2020年7月初黔西南州一次暴雨天气过程成因分析

摘要:本文利用常规观测资料对2022年5月9日黔西南州一次强对流天气过程进行分析，结果表明：此次黔西南州强对流天气的主要影响系统包括500 hPa阶梯槽、700 hPa切变线、850切变线、西南急流以及地面辐合线。此次强对流天气出现在高湿高能环境下，边界层辐合线以及中层弱冷平流是本次天气的重要触发机制，对此次雷暴、大风、冰雹等强对流天气的形成起到重要作用。探空资料显示，CAPE指数为432.4 J/kg ，K指数为32.4℃，SI指数为−0.5， 850 hPa比湿为13 g/kg，地面比湿值为15 g/kg，这些指标均说明当地具有大量的不稳定能量和水汽条件，有利于强对流天气的发生发展。

关键词：黔西南州；强对流天气；环流形势；物理量

引言

强对流天气是我国许多地区均会出现的一类灾害性天气[1-2]，经常给地方农业经济造成不良影响。黔西南州隶属于贵州省，地理坐标处于24°38′～26°11′N，104°35′～106°32′E范围内，地形以高原、山地为主，整体地形北高南低，西高东低。境内气候属于亚热带季风湿润气候，气候温和、热量丰富，无霜期长，降水充沛。鉴于其地形地貌特征和大气候影响，黔西南州春季经常出现强对流天气，给当地农业的危害较大。本文主要以2022年5月9日黔西南州一次强对流天气过程为例，通过对该次强对流天气的环流形势、物理量特征进行分析，以掌握日黔西南州强对流天气成因，为提升强对流天气预报预警水平提供参考。

1天气实况

2022年5月9日黔西南州出现了一次雷暴大风、冰雹、强降雨等强对流天气过程。据气象观测资料统计显示，全州共13站出现8级以上雷暴大风，最大风速安龙坡脚25.1m/s(10级); 全州出现1站大暴雨(普安新庄107.6mm)，暴雨20站(晴隆9站、册亨4站、望谟3站、普安2站、贞丰1站、安龙1站)，大雨103站。普安、晴隆、贞丰共13个乡镇降雹，最大冰雹直径20mm，最大冰雹密度每平方200粒。

2环流形势

通过对中尺度综合分析场进行分析可知（图1），2022年5月9日08：00贵州省200 hPa形势场上有1支风速达到30 m/s以上的显著气流由西北朝东南影响黔西南州及其周边区域；500 hPa形势场上分布着从陕西南部至川东至云南、贵州交界的阶梯槽，黔西南州主要受槽前西南气流影响；700 hPa形势场上的切变线所处区域和500 hPa槽比较接近，有1条显著气流分布在黔西南州一带，风速达到10 m/s以上；850 hPa形势场上东西向切变线处在黔西北方向，有1支偏南急流进入黔中一带，风速为14 m/s，黔西南州及其周边区域温度露点差都不超过5℃，该地区属于高湿环境；地面形势场上在黔西南北边区域分布着显著的地面辐合线。

图1  2022年5月9日08:00中尺度分析

从触发机制来看，2022年5月9日08:00700 hPa切变线处于云南、贵州相交地带，500 hPa阶梯槽处于四川、重庆交界和云贵地带，黔西南及其北边区域均位于槽前，850 hPa上的切变线以及地面的辐合线均处在黔西南西北方向，辐合中心气旋性曲率最大位置位于黔西南州。黔西南州大体上为高湿高能区，不稳定能量和低层水汽充足，大气层结适宜于雷暴、大风、强降水、冰雹天气的出现。5月9日12：00（图2a），500 hPa阶梯槽南段处在云南东部至黔西南一带，700 hPa切变线主体由云南东部向黔西南州北边一带发展(图2b))，贵州大多数区域依然处在槽前，850 hPa形势场上（图2c），低空急流对黔西南州以东区域产生影响，偏南风延伸至贵州东北一带，切变线处于黔南州。通过对图2d进行分析可知，地面辐合线位与850 hPa切变线比较而言略微偏南，它们都为东西向，此这个时候卫星云图上对流云图为初生时期，云团前沿处在边界层辐合线北边一带，对流云图初生时为东西向。由上述不难看出，在对流初生的时候，黔西南州及其周边区域均处在槽前的暖区内，切变线、高空槽处在云南东部至黔西南州区域，初生的对流云系和辐合线所处区域基本叠加，边界层辐合线是此次强对流天气发生的关键触发机制。

