2018年6月湘西土家族苗族自治州两次暖区暴雨天气过程诊断分析

单 丹 罗 霄 夏永华 唐旭紫 冯盼盼

（湖南省湘西土家族苗族自治州气象局，湖南吉首 416000）

1 降水实况

2018年6月18日20：00至22日20：00，湖南省湘西土家族苗族自治州（以下简称“湘西州”）出现连续降雨，局地降水较强，累计雨量≥50mm出现9站次，累积雨量≥100mm出现1站次，最大累积雨量出现在龙山县石牌，为119.5mm。此次降水过程的特点主要表现在强降雨范围集中、暴雨站次较少，短时强降水对于累计雨量贡献大。

7月1日，湘西州普降大雨，部分暴雨，局地大暴雨。累计雨量≥50mm出现50站次，累积雨量≥100mm出现6站次。过程最大雨量出现在古丈县岩槽河水库，为175.7mm。此次过程的特点是降水持续时间长、降水时间和地点相对集中。

两次降水过程均属暖区暴雨类型[1-2]，但就影响范围、持续时间、累积雨量及短时雨强均有差别。相较而言，7月1日降水范围更广，强回波持续时间更长，累积雨量大。6月19—22日过程范围虽小，但单站小时雨强更强，很值得研究。

2 成因分析

2.1 大气环流背景及主要影响系统演变如图1所示，两次降水过程，高空均呈现两槽一脊，且500hPa环流有拉直呈现弱西北；200hPa急流位于江淮流域上空，高空辐散区主要位于江淮和黄淮区域，垂直方向叠加位置偏东北。低层有暖式切变线，同时配合低层925hPa和地面辐合线存在。区别在于19日湘西州被584线控制，暖切偏弱，且低层急流建立时间不长。7月1日，850hPa存在的暖式切变线稳定少动，低层风速更强。

对比两次过程，19—22日降水过程水汽条件及动力条件均不及后面过程有利，具体表现在200hPa辐散区位置偏东偏北，500hPa环流平直或呈弱西北向，750hPa和850hPa风速偏弱，暖式切变线维持时间短且偏西，但发现实况强降水时空分布与低层及地面辐合线较为接近，具体表现在19日出现的低层辐合起到了局地强降水的触发条件作用，其他时次州内均无明显辐合，触发条件弱[3-4]。

图1 2018年6月19日08：00925h P a（左）及地面（右）风场

2.2物理量诊断分析

2.2.1 水汽条件 结合上述分析可知，7月1日降水过程水汽条件更佳，700hPa比湿始终维持在10g/kg以上，同时850hPa比湿始终在15g/kg以上。过程中有充沛的水汽支持，降水时间持续长。而6月19—22日降水时段湘西州700hPa比湿维持在11g/kg以上，850hPa比湿在11～15g/kg，其中强降水主要时段比湿在16g/kg以上。从水汽通量场及散度场来看，降水的主要水汽来源是北部湾的西南水汽输送通道，19日在湘西州西北侧明显存在一个水汽通量散度辐合中心，中心值可达-7×10-5g/（cm·hPa·s），19日傍晚到夜间湘西州龙山县境内正有短时强降水发生；20日白天，水汽辐合大值区南移，湘西州降水减弱。21—22日，水汽辐合大值区在贵州省东北部重新生成，位于湘中偏南以西。湘西州虽处于水汽通道输送带中，但辐合中心偏西偏南，难以提供大范围、持续性降水的水汽供给。

综上所述，强降雨时段与水汽辐合有较好的对应关系，降水持续时间长、累积雨量大需要源源不断的水汽输送。同时，水汽通量散度辐合中心对于短时雨强发生具有一定指示意义。

2.2.2 动力条件 从时间—高度剖面图（见图2）分析可知，整个降水过程时段，垂直速度最强中心值（19日夜间至20日白天）在-0.7Pa/s，有利于不稳定层结的触发，其中19日之前上升运动均维持到925～200hPa。

同时，19—22日300～150hPa附近均为弱的高层辐散。值得注意的是，19日白天时段近地面层存在一个辐散中心，此处的下沉气流抑制了19日白天时段对流活动的发展，直到20时前后才转为正值，这与湘西州北部强降水出现在19日傍晚时段相吻合。

从涡度剖面来看，19日1000～200hPa正涡度大值呈柱状立于湘西州北部，其他时段涡度正值明显减小，且位于500hPa以下。但对流层低层为较为一致的西南气流，且风速略有增强，也能提供一定的正涡度[事实上南部22日配合弱垂直速度中心（图略），也出现强降水点]，故而考虑局地仍旧有强降水的可能性[5]。

2.2.3 热力及不稳定条件分析 强降水主要发生在6月19日傍晚至22日白天，位于湘西州北部。通过Tlog-P图分析可知，整层高湿高温，K指数在19日和22日达到湖南省发生强降水的阈值（K＞35），大气层结不稳定，有利于对流发生发展，同时垂直风切变小，不利于强风暴发生[6]。19日不稳定能量在2000J/kg以上，夜间受系统影响，能量得到释放，出现短时强降水，最大小时雨强为82.6mm/h。综上，此次强降水过程均有较好的能量条件，但垂直风切变较小，没有强风暴发生，对流行天气以短时强降水为主，并伴有雷暴。

以上指标可以在7月1日的降水过程中得到验证。6月30日20：00至7月1日08：00，湘西州上空K指数在35～38℃，有雷暴发生；抬升指数LI在整个降水大的时段处于-6～-4，属于非常不稳定，其余时段处于-3～0，属于不稳定；CAPE值对于潜势对流，主要降水时段开始前在2000J/kg以上，受中低层暖切影响，不稳定触发，能量得到释放，引发了短时强降水，最大小时雨强为80.0mm/h。2.2.4雷达回波特征分析 7月1日降水的特点是平均雨强不大，但持续时间长，短时强降水明显。雷达反射率因子体现为以层状云和积状云混合降水回波[7-8]。

从图3可以看到，6月30日19：58回波从永顺东南部，古丈东部开始影响。21：08—22：00（见图3a）古丈西南侧有一个50dBZ中心回波带存在10个体扫。7月1日00：13（见图3b），永顺附近回波与龙山南侧、花垣西北侧回波结合，组成一条东北西南向强回波带（40～50dBZ），此强回波带影响永顺西南部、保靖东部、花垣东北部共计35个体扫，此时间段内永顺西岐小时雨强达80.0mm/h，到03：30分（见图3c）回波带有所减弱（25～30dBZ）；05：14湘西州北部回波减弱消散。

图3 反射率因子

3 结论

（1）暖区暴雨的上升运动主要发生在暖湿气流中，在高层没有明显槽、低层没有明显的冷空气影响时，需特别关注地面辐合线、中低层的西南风急流、高层的西风急流。

（2）热力及水汽条件较好的情况下，稍微存在的抬升机制，都可能触发不稳定能量的释放从而形成对流，暖区暴雨中短时强降水贡献很大[9]。

（3）700hPa比湿值维持在10g/kg以上，850hPa比湿在15g/kg左右，强降雨时段与水汽辐合有较好的对应关应关系。另外，K指数35℃以上，对流有效位能在2000J/kg以上的热力和不稳定条件，可以作为局地强降水落区及时段的订正判断依据。

（4）除了关注数值模式的稳定性，还需结合实况订正，譬如7月1日强降水过程由于风速较小，没有明显的引导气流，导致回波不断暖式切变线附近生成发展。