广东地区一次暴雨过程的天气形势分析和物理量场诊断

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摘要：本文利用天气图和NCEP（1°× 1°）每6小时一次的全球再分析资料，对6月15日―16日发生在广东东北部地区的一次暴雨过程进行了天气形势分析和物理量场诊断，结果发现华南低压槽的东移引导弱冷空气南下，和西南气流共同作用是导致本次暴雨的发生主要原因，涡旋运动和上升运动是本次暴雨发生的动力机制，高低空涡度、散度的有利配置有利于暴雨的发展，南海越赤道气流是暴雨水汽的主要来源，孟加拉湾气流起到补偿作用，高低空急流的耦合形势不但触发加强了暴雨区的上升运动，而且对于次级环流的生成和副高位置的维持起到了关键作用。

关键词：广东；暴雨；天气学分析；诊断分析

引言

暴雨是影响人类最显著的自然灾害之一，由于其突发性、强度高，往往造成洪涝灾害，从而引发山洪、泥石流等次生灾害，对人民群众的人身安全和财产安全造成重大的损失，阻碍国家现代化建设步伐。我国是个受暴雨影响严重的国家，平均每年因暴雨造成的洪涝灾害面积为942.4万公顷，严重洪涝年份农田受灾面积可达1300万公顷以上，所造成的损失每年高达数百亿元以上，如1954年长江流域暴雨、1981年四川盆地暴雨和1998年长江、嫩江、松花江暴雨，都造成了巨大的人员伤亡和经济损失，仅98年死亡人数就超过3000人，直接经济损失达到2600亿。而华南地区地处低纬，紧靠南海，由于特殊的天气系统，如华南准静止锋、西太高压、台风、越赤道气流等的影响，暴雨发生的频率高，时间长，强度大，加上其境内地形复杂，极易产生洪水、泥石流等自然灾害，研究华南暴雨的预报预防，刻不容缓。

对于暴雨的研究，丁一汇等总结出中国暴雨的5大要素：低空湿舌、位势不稳定、厚湿层、不稳定触发、高低空急流以及弱的垂直风切变。薛纪善等发现，西风槽、切变线、低涡和低空急流对暴雨的发生都有影响。周秀骥等指出，中、低纬天气系统的相互作用，尤其是西南气流和西风槽相互作用，会造成雨天气。而郑良杰则提出，高空急流辐散，低空急流辐合，高低空急流耦合所触发的位势不稳定能量的释放为中尺度对流系统提供能量。张旭斌、张熠则通过研究MCS指出，低涡和低空急流所产生的正涡度环境配合暖湿空气造成的大气静力不稳定，产生上升运动使高层大气增暖并形成辐散，形成正反馈机制，造成暴雨。

1、天气形势分析

利用天气图（图略）和NCEP资料画出2010年6月15日08时（北京时，下同）、14时、20时和6月16日02时500hpa、850hpa形势图和地面气压场分布图（图略），可以看出，中高纬为稳定的两槽一脊形势，贝加尔湖西侧低槽后不断有冷空气南下影响我国。高原在低层有低压生成，东移南下进入四川盆地形成西南低涡，将冷空气引导至华南，副高维持在华南一线，脊线保持在17°N附近，主于西太平洋上，广东处于副高北沿西南气流影响下，从孟加拉湾、南海北部和西太平洋上的水汽沿副高边缘源源不断的北上影响广东地区。华南地区多槽线生消过程，并不断东移影响广东地区。15日08时，500hpa伴随弱槽线过境，华南一带为弱高脊控制，850hpa南昌附近存在一切变中心，槽线向西经南宁一直延伸至南亚大陆，副高脊线位于16°N附近，广东东北部位于副高1480gpm线北侧边缘，有低空急流存在，从海上源源不断的带来大量水汽，为暴雨的发生发展提供了充足的水汽条件。15日14时，500hpa贝加尔湖低压向南分裂，冷空气沿新疆一线向南侵入，华南地区南宁附近短波槽逐渐东移，而副高再度北抬西进，脊线位于17°N附近，850hpa四川盆地有低涡生成，高原低压向东南移出，广东东北部受到槽前西南气流和副高边缘西南气流共同作用，降水发展强烈。15日20时，500hpa槽线位于长沙―南宁一线，850hpa南昌附近切变中心稳定少动，从高原东移南下的低压和西南低涡连为一体，但500hpa图上115°E附近有一弱脊存在，副高北抬致使850hpa槽线北移，高低层的不利配置一定程度抑制了暴雨的发展。16日02时，广东省境内500hpa上槽线消失，850hpa槽线向东南方向移动，切变中心移至杭州附近，副高加强北抬，广东东北部为一致的西南气流控制，降水带向东南移动至浙江福建境内，广东东北部降水过程结束。地面图上，华南地区存在三个低压中心，分别位于台湾岛、福建浙江境内以及四川盆地，在15日08时至16日02时一直稳定少动，广东东北部处于低压南部西南气流控制范围内。从西南低压中不断有弱冷空气东移南下，广东省北部有准静止锋稳定存在。

