云南省玉溪市一次辐合区暴雨过程诊断分析

云南省玉溪市一次辐合区暴雨过程诊断分析

陆雯茜 1 刘佳丽 2

1.云南省玉溪市气象局 云南玉溪 653100

2.昆明长水机场 云南昆明 650000

摘要：利用常规观测、卫星、雷达、自动站资料、欧洲中心ERA5再分析资料等对2020年6月13日至14日一次暴雨过程进行诊断分析。结果表明：这是一次两高辐合型暴雨过程，具有降水时间长，强度大，暴雨落区分布不均的特点。中低层为副热带高压与滇缅高压形成稳定少动的辐合区影响，700hPa切变线南压至昆明-曲靖一线，150hPa~100hPa受南压高压控制，动力条件好。地面有多处中尺度辐合线生成，进一步加剧了低层的辐合抬升，触发强对流的发生发展。其次，切变线后侧偏北气流引导冷平流侵入，加之前期我省受温度脊和地面热低压控制，为此次过程提供了良好的能量积累和利于强对流发生的大气不稳定层结。此外，副高外围东南暖湿气流与来自孟加拉湾的西南暖湿气流也为此次过程提供了良好的水汽输送条件。

关键词：暴雨；辐合区；诊断分析

一、引言

云南地处低纬高原，属于典型季风气候，降水量最多是６－８三个月， 85.2%降水量出现在5－10月^[1]，暴雨是夏季我省的主要灾害性天气之一，也是玉溪市的重要气象灾害，容易引发山洪、滑坡、泥石流等次生灾害，造成严重的经济损失和人员伤亡。副热带高压是云南暴雨的主要影响系统，副热带高压外围型和两高辐合型暴雨发生频率最高，占到70%^[2]。因此，了解同类天气系统影响下的暴雨成因与发生机制，提高同类型暴雨的预报准确率，对提升气象防灾减灾预警能力以及满足公众和各级领导对精细、准确的预报服务需求有重要意义。

二、天气概况

2020年6月13日20时至14日08时,受辐合区和冷锋切变影响，云南省玉溪、 楚雄、昆明南部、曲靖南部、红河南部和西部出部出现一次强降水天气过程，全省气象大监站出现2站大暴雨，8站暴雨，18站大雨，最大降水在曲靖罗平186.4毫米。玉溪市的通海、江川出现暴雨，雨量分别为95.3毫米和94.1毫米，澄江、华宁、峨山、新平均为大雨。这次过程降水主要集中在13日夜间到14日上午，降水空间分布不均，呈现东多西少的特点，暴雨中心较为分散，主要分布在玉溪东部，红河西部,昆明南部、曲靖南部和楚雄北部。此次过程降水强度大，短时强降水特征明显，降水持续时间5~8小时，全省最大小时雨强出现在我市江川区01时至02时65.7毫米/小时。

玉溪市暴雨主要分布在澄江市、江川区、华宁县北部、通海县南部等地，气象大监站中江川区和通海县分别出现94.1毫米和95.4毫米的暴雨，华宁和澄江分别出现42.7毫米和47.7毫米的大雨，空间上呈“东多西少”分布。玉溪市区域站中：100毫米以上降水有5站，50至99.9毫米降水有38站，25至49.9毫米降水有66站。全市区域站最大降水为澄江市的三百亩村站点168.5毫米。此外，通海县区域站里山站也出现了109.4毫米的降水。此次强降水过程造成玉溪市多地遭受不同程度的洪涝灾害，农作物、房屋等受到不同程度损坏。

