貴州西南部一次大暴雨環流場風矢量分析

　　摘要 利用高空環流背景、中層切邊線、地面冷鋒、高中低空風量場對發生于2012年5月21日夜間到22日凌晨的貴州西南部大暴雨天氣過程進行大尺度環流背景和中尺度對流特征分析，結果表明：此次貴州西南部大暴雨是發生在大尺度環流背景下油地面輻合線逐漸鋒生和高低空急流耦與大氣層結不穩定形成的，具有典型中尺度強對流特征。各要素場從時間發展與空間演變上與此次大暴雨形成和發展有著密切聯系，能較好地反映此次大暴雨降水強度和降水落區變化，要素場時空演變對暴雨發生、發展、衰亡有一定指示意義。

　　本文源自農業災害研究 2020年6期《農業災害研究》雜志，于2011年經國家新聞出版總署批準正式創刊，CN:36-1317/S，本刊在國內外有廣泛的覆蓋面，題材新穎，信息量大、時效性強的特點，其中主要欄目有：農藥、動物疫病、獸藥等。《農業災害研究》雜志客觀、全面、準確反映中國常見農業災害(尤其是植物病蟲草害和動物疫病)以及由農業引起的次生災害領域的研究水平和技術進步狀況的學術刊物。

　　關鍵詞 大暴雨;環境場;風矢量

　　暴雨作為一種重要災害性天氣，長期以來，一直深受氣象部門及政府部門高度重視，并成為國內外研究重點，不少研究針對不同區域和季節的暴雨，無論是在形成機理上還是監測預測上都進行了較全面且有意義的探討，得到不少有意義的結論[1]。研究表明：貴州區域性暴雨發生的主要影響系統有高原槽、南支槽、東風波、地面冷鋒等。2012年5月21日夜間在貴州西南部發生暴雨天氣過程，天氣學診斷分析暴雨天氣各要素場特征與暴雨發生的關系。

　　1 過程降水實況

　　2012年5月21日20∶00—22日08∶00貴州省西南部大暴雨天氣。降雨天氣涵蓋全省，強降水主要出現在貴州省西南部暴雨區(圖1)。全省共計85個縣站、1 690個鄉鎮出現降雨天氣，大暴雨主要區域在貴州西南部六盤水、安順、黔西南州大部、畢節東南部、黔南西北部和貴陽西部等地區，北部邊緣和省中部以東降水量級較小，省東部和東南部個別站點出現暴雨。此次強降水天氣過程降水時間短(集中在21日22∶00—22日04∶00)，降雨強度大(最大小時雨量在79.8 mm)，降水范圍廣(覆蓋全省)等特點。據不完全統計，此次暴雨造成西南部大部分公路與農田被沖毀，農作物受災面積大，房屋損壞多并且嚴重[2]。

　　2 天氣形勢分析

　　2.1 500 hPa天氣系統動態演變

　　21日08∶00高空500 hPa，歐亞中高緯為“兩槽一脊”環流形勢，兩長波槽位于中國巴湖以南和東亞沿海，高壓脊位于中國東北一線，低緯度呈平直西風帶，低渦中心位于貝湖東南側，低槽延伸到中國境內，四川東部到貴州西北部有一高空槽，貴州位于槽前西南氣流影響，高空槽后有強西北氣流引導冷空氣南下，高原上為平直西風帶氣流[3](圖2a)。21日20∶00高原高空槽加強發展東移南壓到川東到貴州省西北部，貴州位于槽前西南氣流影響(圖2b)。22日02∶00，高空槽東移南壓，位于貴州東北部，貴州西北部為槽后偏西氣流，西南部強降水減弱[2]。

　　2.2 中、低層天氣系統分析

　　21日20∶00貴州為較強西南氣流，四川東部低渦，低渦切變沿川東南到貴州西北角延伸到滇東北角，未來向南壓(圖3a)。22日02∶00西南氣流發展為低空西南急流影響貴州(圖3b)。低渦位于川東，低渦切變南壓到川東南部至貴州中西部，此時低渦切變影響貴州全境。850 hPa上，21日20∶00貴州為偏南氣流，貴州西北角有低渦，該低渦位于500 hPa高空槽的前端，槽前正渦度平流有利于該低渦的發展，為此次強降水創造有利動力條件。

