湖南省冬汛期两次暴雨天气过程对比分析

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摘要：摘要：利用NCEP/NCAR分辨率11的再分析资料，从环流形势、水汽、动力以及不稳定层结4个方面，对比分析2015年11月发生在湖南省两次秋冬季暴雨天气过程。结果表明，两次暴雨过程与异常的大尺度环流背景有关。副高面积偏大强度偏强有利于水汽沿着副高西南侧汇入

　　摘要：利用NCEP/NCAR分辨率1°×1°的再分析资料，从环流形势、水汽、动力以及不稳定层结4个方面，对比分析2015年11月发生在湖南省两次秋冬季暴雨天气过程。结果表明，两次暴雨过程与异常的大尺度环流背景有关。副高面积偏大强度偏强有利于水汽沿着副高西南侧汇入湖南省，极涡的强度较常年平均异常偏强，使得冷空气强度偏强，南下的强冷空气与北上的暖湿气流交汇，引发强降水天气过程。地面倒槽和中低层低涡切变是两次强降水过程的主要影响系统，过程2地面倒槽强度较强、范围较广且移动缓慢，对应中低层低涡切变强度较大，过程1地面倒槽和中低层低涡切变无论是强度、范围还是持续时间都不及过程2。700 hPa的水汽是两次区域性暴雨的主要输送源，过程1水汽主要来源于南海，过程2来源于孟加拉湾，且水汽条件强于过程1。过程1垂直上升运动区向上延伸的高度更高，低层辐合层深厚，锋区较强，有不稳定能量积累。过程2主要以稳定性降水为主，垂直上升运动、辐合辐散配置较浅薄，主要集中在中低层。

　　关键词：冬汛期暴雨; 对比分析; 天气过程;湖南省

　　暴雨是常见的灾害性天气之一。在夏季由于大气的动力、热力、水汽等条件更有利于强降水的产生，因而多数暴雨产生在夏季[1-8]。近年来，湖南省频繁出现秋季持续性暴雨天气[9，10]，这样的灾害性天气较汛期暴雨更容易引发滑坡、山洪和泥石流等次生灾害，且其发生发展机制也有着自身不同的特点[11-13]。目前，国内外对秋冬季暴雨的形成机理已经进行了很多研究。贺哲等[14]利用常规观测资料、加密观测资料对2011年河南省连续两个暴雨日进行了对比分析，结果表明这两次暴雨的落区均呈狭长带状，副热带高压与低槽的相互作用使冷暖气团在河南省上空交汇。张芳华等[15]基于观测资料和NCEP再分析资料，并结合中尺度数值模拟，对2012年中国江南和华南冬季暴雨过程中的锋生与条件对称不稳定进行诊断分析，发现南支锋区上短波槽东移配合低层冷空气活动，在江南南部到华南地区形成了明显的锋生过程，构成了有利于暴雨过程的天气尺度环流背景;来自孟加拉湾异常充沛的水汽输送形成了冷季暴雨所必需的水汽条件，异常强盛的高空急流入口区右侧的强辐散区也有利于暴雨的形成。周慧等[16]综合利用多源资料及NCEP/NCAR再分析资料，对2015年11月10―12日湘江流域冬季罕见的暴雨过程进行分析，发现孟加拉湾低槽东移、西太平洋副高强度偏强、脊线稳定维持在20°N附近、近地面东部冷高压与向东移动的暖低压在湘江流域对峙为此次强降水的发生提供了有利的环流背景。

　　强降水发生在大气层结稳定的状态，旺盛的西南暖湿气流与冷空气在湘江流域交汇，配合持续稳定的辐合上升运动等条件，造成了湘江流域罕见的冬季暴雨天气过程。何芬等[17]利用气象观测站1960年12月至2008年2月的暴雨资料，分析了福建省冬季暴雨的时空特征及主要影响天气系统，发现冬季暴雨主要是受南支槽东移、切变线维持和冷空气南下影响所致，冬季暴雨的产生与充沛的水汽、对流不稳定和辐合上升运动密切相关，但大气层结比汛期暴雨要稳定得多，冬季暴雨异常与500 hPa大气环流和赤道中东太平洋海温异常关系密切。陆秋霖等[18]利用自动站雨量资料以及NECP FNL分析资料，分别对广西冬季2次农业致灾暴雨2016年1月27―28日和2013年12月13―16日进行实况分析、天气学分析和湿位涡诊断分析，发现暴雨发生在MPV1正值区前侧的负值区或0值附近和MPV2负值中心南侧的低值区内。唐振飞等[19]分析了2015年1月13日发生在福建省的1次罕见暴雨过程，发现冬季暴雨发生的水汽主要来自西北太平洋，低空东南急流的建立和高空弱的辐散形势稳定维持对暴雨的发生发展起到重要作用。Yokoi等[20]通过个例发现越南秋季大暴雨是由于寒潮过程的东北风与热带的南风辐合引起的。但对湖南省秋季暴雨的发生发展机制鲜有研究。本研究对比分析2015年11月发生在湖南省的两次秋冬季暴雨天气过程，以揭示此次暴雨的特征及其成因，为减轻洪涝灾害和提高秋冬季暴雨预报准确率提供参考依据。

