柳州市一次大暴雨天气过程成因分析

冯晓玲　姜殿荣

摘要 利用常规天气图、新一代天气雷达产品等资料，综合分析了2021年5月3—4日出现在柳州市的一次较为典型的前汛期大暴雨天气过程。结果表明：这次大暴雨过程的主要影响系统是高空槽、低空切变线、低空急流和地面冷空气;各系统配置良好，为大暴雨的出现提供了有利的动力、水汽和不稳定能量条件;前倾槽、高层干侵入、地面冷空气的南下促发了不稳定能量的释放。此次过程中，雷达回波上出现了2次列车效应和锋前对流单体合并增强效应，在暴雨的短时临近预报的过程中，这2种效应的叠加影响应引起特别关注。

关键词 柳州;大暴雨;影响系统;列车效应

中图分类号：P458.1+21.1 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2022）01–0043–03

广西柳州地处亚热带季风区，属于亚热带湿润性气候，汛期常出现的暴雨及其引发的洪涝灾害对社会经济、人民生活和农业生产有严重的影响。2021年5月3日20：00～4日20：00柳州市出现了一次典型的前汛期大暴雨天气过程，局部有特大暴雨（图1）。大暴雨主要出现在柳州市北部的融安县、融水县中南部、三江縣北部、鹿寨县北部等地区。根据自动气象站资料统计，柳州有100个站出现了暴雨，35个站出现了大暴雨，1个站出现了特大暴雨，最大雨量263.8 mm（融水和睦古顶村），最大1 h雨量68.7 mm（融安大坡福上村，4日02：00）。利用常规天气图、雷达回波等气象资料，综合分析了此次大暴雨过程的环流形势、动力、水汽、能量条件以及雷达回波特征，探讨了此次大暴雨过程的成因，以期为该地区前汛期暴雨预报预警提供有益的参考。

1 环流形势分析

从200 hPa环流来看，强降雨发生时，桂北处于西风槽前西南气流与南亚高压东北部的西北气流之间的分流区，高空存在明显的辐散形势。从500 hPa形势来看，强降雨发生前及发生过程中，副高在中南半岛—南海北部维持，588线北界位于华南沿海。5月2—3日高原冷槽东移，温度槽落后于高度槽，高原槽后有明显的冷平流，高原槽东移过程中加深，并且与南支波动出现了同位相上的叠加，径向度明显增强（图2）。5月3日夜间至4日，低槽北段移出，南段在云桂一带维持。700 hPa高原槽位置、移动与500 hPa类似，2—3日也出现了高原槽与南支波动的叠加，但从3日20：00的形势可知，叠加槽南段在700 hPa的位置明显滞后于500 hPa，且2—3日700 hPa槽前西南气流显著增强，3日20：00桂东北桂林站700 hPa风速达到20 m/s。3日夜间至4日，700 hPa叠加槽东移过境。

从低空的形势来看，2日850 hPa西南急流建立;3日西南急流增强，08：00急流轴达到18～20 m/s。在高空冷槽的引导下，低层切变线加强南压，3日20：00，切变线位于黄淮—四川盆地东部—贵州中部一线，切变线南北侧均存在急流。3日夜间至4日，切变线快速南压至华南南部。925 hPa急流于3日凌晨建立，较850 hPa略晚，但3日20：00，桂西南风速也达到18 m/s，桂北正处于这支急流前端;4日08：00，850 hPa和925 hPa切变线均南压至桂中一带，南北两侧急流均维持。柳州正处于切变线南侧、850 hPa低空急流左侧、925 hPa超低空急流前端。

从地面形势来看，2日，四川、贵州一带西南暖低压发展，3日，四川盆地东部—江南一带低压倒槽发展，随着北方冷空气逐步加强南压，暖低压有所南落，冷暖空气强烈交汇，伴随着明显的温度锋区和锋生过程，经典的斜压大气特征形成，地面在长江下游形成气旋波，3日夜间至4日，冷锋南压，自北向南影响华南地区。

2 物理量场分析

2.1 水汽条件分析

从低层的比湿场来看，早在2日08：00，850 hPa 12 k/kg的湿舌就已控制广西大部分地区，3日湿舌进一步向北延伸，3日20：00，桂东北在850 hPa出现15 k/kg的高湿中心。从GPS水汽产品来看，2日白天广西上空降水量已达到50 mm以上，并一直维持至4日13：00前后。从水汽通量散度的情况来看，3日08：00，在925 hPa以下桂西已出现较明显的水汽辐合，而850 hPa是在20：00切变线逐步逼近广西后，水汽才出现辐合。纵观此次强降雨过程，近地面层的水汽辐合出现最早、强度也最强;至4日08：00，广西上空925 hPa的水汽辐合明显减弱，850 hPa的水汽辐合仍然维持，且辐合中心正位于柳州上空（图3）。

2.2 动力条件分析

从散度场上看，5月3日20：00，200 hPa在长江中下游至南岭一带散度值显著上升，湘黔桂交界一带出现32×10-5S-1的辐散中心，该辐散中心一直维持至4日白天。对照200 hPa形势可知，该辐散是由于西风槽前的西南气流与南亚高压东北部的西北气流之间出现分流所致的，该辐散中心所产生的抽吸作用对强降水是十分有利的。从低层的散度场来看，3日夜间，随着冷锋和切变线的南压，桂北850 hPa以下各层出现明显的辐合，并且一直维持至4日白天，最强的辐合出现在925 hPa及以下的近地面层。

