贵州西南部一次大暴雨环流场风矢量分析

　　摘要 利用高空环流背景、中层切边线、地面冷锋、高中低空风量场对发生于2012年5月21日夜间到22日凌晨的贵州西南部大暴雨天气过程进行大尺度环流背景和中尺度对流特征分析，结果表明：此次贵州西南部大暴雨是发生在大尺度环流背景下油地面辐合线逐渐锋生和高低空急流耦与大气层结不稳定形成的，具有典型中尺度强对流特征。各要素场从时间发展与空间演变上与此次大暴雨形成和发展有着密切联系，能较好地反映此次大暴雨降水强度和降水落区变化，要素场时空演变对暴雨发生、发展、衰亡有一定指示意义。

　　本文源自农业灾害研究 2020年6期《农业灾害研究》杂志，于2011年经国家新闻出版总署批准正式创刊，CN:36-1317/S，本刊在国内外有广泛的覆盖面，题材新颖，信息量大、时效性强的特点，其中主要栏目有：农药、动物疫病、兽药等。《农业灾害研究》杂志客观、全面、准确反映中国常见农业灾害(尤其是植物病虫草害和动物疫病)以及由农业引起的次生灾害领域的研究水平和技术进步状况的学术刊物。

　　关键词 大暴雨;环境场;风矢量

　　暴雨作为一种重要灾害性天气，长期以来，一直深受气象部门及政府部门高度重视，并成为国内外研究重点，不少研究针对不同区域和季节的暴雨，无论是在形成机理上还是监测预测上都进行了较全面且有意义的探讨，得到不少有意义的结论[1]。研究表明：贵州区域性暴雨发生的主要影响系统有高原槽、南支槽、东风波、地面冷锋等。2012年5月21日夜间在贵州西南部发生暴雨天气过程，天气学诊断分析暴雨天气各要素场特征与暴雨发生的关系。

　　1 过程降水实况

　　2012年5月21日20∶00—22日08∶00贵州省西南部大暴雨天气。降雨天气涵盖全省，强降水主要出现在贵州省西南部暴雨区(图1)。全省共计85个县站、1 690个乡镇出现降雨天气，大暴雨主要区域在贵州西南部六盘水、安顺、黔西南州大部、毕节东南部、黔南西北部和贵阳西部等地区，北部边缘和省中部以东降水量级较小，省东部和东南部个别站点出现暴雨。此次强降水天气过程降水时间短(集中在21日22∶00—22日04∶00)，降雨强度大(最大小时雨量在79.8 mm)，降水范围广(覆盖全省)等特点。据不完全统计，此次暴雨造成西南部大部分公路与农田被冲毁，农作物受灾面积大，房屋损坏多并且严重[2]。

　　2 天气形势分析

　　2.1 500 hPa天气系统动态演变

　　21日08∶00高空500 hPa，欧亚中高纬为“两槽一脊”环流形势，两长波槽位于中国巴湖以南和东亚沿海，高压脊位于中国东北一线，低纬度呈平直西风带，低涡中心位于贝湖东南侧，低槽延伸到中国境内，四川东部到贵州西北部有一高空槽，贵州位于槽前西南气流影响，高空槽后有强西北气流引导冷空气南下，高原上为平直西风带气流[3](图2a)。21日20∶00高原高空槽加强发展东移南压到川东到贵州省西北部，贵州位于槽前西南气流影响(图2b)。22日02∶00，高空槽东移南压，位于贵州东北部，贵州西北部为槽后偏西气流，西南部强降水减弱[2]。

　　2.2 中、低层天气系统分析

　　21日20∶00贵州为较强西南气流，四川东部低涡，低涡切变沿川东南到贵州西北角延伸到滇东北角，未来向南压(图3a)。22日02∶00西南气流发展为低空西南急流影响贵州(图3b)。低涡位于川东，低涡切变南压到川东南部至贵州中西部，此时低涡切变影响贵州全境。850 hPa上，21日20∶00贵州为偏南气流，贵州西北角有低涡，该低涡位于500 hPa高空槽的前端，槽前正涡度平流有利于该低涡的发展，为此次强降水创造有利动力条件。

