暴雨天气过程技术总结

2017年6月湘西州一次暴雨天气过程
的诊断分析
摘要利用区域自动站资料、探空资料、FY-2E TBB资料和NECP 1°×1°再分析资料，对湘西州2017年“6.23”暴雨天气过程进行综合分析。

结果表明：2017年6月23～24日，湘西自治州中南部出现连续暴雨天气过程。

此次过程的特点：一是降水持续时间长，累积量大；二是降水集中，影响范围大。

中心主要位于泸溪、凤凰、吉首及花垣、保靖、古丈南部；三是部分乡镇重复受灾，灾情严重，且出现了人员伤亡。

因此，对其进行总结分析，对于今后连续性暴雨的预报有较强的指导意义。

1 雨情
6月22日20时～24日20时，湘西州连续两日出现暴雨过程。

据区域气象自动站的分析，此次过程累计出现暴雨195站，大暴雨88站，平均累积雨量为162.5mm，累积雨量≥200毫米的有76站，最大累积雨量为凤凰县禾库316.0mm。

最大日雨量为凤凰县林峰186.2mm（6月24日），1小时最大雨量为花垣县白岩湾尾砂库78.8mm（6月24日03～04时）。

两次降水都是从凌晨开始，突然加大，主要影响区域都是位于自治州南部，使得南部地区受灾严重。

据州防汛抗旱指挥部统计，全州8县（市）103个乡镇29.1882万人不同程度受灾，倒塌民房26间，因灾死亡3人，因山体滑坡319国道交通中断。

图1 6月23～24日逐日雨量分布
2 天气形势演变
6月22日20时（图3a ）亚洲500hPa 为一脊一槽型，贝加尔湖为强大的阻高控制，我国华北地区受深厚的冷涡控制，冷中心温度为-14℃，冷涡中心高空阶梯槽落后于温度槽，槽后冷空气随冷涡旋转不断南下，影响长江中下游地区。

中低维地区副高呈东西带状分布，120°E 脊线位于23°N 附近，588线位于湖南南部地区，其北侧气压梯度大，西南气流强盛。

副高西侧有短波槽东移，中低层西南急流发展，在湘西州中部有暖式切变线生成，地面场上有低压发展。

23日08时副高稳定维持，短波槽东移过境，上游地区有新的短波槽生成，低空急流加强且有所北抬，850hPa 风速达20m/s ，在湘西州中南部地区冷暖空气交汇并形成东北-西南向切变线。

24日08时副高有所东退，上游短波槽移至湘西州，700hPa 和850hPa 切边线转为东西向且在湘西州中南部重合，850hPa 急流有所加强且出口区位于湘西州中南部地区，地面场上低压发展东移过境，高低空系统配置很好，对应降水最强时段，之后短波槽过境，降水减弱。

22日08时a 22日20时b
23日20时c 24日08时d
4.5
图3 6月22～24日主要影响系统
3.2 中尺度特征分析
3.2.1 卫星资料分析
从卫星云图资料分析来看，本次过程影响我州的云团主要分两部分，第一部分云图（图4）生成于贵州中东部，逐渐加强东移，于6月22日21由花垣、凤凰上空进入我州，给我州中南部带来中等强度降水；该云团往东偏北方向移动，至23日02时，偏南的部分逐渐减弱消散，偏北的部分仍维持中等以上强度并逐渐覆盖我州大部，此时我州普降中雨，局地大雨；08时该云图主体移除我州，泸溪和吉首、凤凰部分乡镇位于云图边缘色温梯度最大的区域，降水强度加大至大到暴雨，其后降水云团移出我州，我州降水间歇。

图4 6月22日21时、23日02时、08时红外云图
第二部分云图（图5）生成于常德、益阳地区，不断加强发展，其西部边缘移近我州，于6月24日03时与我州古丈、花垣上空的对流云系合并，我州雨势加大，云图合并后逐步加强发展，覆盖我州中南部，带来中等以上量级降水，至
24日08时发展至最强，此时为我州降水最强时段，中南部普降大到暴雨，其后云团明显南压移出我州，我州降水减弱停止。

图5 6月24日03时、05时、08时红外云图
3.2.2雷达回波特征分析
新一代天气雷达对短时强降水的监测和预警能力，是做出短时暴雨预警的有力保障。

本轮降水的特点是：持续时间长，短时强降水不明显。

雷达反射率因子也体现为以层状云降水回波为主，也有层状云和积状云混合降水回波。

（一）组合反射率
(1)层状云降水回波和与积状云混合降水回波维持的时间长
图6 6月23日01时36分、05时54分、09时46分及6月24日07时49分反射率因子图6月23～24日不断有自贵州发展起回波，整个湘西、湘中一带均有层状云和积状云降水回波东移发展；最大强度在45dBz左右，持续时间长，为稳定性降水。

