准静止锋背景下的贵州两次暴雨天气过程对比分析*

肖艳林，池再香，严 锐，瞿中友，刘丽娟

(1.贵州省六盘水市气象局，贵州 六盘水 553000；2.山西省晋中市气象局，山西 晋中 030600)

1 引言

贵州地处云贵高原斜坡上，地势西高东低，夏季多雷雨、暴雨天气，由于贵州为喀斯特地貌，局地暴雨、大暴雨极易引发滑坡、山洪、泥石流等次生灾害。贵州一般每年4月底—5月初进入雨季，6—7月雨量最大，多暴雨天气。贵州暴雨、大暴雨主要集中于夏季，其中季、月、旬中暴雨最集中的时段是6月[1]。国内外许多学者对暴雨成因和暴雨预报技术等方面开展了大量研究，尤其是对江淮流域和华南华东暴雨关注多，对贵州暴雨关注较少，陈忠明等[2-7]指出，西风槽、低涡、辐合线、切变线等是西南地区降水天气的常见低值系统，低涡的维持和发展与西南低涡东部低空急流活动相关。不少学者把暴雨形成研究重点集中在低涡的贡献上[8-11]。池再香等[12]通过对贵州省黔东南州近10 a夏季发生局地暴雨的各物理量场的特征、主要影响系统以及地形等综合分析，表明黔东南局地暴雨与西太平洋副高变化有密切关系。云贵准静止锋也是造成贵州暴雨的重要影响系统，寿绍文指出[13]，云贵准静止锋锋生是贵州暴雨发生发展的有利机制之一。杨洋等[14]研究表明，准静止锋周围的准地转上升运动呈现出东北—西南走向的带状分布，且其极大值位置与降水中心相对应。杜正静等[15]研究了滇黔准静止锋背景下的贵州春季暴雨形成机制，得出准静止锋与贵州春季暴雨关系密切。目前，滇黔准静止锋影响贵州夏季暴雨的研究较少。贵州2014年6月9日凌晨发生在黔西南州兴义市暴雨天气过程，造成南盘江、泥凼两乡镇引发洪涝灾害，致6 092人受灾，直接经济损失519.5万元；26日夜间暴雨天气过程造成黔东南州黎平县德顺乡因强降雨引发泥石流，致5户民房被冲毁，2人受伤，2人被埋遇难，因此，本文针对以上两次暴雨过程，从水汽条件和动力条件入手，分析其在云贵准静止锋背景下发生的不同特征，建立贵州暴雨影响系统概念模型,找出垂直环流结构对暴雨天气过程的贡献，为贵州暴雨预报提供理论依据。

2 资料和方法

利用常规探空资料、地面观测资料及NCEP1.0°×1.0°逐6 h再分析资料，其余物理量均由基本资料计算得出。

根据杜正静等[16]研究云贵准静止锋分型成果，2014年6月9日暴雨08时受位于滇东的Ⅱ型准静止锋影响，26日暴雨08时受位于贵州东北部的Ⅳ型准静止锋影响。

3 暴雨分布特征及其与云贵准静止锋的关系

3.1 暴雨分布特征

由图1a看出，9日暴雨过程有117个测站达到暴雨及以上量级，最大降水量出现在黔西南州册亨县的秧坝站(177.3 mm)；落区比较集中，主要集中在六盘水市南部、黔西南州和黔南州北部，呈团状分布。由图1c看出，26日暴雨过程有230个测站达到暴雨及以上量级，最大降水量出现在黔东南州黎平县城(156 mm)；暴雨范围较9日暴雨偏大，且暴雨落区较为分散，主要集中在六盘水市南部、黔西南中南部、黔南州中部一线和黔东南州中部以南，呈自西向东带状分布。

从各代表站逐时雨量分布来看，9日暴雨主要集中在9日22时—10日04时(图1b)，26日暴雨主要集中在26日19时—27日05时(图1c)。两次暴雨均出现45 mm/h以上的短时强降水。

总之，9日暴雨中心位于贵州西南部和中部，具有团状分布特征；26日暴雨中心位于贵州中部偏南且呈自西向东带状分布。两次暴雨强度基本相同，但9日暴雨范围比26日的偏小。

