一次致灾区域性大暴雨成因分析

吴雪

摘 要：本文利用常规观测资料、NCEP再分析资料以及雷达回波等气象资料，对2016年6月21日信阳区域大暴雨天气进行诊断分析。分析结果表明，本此大暴雨天气是在副热带高压环流影响下，配合高空低槽和江淮切变线等天气系统而发生的。低层西南急流和超低空南风急流将海上水汽移至信阳上空，同时受低层辐合、高层辐散影响，促使该区域形成了强烈的上升运动。经测量雷达回波强度为50dBZ，“列车效应”使得该区域保持持续降雨。

关键词：区域性大暴雨;副热带高压;江淮切变线;超低空南风急流

中图分类号：P458.121.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）01-0151-04

Analysis of the Causes of a Regional Heavy Rainstorm

WU Xue1，2

（1.Xinyang Meteorological Bureau，Xinyang Henan 464000;

2.College of Atmospheric Sciences，Chengdu University of Information Technology，Chengdu Sichuan 610225）

Abstract： In this paper， the meteorological data such as conventional observation data， NCEP reanalysis data and radar echo were used to diagnose and analyze the heavy rainstorm in Xinyang area on June 21， 2016. The analysis results showed that the heavy rainstorm occurred under the influence of the subtropical high-pressure circulation， combined with the high-altitude low-slot and the JAC shear line. The low-level southwest jet and the ultra-low-level southerly jet stream moved the sea water vapor to the sky above Xinyang. Affected by low-level convergence and high-level divergence， the region formed a strong ascending motion. The measured radar echo intensity was 50dBZ， and the “train effect” caused the region to maintain continuous rainfall.

Keywords： regional heavy rain;subtropical high;JAC shear line;ultra low altitude southerly jet

暴雨是信阳夏季主要的灾害天气，具有降水强度大、范围广和雨量分布不均匀等特点。暴雨是各种尺度天气系统相互作用的结果，其中大尺度环流为暴雨的产生提供了有利背景，而中小尺度天气系统则是暴雨出现的直接影响因素[1]。暴雨形成的条件主要包括充足的水汽供应、强烈的上升运动和较长的持续时间。本文利用常规观测资料、NCEP再分析资料、卫星云图以及雷达回波等气象资料，对2016年6月21日信阳市首场区域性大暴雨形成机制进行分析，为夏季江淮梅雨期间江淮流域此类暴雨预报提供参考依据。

1 过程概况与特征

2016年6月21日，淮河流域出现了区域性大暴雨天气，暴雨落区主要位于信阳市，呈现西北-东南带状分布特点。暴雨集中在信阳西北部，最大降水量在息县项店站，为216.4mm。此次区域性大暴雨天气伴随局地强对流，降水集中在两个时段，分别为21日02：00～04：00和07：00～11：00，具体降水量如图1所示。通过分析可知，最大雨强出现在6月21日03：00～04：00，信阳站雨量为56.7mm;其次是07：00～08：00的息县站，降水量为48.6mm，以及03：00～04：00的信阳站，降雨量为46.4mm。两站点短历时强降水均维持2h，且降水效率大于30mm/h。此次大暴雨涉及范围广、降水量集中、降水强度大，导致城市出现内涝、积水严重等问题，给民众生活和出行造成了不利影响[2]。

2 环流背景形势与高低空系统配置

此次暴雨是在环流条件下发生的，具体气象情况如图2所示。由图2可看出，副热带高壓西伸北抬，外围西南气流引导低层切变线东移，信阳处在588dagpm线边缘，高温高湿易产生局地强对流天气;21日08：00，切变线东移北抬至淮河以北，南侧偏南风达16～20m/s，为暴雨天气提供了有利的动力条件;西南急流中心风速20日20：00时为20m/s，21日08：00变为16m/s，信阳位于急流轴左前方，为暴雨提供了强烈的辐合上升条件;925hPa超低空南风急流中心最大风速为16 m/s，为暴雨天气提供了充沛的水汽，有利于不稳定层结建立和维持。综上所述，此次暴雨过程高低空配置非常好，信阳位于副热带高压西北侧，处在高空副热带西风急流右侧，低空西南急流左前方，低层辐合高层辐散;江淮切变线、超低空南风急流在信阳地区上空长时间停留，为大暴雨的产生提供了有利条件[3]。

