黔东南一次罕见冬季暴雨天气过程水汽分析

周 艳，王洪斌 ，梁 平

(贵州省黔东南自治州气象台，贵州 凯里 556000)

黔东南一次罕见冬季暴雨天气过程水汽分析

周 艳，王洪斌 ，梁 平

(贵州省黔东南自治州气象台，贵州 凯里 556000)

2010年12月11—12日黔东南州出现有气象记录以来最晚的暴雨天气，这次过程出现的时间突破历史记录。由于过程出现在冬季，预报员受限于季节因素，预报中降水量级只考虑到大雨的量级。事实上，此次过程黔东南州有15县(市)95乡镇出现暴雨。在冬季产生如此大范围的强降水，与亚欧中高纬一槽一脊，经向度加大的环流背景和较强的水汽条件密切相关。鉴于此，该文利用区域自动站小时雨量资料、全省历史气象资料、Micaps常规资料，采用Micaps分析平台，对此次罕见冬季暴雨过程的水汽条件进行诊断分析，结果表明：低空急流、低层切变辐合是形成此次冬季暴雨的主要大尺度系统，低空急流带动充沛水汽在暴雨区辐合及低层辐合高层辐散的抽吸效应为暴雨的形成提供了有利条件。

暴雨;冬季;水汽;诊断分析

1 引言

贵州暴雨天气主要出现在夏季，春季、秋季次之，冬季以干旱少雨天气为主。对于形成暴雨的三大因素之一的水汽，许多学者对贵州及贵州周边省份夏季、春季、秋季暴雨的水汽来源、输送等做了大量研究［1-7］，郁淑华等［1］研究一次华西秋季大暴雨的水汽分析认识到在对流层有较强的水汽辐合，暴雨发生在深厚的水汽层内且低层有较强的水汽辐合中产生的，暴雨强度的变化与对流层中上部印度洋水汽输送到(撤离)高原上空对华西暴雨发展(减弱)有指示意义;段旭等［3］研究滇西南秋季暴雨的中尺度分析表明：副高外围大尺度西南气流环境场为暴雨的发生提供了充沛水汽来源;万雪丽［7］研究低空急流对贵州夏季暴雨的作用分析得出贵州夏季暴雨的产生都伴有低空急流，且低空急流下产生的暴雨不要求中低层风的辐合，但700 hPa、850 hPa有2个水汽通量散度大值中心。由于冬季暴雨较罕见，目前为止仍没有学者对贵州冬季暴雨的水汽条件进行研究。因此本文以2010年12月11日—12月12日贵州南部、东南部罕见冬季暴雨为例，使用诊断分析对这次冬季暴雨的水汽进行较为细致的分析，以揭示这次冬季暴雨的水汽源及水汽聚散情况，从而增强对冬季贵州南部暴雨成因方面的认识，为今后冬季暴雨预报提供有益的思路。

2 暴雨概况

2010年12月11日17时—12日17时贵州出现历史罕见的冬季暴雨，根据贵州省区域自动站监测显示，暴雨主要集中在贵州东南部黔东南境内，黔东南州有214站降雨量级在大雨以上，其中，清水江流域， 阳河流域中部普降暴雨，锦屏、天柱、剑河、黎平、三穗、雷山、丹寨、麻江、榕江、凯里、施秉、镇远、台江、岑巩、黄平15县(市)共95乡镇降暴雨(图1)，天柱县城降水78.3 mm为全州最大。

统计全省84站历年12月日降雨量(图2)分析表明：历史上1970年12月2日全省曾出现26站次大雨量级以上降水，最大降雨量为台江34.4 mm;其次是1961年12月15日出现22站次的大雨以上降雨天气，安顺、晴隆降暴雨，降雨量分别是60.6 mm、51.4 mm。本次暴雨天气，全省84个7要素自动站(11日20时—12日20时)有37站次降雨量大于25 mm，天柱、锦屏降暴雨，降雨量分别为71.3 mm、63.8 mm。因此认为，此次冬季大范围暴雨天气过程在贵州省是比较罕见的，对于黔东南州而言，则是有气象记录来历史同期的首次区域性暴雨，属于极端天气事件。

从黔东南州16站历年12月份最大日降雨量与此次过程的日降雨量对比(图3)可知：全州共有12县(市)日降雨量突破历史极值，除黄平降雨量与历史极值相差较大外，黎平、榕江、从江降雨量也接近历史极值。

图3 黔东南州历年12月份日最大降雨量及2010年12月11日20时—12日20时降雨量对比

此次暴雨过程，降雨持续时间长、雨强较小(小时降雨量最大为天柱11.9 mm/h)，加上前期各地降雨持续偏少，没有洪涝灾害及滑坡、塌方等地质灾害。总的来说，此次暴雨天气是一场喜雨，不仅改善了土壤墒情，而且补充了水库、山塘、水窖的蓄水量。

