湖南夏季2次暖区暴雨的对比分析

黄娟 王米吉 唐明晖 张悦 戴劲 龚哈燕

摘要 利用高空、地面气象观测资料、NCEP格点再分析资料以及多普勒雷达资料，对比分析湖南 2019 年7月7—8日（以下简称07.08暴雨）和2019年7月12—13日（以下简称07·13暴雨）夏季2次暖区暴雨天气过程，探讨2次暴雨发生发展的天气学条件差异。结果表明：（1）暖区暴雨形成时，地面均有热低压倒槽发展，地面辐合线加强触发暖区暴雨的发生，850 hPa和700 hPa的低空急流均明显加强。（2）两次过程中比湿均超过14 g/kg;散度场均是低层辐合、高层辐散的配置，非常有利于垂直上升运动的发展，强降水均出现在假相当位温梯度大的区域。

关键词 暖区暴雨;地面辐合线;西南急流;雷达特征;列车效应

中图分类号：P426.62 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）10–0051–04

暖区暴雨最早是由黄土松[1]（1986）在华南前汛期暴雨实验中提出的，不同于大范围系统性降水，其具有强度大、对流性明显、降水时段集中、突发性强和阶段性明显等特点。由于暖区暴雨的强对流性和局地性，并且模式预报对暖区暴雨的预报能力有限，使得暖区暴雨的短期预报难度大。2019 年7月7—8日和7月12—13日湖南发生了2次暖区暴雨天气过程，数值模式和预报员对这2次暴雨的落区预报均有偏差较大[2]。

1 过程降水实况

2019年7月7日20：00～8日20：00（图1a），湖南共 35个县（市）暴雨，其中10个县（市）出现大暴雨，其中最大降雨量为邵阳洞口县，降雨量达186 mm，过程最大小时雨强70 mm/h（衡阳常宁市阳泉镇，7月8日07：00～08：00），强降雨带主要位于湘中及偏南地区。从邵阳洞口县的单站降水时序来看，降水主要从8日04：00開始发展，04：00～09：00是主要的降水时段，且降水强度较大，最强的达到61.9 mm/h。

2019年7月12日20：00～13日20：00（图1b）湖南出现 23县（市）暴雨，其中5县（市）大暴雨，其中最大降雨量为永州双牌，达178.9 mm，过程最大小时雨强70.2 mm（永州祁阳，13日05：00～06：00）。强降雨带主要位于湘中以南地区。从邵阳洞口县的单站降水时序来看，降水主要从13日02：00后开始发展，05：00～08：00是主要的降水时段，且降水强度较大，4 h中有3 h的雨强超过30 mm/h，最强的达到 57.9 mm/h。

2 主要影响系统和探空资料分析

2.1 环流背景与主要影响系统的对比分析

07.08暴雨，暴雨发生前的天气背景如图2所示。中纬度地区有短波槽沿西太平洋副热带高压西北侧边缘东出，副高588线位于华南沿海。副高西北侧的西南暖湿气流为湖南中南部地区源源不断地输送了充足的水汽。700 hPa和850 hPa均有较强的西南急流存在，最大急流风速超过16 m/s，切变线位于湘中，同时925 hPa上也存在气旋式辐合区。7日20：00后，在地面图上可见明显的暖低压倒槽发展，强降雨主要发生在中低层切变线南侧、西南急流出口处及地面辐合线上最不稳定的区域，符合典型的暖区暴雨形势特点。

07·13暴雨，暴雨发生前天气背景如图3所示。高空有低槽东移，副高588线位于湖南与广东交界处。中低层受低涡切变线影响（图3a），从850 hPa低涡的演变来看，12日08：00有低涡在贵州生成，12日20：00已移入湖南，位于湘北地区，此后继续东移北上，13日08：00移至赣北。12—13日西南气流旺盛，均达到了急流的强度，最大急流风速超过18 m/s。地面图 （图3b）上，暴雨发生前湖南省处于均压场中，13日02：00开始东部地区有暖低压倒槽发展，对应有地面辐合线。12日晚至13日上午的强降水区域主要发生在低涡南侧100～150 km西南急流带上和地面辐合线上空。暴雨发生前后，湘东南地区被低压倒槽南侧的偏南气流控制，没有冷空气侵入，因此这次暴雨过程也是一次暖区暴雨天气过程。