从涡度场的变化来看，2—3日500 hPa高空槽东移过程中得到发展，对应的涡度值显著增加，涡度中心随高空槽东移南压。3日夜间至4日，桂北出现明显的正涡度平流。从低层来看，与850 hPa切变线相对应的正涡度带3—4日东移南压过程中逐步增强，4日08：00达到最强。而925 hPa与切变线相对应的正涡度带是3日20：00前后才形成的，且4日08：00已明显减弱后趋于消失。结合低空环流形势分析可知，850 hPa切变线南压的过程中，南风急流、北风急流均维持，气流气旋性旋转强度得以维持;而925 hPa西南超低空急流在切变线南压进入桂北后减弱消失，该层次气流气旋性旋转强度明显减弱，4日白天850 hPa降雨动力条件维持，而近地面层的降雨动力条件不足。

2.3 能量条件分析

从K指数来看，5月2日08：00～20：00，起桂东北桂林站K指数从负值猛增至38，3日20：00，广西北部百色、河池、桂林K指数分别达到40.6、36.3、37.5。CAPE值分别达到1 792.6、1 448.5、1 888.6。这一区域沙氏指数从1日起就一直维持负值。上述情况表明，在强降雨发生前，桂北层结不稳定，不稳定能量条件较好，十分有利于对流的发展。从桂林站T-LnP图来看，3日20：00，桂林上空不稳定能量充足，湿度层达到600 hPa，600 hPa以上存在干侵入，且600 hPa以下均为不稳定层（图4）;4日08：00，桂林上空已无对流有效位能，但湿层较厚，达到350 hPa左右，且对流层顶以下多个层次仍然处于不稳定的状态，仍有一定的降水条件。

3 雷达回波分析

5月3日中午前后，桂北上空已出现零散的对流回波，强度中等到偏强，移向东北，移速约为40 km/h。3日傍晚开始，带状强回波自黔东南黎平、榕江、从江一带东移南压，移速35 km/h左右。22：00前后进入桂北时，回波带上有多个50～63 dBZ的回波核，回波核顶高达到16～18 km。此时桂北上空仍不断有零散的对流回波发展、东北移，接连影响融安县和融水县，并出现了列车效应（图5a）。01：00前后，带状回波主体东移南压过程中与其前部的对流单体在融安县城上空合并，强度增强，回波主体移速减缓，02：30前后回波核才移出融安县城。由于回波主体前部对流单体的列车效应、回波主体与对流单体合并增强、移速减缓的叠加影响，3日22：00～4日03：00融安县城降雨量达到140 mm，4日01：00～02：00融安县大坡乡福上村出现了此次过程的最大小时雨强（67.8 mm/h）。

4日04：00～08：00，在鹿寨县北部也出现了列车效应与回波合并增强叠加影响（图5b），黄冕镇大端村4 h累计降雨量达到128 mm。此后，回波南压的过程中，回波结构变得松散，强度有所减弱，回波顶高从14～16 km，下降到10 km以下，对流发展明显减弱。但08：00之后，仍导致融安和融水2个县的南部、柳城、鹿寨、柳州城区等地出现了大范围的暴雨区。

4 结论

（1）此次过程的主要影响系统是高空槽、低空切变线、低空急流、地面冷空气。由于各系统配置良好，副高的存在阻滞了高空槽南段的东移、切变线南压过程中西南低空急流维持;冷锋前部西南暖低压的存在均有利于强降雨的出现。

（2）500 hPa高原冷槽东移过程中由于超前于温度槽而获得发展、与南支槽出现了同位相叠加径向度增强，切变线南压过程中低空急流、超低空急流的维持，200 hPa高空辐散场的抽吸作用为强降雨的出现提供了良好的动力条件。

（3）过程发生前低空急流的建立为强降雨的出现提供了充分的水汽条件、不稳定层结和不稳定能量，而前倾槽、高层干侵入、地面冷空气的南下促进了不稳定能量的释放与对流的发展。

（5）此次大暴雨过程雷达回波上出现了2次列车效应和锋前对流单体合并增强效应叠加的影响，导致强降雨长时间持续，进而出现大暴雨、特大暴雨，在暴雨短时、临近预报中这2种效应叠加影响的情况值得重点关注。

参考文献

[1] 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.

[2] 丁一汇，张建云，许小峰，等.暴雨洪涝[M].北京：气象出版社，2009.

[3] 伍志方，易爱民，叶爱芬，等.广州短时大暴雨多普勒特征和成因分析[J].气象科技，2006（4）：455-459.

[4] 朱敏华，姜有山，周红根.两次暴雨过程的多普勒天气雷达资料对比分析[J].气象科学，2005（1）：71-78.

[5] 唐毓勇.桂西一次MCC天气过程的监测和预报[J].贵州气象，2005（6）：12-15.

责任编辑：黄艳飞

Cause Analysis of a Heavy Rainstorm in Liuzhou City

FENG Xiaoling et al（Guangxi Liuzhou Meteorological Bureau， Liuzhou， Guangxi 545002）

Abstract Based on the data of conventional weather maps and new-generation weather radar products， a typical heavy rainstorm in the pre-flood season in Liuzhou city on May 3-4， 2021 was comprehensively analyzed. The results showed that the main influencing systems of this rainstorm process were upper trough， low altitude shear line， low altitude jet and surface cold air. Each system was well configured， which provided favorable conditions of power， water vapor and unstable energy for the occurrence of heavy rain. The forward dip trough， high level dry invasion， and the southward movement of cold air from the ground promoted the release of unstable energy. In this process， two train effects and prefrontal convective cell merging and strengthening effect appeared on radar echo. The superposition of these two effects should be paid special attention to in the short-time near forecast of rainstorm.

Key words Liuzhou; Heavy rain; Impact system; Train effect

作者簡介 冯晓玲（1979—），女，广西柳州人，工程师，主要从事中短期天气预报与服务工作。

收稿日期 2021-10-15