<F：＼欢欢文件夹＼201904＼河南科技201901＼河南科技（创新驱动）2019年第01期_103595＼Image＼image1_5.png>[60

50

40

30

20

10

0][小时降水量/mm][0：00     1：00    2：00     3：00    4：00     5：00    6：00    7：00    8：00     9：00    10：00   11：00][时间/h][信阳][息县][13.5][1.4][6.4][3.9][6.4][1.9][7.7][48.6][34][1.9][7.9][3.2][5.9][14][4.4][17.8][46.4][56.7][12.4][7.6][0][3.8][0][0.1]

图1 2016年6月21日00：00—11：00信阳和息县降水量柱状图

<F：＼歡欢文件夹＼201904＼河南科技201901＼河南科技（创新驱动）2019年第01期_103595＼Image＼image2_5.png>[500hPa低槽

][700hPa切变线

][850hPa切变线

][925hPa切变线

][925hPa超低空急

][850hPa低空急流

][700hPa低空急流

][200hPa高空急流

][500hPa温度槽

][850hPa温度脊线

][温区（T-Td[]4°C）

][500hPa干区线

][850hPa干线

][K指数

][588 dagpm线

]

图2 2016年6月20日—21日高低空形式综合分析图

3 物理量场分析

3.1 水汽条件与动力条件

当大气饱和比湿达到一定数值后，才能形成暴雨天气，此时大气饱和比湿一般不小于8g/kg，相当于850hPa附近大气饱和比湿大于14g/kg。2016年6月20日大气饱和比湿情况如图3所示。从图上可看出，暴雨开始时，850hPa比湿已经超过21g/kg，高比湿值覆盖整个信阳，且该情况一直维持到21日14：00降水结束;9g/kg的比湿值扩大到700hPa以上高度，大气湿层深厚，水汽十分充沛。21日00：00，低层850hPa信阳散度为-0.4×10-5s-1，低层辐合，空气质量持续上升，直至覆盖整个信阳地区，并将低层高水汽输送到中高层[4]。

3.2 热力条件与垂直上升速度

相当位温作为饱和气团所处的大气稳定度指标，具体分布情况如图4所示。从图4可看出，信阳上空相当位温随着高度下降，表明所处大气环境并不稳定。该不稳定层结一直存在并维持至21日中午，说明信阳上空空气易产生对流性天气。另外，垂直速度为负值，且在114°E附近上升到至500hPa，具体数值为-0.15×10-2hPa/s，整层上升运动有利于水汽发生凝结而产生降水。

<F：＼欢欢文件夹＼201904＼河南科技201901＼河南科技（创新驱动）2019年第01期_103595＼Image＼image3_3.png>[42N

40N

38N

36N

34N

32N

30N][100E  102E 104E 106E 108E 110E 112E 114E 116E 118E 120E 122E 124E][3      6       9     12    15    18    21    24    27    30]

图3 2016年6月21日比湿及散度分布图

<F：＼欢欢文件夹＼201904＼河南科技201901＼河南科技（创新驱动）2019年第01期_103595＼Image＼image4_4.png>[300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

1 000][100E 102E 104E 106E  108E  110E 112E  114E 116E 118E 120E][340 345 350 355 360 365 370 375 380 385 390 395 400][Pressure（hPa）]

图4 2016年6月21日沿32°N相当位温及垂直速度剖面图

3.3 不稳定能量条件

高能高湿和大气层结不稳定也产生暴雨的重要条件，通常K指数用来表示大气中低层暖湿程度和大气稳定度，对强对流天气预报具有一定的指示意义[2-3]。武汉、阜阳热力不稳定系数统计情况如表1所示，可知阜阳站K指数为39℃，武汉站K指数超过40℃，并且均维持到降水结束。两个站点的SI指数均是负值，对强对流的出现有很好的指示意义。21日08：00与20日20：00时相比，湿对流有效位能CAPE都有所减弱，表明前期有强对流出现，能量得到释放。这些指数与降水时间段对应一致。