三、成因分析

3.1环流背景分析

2020年6月13日高空图资料显示：13日08：00 500hPa上我省西部至中南半岛北部的滇缅之间有一高压维持，我省中西部为滇缅高压脊前的西北气流控制，副高588 dagpm线位于广东、福建一带，长江以南的大部地区为副高外围西南气流影响，副高与滇缅高压形成一个辐合区稳定少动，且维持在我省东部至贵州一线。700hPa形势与500hPa相似，辐合切变位置与500hPa辐合区对应，我省处于暖脊控制之下，川滇切变线位于昭通北部-西昌-迪庆一线，昆明与成都站位势高度分别为310 dagpm和309dagpm，切变南北两侧的位势高度差较小，切变线稳定在我省北部。20：00副高加强西伸至华南、广西一线，副高南侧有台风沿东南引导气流向西北方向移动，利于南海水汽沿副高外围气流向暴雨区输送。500hPa上高原东侧有短波槽活动，川滇之间有一横槽，槽后偏北气流增强，引导高原东侧冷平流南下。700hPa切变线北侧位势高度增加至，川滇切线东段南压至昆明和曲靖的北部。低层700hPa风速较小，介于4~8m/s，南海、孟加拉湾、 中南半岛一带没有偏南气流配合。150hPa至100hPa受南压高压控制 （图略），高空辐散利于低空辐合。14日08：00副高588 dagpm线已经继续加强西伸至贵州，滇缅高压西移至中南半岛北部，并加强形成闭合反气旋环流，500 hPa辐合区西移至玉溪、楚雄、丽江一带,700hPa上我省中西部形成闭合低涡，我市转为东南气流影响，降水趋于结束。温度场上，700hPa我省大部地区受温度脊控制，13日白天出现高温天气，为能量积累提供了有利条件。

13日20时地面上，除滇东北外，我省大部地面受热低压控制，13日下午，热低压加强，出现数值为995hPa的闭合线，白天升温明显，1002.5hPa的高压位于昭通北部，我省东北部近地面有浅薄冷空气影响。13日20：00从东北方向南下的冷空气与东南、西南暖湿气流在我省东南部、中部以东、以北地区交汇。楚雄北部、玉溪东部、昆明和曲靖的南部有中尺度地面辐合线生成，进一步激发中尺度天气系统的发展。

3.2 探空资料分析

选取出现强降水天气的代表昆明和蒙自站探空作详细分析，13日08时昆明探空资料表明，大气呈现稳定层结特征，用午后最高气温30℃订正后，昆明对流有效位能增加至1214J/Kg。蒙自站整层t-td较大，水汽较差，对流有效位能797.8J/Kg，抑制有效位能116.8J/Kg，近地层有浅薄逆温，有较好的对流且对流潜势还有近一步增大的趋势。13日20时昆明和蒙自探高资料（表1）都表明大气层结是中下层暖湿，中上层干冷，昆明和蒙自的700hPa与500hPa温差分别达到19℃和16℃，大气呈对流不稳定。中高层和地面至700hPa的t-td较大，湿层不算深厚。整层垂直风切变较小，700hPa以下风随高度顺转，低层有暖平流， 700 hPa~400hPa风随高度逆转，中层有干冷平流侵入。昆明和蒙自对流有效位能分别为760.6J/Kg和2596.3J/Kg，较08时相比，不稳定能量激增，对流潜势较大，而“狭长”的cape形态也较有利于强降水发生，抑制有效位能（CIN）分别为83.8J/Kg和59.2J/Kg，利于对流不稳定能量的积累，但昆明站的CIN值比对云南地区大部分强降水的CIN值要偏大^[3]。0℃度层和-20℃高度分别为5.6km 和9km，高度较高，不利于冰雹出现。14日08时，对流有效位能为零，表明不稳定能量完全释放，大气层结趋于稳定。

