2016年7月湖南地区一次暴雨过程分析

刘静娴

摘 要：利用中国气象局提供的常规地面观测资料等，对2016年6月30日-7月5日湖南持续暴雨过程进行天气学诊断分析。结果表明：（1）此次暴雨过程是西太平洋副热带高压、短波槽、低空急流及地面弱冷空气共同作用的结果。（2）此次暴雨过程水汽条件充足，水汽通道及急流发展完整，利于暴雨的形成。（3）垂直运动对暴雨作用极为明显，低层辐合高层辐散利于垂直运动发展，有利于暴雨强度增强。

关键词：暴雨；系统配置；水汽；急流；垂直运动

中图分类号：P458.121 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）11-0227-05

1 引言

每年的六月中旬到七月上旬是我国的江淮梅雨季。梅雨是指每年6月中旬到7月上、中旬初夏，中国长江中下游指宜昌以东的28-34°N范围内或称江淮流域至日本南部这狭长区域内出现的一段连阴雨天气，梅雨季节梅雨季里空气湿度大、气温高，降水量大，有时可达暴雨程度。中国雨带的位置通常与西太平洋副热带高压的活动有关，对于由低槽和副高相互作用下产生的强降水，许多专家通过分析已得出了有意义的结论[1-2]，对于梅雨季节南方暴雨发生发展的成因及分析，已有许多学者进行过细致的研究。其中，陶诗言等[3]分析过2007年3次梅雨锋暴雨过程，总结了梅雨静止锋的动力学和热力学结构特征。也有很多学者研究指出[4-7]，干冷空气的加入与西南急流的变化对暴雨的形成也有很大的影响。暴雨直接影响到人民的生命财产安全，2016年7月的这次暴雨过程，造成湖南多地受灾，湘西、湘北多处公路中断，铁路沿线塌方。因此，为了提高预报质量，保障人民生命财产安全，对已发生的暴雨过程进行深化研究是十分必要的，及时总结经验，以更好地掌握其特点。众所周知，暴雨的形成具有三个条件：充足的水汽供应、强烈的上升运动以及较长的持续时间。本文通过这三个方面对2016年7月发生在湖南的一次暴雨过程进行了探讨。

2 过程概况

根据湖南省地面观测站数据显示，2016年6月30日08时-7月5日20时，湖南省北部降水量普遍在50mm以上，主要集中在湘北地区，最大累计降水中心位于湘东北岳阳等地，降水总量达到250mm以上（图1）。其中，24h最大降水量出現在7月3日的溆浦站，降水量达到217.3mm，强降水使湘北地区局地出现了洪涝灾害。

此次过程从6月30日08时开始至7月5日20时结束，持续了6天，降水量大，降水范围广，24h降水量大于50mm的站点有62个，主要集中在7月3日，达到了28个，降水量大于100mm的站点有19个（以上均为国家站）。本次降水主要集中在湘北，雨带有东移南压的特点。从逐日降水来看，暴雨影响范围主要集中在湖南北部。6月30日降水量均在50mm以下，主要分布在向西北部、张家界、常德、岳阳北部等地区，7月1日开始，降水量逐渐增大，且雨带缓慢南压，2日强降水带以东北-西南走向呈窄带状影响湘东北到西南地区。3日降水量最大，强降水区呈带状影响湘中以北，怀化及岳阳地区均出现了100mm以上的暴雨。之后转入降水减弱阶段，4日湘东北地区降水仍较强，而湘南地区基本无降水。

3 环流背景

此次暴雨过程是副热带高压、短波槽、西风急流及弱冷空气共同作用的结果，环流形势分析如下：

图2为6月30日-7月5日平均200hPa高度场（a）及500hPa高度场（b）。从200hPa高度场上可以明显看到南压高压的位置及强度。南压高压是下半年位于南亚对流层上部的反气旋环流系统，是影响中国夏季天气和大范围旱涝分布的重要环流系统。图中，南压高压范围广阔，贯穿整个亚欧大陆南部，东部到达太平洋西侧，我国的青藏高原及长江以南均在其影响范围内。南亚高压的强盛，保证了高层的辐散抽吸作用，有利于上升运动的维持。

