近3 a岳阳暴雨时空分布规律及形势特征分析

喻长建，陈姣荣，喻 宇

(1.湖南省岳阳市气象局,湖南 岳阳 414000;2.湖南省湘阴县气象局,湖南 湘阴 414600)

0 引言

洞庭湖区地处中纬度亚热带地区,是受气象灾害影响严重的地区,暴雨是洞庭湖区汛期主要灾害性天气[1-3],多年来许多学者对暴雨时空分布、中尺度系统特征、数值模拟研究、气候变化特征进行了深入的研究[4-7]，暴雨个例分析、成因分析仍是当前气象工作者的重要课题[8-9]。黄秋霞等[10]基于昌吉市2008—2015年逐时自动降水资料,分析了主汛期(5—8月)降水日变化特征。叶成志等[11]根据地形作用对“碧利斯”台风造成的湖南大暴雨环流特征进行了分析。喻长建等[12]根据地形作用指出药姑山、幕阜山、连云山山地是岳阳盛夏强对流天气的主要发源地。上述研究为本文提供了有价值的借鉴，但针对岳阳市暴雨时空分布规律的研究较少，因此本文应用EC形势场资料和降水量实况资料，对岳阳的暴雨时空分布规律及其天气形势进行分析研究，为预报预警提供参考。

1 岳阳地形特征

岳阳市西部为湖区、东部为山区(见图1)。华容县位于北洞庭湖平原，湘阴县位于南洞庭湖平原，临湘市、平江县为药姑山、幕阜山、连云山山地，岳阳县、汨罗市则为湖区与山地的丘陵地带。药姑山位于临湘市东侧龙源乡，海拔高度为1 260 m，幕阜山主峰位于平江县东北南江和虹桥之间，海拔高度1 596 m，连云山主峰位于平江县东南献冲乡，海拔高度1 600 m，幕阜山、连云山呈东北—西南走向，两山之间为东北—西南低谷山地，在山谷之间形成一条河流为汨罗江向西偏北流入洞庭湖，幕阜山北侧也有一东北—西南低谷山地，也形成一条河流为新墙河向西流入洞庭湖，药姑山、幕阜山、连云山呈南北向排列，是影响湘东北地区天气的主要地形。

图1 岳阳各站白天暴雨逐时平均雨量(单位:mm)Fig.1 Average hourly precipitation of daytime rainstorm at each station in Yueyang (mm)

2 暴雨资料来源及分区标准

2.1 资料来源

暴雨资料来源于岳阳国家气象站和区域气象站共计238站，以白天(08—20时)或晚上(20—08时) 12 h成片≥5站雨量≥50 mm作为暴雨个例统计。资料年代为2015—2017年。

2.2 暴雨区域划分标准

在统计的暴雨个例中，以暴雨站数≥总站数的25%的个例作为全市性暴雨过程，全市性暴雨过程之外分北部、中部、南部和东部山区4个区域性暴雨类型，以华容、岳阳市区、临湘暴雨站数≥该区域总站数的10%的个例作为北部暴雨过程，以岳阳县(南北延伸)暴雨站数≥该区域总站数10%的个例作为中部暴雨过程，以湘阴、汨罗、平江暴雨站数≥该区域总站数10%的个例作为南部暴雨过程，以平江、岳阳县东部、临湘东部暴雨站数≥该区域总站数10%的个例作为东部山区暴雨过程。各区域暴雨站数<该区域总站数10%的个例均作为局部暴雨过程。由于目前区域气象站数据还存在数据缺测和数据失真现象，在数据统计中删除少量数据缺测站和数据失真站。

2.3 暴雨概况

2015—2017年全市共有暴雨过程90次，其中全市性暴雨10次，区域性暴雨51次(其中北部暴雨16次，中部暴雨7次，南部暴雨17次，东部山区暴雨11次)，局部暴雨29次(未讨论)。

3 暴雨时空分布特征

3.1 暴雨日变化特征

根据2015—2017年6个国家气象站暴雨个例逐时雨量资料，分白天和晚上分别统计岳阳国家气象站暴雨过程日变化规律。

3.1.1 白天暴雨变化规律 表1为岳阳各站近3 a 43站次白天暴雨逐时平均雨量，表中可见岳阳暴雨可分为集中型暴雨、持续型暴雨和波动型暴雨3类，集中型暴雨有华容站和平江站，华容站暴雨时间短，强度大，15—18时3 h雨量为56.5 mm，平江站暴雨时间长，强降水从08时持续到16时，最大小时雨强为12.6 mm，出现在11—12时；持续型暴雨有岳阳站，除9—10时降水较小外，大于5 mm的小时平均雨量持续了10 h；波动型暴雨有临湘、湘阴、汨罗站，分别有3个高峰时段，临湘站高峰时段为08—09时和12—13时、16—17时，湘阴站高峰时段为08—09时和12—13时、19—20时，汨罗站高峰时段为08—09时和13—15时、18—19时。