分时段有一定特征，23日白天时段，主降水回波整体南压，州内降水暂时减弱；到23日夜间，贵州不断有有大片的层状云和积云混合降水回波，中心出现块状≥40dBz回波，位于湘西大部。

该回波带整体东移的同时，回波范围也越来越宽。

6月24日白天贵州境内有以积状云降水回波为主的条状中心不断生成，中心强度接≥45dBz，整体范围集中在湘中一带，较前期收缩，我州南部（凤凰、泸溪）受其影响，有不明显的列车效应存在。

到24日夜间，降水回波东移，中部（花垣、保靖）无降水回波，降水停止，南部（吉首南部、泸溪、凤凰）回波开始减弱消散。

（二）径向向速度图
图7 6月23日01时36分、05时54分、09时46分及6月24日07时49分径向速度图对应反射率因子图同时刻的径向速度图显示：前期速度场呈现西北东南向的“S”型，说明低层有着明显的暖平流。

后州内整个转为强烈的出流，西南急流很强盛；降水回波减弱阶段，流出和流入相持，到24日明显看到速度场以西北风为主，回波南压东移。

3 物理量诊断分析
3..1 水汽条件
6月23～24日降水时段，湘西州位于850hPa低涡前部急流中，比湿维持在14g/kg以上，水汽条件充沛，其中强降水主要时段，比湿达到16g/kg以上。

通过分析水汽通量场及散度场可知（图9），22日开始偏南风加强，自治州建立来自南海的水汽通道，22日夜间贵州东部水汽通量散度中心逐渐东移，23日08时水汽通量散度中心位于湘西州中南部，中心值达-8×10-5· g·cm-2·hPa-1·s-1，水汽强烈辐和，此时对应湘西州强降水时段。

23日白天，水汽辐合大值区逐渐东移，降水减弱。

23日20时，水汽辐合大值区在贵州东北部重新生成，并于夜间东移，24日凌晨自治州的水汽辐合中心强度达到-1×10-4· g·cm-2·hPa-1·s-1，单位时间内水汽辐合非常强烈，此时正对应自治州短时强降水时段。

24日白天随着系统东移，水汽通道大值区逐渐东移出，降水减弱直至停歇。

a b
c d
图9 850hPa水汽通量（流线）和水汽通量散度（色斑，单位：10-5· g·cm-2·hPa-1·s-1）
22日20时（a）、23日08时（b）、23日20时（c）、24日08时（d）
3.3.2 动力条件
湘西州处于武陵山区，地形的抬升及摩擦辐合作用有利于上升运动的加强。

从环流场上来看(图略)，200hPa我州位于南亚高压东侧分流辐散区，抽吸作用有利于低层上升运动发展，500hPa短波槽前，正涡度平流有利于上升运动的发展，700和850hPa位于低涡前部西南急流中，风速达20m/s，高低空急流的耦合有利于上升运动加强。

分析散度场（见图10）可知，22日20时我州低层（925hPa～500hPa）总体辐散，高层(400hPa～200hPa)总体辐合。

23日08时转为低层辐合，高层辐散，有利于上升运动加强。

24日08时低层总辐合加强，达到-5s-1,高层辐散明显加强，达到4s-1，对应强降水主要时段。

综上所述，低涡及切变线系统为低层提供了强烈的上升运动，高空位于分流辐散区，抽吸作用和冷却作用加强了上升运动的强度和高度，再加上地形的作用，使得降水强度加大。

a b
c d
图10 400hPa、300hPa、250hPa、200hPa散度场之和（等值线）及925hPa、850hPa、700hPa、
500hPa散度场之和（色斑）（单位：s-1）
22日20时（a）、23日08时（b）、23日20时（c）、24日08时（d）
3.3.3 热力及不稳定条件分析
强降水主要发生在6月23日凌晨和24日凌晨。

期间我州ki指数达40℃以上，南部达到44℃以上，大气层结不稳定，有利于对流发生发展，同时垂直风切变只有4m/s，不利于强风暴发生（图11）。

22日白天气温较高，不稳定能量达到1000J/kg以上（图12），夜间受系统影响，能量得到释放。

23日白天雨势减弱后，午后气温升高，我州南部不稳定能量持续上升达到1400J/kg，到20时，不稳定能量还在1000J/kg以上，夜间低涡切变线过境，不稳定触发，能量得到释放，引发了短时强降水，最大小时雨强为78.8mm/h。

