2015年广西一次罕见秋季暴雨天气过程诊断分析

杨胜才，段利军， 黄远盼

(广西壮族自治区贺州市气象局， 广西贺州 542899)



2015年广西一次罕见秋季暴雨天气过程诊断分析

杨胜才，段利军， 黄远盼

(广西壮族自治区贺州市气象局， 广西贺州 542899)

利用探空和地面观测资料，分析了2015年11月11～13日广西一次秋季罕见暴雨天气过程的环流特征、天气尺度影响系统以及物理量的诊断。结果表明：西太平洋副高的位置和强度稳定维持，中纬度西风带多波动，高空低槽发展东移是造成此次强降雨天气的大环流背景；中低层切变线、急流以及冷空气南下影响是引起此次暴雨的主要天气系统；正涡度平流、强烈上升运动、良好的热力条件以及水汽条件的共同影响最终导致了此次暴雨。

秋季暴雨；成因分析；物理量；广西壮族自治区

2015年11月11～13日受高槽、中低层切变线和冷空气的共同影响，广西出现了一次罕见的秋季大范围的强降水天气过程，全区大部地区有暴雨，局部大暴雨。11日8:00～14日8:00累计降雨量统计显示：降雨量超过300 mm有1个乡镇，出现在桂林市灌阳县洞井乡365 mm，200～300 mm有23个乡镇，100～200 mm有445个乡镇(图1)。从灌阳县洞井乡的降雨时序图(图2)可以看到，该次强降雨天气过程降雨分布比较均匀，其中12日凌晨有对流性降水的出现。此次强降雨具有范围大、强度强、降水持续长且均匀的特点，部分测站突破历史同期纪录，为广西秋季降雨所罕见。强降雨天气过程引发了桂北地区部分江河水位上涨超警戒水位和严重的城市内涝，给人民群众的生产生活带来了严重的影响及巨大的经济损失。因此，有必要对这次秋季暴雨的形成原因进行分析，以便提高对秋季暴雨的认识，从而为秋季暴雨的预报提供参考。

图1　2015年11月11日8：00～14日8：00广西降雨量实况Fig. 1　Precipitation during 8:00 of November 11 to 8:00 of November 14, 2015

图2　2015年11月11日8：00～13日8：00广西灌阳县洞井乡的降雨时序Fig. 2　Precipitation sequence diagram in Dongjing Village of Guanyang County from 8:00 November 11 to 8:00 of November 13, 2015

1　天气形势分析

1.1500 hPa环流形势11月11～13日，500 hPa亚欧中高纬整体呈两槽一脊型，11日20：00开始，阻塞形势逐步建立，在乌拉尔山地区为阻塞高压区，贝加尔湖地区为低压区，低压南部为平直的西风气流，等高线十分密集，高空锋区明显，冷空气活动活跃。中低纬地区西太平洋副高呈东西带状分布，主体较为宽广，维持在华南沿海附近，且稳定少动，稳定副高形势对西风槽的移动起到阻挡作用，有利于降水系统在广西上空维持，广西位于副高主体的西北侧，孟加拉湾和南海水汽通道建立，有利于水汽从南部海面上输送至广西上空(图3)。10日20：00开始，华北槽东移到日本海上空，槽后西北气流引导冷空气南下影响广西，中低纬地区高原波动东移，广西大部分地区处于槽前正涡度区，有利于上升运动的发展(图4)。受副高稳定维持的影响，高原波动东移缓慢，同时在高原东侧不断有低槽东移影响，与之前的波动叠加，高原槽加深，槽前的西南气流控制区和正涡度区，西南气流强盛，为暴雨的发展提供了充沛的水汽条件，强降水的影响范围不断扩大，降水强度也不断加强。

图3　2015年11月10～12日副高变化情况Fig. 3　Subtropical high change from November 10 to 12, 2015

图4　2015年11月10日20：00 500 hPa形势分析Fig. 4　The 500 hPa situation analysis on 20:00 of November 10, 2015

