1. 引言

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 [1] 大范围暴雨出现在一定的天气尺度背景下，冷暖空气不断在某个地区交绥，并使得引起暴雨的天气尺度系统或中间尺度系统发展，使某地出现强而持续的垂直运动和水汽输送。伍红雨 [2] 对贵州一次大暴雨天气过程进行数值模拟表明，西南涡是造成大暴雨的主要影响系统。陈静 [3] 等研究发现低空急流可以促使对流层低层接近中性的层结转变成位势不稳定层结，为暴雨发生提供必要的热力条件，井喜 [4] 发现梅雨锋上中尺度对流系统扰动是造成暴雨灾害的主要原因之一，张小玲等 [5] 将我国夏季梅雨锋暴雨概括为三种类型，其中出现在梅雨锋西段的湖北、湖南、四川等地由于处在高空槽前，西南涡发展常导致西段梅雨锋上扰动发展。梅雨锋暴雨也是贵州夏季暴雨成因之一 [6] ，因此，本文利用常规观测资料、区域自动站及NCEP再分析资料站资料，对2014年7月3日出现在贵州的梅雨锋暴雨天气进行分析，探讨此类暴雨的成因和机理，寻找预报着眼点，为今后的预报提供可参考的依据。

2. 降水过程实况

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。

3. 环流特征及主要影响系统

3.1. 大尺度环流背景

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。

3.2. 西南涡的变化特征

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 [7] [8] 。7月2日20:00 (图略)，500 hPa兰州–成都有浅槽，槽后有冷平流；700 hPa和850 hPa风场上四川有气旋性辐合；3日08:00，从500 hPa的流场及涡度场(图3(a))可以看出，高空槽移动缓慢加深，并向南延伸至云南东部–贵州西部；此时700 hPa流场及涡度(图3(b))场可以看出，西南涡明显加强，形成明显的气旋性涡旋，低涡中心位于四川的东部、重庆及贵州的北部，西南涡中心强度超过4 × 10⁻⁵s⁻¹。

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。

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。

3.3. 高、低空急流

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。

4. 水汽输送特征

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。

5. 锋生作用

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 $F_1=\text{d}\left|{\theta }_{se}\right|/\text{d}t$。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) [9] 。分析2014年7月3日各时次850 hPa锋生函数及风场(图6)。图6(a)切变线东段位于湖北中部，西段位于重庆到贵州北部一线，锋生中心也位于湖北中部，贵州毕节遵义一带，大于5 × 10⁻⁹K(m∙s)，切变线北侧的东北风较弱，风速为1~2 m/s；切变西段的西南风较强，风速为4~12 m/s；切变东段的南侧西南气流也较弱，风速为4~8 m/s，锋生作用不是很明显。3日04:00 (图6(b)) 106˚E以东偏南气流明显增强10~14 m/s，切变线南压到湖南北部、贵州东北-西南向；偏北气流也相应增强，6~10 m/s，表明有冷空气南下，冷暖空气交汇使水平温度梯度加大造成锋区。在贵州西南部和湖南西部各有一强锋生中心，其中心值分别为20 × 10⁻⁹K(m∙s)、15 × 10⁻⁹K(m∙s)，造成贵州西南部和东部出现明显降水过程。3日20:00 (图6(c))贵州西南部偏南气流减弱，贵州107˚E偏南气流仍然较强，切变线略南压，锋生中心位于贵州东北部的铜仁附近，大于以东风速达到锋生中心大于30 × 10⁻⁹K(m∙s)，强降水中心。4日08:00 (图6(d))，偏南气流进一步增强，风速大于16 m/s，切变线西段南压，东段随着南风的增强，切变线北抬到29˚N，贵州东南部和湖南北部及长江流域一带锋生作用加剧，锋生中心均大于50 × 10⁻⁹K(m∙s)，造成贵州东南部出现强降水。

6. 结论

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。

基金项目

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。

参考文献