3 环流背景及影响系统分析

12月9日08时—10日20时亚欧中高纬度500 hPa为一槽一脊型。乌拉尔山附近为明显的高压脊，其以东地区至鄂霍次克海维持着一强大的低压，低压中心稳定在贝加尔湖东北部。北支锋区位于新疆北部至华北地区，10日在北支锋区上有一低槽东移越过110°E，槽底向南伸展到35°N，有利于引导地面冷空气南下。11日08时—12日08时乌拉尔地区高压脊增强为一闭合的稳定高压系统(图4)，贝加尔湖以东地区低气压增强，低涡中心移到我国东北地区，低涡槽底伸至30°N，槽后增强的西北气流带动较强冷空气经两湖影响我省。在中低纬度，有一次南支槽建立、东移、槽前西南暖湿气流输送增强并影响贵州的过程。南支槽10日位于80°E附近，11日20时东移至90°E。同时贵州上空500 hPa由偏西风转为偏西南风，温度露点差11日08时—20时之间迅速减小，表明槽前暖湿气流趋于活跃。贵州处于南支槽前西南波动气流控制中，强的西南气流将孟加拉湾水汽源源不断向贵州输送。

图4 2010年12月11日08时500 hPa天气图

在500 hPa高原南支低槽频繁活动的同时，700 hPa上，9日08时贵州中低空转为高压脊后西南气流。10日20时云南、贵州、湖南的西南气流逐渐增强为西南急流，贵阳以南SW风≥12 m/s，11日20时SW风继续增大，并且贵州东部至湖南西部、贵州中北部有明显风速辐合，四川南部—云南中部有西南低涡活动，贵州主要受西南急流影响，12日08时贵阳及以南地区SW风增大，风速≥20 m/s。850 hPa上前期贵州一直受偏南气流影响，10日08时—20时，有切变线进入贵州，并入贵州南部。贵州低空从S风4 m/s转为NE风6 m/s，表明低层切变在10日白天影响了贵州北部和中部地区。11日08时，位于贵州南部的切变线维持，但百色及河池低空从10日20时的SW风8～10m/s转为11日08时的SE风4 m/s，可见在贵州和广西之间有冷暖切变共同存在，该区域是低层辐合最强的区域。另外，降水过程中12日08时850 hPa低空急流建立，广西北部最大风速达到14 m/s，湖南北部到贵州南部出现明显的低涡切变区，由于该辐合长时间维持，在500 hPa西南暖湿气流的影响下，造成贵州东南部地区的暴雨。这次暴雨天气中，低空急流建立在降水过程中，而不是在降水开始前，这与前人的研究［1-7］是有明显区别的。在地面图上，12月10日20时在云南—贵州之间存在准静止锋，贵州受静止锋后偏北气流影响，冷锋位于江淮—重庆—四川南部。11日02时—12日20时冷锋南压影响贵州。

可见此次过程是在亚欧中高纬度为一槽一脊，经向度加大的背景下发生的。由于南支槽的建立，西南暖湿气流的增强，西南低空急流的建立，为这次暴雨的发生提供了水汽、动力和热力条件。

4 充足的水汽来源

4.1 水汽通量分析

水汽通量能反映水汽流向及水汽流量的大小。由于此次过程与西南气流的增强和低空急流的建立有关，因此本文重点分析700 hPa和500 hPa的水汽通量对此次过程的贡献。

700 hPa水汽通量及风场分析显示：10—11日云南、贵州、湖南的西南气流逐渐增强，并形成急流，贵阳以南SW风≥12 m/s，贵州中南部水汽通量为8～10g·(hPa·s·cm)-1;11日20时SW风继续增大，贵阳SW风增大至20m/s，贵州主要受西南急流影响，贵州中南部水汽通量为10～14 g·(hPa·s·cm)-1(图5 a);12日08时急流范围不断扩大，急流轴呈东北西南向，中心风速达到30m/s，贵阳以南地区SW风≥20 m/s，此时水汽通量大值中心区与急流轴方向一致，贵州大部水汽通量达到13～20 g·(hPa·s·cm)-1(图5 b)。这样的水汽已达到夏季暴雨所需水汽条件。西南急流的建立、增强，为本次暴雨的发生提供了大量水汽和位势不稳定条件。

