2016年1月佛山一次冬季暴雨诊断分析

伍淑瑜，张伟强，招伟文

(1.广东省佛山市顺德区突发事件预警信息发布中心，广东 佛山 528300；2.广东省佛山市顺德区气象局，广东 佛山 528300)

2016年1月佛山一次冬季暴雨诊断分析

伍淑瑜1，张伟强2，招伟文1

(1.广东省佛山市顺德区突发事件预警信息发布中心，广东 佛山 528300；2.广东省佛山市顺德区气象局，广东 佛山 528300)

该文利用自动气象站逐小时雨量资料、常规气象观测资料，以及NCEP1°×1°的6 h再分析资料，从环流背景、影响系统、物理量特征等对2016年1月26—28日佛山市出现的罕见冬季暴雨过程进行分析，结果表明: 持续的水汽输送、高空槽长时间维持、冷暖气流交汇以及副高的东退，是此次冬季暴雨的背景；这次冬季暴雨过程和超强厄尔尼诺天气背景下充足的水汽供应有关，同时低层辐合、高层辐散的强抽吸作用有利于持续降水发生；高低空配置有利于持续降水发生，但正负涡度场临界高度较低，不利于形成强对流天气；持续的高能量环境提供充足热力条件以维持降水发生。

冬季；暴雨；诊断物理量；佛山

Abstract：Based on the hourly precipitation data of ground intensive stations,conventional observation data,as well as NECP 1°×1°reanalysis data,the heavy rainfall occurred during 26-28 January 2016 in Foshan city of Guangdong Province was analyzed,the result is shown as follows.Continuous water-vapor transportation,maintain of the upper though,convergence of cold and warm air and the back East of the subtropical high,which are the background of the winter rainstorm.This rainstorm is related to the enough supply of vapor which depends on the background of El Nino,the mean time,strong suction effect which is due to the convergence of lower level and divergence of upper level does favor to sustained precipitation;upper and lower level configuration makes for precipitation,but the height of the positive and negative vorticity field is low,is not conducive to the formation of severe convection weather;high energy environment provides adequate and continuous thermal conditions to maintain precipitation.

Keywords：winter;rainstorm;diagnostic physical characteristics;Foshan

1 引言

佛山地处广东中部，珠江口西北侧，春夏两季西南季风影响，水汽条件充沛，动力条件充足，暴雨较为常见。但冬季主要受大陆高压，冬季风(偏北)控制，空气相对干燥，降水量全年最少，暴雨并不多见，仅占当地暴雨日的3.6%。近年来，气象学者开展了许多关于暴雨方面的研究，并取得一系列重要的研究成果。有的文献从大尺度环流背景、能量、单个物理量特征等方面分析探索暴雨过程的特点，如林良勋等[1]指出暴雨是广东省洪涝的重要原因，影响的天气系统有冷锋、静止锋、西南低槽、低涡、切变线和低空急流等；张小霞等[2]在分析佛山一场大暴雨的强降水特征中指出，短波槽东移偏东气流与暖湿西南气流在广东交汇，是形成大暴雨天气过程的前提条件；张东[3]分析了广州一次“黑色”暴雨的环流背景及触发机制，指出高层南亚高压位于华南上空使华南上空具有辐散流场，东路的低层弱冷空气入侵是该次暴雨过程的动力触发机制；罗聪[4]等分析了2010年广州一次非典型性秋季冷空气暴雨特征，并指出冷空气入侵是触发机制。有少量文献从冬季暴雨角度开展研究，如贾子冰等[5]通过对1998年广东一场冬季暴雨的个例分析，指出广东的冬季暴雨主要由冷空气和南支槽引起，苏百兴等[6]分析200 hPa的强辐散场和中低层西南气流的加强有利于冬季暴雨发生。

本文试图利用自动气象站逐小时雨量资料、常规气象观测资料，以及NCEP1°×1°的6 h再分析资料，从环流背景、影响系统、物理量特征分析2016年1月26—28日佛山市出现的罕见冬季暴雨过程，以期对今后类似的暴雨的预报和分析提供参考。

2 降水实况和环流形势分析

2.1 降水实况

2016年1月24日超强寒潮影响广东后，在环境气温仍较低的背景下，27—28日广东中南部沿海同时出现大雾、暴雨等几种天气现象。佛山市从26日夜间到29日早上出现持续性降水，195个自动站录得累计雨量均在100 mm以上，其中52个站达到200 mm以上(图1)，降水中心在佛山市中南部地区。选取佛山市顺德区地面气象观测资料分析逐时雨量(图2)，这次降水过程小时雨强不大，均小于20 mm/h，但降水持续时间长，持续时间长达61 h，最长连续降雨时间长达32 h。

