利用常规观测资料、区域自动站及NCEP再分析资料，对2014年7月3日贵州暴雨天气过程成因进行诊断分析。结果表明：高空急流形成强的“抽吸”效应对暴雨过程的维持和发展起着主导作用。槽前及副高西侧的偏南暖湿气流不断向长江流域一带输送与北方南下的干冷空气交汇形成准静止锋；西南涡发展和西南急流增强，暴雨发生在高空急流入口处右侧辐散区以及低空急流左侧和切变线的右侧强辐合区。此次暴雨的水汽来源主要来自孟加拉湾和南海，水汽辐合中心与强降水落区基本一致，水汽通量及其散度对强降水落区有一较好的指示意义。 Based on the conventional observation data, the regional automatic station and NCEP reanalysis data, the causes of the formation of the rainstorm weather in Guizhou in July 3, 2014 were analyzed. The results show that the strong wind jet stream in the North West of 200hPa is strong, and the "pumping" effect on the formation of the heavy rain process plays a leading role in the maintenance and development of heavy rainfall. Front of 500 hPa trough, the southwest warm wet air current and the west side of the subtropical high southerly warm moist air flow continuously to the drainage area of the Changjiang River Transportation cool dry air from the north and south of the convergence of quasi stationary front, the rainstorm occurred when frontogenesis intensifies; low-level southwest vortex development, enhance the southwest jet and rain storms occur scattered area and the low altitude of the left side of the jet and shear line on the right side of the strong convergence zone in upper level jet entrance on the right side of the web. The rainstorm water vapor source mainly comes from the bay of Bengal and the South China Sea, the bay of Bengal have low value system, with the Western Pacific subtropical high is weakened back East, on the west side of the partial southerly water vapor transport is enhanced, and the southwest airflow rendezvous was transferred to Guangxi, Guizhou, the Yangtze River Basin, is conducive to the occurrence of heavy rainfall, water vapor convergence center of strong precip itation area consistent, the water vapor flux and its divergence of strong precipitation area has a good indication.
张艳梅1，吴古会1，李刚1，王旭达2
1贵州省气象台，贵阳
2贵州省盘州市气象局，盘州
收稿日期：2019年10月10日；录用日期：2019年10月25日；发布日期：2019年11月1日
利用常规观测资料、区域自动站及NCEP再分析资料，对2014年7月3日贵州暴雨天气过程成因进行诊断分析。结果表明：高空急流形成强的“抽吸”效应对暴雨过程的维持和发展起着主导作用。槽前及副高西侧的偏南暖湿气流不断向长江流域一带输送与北方南下的干冷空气交汇形成准静止锋；西南涡发展和西南急流增强，暴雨发生在高空急流入口处右侧辐散区以及低空急流左侧和切变线的右侧强辐合区。此次暴雨的水汽来源主要来自孟加拉湾和南海，水汽辐合中心与强降水落区基本一致，水汽通量及其散度对强降水落区有一较好的指示意义。