表1. 13日20时探空资料的物理量指数

3.3 物理量场特征分析

分析实况和相关物理量场,总体上此次过程能量条件较好，中东部上升运动较强，水汽方面。700hPa比湿场（图1）显示，13日20时，全省大部地区比湿达到10 g/kg以上，昆明和蒙自的比湿分别达到11g/kg和13g/kg。除昆明、丽江站外，700hPa探空站显温度露点差2至4℃,水汽条件较好。14日08时比湿大值区比湿减小，除昆明外，各站点温度露点差为0.5至3℃（图略）。 从欧洲中心ERA5 再分析资料700hPa水汽通量散度（图2）显示，13日20时，我省红河、文山、普洱东部、玉溪东部、昆明南部为水汽辐合区，水汽通量散度在-310^-7g·cm^-2·hPa^-1·s^-1以上，局地达到-510^-7g·cm^-2·hPa^-1·s^-1，14日08时水汽辐合强度减弱，水汽辐合区基本与过程降水主要落区对应。从水汽通量（图3）叠加风场看，两个水汽通量大值区分别位于孟加拉湾和我省东部的贵州、广西以及四川东部一带，孟湾上空700hPa和850hPa的水汽通量强中心数值分别达到12g· cm^-1·hPa^-1·s^-1和15g·cm^-1·hPa^-1·s^-1以上，我省东部水汽通量大值区700hPa和850hPa的中心数值分别达到10 g·cm^-1·hPa^-1·s^-1和15 g·cm^-1·hPa^-1·s^-1。水汽来源方面，虽然我省西侧有滇缅髙脊维持，对孟湾上空的水汽输送有一定的阻挡作用，但仍有部分水汽沿滇缅高脊外围气流向我省输送。同时，近地层偏东气流携带水汽自东向西向强降水区输送。此外，还有中南半岛北部水汽随偏南气流自南向北向我省输送。因此，有孟加拉湾、中南半岛北部以及贵州、广西等地上空的多通道水汽输送以满足暴雨区降水所需的水汽条件。

垂直速度的24.5N纬向剖面图剖面图显示（图4），13日20时～14日8时，我市东部有很强的垂直上升运动,13日20时,101.5E～103.5E区域850hPa至 200hPa为上升运动区，负速度中心达为-0.8Pa/s，到14日08时，101.5E～ 103.5E的上升运动减弱，500hPa以下转为下沉运动，500hPa至200hPa为负速度中心达为-0.8 Pa/s的上升运动区，99E～102E区域850hPa至500hPa出现上升运动，上升运动区略有西移。垂直速度103E经向剖面图剖面图显示，13日20时，500hPa以下为上升运动区，24N以北上升运动伸展至200hPa，尤其24N至25N负速度中心达到-0.8 Pa/s，强上升运动区与强降水区对应较好。14日08时，500hPa以下转为了下沉运动。

图1、13日20时700hPa比湿（a）（单位：g/kg）和温度露点差（b）（单位：℃ ）

图2. 13日20时（a）和14日08时（b）700hPa水汽通量散度和风场

（单位：g·cm^-2·hPa^-1·s^-1）

图3、 700hPa13日20时（a）、700hPa 14日08时（b）、

850hPa13日20时（c）、850hPa14日08时（d）水汽通量和风场

（单位：g·cm^-1·hPa^-1·s^-1）

图4、 P坐标系下垂直上升运动速度剖面。13日20时（a）沿24.5N纬向、14日08时（b） 沿24.5N纬向、13日20时（c）沿103E经向、14日08时（d）沿103E经向（单位：Pa/s）

4、卫星红外云图分析

中尺度对流系统是暴雨的直接制造者^[4]。13日15时开始有颗粒状对流云团在辐合区中生成（图略），17时我省东部已有多个分散的团状初生对流云团开始发生发展（图5）。21时至23时，红河州南部有新对流云团发生发展。 22 时，云南东部的对流云团加强合并，并西移开始影响我市东部地区。23时影响我市东部的云团已发展成为云顶亮白、边界光滑、云体密实、最强量温TBB为 -83℃的对流云团。14日00时，影响我市中东部的MCS-52℃冷云区面积达到2.2×10⁴平方千米，-32℃云罩面积达到3.1×10⁴平方千米。之后，对流云团合并加强，冷云面积不断扩大,14日01至02时，该MCS发展达到最强，最强量温TBB为-85℃，范围420km×230km以上，-52℃冷云区面积达到5.4×10⁴平方千米以上，-32℃云罩面积达到7.5×10⁴平方千米以上，-70℃冷云面积达到最大，此时我市出现了最大雨强的降水。03时以后，MCS开始减弱，云顶亮温开始升高，并分解出多个亮温中心，-70℃冷云面积减小，降水强度也减小。06时以后，MCS主体逐渐消亡，开始分解成多个形状不规则的对流云团，降水强度明显减弱，其形成、成熟到消亡时间具有西南地区MCC的区域性日变化特征^[5]。

