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摘 要 利用常规气象观测资料、自动站数据、气象卫星云图、多普勒雷达图、中小尺度雨量站资料和地面实况图等多种资料分析及物理量诊断分析发生在湘西大暴雨天气过程，结果表明：暴雨的形成是由于前期低压倒槽发展，为暴雨积聚了大量不稳定能量，孟湾和南海的两条水汽通道，副高西伸、西南涡东移转变成冷式切变；暴雨中心存在的这种明显的低层正涡度（负散度）和高层负涡度（正散度）的耦合形势有利于暴雨的维持和发展。这次强降水过程是大尺度与中尺度天气相互作用的结果，是一次典型的干侵入过程。地面小低压和中低层冷切尾部的辐合，加之高空反气旋辐散以及强大的干侵入作用，导致了强烈的垂直上升运动，使不稳定能量得以彻底释放。这次过程具有明显的中尺度特征，MCS发展强烈，前期呈椭圆形结构特征，维持时间长，移动缓慢，造成了湘西州的强降雨，且强降雨出现在TBB梯度的大值区，后期随着系统的东南移，MαCS转变为东北-西南向的强对流云带，强雨带与之对应。
关键词 大暴雨；大气环流；MCS；诊断分析
中图分类号：P458.121.1 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.14.049
区域性暴雨[1]对农业和社会生产有极大的影响，因此暴雨的预报是预报业务中的突出重点研究对象。现代天气预报的产品丰富、手段多样，如何高效地利用好这些产品，把握天气过程的预报指标对提高天气预报准确率，特别时暴雨[2]、洪涝等灾害性的天气预报非常重要。因此，此次对湘西州2014年5月24-25日大范围的暴雨过程进行的综合分析有助于提高暴雨的预报准确率和预报水平。
湘西州位于湖南省西北部，武陵山脉自西向东蜿蜒境内，系云贵高原东缘武陵山脉东北部，西骑云贵高原，北邻鄂西山地，东南以雪峰山为屏。东部、东北部与湖南省怀化市、张家界市交界；西南与贵州省铜仁市接壤；西部与重庆市秀山县、酉阳县毗连，西北部与湖北省恩施州相邻，系湘鄂渝黔四省市交界之地。湘西州属中亚热带季风湿润气候，具有明显的大陆性气候特征，四季分明，年降水主要集中在汛期，由于汛期旱涝不均，常有不同程度的洪涝和干旱发生，对国民经济建设和人们生活影响很大。吉首市汛期（4-9月）降水量占全年总降水量的73%，暴雨日数占全年的93%。汛期[3]降水的多少决定了年景的旱涝趋势，汛期降水量又主要取决于暴雨过程。
1 降水实况和灾情
1.1 降水等级划分
一般降水可分为7级（下表1）。暴雨分为暴雨、大暴雨、特大暴雨3个量级。形成暴雨必须满足如下的条件。充分的水汽供应、强烈的上升运动。因此，在考虑暴雨时，必须分析不稳定能量的储存和释放的问题。较长的持续时间：降水持续时间的长短，影响着降水量的大小。降水持续时间长是暴雨（特别是连续暴雨）的重要条件。中小尺度天气系统的生命较短，一次中、小系统的活动，只能造成一次短时的暴雨。因此，必须要有若干次中（小）尺度系统的连续影响，才能形成时间较长、雨量较大的暴雨。然而中、小尺度系统的发生、发展又是以一定的大尺度系统为背景的，也就是说，暴雨总是发生在大范围上升运动区内。
1.2 降水实况
2014年5月24-25日，一场入汛以来范围最广、持续时间最长的连续暴雨过程袭击了湖南省湘西土家族苗族自治州。全州出现暴雨29站，暴雨带位于中北部各县，以永顺为中心。最大雨量为永顺县对山81.7 mm。1 h最大雨量为36.8 mm（24日08：00永顺县合作村）。25日雨带南压至中南部，全州出现暴雨20站，大暴雨1站，暴雨中心位于南部凤凰县境内。最大雨量为凤凰县茶田117.1 mm。1 h最大雨量为67.0 mm（25日07：00凤凰县新场乡）。全州140个区域自动站累计降雨量纷纷超过100 mm，1 h最大降水量达67 mm，汹涌的洪水在湘西的崇山峻岭中肆虐，冲毁了道路，淹没了农田，4万多名群众受灾，565名乡亲被紧急转移。
2 成因分析
2.1 大气环流背景及主要影响系统演变
5月24日08：00东亚地区高空为一槽一脊，有小槽分裂带动冷空气东移影响我国高纬度地区，中低纬有小槽从高原东部分裂移出，四川盆地有低涡生成，影响湘西州降水的主要系统是850 hPa的低涡切变。24日20：00，850 hPa低涡向东移动，暖切位于重庆到湘西州北部，急流位置偏南且较弱，怀化站风速仅为14 m/s，700 hPa急流位于贵阳-宜昌，宜昌站风速也为14 m/s，当晚湘西州北部龙山、永顺部分乡镇降暴雨；24日08：00，850 hPa低涡东移过程中减弱，切变位于宜昌-保靖-贵阳一线，西南急流增强，怀化站风速达20 m/s，湘西州降水主要位于中部的花垣及古丈，24日20：00-25日08：00，切变进一步南压，湘西州强降水也随之南压，集中在南部的凤凰及泸溪。另外，25日08：00，冷空气由北向湘西州入侵，与南部的暖空气在湘西州北部汇合，致使湘西州北部也出现强降水。