表1 武汉、阜阳站2016年6月20日—21日热力不稳定指数

[时间 武汉 阜阳 K SI CAPE K SI CAPE 20日20：00 42 -2.12 1 595.1 39 -0.65 1 230.9 21日08：00 40 -0.12 1 381.4 39 -0.71 891.4 ]

另外，根据T-lnp图可知，阜阳和武汉两站湿对流有效位能都比较深厚，可延伸至200hPa位置，说明空气中不稳定能量较强。阜阳低层到高层风速呈顺时针旋转，暖平流明显表明空气温度高层结不稳定。武汉整层大气中温湿线重合，湿层非常深厚，垂直风切变明显，低层暖平流、高层冷平流、上干冷以及下暖湿的配置有利于不稳定能量触发。由此可知，暴雨发生前较大能量在信阳上空汇合，对大气不稳定性增加和能量存储十分有利[5]。

4 雷达图

新一代多普勒天气雷达产品丰富，是监测强对流天气的有力工具。一般来说，反射率因子越大，降雨强就越大。2016年6月21日凌晨的降水为积云和层状云的混合型降水，表现在雷达回波上是大片层状云降水回波中夹杂着对流单体，具体雷达图如图5所示。

由图5可知，21日00：00时，信阳有局地小单体A生成，强度仅为30dBZ;随后，该单体移出信阳，湖北北部大片降水回波移近，并对流沿着中尺度辐合线方向继续发展，到04：00达到最旺盛B，在信阳区域产生46.4mm和56.7mm的短历时强降水;此后，信阳上空对流逐渐减弱至30dBZ，05：51，息县上空有强度为30dBZ的回波C移近，6：00～7：00发展加强，形成大片的50dBZ的对流D，并在息县产生34mm和48.6mm的强降水;到21日08：59，强对流E移出息县，西部减弱到30dBZ，强降水逐步结束。综上所述，信阳和息县上空的回波呈“列车效应”，并且沿地面中尺度辐合线方向移动，对短历时强降水触发、生成以及维持有很好的指示意义。

5 结语

此次大暴雨为系统性伴随局地强对流短时的强降水，受江淮梅雨期间高空500hPa两脊两槽形势影响，副热带高压脊天气系统长期稳定存在，造成连续性暴雨出现。在整个暴雨过程中，低层高比湿值、垂直上升运动和切变线的稳定维持，为暴雨天气提供了充足的水汽供应和强烈上升运动。另外，暴雨发生区域湿层深厚、K指数大层结不稳定、湿对流有效位能较大以及不稳定条件良好，也为此次降水提供给充足的触发机制。

信阳处在低空急流左前方，高空急流右侧，低层辐合高层辐散有利于空气抽吸作用，经测试雷达回波强度维持在50dBZ，受“列车效应”影响，使得局地降水呈现持续状态。

<F：＼欢欢文件夹＼201904＼河南科技201901＼河南科技（创新驱动）2019年第01期_103595＼Image＼image5_4.png>

（a） 04：13垂直速度剖面圖

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（b） 00：04仰角基本反射率

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（c） 03：55仰角基本反射率

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（d） 05：51仰角基本反射率

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（e） 07：40仰角基本反射率

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（f） 08：59仰角基本反射率

图5 2016年06月21日04：13时垂直速度剖面图及仰角基本

反射率

参考文献：

[1]陶诗言.中国之暴雨[M].北京：科学出版社，1980.

[2]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].4版.北京：气象出版社，2007.

[3]童哲堂，胡昌琼，汪高明，等.2008年盛夏湖北一次连续性暴雨天气过程分析[J].暴雨灾害，2010（2）：186-192.

[4]王静.驻马店2012年盛夏期间一次区域暴雨的成因分析[J].河南科学，2014（2）：2320-2324.

[5]牛淑贞，张一平，梁俊平，等.郑州市两次短时强降水过程的环境条件和中尺度特征对比分析[J].暴雨灾害，2016（2）：138-147.