图1 2014年6月9日08时—10日08时贵州降水量和准静止锋20时位置(a)及代表站逐时降水分布(b)、26日08时—27日08时贵州降水量和准静止锋20时位置(c)及各代表站逐时降水分布(d )(单位：mm)，图a、c中的黑实线为20时准静止位置Fig.1 (a)Precipitation of Guizhou from 08∶00 BT 09 to 10 June 2014,(b) per hour precipitation of several representative station from 08∶00 BT 09 to 10 June 2014,(c) precipitation of Guizhou from 08∶00 BT 26 to 27 June 2014,(d) per hour precipitation of several representative station from 08∶00 BT 26 to 27 June 2014.(the black solid line in figure a and figure c is the position of Quasi stationary front at 20∶00)

3.2 暴雨分布与云贵准静止锋的关系

由表1可知，9日08时，云贵准静止锋位于滇黔之间(简称Ⅱ型准静止锋)[16]，云南中西部受中心气压为1 000.5 hPa的热低压影响，贵州大部受冷高压底部影响。14时热低压发展增强至贵州西南部，其中心强度为997.5 hPa，准静止锋北抬。结合图1a，20时准静止锋增强东伸，在贵州境内呈西北—东南向线(简称Ⅲ型准静止锋)[16]。10日08时，静止锋北侧冷空气增强，热低压减弱南撤，准静止锋转竖并向西移至滇黔之间。由表1看出，26日08时，贵州大部受地面热低压控制，热低压中心位于贵州中南部，中心气压为1 004 hPa，此时准静止锋位于贵州东北部且呈准东西走向(简称Ⅳ型准静止锋)[16]，14时冷空气从正北方向南下补充影响贵州，热低压向南压至贵州西南部，其中心强度为1 002 hPa；20时，热低压西退至滇中，结合图1c，原位于贵州东北部的准静止锋活跃增强，在贵州呈准自西向东向分布(简称Ⅲ型准静止锋)[16]。两次暴雨的影响环流类型均为两槽一脊型，冷空气影响路径均为正北方向，且对流开始时间与云贵准静止锋西进时间较一致。

综上所述，影响两次暴雨的准静止锋均在20时呈准东西走向的Ⅲ型云贵准静止锋，9日暴雨的准静止锋位于威宁东部—贵阳南部—黔东南黎平一线，呈西北—东南向分布；26日暴雨的准静止锋位于威宁南部—贵阳南部—黔东南天柱一线，呈西北—东向分布。结合暴雨落区，两次暴雨均集中分布在准静止锋附近及其偏南一侧，跨越纬度约为1°。

表1 两次静止锋背景下暴雨过程特征统计Tab.1 the characteristics statistics of two torrential rain process in the background of stationary fronts

3.3 影响系统概念模型

两次暴雨过程均为东亚大槽稳定维持，中低纬度多高原槽东移、低空切变、冷空气和云贵静止锋共同影响的结果。

9日08时,200 hPa高空急流入口区位于河套以西，出口区位于我国黄淮地区。500 hPa东亚中高纬度地区有两槽一脊，东北低涡稳定少动，这种配置有利于准静止锋北侧冷空气维持，从河套到贝加尔湖一带为高压脊控制，低纬地区多波动；20时前后(图2a)，四川盆地到河套一带均受高空槽影响，且温度槽与高度槽呈等位相，但温度槽振幅大于高度槽，有利于高度槽的发展。700 hPa东北地区低涡切变延伸至江苏以东地区，湖南东北部受低涡影响，四川盆地东南侧有切变，且切变位置超前于槽的位置；20时(图2a)切变位置与高空槽的位置几乎重合，并东移影响贵州西部—东北部，有利于产生强降水天气，在滇西北—滇东南有切变维持；在整个降水时段内，中低层水汽主要来源于切变线南侧的孟加拉湾。850 hPa贵州北部在08—14时有风向切变，切变线20时南压到贵州南部边缘(图2a)。随着影响系统的南下减弱，10日08时降水趋于结束。

