武汉一次暴雨天气过程综合研究

1、武汉一次暴雨天气过程综合研究摘要应用2011年6月13日15日常规天气图资料、气象卫星资料、多普勒雷达资料和fnl再分析资料， 对武汉市6月13日至14日发生的一次区域性暴雨天气过程 从环流背景、影响系统、各物理量场等方面进行了分析。结 果表明：影响此次暴雨的主要系统是西南低涡、高空槽线、 切变线及低空急流；低层辐合与高层辐散相配合产生强烈上 升运动，引起对流不稳定能量释放，成为此次暴雨过程发生 的动力因子。低空急流使西南暖湿气流源源不断地输送暴雨 所需的水汽。暴雨落区与物理量场存在很好的对应关系。关键词暴雨副高槽线切变线低涡物理量场中图分类号p44 文献码b 文章编号1000-405x(20

2、13) -7-289-20引言 2011年6月13日至14日（以下简称“06. 14”），受中低层切变线和副热带高压的共同影响，武汉市出现了一次大 范围的降雨过程，全市普降暴雨，南部部分地区大暴雨。此 次降水从13日白天开始，下午雨量逐渐加大，降水强度较大的时段集中在14日02时到14日18时之间，1小时最大 雨量为新洲14日05-06时，为15. 9mm。全市自动雨量站100mm 以上站点12个，50-100mm以上站点71个，25-50mm以上站点6个。自动站最大雨量出现在江夏，为199. 3mmo如按平 均雨量82.6毫米、武汉市国土面积8494平方公里计算，不 到一天就降下7亿立方米雨

3、水，相当于下了 5. 85个东湖（东 湖最大水容量1. 2亿立方米）。为了揭示此次暴雨过程发生的天气学原因,利用2011年6月13日15日常规天气图资料、气象卫星资料、多普勒雷达资料和fnl再分析资料,对此次暴雨天气过程从环流背景、影响系统、水汽条件、热力条件及动力条件等方面进 行了综合分析。1环流背景分析 1. 1500hpa环流背景分析13 0 20时500hpa高空图（图1）,欧亚大陆整体呈两槽一脊形势。西西伯利亚至巴尔克什湖、朝鲜半岛南部 地区为低槽控制，贝加尔湖附近的广大地区为高脊控制。同 时，在30° n附近，环流较平直，多波动。中支槽线位于河 套南部至川北一带；副热带高

4、压脊线位于22° n；副高西侧 南支槽位于云贵高原东部。湖北地区处于中支槽前西南气流 中，风速较大，武汉以西的宜昌站风速达到20m/so同时南 支槽前气流将暖湿空气输送至武汉地区。14日08时，中支槽线缓慢东移，584线随之南退。强降水区发生在低槽和584线之间。副高主体较稳定，588线 略有东收北抬。高压西侧南支槽位置无变化，槽前辐合上升 有利于西南暖湿气流持续不断地向武汉地区输送。14 h 20时，中支槽线东移至湖北中部地区，且转为东 西向，武汉市为平直略偏南气流。南支槽线移至湖南中部。 低槽和副高外围的辐合区明显东移，不利于强降水的维持， 降雨过程逐渐结束。1. 2中低层影响系

5、统分析表明中低层西南低涡、切变、急流配置为这次强降水的发生提供了充沛的水汽和动力条件。而有关研究也认 为：低空急流是为中纬度暴雨提供水汽最重要的机制1-2 o13日20时700hpa和850hpa为明显的“东高西低”位势场。700hpa西南低涡东移至川东到鄂西一带，切变线位置 在我省西偏北，切变线上辐合较强，西南暖湿气流发展，我 省处于700hpa西南暖湿气流输送带左前方，有利于辐合上 升运动发展。850hpa西南低涡位置偏南，对应切变和西南暖 湿输送带也偏南。14日08时700hpa西南低涡分裂东移，形成两个低压中 心，切变线维持在我省中部地区，位置稳定少动，不稳定能 量沿切变东传，西南暖湿

6、输送带增强，西南急流明显，最大 风速达20m/so偏南气流与切变线北侧偏东气流之间风速存 在较大差异。这种风向和风速切变有利于辐合加强。同时 850hpa切变线及西南暖湿输送带也东移至武汉南部地区，导 致武汉市南部江夏区的降水强度比其他地区大，同时持续时 间也明显偏长一些。14日20时中低层低涡东移出武汉市，切变和西南急流 也随之东移，武汉市强降水结束。2卫星云图在13日白天fy-2e红外云图上云系分布较为零散，云 顶高度不高。之后随着西南气流的增强，逐渐发展旺盛，至 晚上20时云顶高度不断增高，武汉开始出现零星降水。随 着切变线东移，水汽通道的打开，以及辐合进一步增强，14 日04时切变云系

7、发展成一条东西走向的云带，其在我省境 内色调最深的区域在武汉附近，而全省自动监测上看04时 的降水最大值也集中在武汉周边。14日08时和11时降水云 系在我市上空维持，强降水持续；14日17时降水云系明显 东移，仅我市南部江夏区上空有降水云系存在，对应此时我 市江夏降水强度仍较强，17时我市江夏区1小时降水强度 13.1毫米，而此时武汉市其它各测站降水强度均明显减弱， 1小时雨量仅1-3毫米。可见此次武汉市暴雨过程发生中，红外云图降水云带和 中低层低涡、切变线的位置比较一致，和强降水发生的时段、 强度和落区对应比较好。3雷达回波雷达回波产品显示，6月13日夜间有东北-西南向强降 水回波带自西向