关键词 :梅雨锋暴雨，西南涡，高低空急流，贵州
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每年6~8月是贵州强降水发生的集中期，由强降水引发的洪涝、山体滑坡等灾害给贵州造成严重的经济损失和人员伤亡。许多气象工作者对暴雨成因做了大量研究，陶诗言指出 [
2014年7月3日08:00 (北京时，下同)~4日08:00，贵州省出现大范围强降水天气过程。强降水落区主要集中贵州的南部和东北部地区(图1(a))，出现特大暴雨5站，暴雨28站，大雨33站，日最大降雨量为沿河126.1 mm。从贵州东北部的德江站逐时雨量变化图(图1(b))可以看出，强降水主要集中在7月3日14:00~4日08:00，4日01:00，降水明显增强，最大小时雨强达到49.3 mm，04:00~05:00，强降水落区逐渐东南移。从图1(b)可以看出，贵州东南部的舟溪站3日08:00~12:00降水量2.9 mm，4日04:00降水量突然增强达到32.4 mm，此次降水过程时间短，雨强大。
图1. 2014年7月3日08:00~4日08:00贵州省降水量分布(a)及舟溪站和德江站逐时雨量变化(b) (单位：mm)
暴雨发生前的7月2日20:00 (图略)，200 hPa南亚高压中心位于青藏高原南部，其脊线位于22˚N~26˚N，南亚高压东伸到110˚E附近。河套到四川东南部有高空槽，贵州主要受高压环流影响。7月3日08:00南亚高压明显西伸增强(图略)，偏西急流明显增强，急流位于30˚N~40˚N，贵州省东北部上空形成明显的强烈辐散区。高空形成强的“抽吸”效应对暴雨过程的维持和发展起着主导作用。
7月3日08:00的500 hPa (图2(a))，欧亚中高纬地区呈现“两槽一脊”的形势，4日08:00的500 hPa (图2(b))贝加尔湖以东冷涡中心东移，我国东北到长江中下游为宽广的槽区，河套东部至四川东部有高空槽，冷空气从贝加尔湖以东沿高空槽不断渗透到长江流域。副高主体呈东–西走向并稳定维持，588线控制华南南部，其脊线位于110˚E、20˚N~22˚N。孟加拉湾有低槽存在，槽前及副高西侧稳定的西南暖湿气流不断向长江中下游一带输送与北方南下的干冷空气交汇，形成以边界层湿度梯度为主要特征的准静止锋面(地面图略)，长时间维持，造成长江中下游一带持续的暴雨天气过程，贵州东部及南部出现强降水。
图2. 2014年7月3日08:00(a)、4日08:00 (b) 500 hPa高度场分布(单位：dagpm)
西南涡是造成我国强降水的主要天气系统之一，一些气象工作者对于西南涡的形成发展及其与切变线、高空槽系统结合产生暴雨等进行了研究 [
3日20:00 (图3(c)) 500 hPa高空槽东移到西安、贵阳、昆明一线，暴雨落区的铜仁市、安顺市、贵阳市等地的涡度强度为2 × 10−5s−1，正涡度位于槽前，最大正涡度中心位于湖北，涡度强度为10 × 10−5s−1，从700 hPa流场及涡度来看(图3(d))，西南涡增强，并东南移动，四川、重庆南部边缘及贵州东北部受低涡控制，涡度强度6 × 10−5s−1，贵州铜仁、遵义附近涡度值达到最大。4日08:00，500 hPa在河套附近形成一个低涡中心(图略)，从低涡中心延伸到西安、贵阳、昆明的高空槽继续加深东移，贵州中东部处于槽前西南气流前，涡度强度超过10 × 10−5s−1。从700 hPa流场来看(图略)，低涡中心继续增强南压，中心位于贵州境内，涡度强度超过10 × 10−5s−1，强降水落区继续南压。
图3. 2014年7月3日500hP涡度及流场(阴影) 08:00 (a)、20:00 (c)和700 hPa涡度(单位：s−1)及流场(单位：s−1) (阴影) 08:00 (b)、20:00 (d)
从西南涡的变化特征我们发现，随着高空槽的东移，与低层弱的气旋性环流叠加，促使西南低涡发展，其右前侧西南暖湿气流加强，西段梅雨锋趋于活跃，贵州降水发展。