图5、红外云图

5、雷达回波分析

从雷达基本反射率因子显示：层积混合降水回波在13日22时开始自东北向西南移动影响我市，23：43强回波移动至我市东北部，回波基本反射率因子在35dBZ以上，局地达到50dBZ，强回波区径向速度图上有辐合区和逆风区，表明回波在移动过程中还将继续发展。剖面上（图6）回波高度达到16 km，35dBZ以上回波高度约15km，45dBZ回波高度约5km，是低质心的强降水回波。 14日00：30 后，玉溪东部上空回波有所减弱，但玉溪以东又有新的强回波自东向西移动，未来将继续影响玉溪东部地区，造成列车效应。径向速度图上入流区面积大于出流区面积，整体上有辐合（图略）。

西南移至峨山-红塔区南部-通海的回波在西移过程中继续发展。在14日01:59，强回波移至通海、峨山，基本反射率因子在35dBZ以上，局地达到45dBZ以上，速度图上在峨山-红塔区南部-通海一线有速度辐合线，垂直剖面上回波质心较低，回波高度可达到12km，35dBZ以上的强回波高度约8km，回波没有倾斜。强回波后侧为成片的层状云降水回波影响，基本反射率在20~30dBZ，局地达到35dBZ。

图6.昆明站雷达回波剖面（a）13日23:43、（b）14日01:59

四、结论

1. 这是一次两高辐合型暴雨过程，具有降水时间长，强度大，暴雨落区分布不均的特点。中低层为副热带高压加强西伸与滇缅高压形成的南-北向辐合区影响，700hPa切变线南压至昆明-曲靖一线，150hPa~100hPa受南压高压控制，高空辐散利于低空辐合，动力条件较好，且辐合区稳定少动，维持时间较长，为强降水提供了充足的持续时间。此次过程地面有多处中尺度辐合线生成，进一步加剧了低层的辐合抬升，触发强对流的发生发展。

2. 切变线后侧偏北气流引导冷平流侵入，大气层结具有上冷下暖的不稳定特征；加之强降水发生前我省大部受温度脊和地面热低压控制，前期出现高温天气，为此次过程提供了良好的能量积累和利于强对流发生的大气不稳定层结。

（3）副高外围东南暖湿气流与来自孟加拉湾的西南暖湿气流为此次过程提供良好的水汽输送条件。强降水区水汽通量散度在-310^-7g·cm^-2·hPa^-1·s^-1以上，局地达到-510^-7g·cm^-2·hPa^-1·s^-1。

（4）此次过程总体上回波强度不强，高度不高，为低质心降水，有风速辐合，回波移速较慢。

参考文献：

[1] 许美玲. 2011. 云南省天气预报员手册[M]. 气象出版社.

[2] 马志敏, 杨素雨, 王治国,等. 云南局地暴雨分型研究[J]. 云南大学学报(自然科学版), 2020, v.42;No.205(01):114-124.

[3] 刘磊, 闵颖, 尹丽云. 云南地区强降水物理量场特征分析[J]. 云南地理环境研究, 2019, 031(006):53-59.

[4]袁美英, 李泽椿, 张小玲,等. 中尺度对流系统与东北暴雨的关系[J]. 高原气象, 2011.

[5]常春辉, 丁治英. 2007-2012年夏季中国青藏高原以东地区MCC的分布特征. 气象科学, 2015.

第一作者：陆雯茜，主要从事天气预报工作。