1.2中低层环流形势11月11～13日700 hPa上西南风急流十分强盛，并一直维持在广西上空，11日8：00，偏南急流位于广西西部地区，广西大部地区处于西南风速辐合区，随后急流不断增强，急流范围不断扩大至整个广西地区并延伸至广东北部地区， 12日8：00桂林站风速达到了18 m/s，同时700 hPa有低槽东移影响，广西大部地区处于槽前正涡度区(图5)。11日8：00，850 hPa切变线南压到广西北部地区，切变线南侧南风较强，随后切变线缓慢南压，12日8：00南移到桂中一带，切变线南侧东南风较强，梧州站风速达到了18 m/s，与切变线北侧东北气流形成明显的辐合(图6)。12～13日切变线稳定在桂中上空维持，主要降雨区位于切变线附近。925 hPa切变线呈东西走向在桂中至广东北部地区维持，且东南气流十分强盛达到了超低空急流，尤其在12日8：00，风速超过10 m/s。因此，中低层深厚的切变维持，配合强盛的东南气流，十分有利于强降水的发生，且强降雨时段正好与东南风的增强时段对应，13日8：00，东南气流不断减弱，切变线消失，降雨逐渐停止。

图5　2015年11月12日8：00 700 hPa环流形势Fig. 5　The 700 hPa circulation feature on 8:00 of November 12, 2015

图6　2015年11月12日8：00 850 hPa环流形势Fig. 6　The 850 hPa circulation feature on 8:00 of November 12, 2015

1.3地面倒槽与冷空气南下地面图上(图7)，暴雨过程前期，在西南地区存在一低压倒槽，随着高空槽的东移，西南地区倒槽向东移动，并在11日8：00有所发展，同时，贝加尔湖南部地区滞留一股冷空气，高压中心为1 032.5 hPa。因此，由于西南低压阻挡作用，使得贝加尔湖地区的冷高压中心不能迅速东移南压，致使冷暖势力在华南至江南地区对峙，导致了此次较长时间的降水天气过程。

图7　2015年11月11日8：00地面形势Fig. 7　Surface weather situation on 8:00 of November 11, 2015

2　物理量诊断分析

2.1水汽条件秋冬季节暴雨产生的条件与汛期暴雨相似，强降水的发生不仅需要良好的动力条件和热力条件，还需要有充足的水汽、强烈的对流不稳定和辐合上升运动配合，特别是水汽的供应对暴雨的形成和发展尤其重要。此次暴雨天气发生在11月中旬，秋冬季节的水汽含量相对较少，冷空气较强盛且少有实力相当的暖湿气流与之交汇，辐合上升运动相对也较弱，一般来说，不易发生暴雨。因此，有别于汛期暴雨，秋冬季节暴雨的水汽显得尤为重要。

从此次过程的水汽条件来看，湿层十分深厚，700～500 hPa受西南气流控制，从10日20：00开始气流不断加大，在12日达到最强盛，700 hPa达16 m/s以上，500 hPa>22 m/s；925～850 hPa受东南气流控制，持续的东南风场带来南海水汽平流输送，东南气流也是在12日达到最强，最大风速达18 m/s，孟加拉湾的水汽输送与南海水汽输送在广西中北部交汇，尤其在桂东地区辐合最强。10日20：00～13日20：00，比湿场上(图8)，1 000～850 hPa均超过了9 g/kg，11日20：00至12日达到了峰值11 g/kg，；水汽通量散度场上(图9)，广西大部地区一直处于水汽通量散度负值区的水汽辐合区，水汽辐合伸展高度达600 hPa，尤其在11日下午到12日伸展高度达400 hPa附近，说明水汽辐合上升运动较强，伸展高度较高，同时，强辐合中心出现于11和12日，中心强度水汽通量散度中心值为-20 g/(hPa·cm2·s)，对强降雨非常有利，与强降水时段对应良好。由此可见，此次秋季强降雨过程中，湿层十分深厚，水汽辐合明显，伸展高度达500 hPa以上。

图8　桂东北地区 850 hPa比湿时间演变Fig. 8　The 850 hPa specific humidity time evolution in northeast area of Guangxi

图9　桂东北地区水汽通量散度时间演变Fig. 9　Divergence time evolution of water vapor flux in northeast area of Guangxi

2.2热力条件11日8：00～13日8：00，在850 hPa假相当位温(图10)场上，有一条高能舌从海南岛以西的洋面经北部湾一直延伸至广西和广东的南部地区，其高能舌值为64～68 ℃，其北侧有一条东北西南向的能量密集锋区，广西大部地区正好处于能量锋区内，高能舌在12日8：00，发展到最强，达68 ℃，其轴线与700～500 hPa西南急流位置一致，暴雨落区正好位于能量密集锋区内。中低层这种高温高湿的高能环境极其有利于暴雨天气的形成和发展。