综上可知，2010年6月15日至16日的广东东北部降水过程主要受低压槽和西南气流的共同作用所造成的，当冷平流加强南下，引导空中槽区过境，广东东北部便会发生强对流降水过程，当槽线移过后，广东东北部的降水过程也随之停止。

2、物理量场诊断

2.1 动力条件

2.1.1 涡度场分析

在暴雨过程中，涡度场和强降水的发生有着比较好的对映关系，当广东东北部处于高空为负涡度、低空为正涡度的形式时，有利于气流的辐合上升，同时将低层水汽带向高空，触发强对流天气。当高低空正负涡度区的配置不垂直，上升运动的发展受到抑制，降水减弱。而高低空正负涡度区配合不符合有利形势时，降水不容易发生。

2.1.2 散度场分析

强降水过程的发生和散度场的分布有很大的关联，当散度场的配置为高空辐散，低空辐合的形势，即高层为正散度，中低层为负散度时，大气有辐合上升运动，有利于强对流天气的发生发展，是暴雨天气的重要的动力机制

2.2 水汽条件

南海水汽是本次降水过程的主要水汽来源，孟加拉湾水汽输送起到补充的作用，当广东东北部存在较大的水汽通量和水汽通量散度辐合时，有强降水发生。当水汽通量减小，辐合作用消失，降水随之而终止，辐合区的范围和强度和降水过程十分吻合。

2.3 高低空急流耦合形势

从整个天气形势发展过程来看，暴雨发生时高低空急流有很好的耦合形势。在暴雨发展最强盛时期，高低空急流的急流核的距离都小于五个纬度，并且在不断的靠近，15日14时起在台湾岛北部东海海域有一定的叠加。华南处于高空急流的右后方、低空急流左侧时，由于高空处于急流入口区，有强烈的辐散，从而触发低层强烈的上升运动，形成垂直环流，在低层形成辐合趋势，配合急流发展，加速对流抬升运动。同时，高空在上升区南北两侧各形成一直下沉气流，南侧一支抑制了副高的北抬，使其维持位置偏南，从而使水汽能够源源不断沿副高北沿向北输送，保证暴雨发生的水汽条件充足，而北侧一支则构成次级环流，保持上升运动的持续性，从而使低层水汽不断向高空输送，是暴雨发生的重要动力因素之一。

3、小结

本文通过对2010年6月15日至16日发生在广东东北部的一次暴雨过程进行天气形势分析和物理量场诊断，结果表明：

（1）暴雨发生期间中高纬稳定的两槽一脊形势有利于冷空气向南方扩散，华南地区小槽多发并不断东移，副高稳定的维持在南方，广东东北部处于副高北沿，低压槽和西南气流的共同影响是本次暴雨发生的天气学条件。

（2）良好的涡度场和散度场的配置有利于本次暴雨的发生，当低层为正涡度、负散度，高层为负涡度、正散度时，气流抬升运动发展，涡旋运动和上升运动是本次暴雨过程的动力因素。

（3）充足的水汽输送为暴雨的发展提供了充沛的水汽，南海气流输送带是本次暴雨的主要水汽来源，孟加拉湾气流输送起到补偿的作用

（4）高低空急流的耦合也为暴雨的发生提供了触发条件和保持机制。广东东北部处于高空急流的右后方、低空急流左侧时，高空的辐散触发并加强底层气流的上升作用形成垂直环流，同时高空南侧的下沉气流对于副高保持在偏南位置提供了热力条件。■

参考文献

[1] 丁一汇等．1991年江淮流域持续性特大暴雨的研究．北京：气象出版社1993

[2] 薛纪善．1994年华南夏季特大暴雨研究．北京：气象出版社，1999

[3] 周秀骥等．98华南暴雨科学实验研究．北京：气象出版社，2003

[4] 郑良杰．中尺度天气系统的诊断分析和数值模拟．气象出版社，1990

[5] 张旭斌 张熠．一次华南暴雨过程的数值模拟―中尺度对流系统形成发展机制．气象科学,2011,4: Vol.31,No.2