表1 岳阳各站白天暴雨逐时平均雨量(单位:mm)Tab.1 Average hourly precipitation of daytime rainstorm at each station in Yueyang (unit:mm)

3.1.2 晚上暴雨变化规律 表2为岳阳各站近3 a 56站次晚上暴雨逐时平均雨量，集中型暴雨有汨罗站，04—08时4h雨量为55.1 mm；持续型暴雨有岳阳、临湘站，岳阳、临湘>5 mm的小时平均雨量分别持续了11 h和10 h；波动型暴雨有华容、湘阴、平江站，华容站为间隔较均匀的3波降水，出现在22时、02时、06时，湘阴也为3波降水，每波降水均比华容晚1h，并且具有后半夜比前半夜降水强的特征，平江站则为前、后两波降水强、00—04时降水弱的特征。

表2 岳阳各站晚上暴雨逐时雨量(单位:mm)Tab.2 Hourly rainfall of Yueyang rainfall stations at night (unit: mm)

3.2 暴雨空间分布特征

3.2.1 全市暴雨平均雨量分布和暴雨频次分布特征 2015—2017年全市61次暴雨过程平均雨量分布(图略)，平均雨量≥50 mm降水区主要出现在临湘市东部的龙源、观山、许畈、明星、城南、詹桥、羊楼司、临湘站、苗圃基地、桃矿站，平均雨量≥40 mm降水区主要出现在华容县东部、岳阳市区、临湘市大部、岳阳县东北部、平江县幕阜山区，最大降水中心出现在临湘市龙源站，平均雨量55 mm。

图2为2015—2017年全市61次暴雨过程频次分布图，暴雨频次≥17次的区域分布在临湘市的药姑山区、平江县的幕阜山区和连云山区。药姑山区≥17次的暴雨区域有龙源、壁山、詹桥、观山、大云山和相思6个站，≥13次暴雨有33站；连云山区≥17次暴雨有芦头林场和石牛寨2个站，≥13次暴雨有11站；幕阜山区≥17次暴雨有幕阜山站，≥13次暴雨有3站。

图2 岳阳市暴雨频次分布图Fig.2 Frequency distribution map of rainstorm in Yueyang city

药姑山区范围广，坡度平，非常有利于气流的上升运动，加之洞庭湖蒸发的水汽正好由西南气流输送到药姑山区，因而药姑山区是岳阳市暴雨最易产生和暴雨强度最大的地区；连云山区坡度较陡，山顶较高，有利于局地的上升运动，也是暴雨极易产生和局地暴雨强度较大的区域；幕阜山区虽有暴雨极易产生的区域，但暴雨强度均小于药姑山区和连云山区；华容、湘阴地处湖区平原，暴雨频次和强度都最小。综合全市暴雨平均雨量分布和暴雨频次分布，岳阳市暴雨区主要出现在东部山区，地形是岳阳市暴雨出现频率高和暴雨强度大的重要因素，天气系统是暴雨出现的触发因素。

3.2.2 全市性暴雨强度分布特征 2015—2017年全市性大范围暴雨过程共计10次，其平均雨量分布如图3所示，平均暴雨区范围包括华容县南部、岳阳市区、临湘市中部、南部、岳阳县、湘阴县北部、汨罗市北部、平江县局部；大于75 mm暴雨范围出现在岳阳市区、临湘市西南部、岳阳县中北部；最大降水中心出现在岳阳市区东风湖站，平均雨量85.1 mm。

图3 岳阳全市性暴雨强度分布图Fig.3 Distribution map of heavy rainfall intensity in Yueyang city

从全市性大范围暴雨过程出现的强度和范围来看，全市性大范围暴雨受天气系统影响更明显，地形影响也是全市性大范围暴雨的重要影响因素。因而暴雨区从洞庭湖东岸一直伸展到临湘市、岳阳县的东部山区。

3.2.3 区域性暴雨分布特征 图4分别为北部暴雨、中部暴雨、南部暴雨、东部山区暴雨强度分布图，北部暴雨(共16次)平均雨量以华容县东部、岳阳市区、临湘市大部雨量最大，最强暴雨中心出现在临湘市许畈站，平均暴雨量64.4 mm；中部暴雨(共7次)平均雨量以岳阳县中东部、临湘市南部雨量最大，最强暴雨中心出现在岳阳县甘田站，平均暴雨量65.2 mm；南部暴雨(共17次)平均雨量以湘阴县东南部、汨罗市南部、平江县南部雨量最大，最强暴雨中心出现在平江县河东站，平均暴雨量63.0 mm；东部山区暴雨(共11次)平均雨量以平江县东部地区雨量最大，最强暴雨中心出现在平江县石牛寨站，平均暴雨量80.0 mm。

