2014年5月广东连续两次暴雨过程对比分析

麦健华， 于玲玲， 方宇凌， 汤沛

(1.中山市气象局，广东中山　528400；2.广东省气象台，广东广州　510275)



2014年5月广东连续两次暴雨过程对比分析

麦健华1， 于玲玲2， 方宇凌1， 汤沛1

(1.中山市气象局，广东中山528400；2.广东省气象台，广东广州510275)

摘要：利用Micpas实况数据、NCEP 1°×1°再分析资料以及雷达资料对2014年5月8日和11日广东连续2次暴雨过程作了对比分析，结果表明：2次暴雨过程在形势上均与南支槽东移和低空急流密切相关，但高层辐散形成的机制不同；2次暴雨过程在水汽输送和不稳定层结等因素上表现出不同的特点；在雷达资料方面，8日过程珠三角附近“逆风区”的存在使回波增强并维持，风向的辐合作用较明显；而11日的暴雨则表现为西南风风速的辐合。

关键词：天气学； 暴雨形势； 雷达特征； 广东

每年的4—6月是广东省的前汛期。前汛期暴雨一般与冷空气活动以及暖湿气流的北上密切相关，其影响系统多，降水强度大、范围广，致灾重，一直是预报工作的重点和难点。气象专家通过分析和归纳，把广东前汛期暴雨的环流形势划分为两脊一槽型、两槽一脊型、中纬多波型3种[1]。林良勋等[2]对2008年出现的罕见“龙舟水”过程进行了分析，指出期间每次过程都与西风槽、低空急流的影响密切相关；伍志方等[3]对2010年5月连续2次的暴雨过程做了对比分析，得出了该2次暴雨过程产生的异同点;何立富等[4]立足于引发暴雨过程的大尺度水汽输送特征，对2005年6月华南特大暴雨过程进行分析，指出南海夏季风的活动与该次暴雨过程有密切关系。经过众多气象工作者的努力，对广东前汛期暴雨的研究取得了相当大的进展[5-9]，但每年各气象台站对前汛期暴雨的空报、漏报现象仍时有发生，因此对前汛期暴雨的研究任务依然任重道远。

2014年5月8日和11日，广东先后出现了2次大范围的暴雨降水过程，且2个过程的特点各有不同，具有研究价值。本研究将从天气形势、物理诊断、雷达资料分析入手，对这2次降水过程进行研究，以期为广东前汛期暴雨的预报提供参考。

1过程概况

根据广东省气象自动站网统计，5月8日08：00—12日08：00(北京时，下同)，广东省普降暴雨到大暴雨，局部特大暴雨，该次过程全省平均雨量111.0 mm，台山市端芬镇录得最大累积雨量834.2 mm(图1)。除降水强度较大外，局部还伴有10级以上的短时雷雨大风天气。

图1　2014年5月8日(a)和11日(b)广东省降水分布(单位：mm)

该次过程可分为3个降雨时段进行考虑。5月8日的降水发生在下午到前半夜，其中傍晚前后雨强最大，落区主要集中在南部沿海，降雨量级从沿海向内陆递减，珠江口以西的中山、珠海、江门地区出现大暴雨，珠江口以东的沿海地区出现暴雨局部大暴雨(图1a)。5月9—10日的降水主要集中在阳江到江门的南部一带，局地性非常强。5月11日降水主要发生在白天到前半夜，暴雨落区主要集中在江门到广东东南部沿海一带，其中深圳、珠海出现大暴雨局部特大暴雨，另外，惠州、汕尾、揭阳和潮州录得大暴雨量级降水的站点数也较多(图1b)。本研究将针对8日和11日的大范围降水过程进行对比分析，揭示前汛期降水的一些特点。