500 hPa水汽通量图上(图6)，暴雨开始前(12月10日8时—11日8时)104°E以西地区500 hPa偏西气流转为南支槽前西南气流，将孟加拉湾的水汽输送到了长江以南地区，在云南中部有一水汽通量大值中心，中心值≥10 g·(hPa·s·cm)-1，黔东南上空为西北偏西气流，水汽通量为3～5 g·(hPa·s·cm)-1。暴雨过程中，南支槽东移至90°E，贵州上空西南气流由11日08时22 m/s增强到12日08时36 m/s，西南暖湿气流将孟湾充沛的水汽源源不断地向贵州输送，黔东南上空水汽通量增大到7～9 g·(hPa·s·cm)-1。12月13日08时，南支槽东移至102°E，受槽后西北气流影响，水汽输送截断，黔东南上空降雨趋于结束。由500 hPa水汽通量可看出：暴雨区500 hPa的水汽的输送和增大，与南支槽的东移、槽前西南暖湿气流输送增强密不可分。

4.2 水汽通量散度分析

对流层低层源源不断的水汽输送，配合强的水汽辐合，会更有利于暴雨的形成与持续。因此将这次暴雨过程中对流层低层水汽通量辐合(散)情况分析如下：

850 hPa水汽通量散度(图7)的变化是：在暴雨开始前(12月11日08时)(图7 a)，贵州、云南、湖南、四川、重庆区域上空为负值区，即水汽通量辐合区，并且四川东南部—贵州西北部有＜-11×10-10g·(hPa·s·cm2)-1(以下简称单位，1单位为1×10-10g·(hPa·s·cm2)-1)的水汽辐合中心，贵州东南部-1～-6个单位的水汽通量辐合区。暴雨强盛时(12月11日20时)(图7 b)，整个长江及以南区域上空为负值区，＜-11个单位的水汽通量散度负值区域比暴雨开始前明显扩大，黔东南地区上空为-6～-9个单位的水汽通量辐合区。暴雨结束时具体时间(图略)，虽然贵州上空仍为水汽辐合区，但水汽通量散度负值区域明显缩小。由上述分析可看出，暴雨区及其周围上空850 hPa水汽通量散度的变化与暴雨变化是一致的，暴雨的形成、加强与暴雨区上空850 hPa的水汽通量辐合区的变化密切相关。

700 hPa水汽通量散度的变化是：在11日08时(图8 a)贵州区域为水汽通量散度＞2个单位的水汽通量散度正值区。12月11日20时(图8 b)，贵州大部上空有强的水汽通量散度负值区，强水汽辐合中心在黔东南中南部，中心值＜-12个单位。暴雨减弱时(12月12日20时)，水汽通量散度正值区明显增大，整个贵州地区上空为水汽散度正值区控制。说明在这次暴雨过程中，暴雨的形成、加强、减弱与700 hPa水汽通量散度变化密切相关。

5 动力机制分析

5.1散度

沿暴雨中心(26.5°N ，109°E)附近作散度场的高度时间剖面图(图略)可以发现，低层辐合高层辐散的抽吸效应开始于11日08时—13日08时，在11日20时这种低层辐合高层辐散的抽吸效应最明显，对应该时段前后为降水强度较大的时间段。11日08时、13日08时虽然也存在低层辐合，但是辐散层较低，仅到700 hPa附近，因此在11日08时、13日08时这两个时间段虽然有降水，但降水较小。

5.2 垂直速度

垂直速度是上升运动强弱的直接反映。从暴雨中心垂直速度高度时间剖面图(图略)中可直接看到，在这次暴雨天气过程中，在11日08时—13日08时出现了上升运动，上升运动主要位于地面至150 hPa之间，最大上升运动层位于500 hPa附近，垂直速度≤-26×10-4m/s，时间是在11日20时，与强降水中心出现时间一致。13日上升运动由上升变为下沉，强降雨结束。由此可见，低空急流带来的大量水汽在中、低层切变辐合的扰动下，造成强烈的上升运动，最后形成强降水。

图8 2010年12月11日08时(a)、11日20时(b)700 hPa水汽通量散度

6 小结

①2010年12月11—12日贵州省黔东南州出现的大范围暴雨天气，是黔东南州有气象记录以来的首次冬季区域性暴雨，并有12县市日降雨量突破历史同期极值，属于极端天气事件。

②此次天气过程是在亚欧中高纬度为一槽一脊，经向度加大的背景下发生的。由于南支槽的建立，西南暖湿气流的增强，西南低空急流的建立，为这次暴雨的发生提供了水汽、动力和热力条件。

③700 hPa和500 hPa西南暖湿气流长时间的维持、增强，将来源于孟加拉湾的充沛水汽不间断地输送到暴雨区，配合强的水汽辐合，更有利于暴雨的形成与持续。

④低层辐合高层辐散的抽吸效应为对流运动提供了强大的上升动力，是本次冬季暴雨产生的重要条件。

⑤对于暴雨的预报，预报员不应受限于季节的干扰，在有利的天气形势下配合充沛的水汽输送，任何季节都可以考虑暴雨预报。

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1003-6598(2011)05-0010-05

2011-03-21

周艳(1982-)，女，助工，主要从事中、短期天气预报工作。