沿海為正渦度區(qū)覆蓋，正渦度中心也是沿著海岸線附近。強(qiáng)降水與低空的正渦度中心有很好的對應(yīng)，因此，邊界層的中尺度切變線與暴雨的產(chǎn)生有直接關(guān)系。

2）散度。

由江門上空的散度垂直分布隨時(shí)間的變化（圖3）可見，大暴雨發(fā)生期間，在垂直方向上對應(yīng)有低層輻合和高層輻散的分布，這是使對流增強(qiáng)的一個(gè)重要條件。與前面分析的一致，低層的輻合在近地層最為明顯，其次在600～800 hPa之間也以輻合氣流為主，但強(qiáng)度弱很多，而高層的輻散中心主要位于200～300 hPa之間。通過對比高低層的散度值發(fā)現(xiàn)，高層輻散總體強(qiáng)于低層輻合。在5月9日白天，也就是該次降水過程中降水最強(qiáng)范圍最大的時(shí)段，高層輻散和低層輻合的配合最好，且強(qiáng)度最強(qiáng)，高層輻散中心值達(dá)到7×10-5s-1以上，高層強(qiáng)輻散可能在此次強(qiáng)降水的發(fā)生發(fā)展中起著更為重要的作用。

圖3 5月9日08：00江門上空散度的時(shí)間-高度剖面

3）垂直運(yùn)動(dòng)。

從垂直運(yùn)動(dòng)的垂直分布來看，大暴雨的發(fā)生均對應(yīng)著明顯的上升運(yùn)動(dòng)，只是每個(gè)降水階段表現(xiàn)的特點(diǎn)略有不同，與氣流的輻合輻散或系統(tǒng)的觸發(fā)有關(guān)。其中9和10日的上升運(yùn)動(dòng)都很強(qiáng)，但9日的強(qiáng)上升中心較高，位于350 hPa附近；10到11日的強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心明顯下降，位于925 hPa附近。8日的垂直運(yùn)動(dòng)雖然沒有9和10日那么強(qiáng)，但在垂直方向上分布比較均勻，伸展高度也較高，最大的上升中心位于650 hPa附近。

3.3 熱力條件

1）假相當(dāng)位溫。

假相當(dāng)位溫（θse）綜合反映了大氣的溫濕特征，其隨高度的變化可以表征大氣的穩(wěn)定度［21］。從圖4a上可見，850 hPa上華南地區(qū)為θse高值區(qū)控制，該處為高溫高濕，另外，從θse的垂直剖面（圖4b）看，500 hPa以下，θse隨高度減小，即，大氣不穩(wěn)定。

圖4 5月9日08：00 850 hPa θse（單位：K）（a）及沿113°E的θse緯度-垂直剖面（b）

2）層結(jié)特征。

通過分析江門附近的陽江探空圖（圖略）可見，在大暴雨發(fā)生前，8日08：00，700 hPa以下為高濕區(qū)，另外，1 000～925 hPa有一淺薄的逆溫層存在，有利于前期不穩(wěn)定能量的積聚，8日20：00，對流有效位能明顯增大，大氣整層也比較濕，9日不穩(wěn)定能量繼續(xù)增加，大暴雨持續(xù)。從垂直風(fēng)切變情況看，大暴雨發(fā)生期間，風(fēng)垂直切變較小，這也是大暴雨持續(xù)的一個(gè)有利因素。

4 結(jié)論

1）該次持續(xù)性大暴雨過程是在高低空有利的環(huán)流背景下產(chǎn)生的，高空槽、南亞高壓、西南急流和地面低槽是大暴雨的主要影響系統(tǒng)。

2）大暴雨的水汽來源主要有2支，即從孟加拉灣經(jīng)中南半島的強(qiáng)西南風(fēng)與副高西側(cè)的偏南風(fēng)在南海北部匯合，形成的強(qiáng)盛西南氣流源源不斷地向華南輸送水汽，江門上空的水汽通量達(dá)12 g·hPa-1·m-1·s-1以上。暴雨發(fā)生期間對流層低層有明顯的水汽輻合，但輻合中心高度較低，普遍在925 hPa以下，因此邊界層以下的水汽輻合抬升對大暴雨有重要的貢獻(xiàn)。

3）強(qiáng)降水的落區(qū)與低空的正渦度中心有很好的對應(yīng)關(guān)系，中尺度切變線與暴雨的產(chǎn)生有直接聯(lián)系。高空輻散增強(qiáng)了抽吸作用，且高層輻散強(qiáng)于低層輻合，強(qiáng)的高層輻散可能對對流的發(fā)展起到更重要的作用。強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)與大暴雨對應(yīng)，但上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)中心高度在不同階段有所不同，與氣流的輻合輻散有關(guān)。

4）暴雨中心低層為高能舌控制，θse隨高度減小，大氣為不穩(wěn)定。前期大氣層結(jié)存在低層逆溫，積聚能量，有利于強(qiáng)降水的發(fā)生發(fā)展。暴雨期間風(fēng)垂直切變較小，也有利于降水的維持。

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Analysis of a Sustained Heavy Rain in May 2014 in Jiangmen

HUANG Qing-lɑn，LIN Xue-yi，WU Si-min
（Meteorological Bureau of Jiangmen City，Jiangmen 529030）

On May 8-11，2014，a rain process，which was marked with unusually large amount of rain in some localities，occurred in Jiangmen that lasted continuously for 4 days，causing flooding damage of various intensity in different parts of the city.With conventional data and automatic weather stations data，regional meteorological observation stations data，radar echoes and 6-hourly 1°×1°reanalysis from NCEP/ NCAR，we analyzed the conditions of water vapor，dynamics and thermodynamics and studied the causation for this intense rain from the rain characteristics，circulation background，main affecting systems as well as different main physical quantities.The result is shown as follows.The sustained heavy rain was generated in favorable background of both upper and low levels of circulation；upper-level troughs，the south Asian high，southwesterly jet streams and surface low-pressure troughs are the systems that have the main influence.Vigorous southwesterly airflows kept transporting water vapor to the south of China so that its flux was more than 12 g·hPa-1·m-1·s-1.For the boundary layer，water vapor was the most significant during the heavy rain，having important contribution to it.The intense rain corresponded well with the center of positive vorticity at the low level.Upper-level divergence was stronger than low-level convergence with intense ascending motion.The low-level rain center was high in both temperature and humidity，making the atmosphere instable.Low-level temperature inversion prior to the rain helped energy accumulate and favored the generation of the intense rain.Vertical wind shear was also small，which also contributes to the maintenance of the rain.

synoptics；unusually heavy rain；physical quantity；Jiangmen

P44

A

10.3969/j.issn.1007-6190.2016.05.003

2016-01-25

江門市氣象局氣象科技項(xiàng)目（201403）

黃青蘭（1984年生），女，工程師，主要從事天氣氣候預(yù)測與研究。E-mail：qinglan_huang@163.com

黃青蘭，林雪儀，吳斯敏.2014年5月江門一次持續(xù)性大暴雨過程分析［J］.廣東氣象，2016，38（5）：10-14.