图10　2015年12日8：00 850 hPa假相当位温Fig.10　The 850 hPa pseudo-equivalent potential temperature on 8:00 of November 12, 2015

2.3动力条件降水强度的大小不仅取决于热力和水汽条件，还需要有良好的动力触发和垂直上升运动配合。涡度场上(图11)，11日8：00，广西上空均为负涡度区，11日20：00，广西上空开始出现正涡度区，正涡度中心位于桂西北地区，中心强度达20 s，随着南支槽的加深缓慢东移，12日8：00，广西上空转为正涡度区，正涡度扩展至700 hPa，并一直维持至13日8：00，13日8：00以后，随着高空槽移出广西，正涡度减弱并逐渐转为负涡度区控制。强降雨时段正好与之对应，说明槽前的正涡度平流为暴雨发生、发展提供了良好条件。垂直速度场上(图12)，11日8：00，广西上空中高层(700～400 hPa)为垂直上升运动区，其中上升运动700 hPa在桂东北地区。11日20：00～12日20：00，垂直上升运动强烈发展，12日8：00发展至最强时段，强中心位于西南、华南并延伸至江南地区，且强垂直运动中心伸展高度自850 hPa扩展至400 hPa，中心为-40 hPa/s，大范围上升运动区的出现和发展，为强降水的发展提供了动力条件，而且，垂直上升运动中心随高度向东北方向倾斜，倾斜结构有利于上升气流发展和上升运动的维持，强降雨中心正好位于强垂直运动上升中心附近， 8：00起，广西上空各层垂直速度逐渐转为正值，即13日白天起广西逐渐转为下沉气流控制，降水由北往南逐渐停止。由此可见，11～13日广西处于槽前正涡度区，中低层有强的辐合区，高层有辐散区配合，抽吸作用明显，致使广西上空维持一深厚的上升运动区，极其有利于强降水天气的发生。

图11　2015年12日8：00 850 hPa涡度场Fig. 11　The 850 hpPa vorticity field on 8:00 of November 12, 2015

图12　2015年12日8：00 500 hPa垂直运动场Fig. 12　The 500 hPa vertical velocity field on 8:00 of November 12, 2015

3　小结

(1)西太平洋呈东西带状在华南沿海地区的稳定维持，高空槽发展缓慢东移，配合中低层切变线和冷空气的南下影响，是造成此次秋季暴雨的环流背景。

(2)低空急流和超低空急流配置以及东南气流和西南交绥辐合有利于对流运动的发展。

(3)暴雨区强烈的上升运动，槽前正涡度、良好的热力条件以及水汽条件共同作用最终导致了此次暴雨过程。

(4)良好的水汽平流输送，配合中低层高温高湿的高能环境极其有力于暴雨的形成和发展。

(5)涡度场、垂直速度场以及水汽通量散度场对暴雨落区具有良好的指示作用。

[1] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等．天气学原理和方法[M] ．北京：气象出版社，2000：649．

[2] 姚胜芳．急流对一次特大暴雨形成的影响分析[J]．气象研究与应用，2007，28(S1)：35-37．

[3] 周能，李生艳．08.6广西连续暴雨的大尺度环流和物理条件分析[J]．气象研究与应用，2011，32(4)：23-26．

[4] 郭立平．一次秋季罕见暴雨天气分析[J]．河北气象，2004，23(2)：18-22．

Diagnostic Analysis of a Rare Autumn Rainstorm Weather Process in Guangxi in 2005

YANG Sheng-cai, DUAN Li-jun, HUANG Yuan-pan

(Meteorological Bureau of Hezhou City, Hezhou, Guangxi 542899)

Sounding and surface observation data were used to analyze a rare autumn rainstorm weather process in Guangxi in November 11-13, 2005. Circulation characteristics and weather scale influencing system were analyzed; and the physical quantity was diagnosed. Results showed that subtropical high in the west Pacific maintained stable position and strength. Mid-latitude westerlies usually fluctuated. Eastward development of high altitude low trough was the big circulation background causing the rainstorm weather. Low level shear line, jet stream and cold air southward were the major weather system causing this rainstorm. Joint influence of positive vorticity advection, strong upward movement, good thermal condition and water vapor condition finally led to this rainstorm.

Autumn rainstorm; Cause analysis; Physical quantity

杨胜才(1988- )，男，广西凌云人，助理工程师，从事短期预报预警服务工作。

2016-05-31

S 161.6

A

0517-6611(2016)21-237-04