贵州西南部相似环境场暴雨过程对比分析

乔 琪， 周 皞， 周明飞

(1.贵州省气象台， 贵州 贵阳 550000； 2.贵州新气象科技有限公司， 贵州 贵阳 550000)

贵州地处青藏高原东部，特殊的地理位置形成了独有的天气气候特征，暴雨作为贵州主要的灾害性天气之一，具有与众不同的特点，也一直是气象工作者关注的对象之一。为贵州暴雨过程的预测预报提供参考，以2012年7月15日贵州中部、东北部出现大到暴雨，2009年6月8日20时到9日08时贵州西南部出现暴雨，2009年6月21日夜间到22日08时贵州西南部出现大范围暴雨天气的相似个例进行对比分析，以探明2012年7月15日夜间到16日贵州西南部一次空报暴雨天气过程的可能原因，以提高暴雨预报准确率。

1 降水概况与环流背景

1.1 降水概况

2012年7月15日20时到16日08时，贵州中部、东北部出现大到暴雨，3县(市、区)出现暴雨，23个县(市、区)出现暴雨。在15日的短期预报中，预报15日夜间到16日早晨贵州西南部有暴雨和大暴雨，而实况显示，贵州西南部仅下了小雨，与预报出入很大，西南部的暴雨空报。

1.2 环流形势

对比环流形势，2012年7月15日的大到暴雨与2009年6月8日20时到9日08时贵州西南部出现暴雨、2009年6月21日夜间到22日08时贵州西南部出现大范围暴雨天气相似。后两次过程500 hPa我国东北部及乌拉尔山各有一低涡东移，高原低槽东移贵州；700 hPa位于四川东南部及云南东部的切变东移、南压影响贵州，孟加拉湾经云南到贵州南部的西南暖湿气流建立(同7月15日相似，主要为西南气流影响，西南低空急流未建立)；850 hPa川东的低涡切变东南移至贵州北部。2009年6月8日08时，700 hPa贵阳、威宁的比湿分别为10 g/kg和10 g/kg，850 hPa贵阳的比湿为17 g/kg；2009年6月21日08时700 hPa贵阳、威宁的比湿分别为12 g/kg和12 g/kg，850 hPa贵阳的比湿为17 g/kg。较为相似的环流形势及水汽条件，2012年7月16日西南部暴雨空报，而2009年6月9日及6月22日西南部出现大范围暴雨。

2 物理量诊断

2.1 散度

2012年7月15日20时到16日02时，104°～106° E(贵州西南部)上空有较弱的辐合区，对流层上层200 hPa有强度为 4×10-5/s的辐合中心，表明低层的辐合和上升运动很弱，不利于出现强降水。2009年6月8日20时，104°～105° E(贵州西南部)有一辐合中心，从地面延伸到700 hPa，强度为-4×10-5/s，700 hPa以上到400 hPa为辐散区；9日02时，辐合中心明显加强，高度伸展到300 hPa，辐合中心强度达-8×10-5/s，强辐散区也升高到100～200 hPa，中心强度达21×10-5/s，且位于暴雨区上方。2009年6月21日20时，104°～105° E(贵州西南部)从地面到500 hPa为较弱的辐合区，500 hPa以上为较弱的辐散区，上升运动较弱；22日02时，辐合中心明显加强，高度伸展到300 hPa，并向西倾斜，辐合中心强度达-4×10-5/s，强辐散区也增强，位于300 hPa以上，辐散中心强度达7×10-5/s，位于暴雨区上方。表明，2012年7月16日空报暴雨过程未出现明显的高层辐散、低层辐合，低层的辐合和上升运动较弱。2009年6月9日、6月22日有非常明显的高层辐散、低层辐合，且从强降水发生前到强降水出现，高层辐散的抽吸作用不断加强,导致低层的辐合和上升运动不断加强,有利于低层水汽的输送和高层水汽的补充,也有利于水汽不断的碰并凝结,产生较强的降水过程。

2.2 水汽通量散度

从2012年7月16日降水过程前期比湿的分布看，此次过程本地的水汽达到了产生暴雨的条件，但是暴雨的产生还需要源源不断的水汽输送。暴雨区内的水汽供应主要是边界层内的水汽通量辐合所造成。通过对比分析，用这三次过程700 hPa、850 hPa水汽通量散度特征来讨论2012年7月16日空报暴雨过程欠缺的水汽条件。

2012年7月15日08时到16日02时，700 hPa孟加拉湾经云南到贵州一直存在一个明显的水汽输送带，但并未形成明显的水汽辐合中心，850 hPa水汽输送较弱，15日20时到16日02时自南海经广西到贵州形成一个水汽输送带，在贵州西部形成一个较弱的水汽辐合中心，16日02时强度达-20×10-7g/(cm2·hPa·s)。结合700 hPa和850 hPa水汽通量和水汽通量散度的分布，此次过程虽形成了来自于孟加拉湾和南海的水汽通道，但在贵州西部没有明显的水汽辐合，不利于强降水的产生。

2009年6月8日08时到9日02时，700 hPa孟加拉湾经云南到贵州同样一直存在一个明显的水汽输送带，并且形成了一个明显的水汽辐合中心，9日02时强度达-60×10-7g/(cm2·hPa·s)，同时850 hPa自南海经广西到贵州形成一个水汽输送带，在贵州西南部形成一个较强的水汽辐合中心，8日20时强度达-80×10-7g/(cm2·hPa·s)。2009年6月21日08时到22日02时与2009年6月9日的过程相似，700 hPa的水汽辐合中心22日02时强度达-80×10-7g/(cm2·hPa·s)，8日20时850 hPa的强度达-80×10-7g/(cm2·hPa·s)。孟加拉湾及南海的水汽是这两次暴雨过程的主要水汽来源，在西太平洋副热带高压西北侧西南气流的引导下，形成两个为贵州西南部输送水汽的通道，水汽辐合中心与强降水中心较重合。