综上，此次强降水过程均有较好的能量条件，但垂直风切变较小，没有强风暴发生，对流行天气以短时强降水为主，并伴有雷暴，其中23日夜间～24日白天降水更强，伴随着更多的能量释放。

图11 1000hPa到500hPa垂直风切变（与ki指数（色斑，单位：℃）
23日08时（a）、24日08时（b）
图12 对流有效位能（单位：J/kg）22日20时（a）、23日20时（b）
4 数值模式及产品检验分析应用
4.1 500hPa高度场检验
检验500hPa环流场发现，对于6月22～24日强降水天气过程，EC和T639模式预报与实况基本吻合（图以23日20时为例），高空槽脊所在位置、强度预报较好；副高脊线所在纬度位置与实况基本一致，但西伸脊点模式预报明显偏弱。

从时效上来看，72h内调整也不大，模式预报较稳定。

T639 EC
图13 T639、EC模式环流预报与实况对照图（23日20时）
（黑色为实况，橙色、绿色、蓝色分别为72h、48h、24h时效）
4.2 850hPa影响系统
从图14中可看到，23日08时EC、T639模式对于急流位置及强度预报与实况基本一致，仅北部个别站点风场角度略有偏差，不存在超过90°以上的大误差，有利于对辐合切变位置及强度的判断。

23日20时两家模式对于急流的预报仍与实况十分吻合，但是对于湘西北部的站点风向的预报偏差较大，实况已转为东风，而T639预报为偏北风，偏差近90°；EC预报为西风，偏差180°，对于强降水的落区预报具有一定的误导性。

因此，在实际应用中应考虑风场预报中的偏差，综合其它形势分析，适当扩大强降水的预报落区。

2308 2320
图14 T639、EC 模式850hPa 风场预报与实况对照图
（黑色为实况，蓝色、红色分别T639、EC24h 预报）
4.3 EC 细网格、T639降水检验
以2208-2308、2308-2408实况降水与EC 和T639模式24h 预报结论作对比（图15）。

对比结果表明：两家模式24h 降水预报均报出了近东西向的强雨带及强雨带东移的趋势。

其中2208-2308强降水中心的量级预报较为准确，但是对于强降水中心的位置，两家模式预报均较实况偏北；2308-2408强降水中心位置向东移动，两家模式均作出了准确预报，但是对于湘西州东南部的强降水，两家模式都有所漏报。

图15 T639、EC 模式24h 降水预报与实况对照图
（黑色为实况，蓝色、红色分别T639、EC24h 预报） EC 2208-2308 T639 2208-2308 T639 2308-2408 EC 2308-2408
实况2308-2408 实况 2208-2308
5 预报体会
（1）对于这次过程，长中短期均进行了预报，可预报性好，但落区及强度有所偏差。

从系统配置来看，22日20时切变呈东北-西南走向，700hPa、850hPa 切变基本重叠，23日20时切变转为准东西走向，同样700hPa、850hPa切变也是基本重叠，同时850hPa出现了急流，24日暴雨强度及范围均比23日要大。

以往经验是当高低空系统配置比较陡的情况下，暴雨落区会比较窄，另外也没有区分准南北向、准东西向的情况，需要在以后的工作中加以总结，提高暴雨预报精细化水平。

（2）EC和T639模式预报与实况基本吻合，高空槽脊所在位置、强度预报较好；副高脊线所在纬度位置与实况基本一致。

两家模式24h降水预报均报出了近东西向的强雨带及强雨带东移的趋势。

其中2208-2308强降水中心的量级预报较为准确，但是对于强降水中心的位置，两家模式预报均较实况偏北；2308-2408强降水中心位置向东移动，两家模式均作出了准确预报，但是对于湘西州东南部的强降水，两家模式都有所漏报。

（3）强降水时段我州700hPa比湿值维持在11g/kg以上；850hPa比湿≥14 g/kg，强降雨时段与水汽辐合有较好的对应关应关系。

强降水发生在急流出口区的左侧，低空辐合、高空辐散的配置，非常有利于上升运动的发展加强。

另外，K指数40℃以上，Cape值达1000J/kg以上，局地超过1400J/kg，此次发生强降水的时间都有较好的热力和不稳定条件。

（4）暴雨预报不可能那么完美，当发现有强降水征兆时，预报员应当高度关注模式对天气形势的发生发展预报，并结合T639水汽通量、k指数、沙氏指数的预报，对强降水发生的时段及落区做出滚动预报服务。

同时注意综合利用卫星资料、多普勒雷达图、中小尺度雨量站资料和地面实况图，及时、准确的做好短时临近预报，这对防灾减灾具有重要意义。