2020年5月17日崇左市极端强降雨过程分析

苏彦 唐昌秀 陈少斌 周冬静

摘 要：運用常规气象观测资料，对2020年崇左“5·17”极端强降雨过程进行成因分析。研究表明：在“5·17”崇左极端强降雨过程中，华北深槽引导冷空气扩散南下，高原不断有短波槽移入广西;低层低涡切变线位于桂中，崇左长时间处于低涡东南侧，西南气流加大，为强降雨输送充沛的水汽和能量;地面场上，强降雨中心与中小尺度辐合中心基本一致。环境条件分析表明，过程中不稳定能量大，抬升凝结高度低，低层有暖平流，暖湿层深厚，对流层中高层有干冷空气侵入，有利于对流的发展和维持。桂西南位于能量舌轴心附近;总温度变温中心对强降雨区有较好的指示作用;中南半岛一带的西南气流是此次强降雨过程的水汽主要来源，桂西南为水汽辐合大值区。卫星云图显示，沿切变有多个中尺度对流云团激发，呈后向传播形势，低层西南气流在强盛暖平流中激发出对流单体;系统移动缓慢，对流云团汇合形成MCC，长时间在崇左上空，造成致灾性强降水。雷达回波特征可见：强降雨云团为回波中心强、回波高度高、VIL值大的深厚对流系统，列车效应使降雨明显增大。

关键词：极端强降雨;中尺度低涡;西南气流

Abstract： Based on the conventional meteorological observation data， the cause of "5·17" Extreme Heavy Rainfall in Chongzuo in 2020 was analyzed. The results show that： during the "5.17" Extreme Heavy Rainfall in Chongzuo， the deep trough in North China led the cold air to diffuse southward， and the short wave trough in the plateau moved into Guangxi continuously. The low-level vortex shear line is located in the middle of Guangxi， Chongzuo is in the south. east of the vortex for a long time， and the southwest airflow increases， which transports abundant water vapor and energy for heavy rainfall. On the ground field， the center of heavy rainfall is basically consistent with the center of small and medium scale convergence. The analysis of environmental conditions shows that the process is characterized by high unstable energy， low rise and condensation height， warm advection in the lower layer， deep warm and wet layer. And invasion of dry and cold air in the middle and upper troposphere， which is conducive to the development and maintenance of convection. Southwest Guangxi is located near the axis of energy tongue; The total temperature variation center is a good indicator of heavy rainfall area; The southwest air flow in Indo China Peninsula is the main source of water vapor in this heavy rainfall process， and Southwest Guangxi is the area with high value of water vapox convergence. The satellite images show that there are several mesoscale convective cloud clusters along the shear， which propagate backward， and the low-level southwest airflow stimulates convective cells in the strong warm advection; The system moved slowly， convective clouds converged to form MCC and stayed over Chongzuo for a long time resulting in disastrous heavy rainfall. The radar echo characteristies show that the heavy rainfall cloud cluster is a deep convective system with strong echo center， high echo height and large VIL value， and the train effect makes the rainfall increase significantly.

Keywords： extreme heavy rainfall; mesoscale vortex; southwest airstream

近年来，极端天气事件频发，其中极端强降雨出现频次明显增多，其引发的积涝、山体滑坡等次生灾害威胁人民的生命和财产安全。极端灾害性强降雨的预报一直以来都是气象工作者需要解决的重点和难点问题。谌芸等学者利用多种常规和非常规观测资料对北京市2012年7月21日大暴雨过程的降水特点、引发特大暴雨的中尺度对流系统的环境场条件及其发生发展过程进行了全面的分析。观测分析发现：这次特大暴雨的降水过程由暖区降水和锋面降水组成[1]。张萍萍等利用NCEP/NCAR再分析逐日资料和其他常规观测资料，对2016年湖北省梅雨期一次罕见极端强降水过程气象因子的异常特征进行分析。结果表明：异常的高低纬度环流形势配合，为此次极端降水过程的发生提供了有利的环流背景。最后给出了此次过极端强降水过程的天气概念模型及气象因子异常度的定量配置图[2]。本文通过分析常规资料，探究2020年5月17日广西壮族自治区崇左极端强降雨过程的环流特征，并分析中尺度对流系统在崇左的演变情况，为今后极端强降雨过程的预报提供一定的参考依据。

1 强降雨实况

2020年5月17日，广西壮族自治区南部出现致灾性极端强降雨天气，处于广西壮族自治区西南部的崇左市普降暴雨，局部特大暴雨并伴有9级阵风。16日20：00到17日20：00，崇左市有1个乡镇出现特大暴雨，即龙州县上龙乡，为271.3 mm，大暴雨有19个乡镇，暴雨有37个乡镇，大雨有16个乡镇。此次降雨过程为崇左市2020年暴雨站数最多的一次（5个国家站），其中崇左地面站日雨量达200 mm，突破建站以来的雨量极值。强降雨主要时段为16日22：00至17日09：00，最大小时雨强出现在17日03：00崇左地面站，为87.1 mm，江州区左州镇出现21.3 m/s阵风。