图1 佛山市2016年1月26日20时—29日08时降水分布图(单位：mm)Fig.1 The accumulated precipitation during 20 o’clock 26th to 8 o’clock 29th Jan 2016 in Foshan(unit: mm)

图2 顺德地面气象观测站(59480)2016年1月26—29日小时降水量(单位：mm)Fig.2 Hourly precipitation of Shunde meteorological observation station from 26th to 29th Jan 2016(unit: mm)

2.2 环流形势分析

1月24日超强寒潮影响广东并带来历史罕见降雪，25日500 hPa东亚大槽东移北收，南支槽发展，26—27日西南气流加强，副热带高压较为强盛，中心呈块状控制南海中部到西北太平洋，中心强度达592 dagpm。588线稳定维持在南海北部，广东处于槽前西南暖湿气流控制，为持续降水提供条件[7]。28日高空槽东移至中南半岛，28日夜间副热带高压主体东退至关岛附近，南支槽加深东移，广东处于西南急流区，有利充足水汽输送(图3)。

图3 2016年1月28日08时—29日14时500 hPa高度场平均Fig.3 The average circulation situation on 500 hPa level from 8 o’clock 28th to 14 o’clock 29th Jan 2016

从850 hPa图(略)可见，25日佛山受东北气流控制，26日转为偏南风，暖平流输送明显，一直到27日08时佛山处于西南风和偏南风的辐合区。27日白天到28日08时，辐合消失，对应降水减弱期。28日08时后高压西南侧东南风和西南风的辐合区从广西东部东移，28日夜间辐合区移到广东中部，佛山处于辐合区中心。从平均风场看出(图略)，偏南气流和西南气流在广东中部汇合。

地面海平面气压(图略)看到25—26日佛山基本处冷高压控制下，27日冷高压变性，佛山处于东高西低的形势场中，28日转处锋面低槽，29日锋面过境，冷空气影响。从海平面气压平均来看，广东基本处于高压区。

综合地面到500 hPa环流形势，持续的水汽输送为暴雨的产生提供了水汽条件，高空槽长时间稳定维持提供动力条件，冷暖气流交汇以及副高的东退，成为此次冬季暴雨的触发条件。

3 物理量分析

3.1 水汽条件

与春季、夏季不同，冬季华南地区盛行东北季风，水汽条件不足，平均降水量处于全年低值区，一般较难提供持续强降水所需水汽，因此冬季暴雨不多见。然而，2015年受超强厄尔尼诺事件影响，夏季到秋冬转换季，华南降水偏多，11—12月整层大气水汽通量距平图上反映出异常强的偏南风水汽输送[8]。这次冬季强降水过程之所以能发生和超强厄尔尼诺天气背景下充足的水汽供应有关。

暴雨天气通常伴有较强的水汽输送，500 hPa高空图显示(图略)26日08时T-Td<4 ℃的高湿区从东南半岛东移至广东，并一直维持到29日08时，即高层水汽充足。

从1 000～700 hPa水汽通量图(图4)看低层水汽情况。28日08时广东沿海1 000～700 hPa有一个大于30g·cm-1·hPa-1·s-1的水汽通量大值区，大量的水汽正通过东南风往珠三角输送，水汽通道已经建立。

水汽通量的数值大小和方向只表示水汽的来源，要产生暴雨除了上空有充足的水汽供应外，还必须有水汽的累积。从水汽通量散度图分析，佛山此时处于水汽辐合区，水汽通量散度值达到-80-6g·cm-2·hPa-1·s-1，说明佛山上空水汽正在不断积累。

图4 2016年1月28日1 000—700 hPa水汽通量和通量散度，箭头表示水汽通量，色块为通量值(单位：g·cm-1 ·hPa-1·s-1)；等值线表示水汽通量散度(单位：-10-6 g·cm-2 ·hPa-1·s-1)Fig.4 The vapor flux(color lump,unit: g· cm-1 ·hPa-1·s-1) and the vapor flux divergence(real line,unit: -10-6g·cm-2·hPa-1·s-1) on 1000-700 hPa of 28th Jan 2016

从沿113°E经向剖面的水汽通量散度图看出，28日白天到夜间佛山(23°N)900～700 hPa的水汽辐合一直维持，而且处于水汽汇中心。白天开始900 hPa以下的水汽源从北向南延扩(图5a)，到夜间(图5b)，低层水汽辐散减弱，中低层水汽辐合增强，高层水汽辐散增强，这种低层辐合、高层辐散的强抽吸作用有利于持续降水发生。