　　1 资料与方法

　　2015年自11月以来湖南省出现了长达1个多月的连阴雨天气，其中，11月7―8日(简称过程1)和15―17日(简称过程2)发生了两次典型的秋冬季暴雨天气过程。本研究利用NCEP/NCAR分辨率1°×1°的再分析资料，从环流形势、水汽、动力以及不稳定层结4个方面，对2015年11月发生在湖南省的两次秋冬季暴雨天气过程进行对比分析。

　　2 天气实况与环流背景分析

　　2.1 降水实况

　　两次暴雨过程降水量随时间的演变如图1所示，过程1持续时间为2 d，湖南省全省平均降水量分别为3.9和13.2 mm，过程2持续时间为3 d，全省平均降水量分别为12.5、22.5和10.7 mm，过程2降水强度较过程1更大。

　　两次暴雨过程中降水量最大一天(分别为11月8日和16日)的降水量空间分布见图2。由图2可以看出，8日的降水主要分布在湘中及以南地区，湘中一带以小到中雨为主，湘东南地区降水量较大，以大到暴雨为主，有7个台站的24 h降水量超过50 mm，达到暴雨级别，其中永州大部、郴州西南部降水量最强。16日湖南省全省都有降水发生，强降水大值区主要位于湘中偏南一带，以大到暴雨为主，其中有6个站点降水量超过50 mm，达到暴雨级别，其他地区降水量较少，且降水量向湘北和湘南逐渐递减，湘北和湘南地区以小雨为主。对比两次强降水过程不难发现，过程1为局地性降水，而过程2降水范围更广，持续时间更长，强度也更大。

　　2.2 环流背景分析

　　2015年11月中上旬，湖南省暴雨天气频发，主要与异常的大尺度环流背景有关。西太平洋副热带高压(简称副高)是东亚地区最重要的环流系统，并且此次连阴雨过程持续时间较长，因此，本研究就反映副高的两个主要指数即西太平洋副高面积指数和西太平洋副高强度指数进行了分析，从相对于30年的气候平均态的距平值不难发现，西太平洋副高面积(图3a)和强度变化(图3b)一致，皆是近35年中的极大值，可见当副高面积偏大，强度偏强时，有利于水汽沿着西太平洋副高西南侧汇入湖南省，引发强降水。从2015年11月北半球500 hPa高度场(图4a)及其相对于气候平均态的距平(图4b)也进一步验证，副高强度较常年平均异常偏大，而极涡的强度同样较常年平均异常偏强，使得冷空气强度偏强，南下的强冷空气与北上的暖濕气流交汇，引发强降水天气过程。

　　分析两次过程500 hPa高度场和风场的分布，由图5可以看出，对于过程1乌拉尔山的东亚大槽强度较大，厚度较深，而欧亚大陆的脊强度也较强，同时在中国青藏高原东部有弱槽出现并向东移，槽西部的西北气流能够将冷空气向湖南省输送。对于过程2，东亚地区表现为两脊一槽的环流形势，乌拉尔山和中国东北部是两个强度较强的槽，而之间为一个弱脊，同样在青藏高原东部有一个弱槽向湖南省移动，将暖湿气流输送到湖南省。两次强降水过程副高的脊线位置都比较固定，维持在20°N―22°N，脊线位置较平均态偏北，使得副高西侧的西南暖湿气流源源不断地由南海和西太平洋向湖南省输送水汽，因此11月的两次强降水过程与副高的强度和面积在特定位置上的周期震荡有关。进一步验证当副高面积偏大，强度偏强时，更容易引发强降水。不同的是过程2的西伸脊点在15日达到70°E附近，较过程1偏西。

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