(a)                  (b)

(c)                  (d) 

图2  2021年5月9日12:00  500 hPa形势场（a）、700 hPax形势场 (c)、850 hPa形势场（c）、葵花8红外卫星云顶亮温、海平面气压场、地面风场、辐合线(d)

3物理量场分析

通过对此次黔西南州风场、温度平流、垂直剖面、垂直速度进行分析可知，2021年5月9日08：000高空槽总体处于东经105˚E一带，黔西南以东区域均位于槽前，600 hPa以下暖平流比较明显（图3a）黔西南州600 hPa至800 hPa两者间存在显著的冷平流。相对湿度以及水汽通量散度这个时候水汽辐合区并不大（图4a）。5月9日12：00，对流初生的时候，温度平流上，黔西南州近地面存在强冷平流区，400 hPa至600 hPa中高层也存在显著的弱冷平流（图3b）。边界层辐合线虽说属于对流初生的主要触发机制，然而中层弱冷平流的入侵也同样对此次雷暴、大风、冰雹等强对流天气的形成起到重要作用，这个时候水汽通量散度负值极大区处在黔西南东边一带，为−16∙10−8 g∙s−1∙Pa−1∙cm−1，低空水汽为强烈辐合(图4b)。5月9日16：00，冷平流接着朝东边发展，并且在高空槽东移的背景下，冷平流越来越厚，冷平流不但水平跨度大，垂直方向延伸至600 hPa，虽说冷平流不断推进，然而水汽辐合中心区没有拓展，其在较短时间内东移，这意味着强对流天气出现于冷暖平流相交地带的区域。

通过对黔西南州东北方向的贵阳探空站的探测资料进行分析可知，2022年5月9日08：00 CAPE指数为432.4 J/kg ，K指数为32.4℃，SI指数为−0.5，该地区存在大量不稳定能量，850 hPa比湿为13 g/kg，地面比湿值为15 g/kg，水汽条件非常好，探空曲线图呈喇叭形开口状态，整体结构为“下湿上干”的特点，500 hPa以下形势场风向随着高度顺时针旋转，存在明显的暖平流，这些均为此次强对流天气提供了有利条件[3-4]。

(a)                 (b)

图3   2022年5月9日08:00(a)、12:00（b）沿北纬26˚，东经100˚E~110˚制作的垂直剖面，风场、垂直速度、温度平流

(a)                 (b)

图4  2022年5月9日08:00(a)、12:00（b）相对湿度、水汽通量散度：

4结论

（1）此次黔西南州强对流天气的主要影响系统包括500 hPa阶梯槽、700 hPa切变线、850切变线、西南急流以及地面辐合线。

（2）此次强对流天气出现在高湿高能环境下，边界层辐合线以及中层弱冷平流是本次天气的重要触发机制，对此次雷暴、大风、冰雹等强对流天气的形成起到重要作用。

（3）探空资料显示，CAPE指数为432.4 J/kg ，K指数为32.4℃，SI指数为−0.5， 850 hPa比湿为13 g/kg，地面比湿值为15 g/kg，这些指标均说明当地具有大量的不稳定能量和水汽条件，有利于强对流天气的发生发展。

参考文献：

[1]许爱华，孙继松，许东蓓，等.中国中东部强对流天气的天气形势分类和基本要素配置特征[J].气象,2014,40(04):400-411.

[2]俞小鼎, 周小刚, 王秀明. 雷暴与强对流临近天气预报技术进展[J]. 气象学报, 2012, 70(3): 311-337.

[3]吴和俐, 周博洋, 张艳梅, 赵宝筑. 2021年5月3日贵州省中东部一次强对流天气过程综合分析[J]. 气候变化研究快报, 2022, 11(2): 136-144. 

[4]王兴菊, 周文钰, 蒙军, 等. 安顺市一次飑线天气过程的诊断分析[J]. 中低纬山地气象, 2021, 45(5): 11-18. 

作者简介：张淦（1994.10），男，汉族，贵州省普安县人，本科，助理工程师，从事气象，人工影响天气工作。