26日08时，200 hPa高空急流入口区位于河套以西，出口区位于山东半岛以东。500 hPa东亚中高纬度地区呈两槽一脊型，并在贝加尔湖以西出现阻塞高压，东亚大槽稳定发展，有利于准静止锋北侧冷空气发展，河套以东到川东有高原槽，滇东有南支槽，副热带高压主体(588线)位于华南；20时(图2b)东亚大槽稳定维持，高原槽和南支槽维持， 588线北抬至贵州南部边缘；27日08时，东北地区有低涡存在，贵州西南部受南支槽影响，588线维持在贵州南部边缘。700 hPa的低涡位于江苏一带，低涡切变线伸至川中；20时(图2b)切变线西段南压至贵州北部；27日08时，切变线南压至贵州东南部。850 hPa的切变线位于河南南部—湖南北部—贵州北部一线，切变线西段20时南压到贵州南部， 27日08时该切变线维持在贵州南部边缘。中低层水汽主要来源于切变线南侧的孟加拉湾和北部湾。

图2 2014年 6月9日20时(a)和26日20时(b)暴雨过程影响系统模型Fig.2 (a)System configuration of torrential rain Process at 20∶00 9 June 2014.(b) System configuration of torrential rain Process at 20∶00 26 June 2014

4 暴雨产生的基本条件

4.1 水汽条件

暴雨区的中低层水汽需达到饱和，源源不断的水汽供应是暴雨形成的必要条件。陶祖钰[17]研究指出，暴雨的产生必须满足充足的水汽和快速凝结这两个基本条件，而凝结的快慢决定于上升速度的大小。

由9日暴雨和26日暴雨过程中不同时刻的850 hPa和700 hPa比湿场(图略)可知，9日08时，700 hPa贵州西南部比湿达11 g/kg，850 hPa的湿舌由贵州西南部伸至贵州中部，比湿为15 g/kg；14时, 700 hPa的湿舌在川中，贵州西南部比湿为10 g/kg,850 hPa贵州西南部比湿维持15 g/kg以上；20时，700 hPa贵州西南部比湿增大到12 g/kg,850 hPa比湿亦增大到17 g/kg，水汽明显增加；10日02时，贵州西南部上空700 hPa和850 hPa的比湿维持；10日08时，贵州西南部700 hPa比湿降为11 g/kg，850 hPa比湿降为14k/kg，850 hPa的比湿明显减小，这与强降水变化基本一致。26日08时，贵州西南部上空700 hPa比湿为12 g/kg，850 hPa比湿为15 g/kg以上；14时，比湿少变； 20时，700 hPa比湿维持少变，850 hPa比湿增大到17 g/kg以上， 850 hPa水汽明显增加；27日02时，700 hPa比湿降为11 g/kg，850 hPa比湿降为14k/kg，850 hPa比湿明显减小；08时，700 hPa和850 hPa的比湿维持少变，这与强降水变化基本一致。

由9日20时风场及水汽通量散度看出(图3a)，9日暴雨水汽是由孟加拉湾经云南到达贵州北部的西南气流输送；26日暴雨由两支水汽带输送 (图3b)：一支为孟加拉湾经云南到达贵州北部的偏西气流，另一支是由副高外围从北部湾经广西到贵州东南部的西南气流。由图3a还可以看出，9日暴雨天气过程，四川东南部700 hPa有明显的气旋式涡旋，而26日暴雨天气过程是受梅雨锋西段切变线的影响(图3b)。在9日暴雨发生时, 贵州700 hPa风速较小，而广东—广西风速较大，有利于水汽在贵州中部以西南地区集聚，故9日暴雨落区呈团状分布；在26日暴雨发生时， 贵州700 hPa中部以北风速较小，中部以南风速较大，有利于水汽集聚在贵州中部呈东西带状分布，故26日暴雨落区呈带状分布。两次暴雨过程中，贵州西南部均为水汽通量辐合区，但9日的辐合区比26日的偏大，这与风场的分布有极大的关系。