此次过程降雨强度强、范围大，崇左市多地出现内涝积水、水位上涨，其中崇左城区多个路段和居民小区出现积水，水深0.4～1.3 m，造成23辆汽车被水浸泡，两处约25 m围墙倒塌，农作物受灾约183 hm2，紧急安全转移21人，直接经济损失约170万元。

2 高低空形势分析

强降雨过程期间，500 hPa高空场上蒙古低涡引导高空槽东移，槽区径向加大，引导冷空气扩散南下;高原附近不断有短波移入崇左;副热带高压较为强盛，西低东高，有利于短波长时间维持造成降水增幅。18日冷涡东移入海，槽后西北气流加大;副热带高压南落，影响广西的短波减弱北缩逐渐移出广西，此次降雨过程趋于结束。

700 hPa高空场可见：切變线位于桂中一带，桂西为强辐合区;切变线南侧西南气流大于北侧偏北气流，有利于系统的停滞，也有利于能量和水汽的补充;桂西温度露点差（[T-Td]）小于2 ℃，水汽条件优于桂东;桂西南有暖舌东北延伸，为强降雨提供充足的能量。17日08：00，黔桂交接附近激发出辐合环流，其南段切变线位于桂西交界处，桂西南一带风速切变最大，与强降雨落区一致。随后冷空气过境，暖湿气流在冷垫爬升，降水逐渐转为层状云降水，降雨强度、范围皆明显减小。

850 hPa上，崇左强降水期间，西南气流加大，暖湿水汽输送增强，在越南北部至桂西南一带呈现低涡环流，崇左处于低涡东南侧，长时间维持强辐合环流是崇左市出现极端强降雨的关键原因。

925 hPa上，桂南处于辐合线南侧暖区，有暖平流输送及南风辐合;随着冷空气活动，桂西南温度锋区加大，有利于对流的发展和维持。

地面场上，降雨过程前暖低强盛，高能高湿，有利于切变南侧对流激发;弱冷空气西路扩散南下，移速缓慢，鞍形气压场，利于影响系统长时间维持。强降水中心与中小尺度辐合中心基本一致。

极端强降水多与中小尺度对流系统的发生发展有关。16日23：00，崇左市北部开始出现强降水，最大小时雨强达86.2 mm（天等县进结乡）。百色市南部到崇左市北部呈现中小尺度辐合环流;暖低中心在云南一带稳定少动，冷高压中心强度为1 012.5 hPa，冷空气移速缓慢，有利于对流云团长时间维持产生强降水。17日02：00—08：00，强辐合中心自北向南移过崇左，所经之处转风升压，出现小时雨强超过80 mm的强降水并伴有短时大风，09：00，该辐合中心移出崇左，崇左雨势明显减弱。

3 环境条件分析

选取临近崇左的百色、南宁探空站进行分析。16日08：00百色探空图和16日20：00南宁探空图如图1和图2所示。

16日08：00，两个临近探空站环境条件特征基本一致：不稳定能量大，百色站对流有效位能（[CAPE]）为2 075.5 J/kg、[K]指数为36.3 ℃、肖沃特指数（[SI]）为-0.76 ℃，南宁站对流有效位能（[CAPE]）为2 881.2 J/kg、[K]指数为37 ℃、肖沃特指数（[SI]）为-3.58 ℃;850 hPa与925 hPa之间有弱逆温;抬升凝结高度低于925 hPa，利于对流发展;低层有暖平流，西南气流加大，湿层深厚，对流层中高层有干冷空气侵入，有利于增强层结不稳定，激发对流。

16日20：00，弱冷空气已过境百色市，低层转冷平流，层结不稳定性高，[K]指数为40.5 ℃、肖沃特指数（[SI]）为-2.77 ℃，对流有效位能（[CAPE]）因已出现对流降水而降至620.8 J/kg，湿层升高至500 hPa，对流形势以强降水为主;南宁站不稳定能量较百色大，对流有效位能（[CAPE]）为1 127.8 J/kg-1、[K]指数为37.8 ℃、肖沃特指数（[SI]）为-3.52 ℃;500～850 hPa干侵入加大，增强不稳定;0 ℃层较高，有利于出现高效暖云降水。

