荆州一次强对流暴雨过程分析

文海松　杨辉　谭江红　赵卓勋

摘要：通过对2010年7月8日荆州强对流暴雨过程分析，发现这是由高空横槽带动冷平流南下，触发对流性不稳定能量释放而产生的强降水，降水开始前，有利的环流背景、低层强的水汽输送、不稳定能量的释放、中尺度对流云团的发展促使了强降水的发生。同时对EC和T639数值预报产品进行了分析，发现形势预报均较好，T639要素预报比较准确。

关键词：强对流；暴雨；热力条件；动力条件；水汽条件；数值预报

中图分类号：P333.2 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161128001

1天气实况

2010年7月8日08：00 9日08：00，荆州地区普降大到暴雨，局部大暴雨。全市119个乡镇自动雨量站中，有39个站为暴雨，24站大暴雨，最大降水量出现在洪湖螺山为228.5mm。此次暴雨过程特点为降水雨强大，范围广，时间集中，降水过程中全市伴有雷暴、大风，主要强降水时段集中在8日14：0-9日04：00，其中荆州本站8日16：00和17：00 2h降水量达81.6mm；8日17：00沙市区岑河镇10min雨强达30.5mm，1h降水量达到了101.8mm，为小时雨强最大值，强度之大实属少见。为此，本文通过对大气环流背景和水汽、热力、动力等物理条件的分析，以寻找产生此类强降水的基本特征。

2环流背景及影响系统

2.1500hPa形势

8日08：00（图1a），亚欧中高纬度环流形势为2槽1脊，巴湖附近有1低槽，并有-20℃的冷中心与之相配合，印度半岛上有一孟湾低压活动，西南水汽输送条件建立，副热带高压（副高，下同）加强西伸，并呈东北西南向带状分布，脊线（位置指E120°，下同）北进到N21°～22°，本地处于高压脊588特征线的控制之下，东北地区有一横槽转动引导河套地区冷平流南插到长江中游，槽后冷平流较强，槽前西南气流明显加强，预计华北低槽将东移并发展。

2.2700 hPa、850hpa、925hpa形势

在700及850hpa图上（图略），8日08：00西南暖湿气流发展强盛，700hpa武汉站温度露点差为0℃，接近饱和；850hpa低空西南急流形成，并有西南低涡形成并缓慢东移，其中850hpa贵阳、芷江、长沙和武汉的西南风达到18m/s以上，荆州市处于低空急流的左前方；700hpa冷切和850hpa暖切位于鄂北一线，850hpa存在2支急流，其中西南急流经贵阳、芷江、长沙进入安徽南部，偏东急流从华东进入安徽北部，2支急流在暴雨区形成暖切变；其中700hpa和850hpa安徽北部和南部温度露点差差异显著，最大温度露点差相差达21℃；8日08：00 925hpa（图1b）鄂中地区有一弱的低涡环流，风速辐合和风向切变线位于湖北省的中东部一带，湖北西北面有冷平流；到8日20：00 925hpa（图1b）辐合区进一步东移南压，辐合中心正位于湖北省中东部上空，此时荆州市东南部降水维持并加强，西北部降水减弱。925hpa行星边界层辐合区的东移加强对这次强对流暴雨天气过程起到了不可忽视的作用。

2.3地面形势及本站气象要素

地面图上（图略），过程开始前，地面降压、增温增湿比较明显，高低气温相差10℃，天气非常闷热，不稳定能量在发展。河套以西为一冷性高压带，地面暖倒槽发展，而冷高压没有南压，有不断分裂的小股弱冷空气侵入倒槽，产生锋生，导致出现强对流。

荆州站的气象要素在降水产生前后，温度明显下降，下降幅度达8℃，地面由南风转为北风，阵风风力达5-6级；但气压变化不明显，为典型的暖性气团降水。

3物理量诊断分析

应用7月8日08、20：00 MICAPS常规资料，分析区域各种物理量，发现散度、涡度、垂直速度、水汽通量散度等物理量因子在暴雨开始前6h即8日08：00有明显的征兆，7日08：00、20：00物理量因子反映不明显。因此，物理量因子在暴雨发生前有一定的提前量。

3.1水汽条件

分析8日08：00 700hpa、850hpa水汽通量和水汽通量散度图（图略）可以看出，荆州市处于2个强辐合带之间，从云贵到江西北部存在一个大的水汽通量矢量输送带；8日20：00（图略）水汽辐合大值区东移南压，荆州市上空水汽辐合明显加强。