从500hPa图上可以看出，欧亚地区中高纬维持两槽一脊形势，两槽分别位于东亚沿海及西西伯利亚，中间贝加尔湖地区为一宽广的弱脊。中纬度西风带上有短波槽波动，并不断东移至长江中下游地区。2日夜间到3日白天短波槽扫过整个湘中以北地区，并在东移过程中转为东北-西南走向（图略）。图中也可以看到，西太平洋副高脊线稳定在20°N附近，平均西伸脊点在110°E左右，湖南地区处于副高的西北侧，受西南暖湿气流的影响，水汽通道也建立在这一区域。同时，在28°N以北湖南区域上游为西北气流，短波槽的经过，携带弱冷空气影响湖南，而28°以南为副高外围的西南暖湿气流，这使得28°N附近形成了冷暖交汇带，利于降水的发生。而短波槽经过的时间段也正是此次暴雨过程降水量最大的时间段，可见，副高的位置、短波槽的扰动及其携带的冷空气对暴雨的产生具有极为明显的影响。

图3为6月30日-7月5日逐日500hPa高度场。图中可见，6月30日-7月5日副高脊线在20-25°N南北摆动。6月30日副高仍较为强盛，湖南大部分区域处于副高控制范围内，副高脊线位于22°N附近，588dagpm线西伸至102°E左右。从7月1日开始，副高稍有东撤南压，整个湖南转为副高西北侧形势，受副高外围西南气流影响。到4日副高脊线南压至20°N附近，588hPa线最西侧东撤至115°E左右。到5日，副高再次加强西伸，湖南区域处于588线范围内。由此可见，7月1日-5日，副高的位置维持较为稳定，使得湖南一直位于副高边缘，有利于西南暖湿气流对湖南地区的水汽输送。

4 水汽条件

充足的水汽是产生暴雨的重要条件。前面提到，6月30日到7月5日的副高位置的变化使得湖南区域处于副高西北侧的西南气流中，副高的位置有利于湖南地区的水汽输送。而副高西北侧的低空急流也对暴雨的形成具有重要的影响。图4给出了6月30日-7月5日逐日700hPa风场，阴影表示风速大于12m·s-1的区域（单位：m·s-1）。由图可知，此次降水过程，湖南上空稳定维持了一支西南风急流，基本呈东北-西南走向，水汽输送和辐合是与西南气流密切相关的，700hPa急流中心一般在风速大于12m·s-1的区域，在整个降水过程期间，急流轴上均出现了强风速中心。30日开始，西南急流从广东开始逐渐建立，7月1日急流区影响湘南地区，中心风速加大，2日急流范围最大，从两广地区一直延伸到华东，覆盖了整个湖南区域，风速也较大，3日开始急流稍减弱，但中心仍较强，影响湘中以南地区，4日急流进一步减弱且位置有所东移，主要影响地区转为江西及华东地区。低空强西南急流将水汽向湖南及长江中下游地区输送，同时，低空急流有强烈的辐合上升作用，也提供了一定的动力作用。对应每日的降水区，可以发现暴雨区主要出现在西南急流轴的左侧。但由降水资料可知，降水最强日出现在3日，而急流最强出现在2日，这与暴雨的其他配置的配合有密切关系。

图5给出了6月30日-7月5日逐日整层积分水汽通量（单位：kg·m-1·s-1）。从图中可以清晰看出水汽来源的变化及水汽输送强度的变化。降水过程期间，在中南半岛地区稳定维持有一低压槽，以保证西南气流源源不断地将水汽向长江中下游输送。6月30日-7月4日水汽主要来源于孟加拉湾，5日孟加拉湾的水汽输送明显减弱。从强度来看，7月1日水汽输送强度最强，水汽通道中心从华南呈东北-西南走向覆盖整个长江流域，2日和3日水汽通量稍弱，湖南区域强中心覆盖除湘西北以外的所有地区，至4日开始，水汽来源稍有改变，变为由孟加拉湾及东海共同输送水汽，但强度明显减弱，湖南区域仅湘东地区仍有影响。1日-4日强中心略有南压，到5日中南半岛处的低压槽已不明显。

综上所述，7月1日-3日湖南区域均收到了西南低空急流的影响，保证了水汽的输送，同时，也有较为完整的水汽通道从孟加拉湾地区将水汽源源不断地输送至湖南区域，保证了此次暴雨过程良好的水汽条件。