2暴雨过程对比分析

2.1环流形势

5月8日08：00，200 hPa以西风环流为主，其中贵州到广西西部为明显的高空槽区，表明底层低值系统深厚[10]；高空槽自西向东移动，到了8日20：00已经移动到湖南到广西的中部并接近广东省，槽前的正涡度平流使高空辐散得到加强，有利于降水形成。500 hPa上，2个高压脊之间是一个宽广的槽区，不断分裂短波槽南下影响我国，中高纬属于两脊一槽型形势。8日08：00，南支波动位于广西西部，到了20：00，该南支波动已经东移到广西的中部到广东的西部，并且在珠江口以西也出现了明显的风向波动。850 hPa上，8日08：00广东省受西南气流控制；到了20：00，珠江口附近的沿海风速增大到16 m/s，但此时广东省内陆上空风速并没有明显增大，因此在珠江口附近形成了明显的风速辐合，同时在珠江口附近又形成了东南风和西南风明显的风向辐合。地面上，8日在广西的西部有一西南低涡生成，广东省的地面风在8日白天以东北风为主，但随着低空急流的加强，沿海附近由东北风逐渐转为西南到东南风，与内陆的东北风对峙形成了地面风辐合线。从中分析(图2a)来看，广东省范围内水汽条件均比较充足，整层水汽积分(IQ)值较大；对流不稳定能量(CAPE)的大值区则主要位于西部到珠江口东岸一带，与主雨区的位置对应较好。因此，5月8日的暴雨是在200 hPa高空槽和500 hPa南支波动东移的影响下，加上低空急流的作用形成的，而且由于低层风速、风向的辐合主要位于珠江口附近的沿海地区，所以沿海特别是珠江口附近的降水最为明显，江门、中山、珠海均出现了大暴雨量级的降水。

5月11日08：00，200 hPa上中高纬为西风环流，南亚高压位于中南半岛上。广东省上空为急流区入口的右侧，表明为明显的辐散场。500 hPa上为典型的两脊一槽型，我国的大部分地区被宽广的槽区所控制，不断分裂短波槽南下。850 hPa上，10日20：00广东省上空被强劲的西南到偏南急流所控制，位于湖北、湖南、贵州一带的切变线逐渐南压；11日08：00，切变线已经南压到广西的中部并开始影响广东省的西北部，此时切变线南部的西南风速达到16～18 m/s，在切变线与西南急流的共同影响下，广东省出现明显降水，雨区位于切变线右侧。地面上，受弱冷空气的影响，11日广东省北部的地面风由南风逐渐转为北风，但南部仍以南风为主，因此在广东省的南部形成了地面风辐合线。从11日08：00的中分析来看(图2b)，广东省水汽条件充足，但不稳定能量区主要位于南部沿海地区，因此主降水区也出现在南部沿海。

图2　5月8日20：00(a)和5月11日08：00(b)中分析图

2.2水汽条件

利用NCEP的FNL 1°×1°再分析资料对暴雨过程的水汽条件进行分析。5月8日08：00，850 hPa上来自孟加拉湾的水汽输送带经中南半岛输送到达两广地区，水汽通量的大值中心超过12 g/(cm·hPa·s)，主要位于广西南部；此时在广东省的西部和东部出现了水汽通量的辐合，与之对应，广东省开始出现降水，但降水的强度跟范围不大，以局地降水为主。随着南支槽的东移和低空急流的形成，水汽通量以及水汽通量辐合的大值中心逐渐往东扩展，表明更加充沛的水汽不断向广东省上空输送，此时在雷达拼图上也可以看到有一条明显的雨带在自西往东移动。到了5月8日20：00，水汽通量的大值中心往东扩展到珠江口以西，量值没有明显变化(图3a)；但从水汽通量散度来看，位于南部沿海的低空急流已经形成，在珠江口附近形成风向和风速的明显辐合，因此在珠江口附近出现了一个水汽通量的辐合中心(图3b)，大小达到2.5×10-5g/(cm2·hPa·s)，引发了珠江口附近在傍晚前后的强降水，部分站点的降水强度在80 mm/h以上。之后，水汽通量以广西南部为中心继续增大东扩，但水汽辐合区已移到粤东地区，且大值中心位于东南部沿海，雨带也随之移到粤东且强度减弱，此时粤西降水基本结束。