2.2 探空曲线分析

选取2次暴雨发生前（2019年7月7日20：00和7月12日20：00）怀化和郴州（图4）站探空资料进行分析。分析T-lnp图发现，2次暴雨过程怀化站均出现了深厚的湿层，郴州站存在一定的不稳定能量。07·08暴雨发生前，郴州站对流有效位能CAPE为622.7 J，K指数为40.1℃，SI指数为-0.9℃，说明在暴雨发生前有不稳定能量的积蓄。925～700 hPa，风随高度顺转，中低层有暖平流，这有利于对流天气的发生发展。07·13暴雨发生前，郴州站对流有效位能CAPE为1 190.7 J，K指数为36.1℃，SI指数为-1.1℃，同样在暴雨发生前有不稳定能量的积蓄。400 hPa高度以下，郴州站均为偏南风影响，有利于大气中层水汽和能量的输送，以及垂直运动的发展。

从上述2次暖区暴雨过程的影响系统来看，相同点：高空500 hPa上湖南省处于副高的西北侧，西面均有槽东移影响;中低空850～700 hPa均出现西南风加强，形成低空急流;地面均有热低压倒槽发展，暴雨发生前有不稳定能量的积蓄。不同点：500 hPa副高强弱、位置不同，07·08暴雨副高偏弱，588线位于华南沿海，07·13暴雨副高588线位于湖南—广东交界处，受副高西北的西南气流影响，急流更强;07·13暴雨850 hPa上有低涡东移，暴雨区位于低涡切变线南侧100～150 km 急流带上;而07·08暴雨区主要在中低层切变线南侧、西南急流出口处。

3 物理量场对比分析

3.1 水汽条件

分析2019年7月8日08：00的850 hPa比湿分布发现，湖南全省都处于高湿状态，湘中及其以南超过14 g/kg。水汽通量和水汽通量散度（图5a）显示，湖南暴雨区的水汽通道主要是来自孟加拉湾的西南气流携带的水汽输送，湖南大部处于水汽辐合区，辐合中心位于湘中，其水汽通量散度中心强度达-50×10-7 g/（cm2·hPa·s），与强降雨的分布基本吻合。

分析2019年7月13日08：00 850 hPa比湿分布（图5b）发现，同样湖南全省都处于高湿状态，湘中以南地区的比湿超过14 g/kg。从图5b上看出，湘中及其以南处于水汽辐合区，辐合中心位于永州、邵阳和株洲中西部，其水汽通量散度中心强度达-40×10-7 g/（cm2·hPa·s），强降水也主要位于这一带。

对比分析发现，2次暴雨过程的水汽来源相同，暴雨过程中湘中及其以南地区都处于水汽辐合区，强降水中心也与850 hPa水汽辐合中心对应。

3.2 动力条件

进一步分析2次过程强降水发生时段的垂直速度和散度的径向剖面图。在07·08暴雨中，从图6a中可知，8日08：00在湘中地区（27°N附近）存在一个强的垂直运动区，上升中心强度超过8×10-2 m/s，位于700～600 hPa之间，2×10-2 m/s以上的显著上升区主要位于湖南境内;同时有散度场与之配合，26.5～29.5°N存在明显的低层辐合，900附近有显著的辐合中心存在，600 hPa以上主要表现为辐散，散度场的高低空分布与垂直速度对应较好，强上升中心基本位于无辐散层附近。