图3 2014年6月9日20时(a)、26日20时(b)700 hPa风场及水汽通量散度叠加(阴影区为水汽通量散度，单位为10-7g/cm2)Fig.3 (a) 700 hPa wind and divergence of water vapor flux at 20∶00 09 June 2014 (b) 700 hPa wind and divergence of water vapor flux at 20∶00 26 June 2014 The shaded area is the divergence of water vapor flux；Unite: 10-7g/cm2

4.2 动力条件

4.2.1 流场及速度场 由图4(a)看出，9日20时，暴雨区东部为深厚的反气旋环流影响,贵州西南部位于东南气流与西南气流交汇处，且汇合面呈前倾结构，有利于产生对流性短时强降水。10日08时(图略)，贵州西南部垂直方向上转为反气旋环流前部东北气流控制，不利于水汽输送，表明降水减弱。结合图4(c)，贵州西南部(105°E)上升运动较弱，垂直上升运动伸展到300 hPa，从地面到500 hPa均为上升运动大值区，其中心值(-0.7 Pa/s)在700～650 hPa之间；贵州南部(105 ～107°E)700 hPa层以下转为下沉运动，700～500 hPa为上升运动，其中心值为-0.8 Pa/s。

从图4(b)看出，26日20时，贵州西南部(105°E)上空为气旋环流控制，且位于西南气流与副热带高压外围偏南气流的交汇处，且汇合面呈前倾结构，有利于产生对流性的短时强降水。27日08时(图略)，气旋中心移至109°E，气旋环流沿副热带高压外围移动，随着气流交汇减弱，降水随之减弱。结合图4(d)，贵州西南部(105°E)200 hPa以下均为垂直上升运动，其中心值(-0.4 Pa/s)在780～620 hPa之间，上升运动较弱；另一个上升运动中心位于贵州东南部(107°E)，且上升运动极强，其中心值达-1.1 Pa/s，与降水大值区有较好的对应。27日02时(图略)，原位于西南部的垂直上升运动中心强度加强为-1.0Pa/s；位于东南部的上升运动中心分裂为两个， 一个为位于300～400 hPa的-1.2 Pa/s，另一个为800 hPa 附近的-0.4 Pa/s，中心强度弱，500 hPa以下几乎为下沉运动，贵州南部的降水随之减弱。

图4 2014年6月9日20时(a)和26日20时(b)沿25°N的100～115°E流场垂直剖面以及9日20时(c)和26日20时(d)沿25°N的100～115°E垂直速度剖面(阴影区为地形，垂直速度单位：Pa/s)Fig.4 (a) vertical cross-section of stream field at 20∶00 BT 09 June 2014 along 25°N (b) vertical cross-section of stream field at 20∶00 BT 26 June 2014 along 25°N (c) vertical cross-section of velocity at 20∶00 BT 09 June 2014 along 25°N (d) vertical cross-section of velocity at 20∶00 BT 26 June 2014 along 25°N The shaded area is terrain, Unite of vertical cross-section of velocity: Pa·s-1

综上所述， 9日暴雨发生在高压底部东南气流与偏西气流交汇处，暴雨落区与垂直上升中心有较好的对应关系；26日暴雨发生在低涡前部偏西南气流与偏南气流的交汇处，且存在两个垂直运动中心，一个位于贵州西南部，另一个位于贵州东南部，暴雨落区与两个垂直运动中心有较好的对应关系。由此可见，暴雨落区与垂直运动中心位置、范围大小和强度有密切关系。

4.2.2 散度场 由散度场垂直剖面(图5a)看出，9日20时，贵州西南部600 hPa以下均为辐合区，辐合中心强度达-12 s-1；600～200 hPa为辐散区，辐散中心在450 hPa、300 hPa附近，中心强度分别为3 s-1、6 s-1；200～100 hPa为辐合区，其中心强度达-9 s-1，贵州西南部由低层到高层呈辐合(近地面～600 hPa)—辐散(600～200 hPa)—辐合(200～100 hPa)分布状态。10日08时(图5b)，低层600 hPa及以下辐合中心强度为-6 s-1，较9日20时明显减弱；600～200 hPa辐散区中心强度增强为8 s-1，较9日20时明显增强；200～100 hPa辐合区的中心强度为-8 s-1，较9日20时略有减弱。