11日02：00，925 hPa上水汽通量的大值中心主要位于北部湾到广东省西南部和珠江口附近，量值在27 g/(cm·hPa·s)以上，水汽通量的大小自南向北递减，此时受到低空急流以及切变线南压的影响，广东省的西南部和西北部开始出现降水。之后随着南支槽的东移和切变线自西北向东南移动，水汽通量的大值中心也出现明显东移，但大值中心始终位于南部沿海。到了11日14：00，原来位于西南部的大值中心已经东移到珠江口附近并与原来位于该处的另一个大值区合并，强度维持(图3c)，但水汽通量散度的大值区位于广东省中部，量值在5×10-5g/(cm2·hPa·s)以上(图3d)，对应在雷达图上可以看到南北两条雨带在广东省中部附近逐渐合并，并继续向东南移动，为广东省的东南部带来了暴雨到大暴雨量级的降水。之后，水汽通量大值区和辐合中心继续东移并逐渐移出广东省，降水基本结束。值得一提的是，该次过程切变线的南压并没有为粤北地区带来大范围的暴雨，整体上中北部的水汽辐合也比南部要强，但最明显的降水出现在切变线南部被低空急流所控制的区域，这可能是由于水汽的输送主要集中在南部，北部的水汽不足造成的。

图3　5月8日20：00 850 hPa水汽通量(a)和水汽通量散度(b)；5月11日14：00 925 hPa水汽通量(c)和水汽通量散度(d)

可见，2次暴雨过程均与低空急流为广东省带来的充沛水汽有关，但5月11日的降水过程除了低空急流的作用外，切变线的南压也为水汽的积聚和辐合创造了良好的条件。另外，从珠三角附近(113°E，22°N)的水汽通量散度时间-高度剖面图可得(图4)，8日过程水汽辐合中心在低层较弱，但垂直高度较厚，延伸到600 hPa左右；而11日过程虽然在低层水汽辐合非常强烈，但延伸的高度不够，850 hPa高度上已经以水汽通量的辐散为主。这也可能是2次过程均以强降水为主，部分地区虽然出现雷雨大风，但没有出现冰雹等更强烈的对流天气的原因。

图4　珠三角附近水汽通量散度的时间-高度垂直剖面(单位：×10-5 g·cm-2·hPa-1·s-1)

2.3大气层结稳定度

除了充沛的水汽输送，不稳定层结的存在也是暴雨发生的重要条件。在8日08：00暴雨过程开始前，阳江到香港一带的不稳定能量较小。从8日20：00阳江及香港的温度对数压力图来看，湿层相当深厚，阳江在500 hPa高度以上开始出现干区(图略)，而香港的湿层一直伸展到200 hPa以上(图略)。从风的垂直分布来看，两地在低空均出现了急流，但阳江以偏南到西南急流为主，香港则为东南急流，说明在珠江口附近有风向的辐合。两地的高空风速基本上表现出由低向高减小的分布，风向逐渐转为偏西到西北风，风的垂直切变不大，所以5月8日过程以强降水为主，强对流天气表现不明显。从11日08：00的温度对数压力图来看，阳江站的不稳定能量充足，且上干下湿的形势明显(图略)，但阳江位于水汽输送的边缘地区，降水不明显；而香港站的不稳定能量比阳江要小，表现为深厚的湿层(图略)；汕头站的不稳定能量进一步减小，虽然也表现为上干下湿的分布，但不稳定能量累积不足，对流天气不明显(图略)。

2.4雷达特征对比

5月8日下午粤西地区逐渐有对流单体生成并自西南向东北方向移动，但单体的范围较小，强度较弱，主要造成局地性降水。随着南支波动的东移，更多的对流单体在阳江附近生成并合并东移，形成范围较大的降水回波，但此时回波的强度仍然较弱。随着回波移近珠江口，由于受到低空急流的影响，回波强度迅速增强。在回波接近江门时，从雷达速度图上可以看到江门附近的负速度区中有一块正速度区的存在，且正速度区被零线包围，判断为“逆风区”[12-13]，回波经过“逆风区”时受到强烈辐合的影响，强度增加，形成了核心强度为60 dBz的强回波带，为江门地区带来了强降水。回波接近中山时虽然有所减弱，但从速度图上仍可明显看到有低空风的辐合，且从速度图的“S”分布形状可以看出受低空急流的影响，有暖平流的作用(图5b)，回波受辐合影响再次加强到55 dBz以上，中山出现短时强降水(图5a)。此时在珠三角的中北部由于辐合作用不明显，回波强度维持在35～40 dBz左右。之后回波在继续东移的过程中，部分强回波向洋面上发展，陆上回波在经过深圳后由于低空风辐合减弱，回波强度也明显减弱，但由于珠江口以东的沿海地区降水时间较长，所以大部分地区也出现了暴雨量级的降水。