8、东开始影响武汉市。14日凌晨降水回波位于武汉市，面积扩大，回波增强，中心最大强度达到45-50dbzo 随着中低空切变线的缓慢东移，大面积降水回波向东扩展， 同时西南地区不断有云系生成和补充，导致武汉市持续性降 水。14日傍晚，降水回波主体移至武汉市东南部地区，回波 逐渐消散。至14 h 19时，降水回波移出武汉市，强降水结 束。4物理量诊断分析4. 1水汽条件4. 1. 1比湿分析“06.14”暴雨过程不同时刻比湿场变化可知（图略），6月13 h 20时中低层湖北地区水汽充足，水汽通道经西南地区进入湖北南部。随着西南低涡的移出，湿区中心向 湖北省南部移动。6月14 h 08时，850hpa湖

9、北省南部比湿达到 15-16k/kgo 6 月 15 0 08 时，700hpa、850hpa 比湿仍超过9k/kgo因此暴雨过程发生前强降水区上空大气中的水汽含量较多，而且低层水汽含量多于高层；强降水发生后,降水区上空仍维持较高的水汽含量。说明暴雨期间湿度较大，水汽充沛，有利于强降水的发生发展。4. 1.2 水汽通量散度水汽通量散度场显示（图2）,13日20时武汉地区400hpa 以上为正值，其下为负值，特别是500hpa、700hpa高度上, 在105° e120。e、25° n31。n范围有一较强水汽辐合带。14日08时，低层水汽辐合持续加强，高度层降低，表 现为70

10、0hpa. 850hpa的负值中心加强，中心逐渐向东南方 向移动。到了 15 0 08时，辐合中心减弱消散。分析水汽通量散度场可知，暴雨期间，低层西南暖湿气1si 流持续大量的水汽输送为暴雨的形成提供了充沛的水汽条 件。而低层西南急流是导致水汽通道建立和维持的直接原 因，为暴雨的形成和维持提供了有利的水汽条件。4.2热力条件k指数：从k指数分布和演变情况来看（图3）, 13日08时-14日08时，武汉处在k32°c区域，14日20时到15日08时,k32°c区域略有南压。这表明暴雨发生前强降水区上空处于大气层结不稳定状态，有不稳定能量的堆积,可为暴雨发生提供足够的不稳定能量

11、。而随着k指数大值区的南压，我 省大气层结逐渐趋于稳定，不稳定能量减弱，不利于降水的 持续。4. 3动力条件 4. 3. 1散度场分析"06. 14”暴雨过程的散度场：6月13 0 20时，武汉上空300hpa以上为辐散区，最强辐散层位于200hpa；300hpa以下为辐合区，最强辐合在500hpa层。6月14日08时，高层辐散进一步加强，而低层的辐合区逐渐向湖北地区东南方向移动，850hpa为最强辐合层。这种高层气流辐散,中低层气流辐合的大气环流配置,为此次大到暴雨过程的发生和维持提供了有利的动力条件。4. 3.2涡度场有关研究结果表明3-4,暴雨发生时暴雨区附近有明显的正涡度增长

12、，这预示着气旋性环流的发生和发展有利于 强雨团活动。从13-14日的涡度分布来看，随着暴雨的发生, 武汉市中低空正涡度加强，这与强降水落区十分吻合。在大到暴雨发生前12小时（6月13日08时），武汉地区上空500hpa以上至200hpa为负涡度区，500hpa以下为正 涡度区（图略）。这种高层负涡度、低层正涡度的结构满足 暴雨天气产生所需的动力条件，即高层辐散、低层辐合的涡 度场垂直分布。这种分布有利于低层暖湿空气的抬升作用， 对低层辐合和气旋式曲率加强极为有利。当大到暴雨天气出现时（6月14日08时），500hpa可以看到从湖北地区西南部有一个正涡度中心向东移动，同时 低层700hpa及85

13、0hpa的正涡度强度突然增大。正涡度中心 的移动显示随着副热带高压北界的移动，高压西侧的槽线也 发展东移，在武汉地区形成了明显的气旋性辐合，而中低空 的正涡度增大也表明气旋性环流得到进一步加强。5结论（1）此次降水主要由高空槽、西南低涡及切变线的东移造成。由于副髙位置稳定，主体偏东，因此副髙外围的西 南气流总体偏弱，西南暖湿气流加强主要是由于西南低涡东 移，中低层切变稳定维持，带动不稳定能量发展东移，从而 使强降水得以发生。(2) 强降水落区与中低层切变线的配置和低空急流的 位置有较好的对应关系。特别是低层850hpa低涡、切变、 西南气流位置偏南，导致强降水中心位于武汉南部地区。(3) 卫星云图、雷达回波等资料能准确地预示强降水集中时段和落区。(4)较好的水汽条件是"06. 14”雨能够发生的重要因素之一，并且此次过程水汽输送主要发生在中低层，表明 中低层切变线及低空急流的维持使充足的水汽得以源源不 断的向暴雨区输送。(5)在暖湿气流中，低层辐合与高层辐散相配合产生较强的辐合上升运动,