　　2.3 地面天氣系統分析

　　21日14∶00貴州西南部受位于云南東部熱地壓影響，為未來強降水提供了強大能量條件[4]。從圖中可以看出北部有兩股冷空氣分別從西北路徑和東北路徑南下影響貴州，在低壓中心北部有地面輻合線，南北兩側溫度梯度逐漸加大，地面輻合線逐漸鋒生(圖4a)。在17∶00，貴州省西北部威寧、畢節開始出現雷陣雨天氣。21日20∶00貴州除西南邊緣外全省受冷空氣入侵影響，地面熱低壓南退到云南省西南部邊緣，冷鋒位于四川南部到貴州云南交界(圖4b)。此時貴州全境出現雷雨天氣，貴州中西部個別鄉鎮出現暴雨。

　　3 高低空風場演變

　　首先從高層200 hPa風速演變上分析，在21日20∶00，200 hPa上在四川東北角與甘肅東南邊緣明顯存在強急流中心，在滇東也存在一個弱急流中心，貴州處于強風速帶，西部邊緣處于滇東弱急流中心邊緣(圖5a)。6 h之后的22日02∶00，在200 hPa上風速圖上，位于四川東北角急流中心南壓到貴州省境內，貴州省處于急流中心地帶，滇中弱急流中心仍維持在滇中部(圖5b)。高空急流帶來充足水汽條件影響著強降水發生[5]。此時，貴州省西南部短時降水強度逐漸加強，急流中心位于貴州中西部，與強降水中心對應比較一致。

　　沿(26°N)作21日20∶00風矢量場與全風速垂直剖面圖中可以看出：暴雨開始前，在暴雨區附近上空中高層300 hPa和中低層800 hPa都有較強風速帶，高層強勁下沉氣流與中低層強烈上升氣流在500 hPa附近交匯，此時整個暴雨區上空500 hPa轉為較強的西風氣流(圖6a)。暴雨發生時(22日02∶00)風矢量場與全風速垂直剖面圖可以看出：上升氣流明顯加強，中低層極大風速帶加強為低空急流，下沉氣流也明顯加強，高空極大風速帶加強為高空急流，由于中低層風速帶加強為低空急流，使得中低層水汽向上輸送迅速增強，高層極大風速加強為高空急流，從而使得高層輻散抽吸作用也得到了進一步加強，底層水汽向上輸送和高層抽吸作用都得到明顯加強，水汽得到不斷抬升凝結并降落地面，地面的降量也將越來越大，和暴雨過后暴雨數據統計相一致(暴雨最強出現在22日02∶00—03∶00)(圖6b)。

　　沿(107°E)作850 hPa全風速時間—緯度剖面圖，從位于(107°E，26°N)暴雨區上空850 hPa的風場上隨時間剖面圖看，21日20∶00強降水天氣過程逐漸開始，隨時間(107°E，26°N)850 hPa風速也逐漸開始加強。在22日02∶00達到峰值，此時地面強降水也逐漸增大，底層風速增強顯示地面降水加強。因為低層風速的加大伴隨底層水汽輸送增加，所以當底層風速增強對降水產生和加強有很好的指示作用。再從持續時間上看，21日20∶00到22日02∶00再到08∶00是底層風速逐漸加強再減弱的階段，此時也是降水增強和逐漸減弱時段。較短時間內產生如此大面積強降水是因為底層風速帶的快速加強為強降水提供源源不斷的水汽條件[6-8]。低層風速迅速增大在這次暴雨過程中起至關重要的作用，它源源不斷為暴雨區輸送大量能量和水汽條件(圖7)。

　　4 結論

　　利用高空環流背景、中層切邊線、地面冷鋒對此次大暴雨進行大尺度環流背景和中尺度對流特征分析：得到以下結論：

　　(1)此次貴州西南部大暴雨天氣過程是發生在大尺度環流背景下，高空槽后偏北干冷氣流南下，在暴雨發生地上空與高空槽前西南暖濕氣流交匯。中、低層低渦，外加地面輻合線生成。這種高低空和地面配合暖濕氣流產生的上升運動。

　　(2)西南急流源源不斷帶來孟加拉灣水汽和東南氣流帶來南海水汽在暴雨區匯聚，西南急流提供充足水汽條件。高層輻散、低層輻合抽吸為暴雨發生提供強動力條件。

　　(3)此次大暴雨是在對流不穩定層結下發生的，整層強烈的上升運動使得中低層水汽更好向上輸送，為此次暴雨發生提供了很好的水汽條件和動力條件。