在07·13暴雨的过程中，13日08：00暴雨区附近（永州北部，26°N附近），近地面层和高层均出现上升运动，上升运动有2个强中心，分别位于低层850 hPa和高层400 hPa，中心强度分别为4×10-2 m/s和3×10-2 m/s。散度场上，暴雨区附近也呈低层辐合、高层辐散的垂直交替结构，500 hPa以上为辐散场，辐散中心位于300 hPa左右，低层辐合中心位于900 hPa左右。

对比分析2次暴雨过程中的垂直速度和散度发现：2次过程中散度场均是低层辐合、高层辐散的配置，非常有利于垂直上升运动的发展。07·08暴雨发生过程中，中低层垂直运动整体较强，07·13暴雨过程中垂直运动较弱，但2次过程低层的垂直上升区位置与暴雨落区对应基本一致，对暴雨落区有较好的指示意义。

3.3 热力和不稳定条件

假相当位温（θse）能在一定程度上反映不穩定能量，当低层的假相当位温水平梯度足够大时，说明存在能量锋区，有利于对流的发生和发展。从沿暴雨中心做假相当位温的垂直剖面图7上看，7月8日08：00 113°E做剖面图，在暴雨区（27°N附近）形成θse密集带，为能量锋区所在位置;7月13日08：00沿112°E的剖面图发现，θse具有鞍形场结构，26°N附近存在向上伸展的高θse舌区，强降水中心与高能中心与假相当位温梯度大值区有较好的对应关系。

4 结论

本文通过对比分析湖南2次夏季暖区暴雨过程，结果显示2次暴雨存在一定的相似性和差异。

（1）暖区暴雨形成时，地面均有热低压倒槽发展，地面辐合线加强触发暖区暴雨发生，850 hPa和700 hPa的低空急流均明显加强。2次暴雨过程影响系统副热带高压的强度和位置不同，暴雨区位于低空急流的位置也不同，07·08暴雨过程副高偏弱，588线位于华南沿海，暴雨区位于切变线南侧、西南急流出口区，而07·13暴雨过程中副高更强，588线位于湖南与广东交界处，暴雨区位于切变线南侧100～150 km急流脉动区上。

（2）2次过程中低层的水汽输送和水汽辐合明显，湖南处于高湿状态，暴雨区比湿均超过14 g/kg;散度场均是低层辐合、高层辐散的配置，非常有利于垂直上升运动的发展。热力不稳定能量高，2次暴雨过程均出现在假相当位温梯度大的区域，且强降水中心与高能中心有较好的对应。

参考文献

[1] 黄士松.华南前汛期暴雨[M].广州：广东科技出版社，1986.

[2] 韦统健.华南前汛期暖区暴雨流场结构的特征[J].热带气象学报，1994（1）：37-46.

责任编辑：黄艳飞

A Comparative Analysis of Two Rainstorms in the Warm Region of Hunan in Summer

HUANG Juan et al（Xiangtan Meteoro-logical Bureau of Hunan Province， Xiangtan， Hunan 411100）

Abstract In this paper， based on the meteorological observation data of upper air and surface， NCEP grid reanalysis data and Doppler radar data， a comparative analysis is made on the heavy rain process in Hunan during July 7-8， 2019 （07.08 rainstorm） and July 12-13， 2019 （07.13 Rainstorm）. The difference of synoptic conditions for the occurrence and development of two heavy rains was discussed. The results showed that ：（1） when the heavy rain in warm region was formed， there are thermal low pressure trough on the surface， the strengthening of surface convergence line triggers the occurrence of heavy rain in warm region， and the low-level jet at 850 hPa and 700 hPa are obviously strengthened. （2） The specific humidity of the two processes was more than 14 g/kg; The divergence field ws the configuration of convergence in the lower layer and divergence in the upper layer， which is very conducive to the development of vertical upward movement， and the heavy precipitation occurred in the region with large pseudo-equivalent potential temperature gradient.

Key words Warm rainstorm; ground convergence line; Southwest jet; Radar characteristics; Train effect