4 能量、水汽条件分析

4.1 能量条件

分析地面总温度在崇左市出现强降水时段的演变情况：16日20：00，桂西南为高能区，能量舌为西南-东北向，对应低层加大的西南气流为强降水输送水汽和能量，总温度正变温中心正好对应随后出现极端强降水的江州区;高能区逐渐南压东传，崇左辖区内的强降雨区也相应自北向南移，且变温中心的移动先于后期极端强降水落区的变化。结果表明：地面总温度大值区与主雨区对应良好，其正变温中心对未来强对流活动中心有较好的指示作用。

崇左市强降水集中时段（16日20：00—17日08：00）低层假相当位温同样可见能量舌自中南半岛北部东北伸入广西，其中心强度为88 ℃，崇左市位于能量舌轴心，分布特征与地面總温度基本一致。

4.2 水汽条件

在此次过程中，西南气流是强降雨的主要水汽来源。崇左出现强降水时段，850 hPa水汽通量场上中南半岛北部维持通量中心，随着西南气流的加大，桂西南水汽通量也增大;水汽辐合中心位于高原短波槽区一带，桂西水汽辐合大于桂东，在切边线南压过程中，水汽辐合在桂南呈带状，轴向与降雨云团移动方向基本一致。

5 卫星云图及雷达回波

5.1 卫星云图演变特征

16日20：00，切变线到达桂中附近，云系呈东西向，其南侧边缘光滑，冷暖空气势力相当，云系南压速度较慢;对流云团传播方向与系统移动方向趋于垂直，左后侧有多个中小尺度对流云团发展并逐渐汇入切变降雨云系中，有利于强降雨的维持。22：00降雨云系中不连续的中小尺度对流云团到达崇左市北部，崇左市开始出现强降水;高原短波槽后西北气流引导弱冷空气的扩散南下，切变云系向南弯曲，在崇左北部附近出现断口，冷暖空气强烈交汇激发对流，强降雨云团由高空风引导逐渐向东南移动;17日00：00，云体向东北突起，表明西南气流加大汇入，有利于对流云团的维持;越南北部的絮状白点云体在强盛暖平流中激发对流，随后与桂西北附近的对流云团一起汇入切边线西段云团中形成中尺度对流复合体（MCC），在崇左造成极端强降雨。

5.2 雷达回波特征分析

极端强降雨出现时段回波特点：回波中心在55～60 dBZ，最强达到66 dBZ;垂直累积液态水含量（VIL）值维持在20～40 kg/㎡，最大值曾跃升至60;回波顶高为6～12 km;回波移速慢，左后方有强回波生成汇入形成列车效应，使降水增幅。

崇左城区地面站雨量突破日雨量历史极值，最大小时雨强达87.1 mm。结合其单站逐小时雨量分布情况可知，小时雨量强度波动较大，对应受多个对流云团影响，列车效应明显（见图3）。

6 结语

①在“5.17”崇左极端强降雨过程中，华北深槽引导冷空气扩散南下，高原不断有短波槽移入广西;低层低涡切变线位于桂中，崇左市长时间处于低涡东南侧，西南气流加大，为强降雨输送充沛的水汽和能量;地面场上，强降雨中心与中小尺度辐合中心基本一致。

②环境条件分析表明，过程中不稳定能量大，抬升凝结高度低，低层有暖平流，暖湿层深厚，对流层中高层有干冷空气侵入，有利于对流的发展和维持。

③桂西南位于能量舌轴心附近;总温度变温中心对强降雨区有较好的指示作用;中南半岛一带的西南气流是此次强降雨过程的水汽主要来源，桂西南为水汽辐合大值区。

④卫星云图显示，沿切变有多个中尺度对流云团激发，呈后向传播形势，低层西南气流在强盛暖平流中激发出对流单体;系统移动缓慢，对流云团汇合中尺度对流复合体（MCC），长时间在崇左上空，造成致灾性强降水。雷达回波特征可见：强降雨云团为回波中心强、回波高度高、VIL值大的深厚对流系统，列车效应使降雨明显增大。

参考文献：

[1]谌芸，孙军，徐珺，等.北京721特大暴雨极端性分析及思考（一）观测分析及思考[J].气象，2012（10）：1255-1266.

[2]张萍萍，孙军，车钦，等.2016年湖北梅汛期一次极端强降雨的气象因子异常特征分析[J].气象，2018（11）：50-59.

[3]吴翠红，龙利民，金琪，等.湖北省中尺度暴雨天气分析图集[M].北京：气象出版社，2011：1-3.

[4]朱乾根，林锦瑞，寿绍文.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000：52.

[5]寿绍文.中尺度气象学[M].北京：气象出版社，2009：29.

[6]支树林，包慧濛，张弛.一次夜间发展起来的大暴雨的中尺度对流条件及特征分析[J].暴雨灾害，2017（1）：42-52.