高、低空急流其影响机制主要是在高空产生辐散、低空产生辐合，促使垂直上升运动发展，为强降水产生提供动力和水汽条件。3日08:00的200 hPa和850 hPa的全风速场叠加图上可以发现(图4(a))，由于南压高压异常强大，急流核位于110˚E、35˚N附近，中心最大风速达38 m∙s−1，此时700 hPa贵州、重庆、长江流域一带主要受西南气流影响，西南急流还没有形成，西南气流风速在6~8 m/s。3日20:00 (图4(b))，随着南亚高压的增强向东延伸，高空急流轴从四川、重庆一直到长江、淮河流域，并转为偏西急流，中心最大风速达42 m∙s−1。低层700 hPa在长江横切变的南侧形成一条东北–西南向低空急流带，其最大风速达12 m∙s−1，在重庆–贵州北部形成低涡中心，贵州中部以北地区位于低涡的中心和右前侧及低空急流的入口区，低空急流的形成有利于孟加拉湾的水汽源源不断的向贵州上空输送。4日08:00 (图4(c))，200 hPa图上，河套的偏北气流明显增大，形成高空西北急流，急流中心的风速接近40 m∙s−1。高空急流中心东移到我国东部沿海到日本的南部，急流中心风速为44 m∙s−1，长江中下游位于急流轴入口区的右侧，形成较强烈的辐散区，中低层位于低空急流的左侧及切变线的右侧，中低层辐合上升运动进一步增强，为暴雨的产生提供了较强的动力抬升条件。暴雨发生在高空急流入口处的右侧辐散区和低空急流左侧强辐合区。
图4. 2014年7月3日08:00 (a)、20时(b)与4日08:00 (c)、20:00 (d) 200 hPa和850 hPa的全风速场(红色等值线为850 hPa，黑色等值线为200 hPa，单位：m∙s−1)
图5为暴雨发生前后850 hpa水汽通量及水汽通量散度分布。此次暴雨的水汽来源主要来自孟加拉湾和南海，7月3日08:00 (图5(a))，孟加拉湾有一低压系统，从孟加拉湾经云南到长江流域的水汽通道建立，其水汽通量大于16 g∙cm−1∙hPa−1∙s−1，水汽输送增强，水汽源源不断向长江流域为梅雨锋强降水提供有利的水汽条件。贵州水汽通量较小，贵州的东北部、重庆南部边缘处于水汽通量散度辐合区，中心值超过为−4 × 10−7g∙cm−2∙hPa−1∙s−1。由于水汽输送在贵州上空较弱，降水量较小。3日20:00 (图5(b))，随着副高东退减弱，副高西侧的偏南风水汽输送增强，与西南气流会合向广西、贵州、长江流域输送，贵州东部、南部水汽通量大于14 g∙cm−1∙hPa−1∙s−1。贵州西南部、东部两个水汽通量散度辐合区，中心值分别为−0.8 × 10−7g∙cm−2∙hPa−1∙s−1、−1.0 × 10−7g∙cm−2∙hPa−1∙s−1。有利于强降水的发生，贵阳市西南部、六盘水市大部、遵义市东北部、铜仁市出现较强降雨天气。4日08:00 (图5(c))，水汽输送带逐渐东南移，水汽通量大值区广西东北、湖南一线，贵州水汽输送减弱，在贵州的东南部水汽通量相对较大，水汽通量散度辐合心区位于省的东南部，其辐合中心值分别为−12 × 10−7g∙cm−2∙hPa−1∙s−1，贵州黔东南州、黔南州等地出现强降水。水汽辐合中心对强降水落区基本一致，水汽通量及其散度对强降水落区有一较好的指示意义。
图5. 2014年7月3日08:00(a)、20时(b)、及4日08:00 (a)、20时(b) 850 hPa水汽通量(矢量，单位：g∙cm−1∙hPa−1∙s−1)及水汽通量散度分布(阴影，单位：10−7g∙cm−2∙hPa−1∙s−1)
梅雨锋上水平温度梯度小，但湿度梯度大。空气水平运动对锋生的作用为锋生函数 F 1 = d | θ s e | / d t 。等位温线在有速度辐合的水平流场作用下逐渐变密为锋生作用(F1> 0)；反之则为锋消作用(F1< 0) [
图6. 2014年7月3日08:00 (a)、3日20:00 (b)、及4日02:00 (c)、08时(d) 850 hPa锋生函数及风场分布。(单位：10−9K(m∙s))
1) 高空急流形成强的“抽吸”效应对暴雨过程的维持和发展起着主导作用。槽前及副高西侧稳定的西南暖湿气流不断的向长江中下游一带输送与北方南下的干冷空气交汇，形成准静止锋面，造成长江中下游一带持续的暴雨天气过程。
2) 高空槽的东移与低层弱的气旋性环流叠加，促使西南低涡发展，长江流域位于低空急流的左侧及切变线的右侧，中低层辐合上升运动进一步增强，为暴雨的产生提供了较强的动力抬升条件，西段梅雨锋趋于活跃，贵州降水发展。
3) 此次暴雨的水汽来源主要来自孟加拉湾和南海，暴雨发生前，从孟加拉湾经云南到长江流域的水汽通道建立，为梅雨锋强降水提供有利的水汽条件。副高东退减弱，其西侧的偏南风水汽输送增强，与西南气流会合向广西、贵州、长江流域输送，有利于强降水的发生；水汽辐合中心对强降水落区基本一致，水汽通量及其散度对强降水落区有一较好的指示意义。
4) 贵州西南部和湖南西部各有一强锋生中心，造成贵州西南部和东部出现明显降水过程。随着切变西段南压，东段随着南风的增强，切变线北抬，贵州东南部和湖南北部及长江流域一带锋生作用加剧，造成贵州东南部出现强降水。
中国气象局预报员专项[CMAYBY2015-066]及2019年贵州业务项目“贵州省实况格点偏差订正及研究”共同资助。
张艳梅,吴古会,李 刚,王旭达. 贵州一次梅雨锋西段暴雨成因分析Analysis of a Meiyu Front Rainstorm in the West Guizhou[J]. 气候变化研究快报, 2019, 08(06): 731-738. https://doi.org/10.12677/CCRL.2019.86079