　　2.3 地面天气系统分析

　　21日14∶00貴州西南部受位于云南东部热地压影响，为未来强降水提供了强大能量条件[4]。从图中可以看出北部有两股冷空气分别从西北路径和东北路径南下影响贵州，在低压中心北部有地面辐合线，南北两侧温度梯度逐渐加大，地面辐合线逐渐锋生(图4a)。在17∶00，贵州省西北部威宁、毕节开始出现雷阵雨天气。21日20∶00贵州除西南边缘外全省受冷空气入侵影响，地面热低压南退到云南省西南部边缘，冷锋位于四川南部到贵州云南交界(图4b)。此时贵州全境出现雷雨天气，贵州中西部个别乡镇出现暴雨。

　　3 高低空风场演变

　　首先从高层200 hPa风速演变上分析，在21日20∶00，200 hPa上在四川东北角与甘肃东南边缘明显存在强急流中心，在滇东也存在一个弱急流中心，贵州处于强风速带，西部边缘处于滇东弱急流中心边缘(图5a)。6 h之后的22日02∶00，在200 hPa上风速图上，位于四川东北角急流中心南压到贵州省境内，贵州省处于急流中心地带，滇中弱急流中心仍维持在滇中部(图5b)。高空急流带来充足水汽条件影响着强降水发生[5]。此时，贵州省西南部短时降水强度逐渐加强，急流中心位于贵州中西部，与强降水中心对应比较一致。

　　沿(26°N)作21日20∶00风矢量场与全风速垂直剖面图中可以看出：暴雨开始前，在暴雨区附近上空中高层300 hPa和中低层800 hPa都有较强风速带，高层强劲下沉气流与中低层强烈上升气流在500 hPa附近交汇，此时整个暴雨区上空500 hPa转为较强的西风气流(图6a)。暴雨发生时(22日02∶00)风矢量场与全风速垂直剖面图可以看出：上升气流明显加强，中低层极大风速带加强为低空急流，下沉气流也明显加强，高空极大风速带加强为高空急流，由于中低层风速带加强为低空急流，使得中低层水汽向上输送迅速增强，高层极大风速加强为高空急流，从而使得高层辐散抽吸作用也得到了进一步加强，底层水汽向上输送和高层抽吸作用都得到明显加强，水汽得到不断抬升凝结并降落地面，地面的降量也将越来越大，和暴雨过后暴雨数据统计相一致(暴雨最强出现在22日02∶00—03∶00)(图6b)。

　　沿(107°E)作850 hPa全风速时间—纬度剖面图，从位于(107°E，26°N)暴雨区上空850 hPa的风场上随时间剖面图看，21日20∶00强降水天气过程逐渐开始，随时间(107°E，26°N)850 hPa风速也逐渐开始加强。在22日02∶00达到峰值，此时地面强降水也逐渐增大，底层风速增强显示地面降水加强。因为低层风速的加大伴随底层水汽输送增加，所以当底层风速增强对降水产生和加强有很好的指示作用。再从持续时间上看，21日20∶00到22日02∶00再到08∶00是底层风速逐渐加强再减弱的阶段，此时也是降水增强和逐渐减弱时段。较短时间内产生如此大面积强降水是因为底层风速带的快速加强为强降水提供源源不断的水汽条件[6-8]。低层风速迅速增大在这次暴雨过程中起至关重要的作用，它源源不断为暴雨区输送大量能量和水汽条件(图7)。

　　4 结论

　　利用高空环流背景、中层切边线、地面冷锋对此次大暴雨进行大尺度环流背景和中尺度对流特征分析：得到以下结论：

　　(1)此次贵州西南部大暴雨天气过程是发生在大尺度环流背景下，高空槽后偏北干冷气流南下，在暴雨发生地上空与高空槽前西南暖湿气流交汇。中、低层低涡，外加地面辐合线生成。这种高低空和地面配合暖湿气流产生的上升运动。

　　(2)西南急流源源不断带来孟加拉湾水汽和东南气流带来南海水汽在暴雨区汇聚，西南急流提供充足水汽条件。高层辐散、低层辐合抽吸为暴雨发生提供强动力条件。

　　(3)此次大暴雨是在对流不稳定层结下发生的，整层强烈的上升运动使得中低层水汽更好向上输送，为此次暴雨发生提供了很好的水汽条件和动力条件。