5 动力条件

此次暴雨的主要影响系统是500hPa短波槽和中低空切变线。500hPa短波槽从青藏高原东移，并逐渐转为东北-西南走向，在2日夜间到3日白天横扫过湖南区域。再看中低空切变线，7月2日08时开始，中低空在湖北南部有切边线影响，夜间开始缓慢南压，3日切变线在湘北地区维持。3日在切变线与短波槽共同影响下，湘北地区动力辐合加强，有利于暴雨维持。

图6为6月30日-7月5日逐日700hPa流场和正涡度场。图中可以看出，切变线从7月1日开始维持在两湖交界至湘北地区，切变线上有明显的正涡度，利于在切变线上生成低涡并东移。2日图中，沿着切变线，正涡度明显加大，在湘北出现了8×10-5s-1的涡度值，正涡度的增加，导致气旋性辐合增强，在湘北地区出现了闭合的低涡，对应有上升运动，有利于对流运动的发展，为强降水提供了有力的动力条件。同理，3日湖南地区的相对涡度大值区出现在湘中一带，促进对流运动加强，上升运动明显，利于暴雨的形成。4日以后，湖南区域的正涡度明显减弱，这与实际从4日开始降水量逐渐减少也是相配合的。

根據前面的分析，此次强降水过程中，低空急流的左侧伴有散度辐合中心，良好地对应了降水的落区，而在高空急流的右侧有散度的辐散，这有利于垂直运动的发生。分析6月30日-7月5日逐日沿108°-115°E平均西风风速 （单位：m·s-1）及垂直速度（单位：10-2Pa·s-1）的纬度-高度剖面（图7）可见，高空急流右侧出现了强垂直速度中心时，利于降水的形成。从高空急流强度来看，6月30日往后的急流强度是逐渐减弱的，至4日已基本趋于消散，而湖南区域（24°38′N～30°08′N）在此次过程中均处在高空急流的右侧。垂直速度中心的位置与雨区基本对应。6月30日，26～30°N整层垂直速度基本维持负值，整个湖南区域低层垂直运动以下沉为主。7月1日30°N附近也就是湘北地区整层维持上升运动，这与1日降水区出现在湘北对应。7月2日垂直速度正值区范围进一步扩大，仅在26-27°N的低层仍有较弱的下沉运动，正值中心位于28-29°N的中高层，而实际降水分布也证实在这一区域出现了50mm以上的降水。7月3日，湘南的中层仍有微弱的下沉运动存在，在27-29°N维持了一个极强的垂直速度正值中心，中心值达到64×10-2Pa·s-1，整层维持一个强上升运动，结合7月3日的27-29°N附近低层位于低空急流左侧的辐合及高层位于高空急流右侧的辐散，配合源源不断地水汽输送，以及正涡度发展引起的切变扰动，各项配置共同作用，造成了7月3日在27-29°N出现了大范围的暴雨，部分地区降水量达到100mm以上。4日后，高空急流趋于消散，垂直运动也明显减弱，到5日，此次降水过程结束。

6 结语

本文利用常规观测资料，以暴雨的形成机制为出发点，对2016年6月30日-7月5日湖南地区一次暴雨过程进行了分析，主要结论如下：

（1）此次暴雨过程在副高强盛、青藏高原短波槽东移以及地面弱冷空气活动的共同作用下产生。其环流形势特征是：500hPa亚欧中高纬地区维持两槽一脊形势，西风带有短波槽活动，高层南压高压强盛，其高层辐散抽吸作用为此次暴雨过程提供了稳定的上升运动条件。副高位置稳定，脊线稳定在20°N附近，平均西伸脊点在110°E左右，副高北侧暖湿西南气流输送与北方弱冷空气在长江中下游形成冷暖交汇，形成了稳定的梅雨锋，导致了湖南地区此次暴雨过程。（2）此次暴雨过程水汽条件十分充足，在1-4日均有低空急流和水汽通道向湖南地区源源不断地输送水汽，保证了此次过程的水汽条件。（3）分析此次暴雨过程的降水强度分布可知，垂直运动对暴雨作用极为明显，低层辐合高层辐散利于垂直运动发展，有利于暴雨强度增强。由水汽条件分析可知，1-4日水汽都十分充足，但只有2日和3日出现了大面积的暴雨，这就说明暴雨的形成与垂直运动的配合有极为密切的关系。最强降水日7月3日的水汽动力条件均配合完整，降水落区与垂直运动最强区域也基本吻合。因此，关注垂直运动的范围及发展情况，可为强降水落区的预报提供参考。

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