3.2热力条件

3.2.1假相当位温

8日08：00 850 hpaose分布图（图2a）可以看出θse能量锋区位于河南中部至安徽南部一带，荆州市位于锋区西南侧θse高能舌靠近低能舌一侧，最大值超过360K～与之相对应700hpa θse锋区走向与850hpa基本一致，锋区上等θse线密集，由于前期荆州市气温较高，中低层积累了大量不稳定能量，形成不稳定大气层结结构，θse锋面有利于触发强对流天气；8日20：00 850hpaθse锋区（图略）主体虽然偏东偏北，但从河南有一锋区沿着湖北省中部迅速南压至湖南北部，正是由于此能量锋区的南压造成了荆州市8日下午的强对流天气。9日08：00（图2b）锋区整体南压至湖北省南部一带，荆州市刚好位于锋区等θse线密集带上，此次锋区整体南压造成8日夜间到9日凌晨荆州市东南部暴雨、大暴雨。

3.2.2K指数

荆州暴雨开始前K指数逐渐增大，8日8：00 8日20：00，稳定在40℃左右。从8日8：00K指数分布图（图略）可知：k指数大值区从西南伸向东北，呈喇叭型，荆州位于底部喇叭口上，这里正是冷暖空气交汇的地方，有利于不稳定能量的增加和释放，对暴雨产生非常有利。

3.3动力条件

为了说明降水期间散度和涡度随地域的分布特征，选取N20°-36°，E104.7°-118.5°作7月8日8：00和20：00涡度和散度垂直空间剖面，分析8日08：00散度图发现，荆州地区东北方对流层中下部有一强辐合中心，最大辐合中心在700hpa位于E115°，N32°附近，而在400hpa以上则表现为辐散，并且高空辐散大于低空辐合，这种低层辐合高层辐散的抽气作用的形成和维持，为暴雨的产生、发展提供重要条件；20：00后辐合中心自东北往西南方向移过荆州。8日08：00 500hpa正涡度中心区位于115°E，32°N附近，且东侧有一负涡度区。20：00正涡度中心自东北往西南方向移动，正负涡度的分布基本未变。

沿N30°作E96°-124°的剖面分析，发现8日08：00Ell2°-116°之间，对流层存在整层上升运动，在对流层中部500hPa达到极大值，这种形势有利于水汽向上输送，形成深厚湿层，激发强对流云发展；到8日整层上升运动区域自东往西延伸，上升运动中心东移并加强。

4卫星云图特征

从产生此次强对流暴雨过程的红外云图看，在8日6：00鄂东地区有一对流云团生成，此后该对流云团稳定少动并不断加强，到8日8：00从位于河南南部的低槽切变云系中分裂出一对流单体云系，此对流单体其后不断加强发展成对流云团，并迅速南压，至14：00与鄂东地区的对流云团合并，此后云顶亮温一直维持在-90℃以下，整个过程云顶最强亮温达-143.15℃，可见云顶发展旺盛导致对流强。其后该对流云团继续缓慢东移南压，20：0030分强中心移至东南部洪湖一带，9日04：00整个对流云团移出荆州市，荆州市强降水过程结束。从整个过程看，这是一次明显的由中尺度的对流雨团的缓慢东移南压引发的强对流暴雨天气过程。

5数值预报产品检验评价

选取荆州站点的降水量预报值与实况进行对比，T639当日预报值为33mm，实况为88.7mm，降水预报偏小；T639与EC均预报副高脊线位于N20°附近，实况为N21°附近；850hpa温度预报8日20：00为20.77℃，实况为21℃，与实况接近；T639模式预报低涡位置稍偏西，冷切稍偏北，西南急流位置偏东偏北范围偏大，偏东急流位置偏南；EC切变偏北，急流偏东偏南。24h内T639的风場预报也比较理想。西南倒槽及地面冷空气的强度、路径预报与实况基本一致。

6结论

暴雨产生是在有利的环流背景下产生。暴雨落区与925hpa行星边界层急流前方的辐合区一致。

暴雨发生前低层的西南低空急流为水汽提供了输送通道，对流层整层存在上升运动，利于水汽向上输送，形成深厚湿层，激发强对流云发展。

高层有干冷平流侵入，底层暖湿气流发展，上千冷下暖湿的垂直配置有利于强对流天气的发生、发展。

假相当位温最大值超过87℃，K指数最大值在40℃，在降水前都有一个增大过程。

EC和T639的形势预报能力都比较好，T639要素预报比较准确。