图5 2016年1月28日14时(a)和20时(b)沿113°E经向剖面水汽通量散度(单位：-10-6 g·cm-2·hPa-1·s-1)Fig.5 The meridional vapor flux divergence along 113°E(unit: -10-6g·cm-2·hPa-1·s-1)

整层大气可降水量反映在有利的降水条件下，整层大气最多可能产生的降水，整层大气可降水量越大，说明大气含水量越多，越有利形成暴雨。28日08时—29日08时整层大气可降水量图上看出(图6)，广东中南部地区处于可降水量大值区内，达到40 mm。

图6 2016年1月28—29日整层大气可降水量(单位：mm)Fig.6 Precipitation of entire layer during 28th to 29th Jan 2016(unit: mm)

3.2 动力条件

从沿113°E经向剖面看(图7)，佛山存在低层辐合、高层辐散、有利于持续降水的高低空配置。从佛山的垂直运动和散度高度时间演变图(图8)看，28日白天中低层涡度大，850 hPa对应正涡度区；850～600 hPa对应负涡度区，有利于降水的形成[9]。但因为正负涡度场临界高度较低，不利于形成强对流天气[10]。另外，28日白天到夜间，对应持续降水时段，近地面层下沉运动很弱，850～300 hPa有上升运动，其中700～500 hPa上升运动较明显。

3.3 热力条件

从700 hPa风场和假相当位温场叠加分析可以看出，28日08时起有一高能舌伸向广东沿海并维持，28日14时假相当位温值达342 ℃(图9a)。这种持续的高能量环境反映当时热力、条件充足，加上西南季风提供热力输送，对降水发生起较好的维持作用。直到29日08时假相当位温值降低，中心值下降约6 ℃。

图7 2016年1月28日08时沿113°E经向涡度剖面Fig.7 Meridional vorticity at 8 am 28th Jan 2016 along 113°E

图8 28日08时—29日14时垂直运动(阴影)(单位：Pa·s-1)和散度(单位：10-5·s-1)高度—时间演变(沿区域113°E，23°N平均)Fig.8 The vertical motion(unit: Pa·s-1)and divergence(unit: 10-5·s-1)from 8 o’clock 28th to 14 o’clock 29th

图9 2016年1月28日20时700 hPa风场和假相当位温(单位：℃)(a)；假相当位温和相对湿度沿23°N纬向剖面，等值线为假相当位温(单位：℃)，填色为相对湿度(单位：%)(b)Fig.9 Wind fields and pseudo-equivalent temperature on 700 hPa level at 20 o’clock 28th Jan 2016

进一步分析θse垂直结构特征，从假相当位温和相对湿度沿23°N的纬向剖面看，28日早上佛山600～350 hPa存在冷干区，低层和高层暖湿区(图略)，28日夜间暖湿气流从地面延伸至250 hPa(图9b)，上空存在大范围上升的偏南气流，假相当位温升高，湿层厚度大。29日08时冷空气入侵，850 hPa以下湿区，以上冷干区，降水结束。整个降水中假相当位温随高度增加，大气层结稳定[10]，因此整个降雨过程雨势平缓，小时雨强不大。

4 小结与讨论

①持续的水汽输送、高空槽长时间维持、冷暖气流交汇以及副高的东退，是此次冬季暴雨的背景。

②冬季暴雨的水汽条件尤为重要，这次冬季暴雨过程和超强厄尔尼诺天气背景下充足的水汽供应有关。佛山处于水汽通道上，且上空有水汽汇，低层辐合、高层辐散的抽吸作用有利于持续降水发生。

③高低空配置有利于持续降水发生，但正负涡度场临界高度较低，不利于形成强对流天气。

④伸向广东的高能舌配合西南季风为此次暴雨提供充足的热力条件，以维持降水的持续发生。

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DiagnosticanalysisofawinterrainstorminFoshanJanuary2016

WU Shuyu1,ZHANG Weiqiang2,ZHAO Weiwen1

(1.Shunde Emergency Early Warning Release Center，Guangdong 528300,China；2.Meteorological Bureau of Shunde District，Guangdong 528300，China)

P458.1+21.1

B

1003-6598(2017)04-0030-05

2016-11-01

伍淑瑜(1979-)，女，工程师，主要从事天气预报和气象服务工作，E-mail：66966272@qq.com。