图5　雷达强度(单位：dBz)(a、c)和速度(单位：m/s)(b、d)

从11日上午的雷达回波强度图可见，珠三角南部沿海一带已出现明显降水，此时广东省西北部地区受切变线的影响出现降水回波，回波呈带状分布，但强度较弱。从速度图上可以看出从低空到高空均以西南风为主，但低空下风向负速度中心(-15～-20 m/s)的范围比上风向正速度中心的范围要大，说明低空已经存在风速的辐合并长时间维持。受低空急流以及风速辐合的影响，从中午11：30左右江门附近又有降水回波生成并在东移的过程中迅速增强到55 dBz以上，为江门、中山和珠海带来了暴雨到大暴雨量级的降水(图5c)，此时低空风的辐合仍然维持(图5d)。西北部的回波带在东移南压的过程中单体不断增强，在11日13：00左右形成一条飑线，并在东移的过程中与南部的降水回波结合且继续东移，影响广东省东部地区，但由于回波移到东部之后风速的辐合作用明显减弱，所以回波强度也相应减弱，此时在珠江口以西沿海地区仍有回波生成，影响珠海等地。到了12日清晨，降水回波移到海上，广东省暴雨基本结束。

3结论

1)2次暴雨过程中层均为两脊一槽型，且与南支波动的东移以及低空急流有密切关系，但11日暴雨同时伴有切变线的南压以及弱冷空气的渗透。而在高层上，8日降水过程是由于高空槽东移造成高空辐散，而11日过程是由于广东省位于南亚高压边缘造成风向上的辐散。

2)2次暴雨过程均与低空急流为广东省带来的充沛水汽有关，但11日的降水过程除了低空急流的作用外，切变线的南压也为水汽的积聚和辐合创造了良好的条件。另外，8日过程水汽辐合中心在低层较弱，但垂直高度较厚；而11日过程在低层水汽辐合非常强烈，但延伸的高度较低。

3)8日过程开始前粤西到珠三角附近的CAPE值明显增大，但上干下湿的形势和高空风切变表现不明显；11日过程由于切变线以及低空急流的共同作用，基本上西部的不稳定能量要比东部大，从阳江到香港、汕头的CAPE值逐渐减小，而且西部站点上干下湿的分布比东部要明显，因此西部的雷雨天气比东部要强烈。

4)2次暴雨的雷达回波特征有所不同。虽然2次暴雨的发生都与低空急流有关，但11日暴雨过程还有切变线的作用，表现为由切变线造成的降水在东移南压的过程中形成飑线并与南边降水回波合并。从速度图上看，5月8日暴雨出现了“逆风区”使回波增强并维持，风向的辐合作用较明显；而11日的暴雨则表现为西南风风速的辐合。

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收稿日期：2015-08-25

基金项目：中山市气象局科学技术研究项目《城市化对中山市高、低温天气影响的数值模拟研究》

作者简介：麦健华(1985年生)，男，工程师，研究生，主要从事中短期天气预报。E-mail：maigua@163.com

中图分类号：P44

文献标识码：A

doi:10.3969/j.issn.1007-6190.2016.02.001

Comparing and Analyzing Two Consecutive HeavyRains over Guangdong Province in May 2014

MAIJian-hua1,YULing-ling2,FANGYu-ling1,TANGPai1

(1. Meteorological Bureau of Zhongshan City, Zhongshan 528400; 2. MeteorologicalObservatory of Guangdong Province, Guangzhou 510080)

Abstract：Using Micaps observations, NCEP 1°×1° reanalysis and radar data, we compared and analyzed two heavy rains that happened consecutively in Guangdong province on May 8 and 11, 2014. The result is shown as follows. The two heavy rains were closely related with the eastward movement of a southern branch of the westerlies and low-level jet streams, but with different formation mechanisms for high-level divergence. The two rain processes differ in the factors of water vapor transport and instable stratification: the May 8 rain was with a "headwind" zone over the Pearl River Delta that intensified and maintained the echo, with significant convergence of wind direction, and the May 11 rain was with the convergence of southwesterly wind speed, as reflected in radar data.

Key words：climatology; patterns of heavy rain; radar echo characteristics; Guangdong

麦健华， 于玲玲， 方宇凌， 等.2014年5月广东连续两次暴雨过程对比分析[J].广东气象，2016,38(2)：1-5.