通过以上三次过程的对比，表明强降水的发生需要有大量的水汽在强降水中心上空辐合，辐合来自于中、低层。

2.3 垂直速度

暴雨区系统性的上升气流形成并不断发展加强的过程，为暴雨区水汽凝结、大气不稳定能量的释放以及水汽的输送提供了充足的动力和有利的环流形势。由美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料(1°×1°)分析这三次暴雨前后沿25° N的垂直速度变化特征，以寻找2012年7月16日空报暴雨过程与出现暴雨过程在垂直速度特征上的不同之处。

从图1可知，以贵州西南部(104°～106° E)为中心，2012年7月15日08时105° E以西为下沉气流区，高度达400 hPa，400 hPa以上有上升气流存在；14时105° E附近近地面出现弱的上升气流，其上部仍为下沉气流，且范围较08时扩大；106° E以西为下沉气流区，延伸高度有所下降，达500 hPa；102° E上空400 hPa有一中心值为-0.1 Pa/s的上升气流中心；20时105° E附近近地层的上升气流有所加强，高度升高到800 hPa，其上部及以西上游地区仍为下沉气流。16日02时，贵州西南部近地层的上升气流向东移，106° E以西地区的上空主要为下沉气流。可见，在降水前，贵州西南部近地层出现了较弱的上升气流，但是延伸高度低、强度弱，表明垂直上升运动弱，动力不够，因此贵州西南部仅出现小雨。

从图2可知，2009年6月8日08时104°～106° E为下沉气流区，高度达550 hPa，并向西倾斜，550 hPa以上有上升气流存在；14时105° E附近上空的上升气流发展并向下、向上扩展延伸，从800 hPa到100 hPa均为上升气流，中心值为-0.4 Pa/s；20时105° E附近上升气流范围扩大，104°～106° E均为上升气流，且强度加强，中心值达-0.6 Pa/s，中心位于106° E上空650 hPa和400 hPa。9日02时，104°～106° E的强上升气流区继续加强，中心强度也加强为-2.3 Pa/s，上升中心高度较高，位于300 hPa。由此可见，此次暴雨天气过程发生前，贵州西南部有上升气流的强烈发展，高度高、强度强，上升气流的建立和发展对西南部的暴雨区水汽输送和对流发展提供了充足的动力。

2009年6月22日暴雨天气过程与6月9日暴雨过程相似(图略)，21日08时到14时，西南部地区上空出现上升气流，并逐渐发展加强，从低层管道高层均为上升气流。22日02时发展最强。

2.4 垂直结构

以临近贵州西南部的百色探空站代表贵州西南部的探空垂直结构，贵阳探空站代表贵州中部的探空垂直结构，通过分析这两个站的风矢量曲线，得出降水前西南部及贵州中部上空冷暖平流的变化。

2012年7月15日08时百色站探空风矢量曲线在925～250 hPa随高度顺时针旋转，该站上空为深厚的暖平流，20时该站上空的暖平流仍维持。15日08时贵阳站风矢量850～500 hPa随高度逆时针旋转，受冷平流控制，20时变为随高度顺时针旋转，为暖平流。表明，在15日白天贵州中部有浅薄冷空气侵入，而15日夜间到16日，无冷空气侵入，对西南部低层没有冷空气的抬升。

2009年6月8日08时百色站探空风矢量曲线在925～300 hPa随高度顺时针旋转，受深厚的暖平流控制，20时随高度顺时针旋转，低层为暖平流；400～250 hPa随高度逆时针旋转，低层暖湿、高层干冷，该站上空不稳定层结建立。贵阳站08时地面至700 hPa随高度顺时针旋转，为暖平流，20时贵阳站地面至700 hPa风向转为随高度逆时针旋转，受冷平流控制，700 hPa以上对流层中高层基本还受暖平流控制。贵阳站风向的变化表明，有浅薄冷空气快速向南侵入，冷空气的侵入能够造成低层抬升，触发不稳定能量的爆发。

2009年6月21日08时、20时百色站地面至850 hPa风向随高度顺时针旋转，一直受暖平流控制。贵阳站21日08时地面至300 hPa风向都随高度顺时针旋转，20时贵阳地面至300 hPa的风向转变为随高度逆时针旋转，冷空气较深厚。

上述分析表明，2009年6月的两次西南部暴雨，贵州中部都有冷空气的快速侵入，造成南部低层的抬升，触发暴雨天气的发生。2012年7月16日空报暴雨过程，贵州中部没有明显的冷空气南下侵入。

3 小结

有利的环流形势是产生暴雨的必要条件，但在相似的有利形势下，不一定能产生暴雨天气，对比三次天气过程，500 hPa高原低槽、云南东部切变、川东切变、西南气流输送水汽均是主要环流形势，但出现的降水强度、范围差别很大。暴雨区本身的水汽条件好有利于产生暴雨，但更重要的是水汽的输送和水汽在本地的辐合。散度辐合、辐散的加强和垂直速度系统性的加强，是产生强降水的重要原因。贵州中部冷空气的快速侵入南下，加强西南部低层的抬升，触发不稳定能量释放，导致强降水发生。