区域性暴雨综合显示，东部暴雨强度高于西部，药姑山区暴雨不仅次数多，同样强度大。平江幕阜山区既是南部暴雨中心，又是东部暴雨中心，有暴雨重叠区域，是岳阳市区域性暴雨中心。

图4 北部暴雨(a)、中部暴雨(b)、南部暴雨(c)、东部山区暴雨(d)强度Fig.4 Are storm intensity in Northern(a),central(b),Southern(c) and Eastern mountainous areas(d) respectively

4暴雨出现时850 hPa的形势特征

根据暴雨出现时间对应的850 hPa EC实况形势，以影响最明显的形势统计影响系统，多个影响系统时以影响最强烈的形势作为主要影响系统，其它形势为辅助系统。低涡形势为111.5～113.5°E、28.5～30°N范围出现环流中心，中心高度值一般低于148 hPa，低槽、冷切变形势为112～114°E、28～30°N范围出现气旋性曲率或风向切变，一般低槽为南北向，冷切变为偏北风与偏南风的风向切变，暖切变形势为113.5°E附近、28.5～30°N范围出现西南风与东南风的风向切变，横切变形势为113.5°E附近、28.5～30°N范围出现偏西风与偏东风的风向切变，急流形势为112°E以东、27.5°N以北区域出现12 m/s以上西南风速，急流强时可达20 m/s以上，当关键区出现低涡、低槽、冷暖切变并同时存在急流时，低涡、低槽、冷暖切变作为主要影响系统，急流作为辅助系统。

2015—2017年61次暴雨过程的850 hPa影响系统：暴雨出现时的急流影响22次，占35%；冷切变影响18次，占30%；低涡影响10次，占16%；低槽影响3次，占5%；暖切变(横切变)影响4次，占7%；系统不明显4次，占7%。10次低涡影响过程中有3次伴有冷切变、4次暖切变、2次横切变；18次冷切变影响过程中有5次伴有急流。冷切变、急流和低涡是造成岳阳暴雨的主要天气系统。

5 小结与讨论

岳阳国家气象站暴雨日变化存在集中型暴雨、持续型暴雨和波动型暴雨3类特征：集中型暴雨主要出现在华容站、平江站白天和汨罗站晚上，华容站集中在15—18时，平江站集中在08—16时，汨罗站集中在04—08时；持续型暴雨主要出现在岳阳站全天和临湘站晚上；波动型暴雨出现在临湘、湘阴、汨罗站白天和华容、湘阴、平江站晚上，除平江站晚上为2波降水外，其它站白天晚上均为3波降水，湘阴站晚上具有后半夜比前半夜降水强的特征，平江站则为前、后两波降水强、00—04时降水弱的特征。以上特征充分说明：位于湖区平原的华容站的白天暴雨主要为午后热力作用形成，洞庭湖面的水汽供应是岳阳站持续型暴雨的水汽来源，药姑山特殊地形是临湘站暴雨的重要因素，天气影响系统是形成波动型暴雨的直接因素。集中型暴雨主要与热力作用和地形相关，持续型暴雨主要取决于洞庭湖的水汽来源，波动型暴雨主要受天气系统影响。

药姑山区范围广，坡度平，非常有利于气流的上升运动，加之洞庭湖蒸发的水汽正好由西南气流输送到药姑山区，因而药姑山区是岳阳市暴雨最易产生和暴雨强度最大的地区；连云山区坡度较陡，山顶较高，有利于局地的上升运动，也是暴雨极易产生和局地暴雨强度较大的区域；幕阜山区虽有暴雨极易产生的区域，但暴雨强度均小于药姑山区和连云山区；华容、湘阴地处湖区平原，暴雨频次和强度都最小。全市性大范围暴雨过程主要受天气系统影响，其次为地形影响，暴雨区范围包括华容县南部、岳阳市区、临湘市大部、岳阳县、湘阴县北部、汨罗市北部、平江县局部。区域性暴雨综合显示，东部暴雨强度高于西部，平江幕阜山区既是南部暴雨中心，又是东部暴雨中心，有暴雨重叠区域，是岳阳市区域性暴雨中心。坡度较平的迎风坡加洞庭湖水汽输送是岳阳暴雨中心的产生原因，山高坡陡仅是局地暴雨的产生原因。

暴雨过程的850 hPa影响系统以急流和冷切变影响最多，低涡影响居次，低槽、暖切变或横切变影响较少。低涡影响过程中常伴有冷切变、暖切变、横切变影响；冷切变影响过程中常伴有急流。冷切变、急流和低涡是造成岳阳暴雨的主要天气系统。