巴中市一次春季暴雨过程诊断分析

袁 亮，冯禹文

(四川省巴中市气象局，四川 巴中 636000)

1 引言

巴中市位于川陕两省交界的大巴山系米仓山南麓，由于其特殊的地理位置和地形特征，容易发生暴雨天气。暴雨是巴中的主要灾害性天气之一，每年都会造成国民经济和人民生命财产的重大损失。刘庆等[1]对四川暴雨气候背景分析指出，四川盆地暴雨中心主要有三个，巴中市就处于其中之一的大巴山暴雨区。陈忠明[2]、肖递祥[3]等和刘林春[4]、肖洪郁[5]等分别对川东北盛夏和秋季暴雨天气过程进行了一系列诊断分析，但对川东北春季暴雨天气过程的诊断分析还较少。本文利用常规观测资料和NCEP 1°×1°6 h再分析资料，从系统配置、动力结构、水汽条件、不稳定和能量条件等方面对巴中此次暴雨天气过程进行分析，以期为今后巴中地区春季暴雨预报提供一些有意义的参考依据。

2 降水实况

2017年5月2日08时—3日08时巴中市出现一次区域性暴雨天气过程，全市大部分区域站雨量都在50 mm以上，最大雨量为平昌县城89.3 mm。巴州区、恩阳区、南江县、通江县、平昌县的城区雨量分别为50.9、57.6、38.3、54.4、89.3 mm。降水主要集中在2日下午和后半夜2个时段，且后半夜降雨强度大于下午，小时最大雨强在20～30 mm。

3 环流背景和影响系统

2日08时(图1a)，500 hPa北支高纬地区为两脊一槽的环流形势，乌山—里海地区为阻高，巴湖东部有一深厚低槽，南支西藏中东部—印度东部也有一深厚低槽，副高588线稳定在20°N附近。北支和南支低槽都分裂小槽东移，影响巴中，同时在山东和江苏沿海地区有低涡活动，阻挡了低槽系统的东移，有利于降水的持续。低层(图略)低空急流建立，700 hPa西南急流头位于河套地区，切变线位于宁夏西部—甘肃南部，850 hPa东海—甘肃南部有一支偏东风，与东南急流在巴中地区辐合。地面图上，高压中心巴湖西北部的中亚地区，冷锋位于宁夏—甘肃南部，四川盆地为热低压，海平面气压差在30 hPa以上，冷空气沿西北路径影响盆地。

3日08时(图2b)，500 hPa低槽移动至甘陕交界至盆地西部，700 hPa偏北风迅速南下，切变线位于晋陕交界至盆地西北部，西南急流位置东移至贵州西部到重庆一线，850 hPa四川盆地转为一致的偏北风。地面图上，冷锋位于重庆西南部—云南东北部，低压中心南移到贵州，巴中为偏北风。降水实况显示巴中地区此时为小雨，此次降雨过程趋于结束。

本次暴雨天气过程，500 hPa南北支系统低槽配合东移，低层有低空急流建立，同时有700 hPa的切变和850 hPa的辐合配合，地面图上有冷空气侵入盆地。

图1 2日08时500 hPa的高度场和700 hPa大风速带(a)、3日08时500 hPa的高度场和700 hPa大风速带(b)Fig.1 2 at 08∶00 500 hPa height field and 700 hPa wind speed belt (a),3 at 08∶00 500 hPa height field and 700 hPa wind speed belt (b)

4 动力条件

为了分析本次过程暴雨区域上空大气辐合辐散和旋转运动随时间的演变情况，作了1日20时—3日20时巴中(32°N，107°E)散度(图2a)和涡度(图2b)的时间—高度剖面。从图2a可以看出，在降水发生的2个主要时段，大气的垂直环流结构各不相同。2日下午，表现为低层(700 hPa以下)辐合，中高层(700 hPa～300 hPa、200 hPa～100 hPa)辐散，700 hPa辐散主要是因为700 hPa西南急流发展强盛，巴中处于急流轴后部，有风速的辐散。低层辐合、高层辐散的分布有利上升运动发展，有利于强降水的产生和维持。2日后半夜，随着500 hPa低槽和700 hPa切变线的东移，辐合层(850 hPa～400 hPa)强度及伸展高度均有所加强，并且在700 hPa和500 hPa上都先后出现大值中心，同时高层(400～100 hPa)辐散也明显加强。边界层(850 hPa以下)也转为辐散，这是由于地面冷空气的侵入，地面图上风向也转为偏北风。此时高层辐散较强，辐合上升区深厚，近地面层有冷空气触发，巴中地区出现了一些对流天气，此时降雨强度也大于2日下午。

整个暴雨过程期间(2日08时—3日08时)，由于低值系统深厚，巴中站点正涡度伸展高度达200 hPa，在2日下午和后半夜，正涡度中心分别出现在300 hPa和700 hPa层，强度为(10～14)×10-5s-1(图2b)。正涡度有利于低层减压，利于强降水的发生。

