戴勁 安明 覃麟茜 劉二影 葉梓杰

摘 要：利用常規(guī)氣象觀測資料、區(qū)域加密自動站資料、NECP1°×1°再分析資料，對2019年6月21—23日湘潭地區(qū)大暴雨過程進(jìn)行成因分析，結(jié)果表明：此次暴雨過程分2個階段，21日為暖區(qū)暴雨階段，22日為穩(wěn)定性降水階段;在暴雨發(fā)生前，水汽、動力、熱力條件均有利于強(qiáng)降水的形成和發(fā)展;從雷達(dá)分析來看，降水回波帶一直與地面的中尺度輻合線對應(yīng)，“低質(zhì)心”的列車效應(yīng)回波造成“高效率”的強(qiáng)降水，是造成湘潭北部產(chǎn)生大暴雨的直接原因。

關(guān)鍵詞：

大暴雨;形勢演變;物理量;雷達(dá)分析

中圖分類號：S16

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200315054

引言

洪澇是湘潭發(fā)生最頻繁，損失最為嚴(yán)重的氣象災(zāi)害，也是導(dǎo)致湘潭洪澇的主要原因。湘潭暴雨主要出現(xiàn)在4—9月，可引發(fā)山洪爆發(fā)、河水猛漲，形成洪澇災(zāi)害，給人民生命財產(chǎn)安全帶來極大威脅，2019年6月21—23日受副高邊緣，中低層切變線、地面輻合線影響，湘潭市出現(xiàn)了一次強(qiáng)降水天氣過程，其中湘潭市北部出現(xiàn)了大暴雨。

近年來，科技手段越來越發(fā)達(dá)，許多專家學(xué)者對暴雨研究出了很多有意義和價值的結(jié)論[1-3]。周慧[4]等對2016年7月湖南一次極端持續(xù)性暴雨成因分析得出，暴雨與高低空急流、中緯度系統(tǒng)等密切相關(guān)，還與中小尺度系統(tǒng)和地形聯(lián)系緊密。許美玲等[5]通過分析4次突發(fā)性特大暴雨過程，發(fā)現(xiàn)西南氣流造成的輻合和低渦切變線配合能給暴雨區(qū)帶來足夠的水汽和能量累積。

1?天氣實(shí)況與影響

6月21日8∶00—23日08∶00（圖1、圖2），湘潭市出現(xiàn)入汛以來最強(qiáng)的降水過程，此次降水具有時空分布不均、局地性強(qiáng)、降水強(qiáng)度大的特點(diǎn)。全市過程面雨量為77.3mm，累計降水量大于50mm有59站，大于100mm有32站，大于200mm有1站（湘潭市東風(fēng)水庫），過程最大小時雨強(qiáng)為78.9mm（岳塘區(qū)清水村，21日20∶00—21∶00）。

受特大暴雨影響，湘潭市湘潭縣、湘鄉(xiāng)市、韶山市、雨湖區(qū)、昭山示范區(qū)的24個鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)生洪澇災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計，受災(zāi)人口達(dá)28687人，因災(zāi)傷病2人，死亡1人（滑坡掩埋），緊急轉(zhuǎn)移安置人口317人;倒塌房屋13戶44間，因災(zāi)造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2992.3萬元。

2?天氣形勢演變

從2019年6月21—23日500hPa環(huán)流形勢看出（圖略），中高緯地區(qū)為2槽1脊，2槽分別位于烏拉爾山脈、東北東部地區(qū)，2槽之間有深厚高壓脊。中低緯地區(qū)，副熱帶高壓呈東西帶狀分布，其脊線位于N20°附近，長江中下游地區(qū)受低渦底部東北氣流和西南暖濕氣流共同影響產(chǎn)生強(qiáng)降水天氣過程。21日08∶00（圖3a）500hPa高度上，湖南處在副高邊緣，中低層有低渦和急流存在，本地上空濕度達(dá)到飽和，且有風(fēng)速輻合，地面形勢圖上（圖3b），低壓倒槽影響橫穿湘中一帶，21日白天最高氣溫達(dá)到34℃左右，高溫高濕為對流性降水提供了有利條件，21日14∶00—22日00∶00，受地面輻合線影響，湘潭出現(xiàn)了對流性降水;22日08∶00（圖3c），700hPa和850hPa切變線依舊位于湖北與湘北地區(qū)，但925hPa切變線與地面輻合線已南壓至湘南地區(qū)，地面圖上（圖3d），湘潭市低層轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)控制，22日下午出現(xiàn)穩(wěn)定性降水，維持時間較長。