由图5c看出，26日20时，贵州700 hPa以下为辐合区，中心强度(-10 s-1)位于西南部；700～350 hPa为辐散区，辐散中心位于400 hPa，其中心强度(8 s～1)在西南部；350～100 hPa为辐合区，辐合中心位于300 hPa，其中心强度(-8 s-1)在西南部。故，西南部上空呈现出低层辐合(近地面～700 hPa)—中层辐散(700～350 hPa)—高层辐合(350～100 hPa)的结构，但东部地区没有明显的低层辐合、高层辐散配置。27日08时(图5d)，贵州西南部的辐合区明显向东延伸，从108°E延伸至115°E，贵州中部以南地区300 hPa以下均为辐合区，但近500 hPa以下辐合较弱，辐合中心强度只有-5 s～1，而在400 hPa有较强辐合中心，辐合中心达-10 s～1；300～100 hPa均为辐散区，其中心强度(25 s～1)位于200 hPa处。因此，26日夜间强降水主要集中在西南部，27日08时贵州西南部降水减弱，东南部降水增强，与辐合辐散的配置相吻合。

由此可见，辐合辐散配置对贵州暴雨落区及其强度中心具有较好的指示意义。

图5 2014年6月9日20时(a)、10日08时(b)、26日20时(c)、27日08时(d)沿25°N的100～115°E散度垂直剖面 (阴影区为地形，单位：10～5s～1) Fig.5 (a)vertical cross-section of divergence at 20∶00 09 June 2014 along 25°N (b)vertical cross-section of divergence at 08∶00 10 June 2014 along 25°N (c) vertical cross-section of divergence at 20∶00 26 June 2014 along 25°N (d) vertical cross-section of divergence at 08∶00 27 June 2014 along 25°N The shaded area is terrain,unite: 10～5s～1

5 结论与讨论

5.1 结论

①9日暴雨落区受Ⅱ型准静止锋影响，暴雨主要集中在贵州六盘水市南部、黔西南州和黔南州北部，降水时段比较集中，暴雨落区具有团状分布特征；26日暴雨受Ⅳ型准静止锋影响，暴雨主要集中在六盘水市南部、黔西南中南部、黔南州中部一线和黔东南州中部以南，降水时段偏长，暴雨落区呈东西带状分布。两次暴雨发生时的20时准静止锋均转为Ⅲ型云贵准静止锋，结合暴雨落区来看，暴雨集中分布在20时的准静止锋附近及其偏南一侧，跨越纬度约1°。

②9日暴雨的水汽是由孟加拉湾经云南到达贵州北部的西南气流输送，26日暴雨的水汽分别由孟加拉湾经云南到达贵州北部的偏西气流和副高外围从北部湾经广西到贵州东南部的西南气流输送。9日暴雨发生时, 贵州700 hPa风速较小，而广东—广西风速较大，有利于水汽在贵州中部以西南地区集聚，故9日暴雨落区呈团状分布；26日暴雨发生时， 700 hPa贵州中部以北风速较小、中部以南风速较大，有利于水汽集聚在贵州中部呈东西带状分布，故26日暴雨落区呈带状分布。

③9日暴雨天气过程只有一个垂直运动大值中心，26日暴雨天气过程有两个垂直运动大值中心，暴雨落区与垂直运动大值中心有较好的对应关系。9日暴雨落区主要出现在贵州西南部，而26日暴雨落区分别出现在贵州西南部和贵州东南部，且暴雨天气与低层辐合—中高层辐散—高层辐合的配置密切相关。

5.2 讨论

贵州地形复杂，暴雨发生的落区预报十分困难。9日和26日的暴雨天气过程，均表现为在20时为Ⅲ 型静止锋，杜正静[18]等研究表明,除每年的7月外，每个月均有准静止锋存在，Ⅲ型准静止锋对5月、6月和8月云贵地区暴雨有重要影响。本文只分析了6月两次静止锋背景下发生的暴雨天气过程，不能完全代表准静止锋影响下的贵州夏季暴雨特征。因此，分析静止锋影响下的贵州暴雨天气特征及其建立预报模型还有待进一步选取更多的典型个例、应用更多的精细化观测资料进行研究。