图2 1日20时—3日20时巴中(32°N，107°E)散度(a)和涡度(b)的时间—高度剖面(单位：10-5s-1)Fig.2 1 At 20∶00 to 2 at 20∶00,the time-height profile of Divergence (a) and Vorticity (b) in Bazhong(32°N,107°E) (unit:10-5s-1)

5 水汽条件

充足的水汽来源和降水区域的水汽辐合是持续性强降水的必要条件之一[6]。

表1 1日08时—2日20时巴中(32°N，107°E)700 hPa、850 hPa风速(m/s)和比湿(g/kg)Tab.1 1 At 08∶00 to 2 at 20∶00,the wind speed (m/s) and specific

由表1可知，1日08时—2日20时，巴中地区低层风速迅速增大，低空急流建立，为暴雨区输送了源源不断的水汽。700 hPa最大比湿达到10 g/kg，850 hPa最大比湿达到12 g/kg。特别是2日下午已经出现较大的降水，但到2日20时，由于低空急流的不断输送，低层比湿不降反升，为2日夜间的降水提供了有力的保障。

此次暴雨天气降水过程期间，水汽的辐合也为暴雨区在时空上的持续提供了有利条件。从水汽通量散度(图3)来看，无论是850 hPa还是700 hPa，巴中地区都为水汽辐合，辐合中心强度值达-6×10-2g·cm-2·s-1，水汽辐合中心与此次的暴雨区域极为一致。在2日14时，700 hPa水汽辐合较弱，850 hPa在巴中则为水汽辐合中心，与系统形势一致。到3日02时，随着700 hPa切变的东移南压，水汽辐合较2日14时明显增强，配合850 hPa的水汽辐合，这也造成了2日后半夜降雨强于2日下午。

图3 2日14时700 hPa (a)和850 hPa(b)水汽通量散度、2日02时700 hPa (c)和850 hPa(d)水汽通量散度Fig.3 2 At 14∶00,the Water vapor flux divergence of 700 hPa (a) and 850 hPa(b) 2 at 02∶00,the Water vapor flux divergence of 700 hPa (c) and 850 hPa(d) (unit:g.cm-2.s-1)

6 能量条件

由表2可知,1日08时,达州站的K指数为28 ℃，Si指数为1.19 ℃，850 hPa假相当位温为55.82 ℃，能量条件差，大气层结稳定。到2日08时，随着低层风速增大，低空急流建立，K指数为39 ℃，Si指数为-1.68 ℃，850 hPa假相当位温为64.5 ℃，500与850 hPa假相当位温差值为-7.34 ℃。能量有所增强，大气层结也转为不稳定，有利于对流的发生。2日20时，由于前期降水，K指数为36 ℃，略有下降，Si指数为1.44 ℃。但由于低空急流的输送，850 hPa假相当位温为64.27 ℃，基本没有降低，500与850 hPa假相当位温差值为-8.51 ℃，不稳定和能量条件维持。经过一段时间的积累，到2日后半夜，动力条件进一步加强，配合地面冷空气的触发，出现了对流天气，加强了降雨强度。

表2 1日08时—2日20时达州探空站K指数、Si指数、850 hPa假相当位温、500 hPa与850 hPa假相当位温差值(单位：℃)Tab.2 1 At 08∶00 to 2 at 20∶00,the K index, Si index, 850 hPa pseudo-equivalent temperature, 500 and 850 hPa false equivalent temperature difference of the Dazhou sounding station (unit:g.cm-2.s-1)

7 结论

①本次暴雨天气过程，500 hPa南北支系统低槽配合东移，低层有低空急流建立，同时有700 hPa的切变和850 hPa的辐合配合，地面图上有冷空气侵入盆地。

②过程期间大气表现为低层辐合高层辐散的垂直结构，辐合层发展至400 hPa，且正涡度区发展深厚，高达200 hPa。低层辐合、高层辐散的分布有利上升运动发展，正涡度有利于低层减压，利于强降水的发生。

③低层风速迅速增大，低空急流建立，为暴雨区输送了源源不断的水汽。水汽辐合中心与强度的时空分布与降雨一致。

④低空急流为暴雨区输送了能量和水汽，使大气层结不稳定。随着动力条件进一步加强，配合地面冷空气的触发，出现了对流天气，加强了降雨强度。

[1] 刘庆，詹兆渝.四川暴雨气候背景分析[J].气象，2004,90(4):23.

[2] 陈忠明,徐裕华,刘富明，等.“89.7.9”川东北持续性特大暴雨的中尺度分析[J]．四川气象,1994,3：8-12.

[3] 肖递祥,顾清源,祁生秀，等.2007 年7月川东北连续3场大暴雨过程的诊断分析[J].暴雨灾害,2008,9:231-236.

[4] 刘林春,肖天贵,罗娟.川东北一次秋季暴雨的诊断分析[J].成都信息工程学院学报,2013,4：168-174.

[5] 肖洪郁,肖红茹.川东北两次特大暴雨过程对比分析[J].四川气象,2005,1:13-16.

[6] 陶诗言.中国之暴雨[ M ].北京：科学出版社,1980:255.