3?物理量場診斷分析

3.1?水汽條件分析

從850hPa水汽通量散度和比濕綜合圖中可以看出，21日14∶00（圖4a），湖南比濕均在15g/kg以上，湘東北達(dá)16g/kg，空氣中水汽含量充足，弱輻合主要在湘東北地區(qū);21日20∶00（圖4b）湘中—湘北有明顯的水汽輻合中心出現(xiàn)，湘潭位于水汽通量的輻合區(qū)內(nèi)，比濕達(dá)到15～16g/kg以上，本地降水達(dá)到了此次過程最強(qiáng)時段;22日14∶00—20∶00（圖4c、d）水汽輻合區(qū)東移南壓，中心位于湘中—江西中部，湘潭本地比濕達(dá)16g/kg以上，充足的水汽含量再加上源源不斷的水汽輸送，本地又出現(xiàn)了1次降水較大時段，區(qū)域自動站（22日8∶00—23日8∶00）統(tǒng)計顯示有35站暴雨，1站大暴雨，最大降水量為108.2mm（湘鄉(xiāng)市虞唐鎮(zhèn)）。

3.2?動力條件分析

從湘潭暴雨區(qū)（E112～113°，N27～28°）的散度時間和高度剖面圖（圖5a）可知，從21日08∶00開始，暴雨區(qū)低層的負(fù)散度值開始加大，并在21日14∶00—22日20∶00達(dá)到最大絕對值，散度的負(fù)值中心位于925hPa。此時散度的正值中心位于200hPa，高空對應(yīng)強(qiáng)輻散區(qū)。從平均渦度時間和高度剖面圖（圖5b）可知，21日14∶00后，正渦度區(qū)同時向下和向上發(fā)展，到22日20∶00，最高伸展到500hPa，正渦度區(qū)中心達(dá)最大值，最大值中心位于850hPa。從垂直速度剖面（圖6）看，21日14∶00—20∶00與22日14∶00—20∶00湘潭地區(qū)（E112～113°）600hPa上正好對應(yīng)強(qiáng)上升運(yùn)動中心，由此可見，低層的輻合上升和高空的輻散抽吸有利于強(qiáng)烈的上升運(yùn)動，為暴雨發(fā)生提供了良好的動力條件。

3.3?熱力條件分析

系統(tǒng)性的暴雨過程多伴隨強(qiáng)的對流性降水，熱力條件是分析對流性降水必不可少的因子，以下結(jié)合假相當(dāng)位溫和垂直速度沿E112.5°的垂直剖面來進(jìn)行分析。

從假相當(dāng)位溫θse和垂直速度沿E112.5°的剖面圖來看，21日08∶00（圖7a）湘潭地區(qū)（N27～28°）θse等值線相當(dāng)密集，100℃以上的θse大值區(qū)在850hPa附近，但垂直運(yùn)動很弱;到了14∶00（圖7b），θse等值線斜率增大，θse大值區(qū)向上發(fā)展到600hPa以上，說明對流不穩(wěn)定條件在加強(qiáng)，對應(yīng)垂直運(yùn)動也有一定的增強(qiáng)，湘潭部分地區(qū)也確有局地性對流在發(fā)展;20∶00（圖7c）θse等值線變密，且能量鋒區(qū)內(nèi)垂直存在強(qiáng)的垂直運(yùn)動，垂直上升運(yùn)動達(dá)到-0.25m/s，對應(yīng)實(shí)況19∶00—21∶00為降水的最強(qiáng)時段，最大小時雨強(qiáng)為78.9mm（湘潭市岳塘區(qū)清水村，21日20∶00—21∶00），伴隨不穩(wěn)定能量的釋放，而后垂直運(yùn)動減小，23∶00之后雨帶南壓，本地降水減弱;22日08∶00（圖7d）在N28°以北θse等值線又出現(xiàn)密集區(qū)域，有不穩(wěn)定能量的積聚，N26～28°區(qū)域出現(xiàn)低層強(qiáng)上升運(yùn)動，對22日白天的降水有一定的指示意義;14∶00（圖7e）低層θse等值線向上凸起，為對流不穩(wěn)定層結(jié)，加上出現(xiàn)配合較好的整層垂直上升運(yùn)動，湘潭北部地區(qū)出現(xiàn)雷暴和短時強(qiáng)降水，但由于假相當(dāng)位溫值整體減小，對流強(qiáng)度明顯弱于前1天;到了20∶00（圖7f）整層負(fù)的垂直速度大值區(qū)維持，導(dǎo)致湘潭地區(qū)22日白天累積降水量大，出現(xiàn)大到暴雨天氣。