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摘要

英文摘要

引言 1

1.降水实况 2

1.1 降雨时空分布特征 4

2.环流背景 5

2.1 大尺度环流分析 5

2.2 中尺度分析 9

2.2.1 地面中尺度系统 9

2.2.2 700hPa涡度和500hPa涡度平流 10

3.常用物理量分析 11

3.1垂直速度 11

3.2螺旋度 12

3.2.1螺旋度表达式 12

3.2.2水平螺旋度 13

3.2.3 垂直螺旋度 15

3.3 水汽条件 15

3.4 假相当位温和湿位涡 17

3.4.1 假相当位温 17

3.4.2 湿位涡水平、垂直分量的分布与暴雨落区 18

4. TBB云图分析 19

5.广义湿位涡异常区与降水大值区的分析 20

5.1 水平广义湿位涡 21

5.2 垂直广义湿位涡 22

6.结论 23

参考文献 24

致谢 26

2015年8月贵州一次区域性暴雨过程诊断分析

金凡琦

，China

Abstract：In this paper, the main use of NCEP reanalysis data（horizontal resolution1°×1° interval 6 hour）,automatic station data and TBB(brightness temperature of black body) data to diagnose and analyze a regional rainstorm process occurred in the south of Guizhou mainly Southwest during 2015 August 27 to 28.Results show that this rainstorm process produced under the joint action of the South Asia high located at the upper troposphere and the trough and low vortex shear in the mid-lower troposphere, with the coordination of cold air on the ground. The variation of vertical velocity and vorticity agreed with the development of rainfall consistent. Pseudoequivalent potential temperature showed funnel distribution,this distribution provides favorable conditions for the generation of convective weather.The water vapor convergence center provided adequate water for the occurrence and development of Mesoscale Convective Complex. Strong precipitation occurs in the mature stage of the convective cloud. In the region of vertical component of wet potential vorticity MPV1＜0 with horizontal component of wet potential vorticity MPV2＞0 produced heavy rain.The change include position, intensity and time of Generalized Moist Potential Vorticity anomaly centers can be used as a reference for short term prediction of rainstorm.

Key words： Rainstorm; spiral degree; moist potential vorticity; TBB; generalized moist potential vorticity

引言

由于其普遍性和影响力，暴雨现象的预测一直是气象工作者研究的核心及突破点。进行了广泛的研究之后，逐渐对暴雨这一现象达成了相对确定的认识: 陶诗言提出^[1]在一些特定的中小尺度天气系统的影响下，会增加大规模暴雨发生的可能性，这样的背景下，会不断有冷暖气团在某一地区交汇，使得产生暴雨的中尺度系统得以进一步演变，伴有持续而强烈的水汽输送和垂直运动；伍红雨^[2]用数值模拟分析了2005年发生在贵州的一次暴雨天气过程，结果显示，西南涡是引起大暴雨的主要原因；王晓芳^[3]也提到，在盆地形成的西南涡，其东移的途中，会使其移动所经过的地区产生暴雨天气。

常规气象资料时空分辨率不够高，因此，一直无法准确地对暴雨现象进行预报。有相关研究人员在几年以来对旧年的预报资料进行了总体分析,并且给出了对强对流系统有指示意义的的动力分析变量^[4]～[10]即非均匀饱和大气广义湿位涡的概念。段廷扬等^[11]探讨了广义湿位涡的倾向方程以及相关的理论,以及是否能利用这些理论预报暴雨的发生地点。除此以外，还提出了在业务上运用非均匀饱和广义湿位涡理论，指出虽然在非均匀饱和大气中，广义湿位涡不守恒,但其表现出的非均匀饱和特性是实际大气所具有的,特别是引入了水汽梯度效应之后,发生在对流层低层的异常广义湿位涡能够在暴雨发生时期较为明确地反映出的高水汽集中的机制和特性,并且呈现出暴雨和暴雨落区的情况。周玉淑^[12]-[15]指出广义湿位涡对于未来降水量的变化具有指示意义，若出现正异常倾向，则降水量将增加，反之亦然。

Maddox^[16]在1980年发现MCC，并且发现，在落基山脉以东地区，暖季的强降水在时间尺度长的对流系统的作用下发生，Maddox 提出^[17]，弱的地面锋周围，如果有暖湿空气从较低高度被南风急流向上输送，则该区域往往会有MCC产生，并且总是与对流层东移的短波槽相关联，短波槽的东南部有相当范围的大气处于条件不稳定状态，发生在对流层低层暖湿平流作为主要的动力因子。研究MCC的发源地时，李玉兰等^[18]以增强显示云图，研究了位于我国西南、华南地区的MCC在1983～1986年4～9 月是如何活动的，调查显示发源地区大多集中在105°～109°E、23°～28°N区域；项续康等^[19]也发现，也许由于地形的复杂和特殊性，在我国南方，MCC的发源地主要集中在103°～108°E、25°～31°N这些地区；段旭^[20]-[21]采用长达20年的红外云图资料以研究MCC的特征，研究结果表示MCC常在位于低纬度的高原东部特别是中越到滇黔的区域内。在MCC的形成问题方面，段旭等^[29]发现，在副热带高压和地形作用的影响下，产生于云贵高原的MCC，其发生的环境条件不同于其他地区；为研究低纬高原MCC的发生发展机制，许美玲等^[30]对一次发生在广西和云南之间的MCC进行了具体分析，分析结果表明：700hpa或850hpa出现温度升高和湿度增加，且高层有干而冷的气流侵袭，这种上冷下暖的高低层配置会产生明显的对流不稳定，较低高度的偏南气流在地面静止锋上被迫抬升，加上一系列的中尺度扰动，是MCC关键的发生机制。

本文将主要利用常规观测资料、区域自动站及NCEP再分析资料，对此次强降水进行诊断分析，来重点探讨MCC、广义湿位涡及广义湿位涡的异常在暴雨预报方面的应用。

1.降水实况
  2015年8月27日08时～28日08时，贵州省均出现不同程度降水，降水等级达到大雨以上的有56站，达到暴雨以上的有28站；暴雨等级以上的降水主要集中在中部-西南部一线、东部局地，全省平均降水量达42.7毫米。

图1 贵州省2015年8月27日08时～28日08时24小时降雨量（单位：毫米）

此次区域性暴雨过程，达到暴雨以上的有28站，其中暴雨22站，大暴雨5站（六枝136.2毫米、镇宁109.8毫米、兴仁103.1毫米、普定101.5毫米、西秀100.4毫米），特大暴雨1站（长顺 224.9毫米），暴雨站数为1961年以来第10多位；平均暴雨量为80.1毫米，属于重大的区域大暴雨过程。8月28日，长顺地区日最大降水量（08-08时）为228.6毫米，突破本站历史极值144.2毫米。

图2 贵州1961年～2015年每次暴雨过程站次

图 3贵州1961年～2015年平均暴雨量（单位；毫米）

1.1 降雨时空分布特征

由图4，此次降雨过程呈东北-西南带状分布，主要集中在贵州中部以南地区，特别是在西南地区出现了大暴雨，降雨时段主要在27日23点到28日02点。

降雨开始于27日14时，20时以前东南部降雨较大，20时以后雨区主要稳定在西南地区。此次降雨过程符合贵州夜雨的特点，主要发生在傍晚到夜间。

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