2.2 卫星资料分析
5月24日03：00，在贵州中部有一个强烈发展的α中尺度对流系统MαCS[3]，中心强度达到-70 ℃以上。同时在MαCS的北部（怀化沅陵东部）有两个近似椭圆形对流单体发展，-32 ℃冷云盖的短轴的长度小于1个纬距，属于γ中尺度对流系统，这两个γ中尺度对流系统逐渐加强东移，并于08：00合并形成α中尺度对流系统MαCS（见图1），造成了湘西州西部出现的强降雨，上午12：00，两个MαCS在缓慢东移过程中合并（见图2），造成湘西州大范围的短时强降水短时强降水。15：00左右，强降水云团明显减弱东移，湘西州降水也随之出现减弱，并慢慢停止。
以上分析说明，此次暴雨过程具有明显的中尺度特征，MαCS发展强烈，前期呈椭圆形结构特征，维持时间长，移动缓慢，造成了湘西州的强降雨，且强降雨出现在TBB梯度的大值区，后期随着系统的东南移，MαCS转变为东北-西南向的强对流云带，强雨带与之对应。 2.3 物理量诊断分析
2.3.1 动力条件
2.3.1.1 高低空急流分析
高低空急流在暴雨发生发展中有重要作用，高低空急流与暴雨的相互作用，就是经向垂直环流与暴雨的相互作用。24日暴雨区主要位于湘西州中北部地区，25日的暴雨区主要位于湘西州西北部及南部地区。分析发现暴雨落区位于高空急流入口区右侧，有利于辐合上升运动的发生、发展。24日08：00低空急流轴由越南经云南、贵州、湖南到湖北南部，基本呈东北-西南向；湘西州中北部位于急流轴左侧；25日08：00低空急流由南海经广西到湖南西南部，位置偏南，即低空急流引起的辐合上升区位置偏南。水汽通量大值区与急流轴位置配合较好，低空急流提供了充沛的水汽，但此次过程湿层不深厚，强降水范围不大。
2.3.1.2 垂直上升运动
分析暴雨时段湘西州区域散度时间剖面图3发现，暴雨发生时段，湘西州上空高层辐散，低层辐合，24日08：00、25日08：00，800 hPa有辐合中心，200 hPa有辐散中心，利于上升运动的发展，但由于强度较弱，致使湘西州此次降水强度不大。
此次降水过程，垂直速度中心与暴雨区相对应。24日02：00，700 hPa开始有上升运动发生，并发展加强，08：00湘西州中北部出现垂直速度中心，此时850 hPa切变线也位于湘西州北部地区，与垂直速度中心几近重合，此时段也为湘西州中北部降水强度最强时段，而南部地区仍为下沉气流，至14：00垂直上升运动减弱，湘西州大部为下沉气流；25日降水过程垂直上升运动的发生、发展情况与24日相近，但850 hPa切变线位置已经压至湘南，且出现南、北两个中心，从位置上来看，此次过程700 hPa垂直速度中心与暴雨区相对应，但是垂直速度小，中心值小于-×10-3hPa.s-1，不利于对流的发展及强降水的发生。
由850 hPa假相当位温情况来看，24日08：00湘西州中南部存在一个向东伸展的带状高能舌（≥75 ℃），该区域具有较高的不稳定能量，但是此时的上升运动区位于湘西州北部，中部以南700 hPa为下沉气流，上下层配合不好，而25日08：00带状高能舌则已经压至湘南，总体来说此次过程24日08：00湘西州中南部有较高的不稳定能量，但是上升运动弱，25日08：00湘西州上升运动较强，但不稳定能量已经压至湘南，导致湘西州此次过程对流发展不旺盛，降水强度不强。
2.3.2 水汽条件
从24日02：00湘西州中北部附近开始出现水汽辐合，并不断加强，至24日09：00在湘西州北部出现水汽辐合中心，此时强降水位于湘中北，随后水汽辐合中心南压并减弱，因此，南部并无暴雨出现，24日15：00以后，湘西州降水停止。25日02：00水汽辐合在湘西州再次发展加强，至25日08：00水汽辐合中心最大中心值为-8×10-5· g·cm-2·hPa-1·s-1，湘西州强降水发生在25日06：00-10：00，在水汽辐合最强时段内。此次过程水汽通量辐合整体较弱，所以强降水比较分散，无成片暴雨出现。
3 结语
这次强降水过程是大尺度与中尺度天气相互作用的结果，是一次典型的干侵入过程。地面小低压和中低层冷切尾部的辐合，加之高空反气旋辐散及强大的干侵入作用，导致了强烈的垂直上升运动，使不稳定能量得以彻底释放。
这次过程具有明显的中尺度特征，MCS发展强烈，前期呈椭圆形结构特征，而强降雨则出现在MCS移动方向的前方TBB梯度的大值区。后期随着系统的东南移动，强降水减弱停止。
强降水区对应一个从地面发展至对流层顶的正负涡度柱耦合、正负散度柱耦合的典型双偶结构，构造成产生暴雨的动力机制。涡度场耦合结构在暴雨发生前出现，这对此类暴雨预报预警有指示意义。
降水增强时段与上升速度增强时段有较好的对应关系。强对流天气与上升和下拽两支气流密切相关。此次暴雨过程是以积状云降水回波为主，虽然强回波带移动速度很快，但强回波中心反射率因子达55Bz，大的反射率因子对降水贡献大。强烈的干侵入是导致强对流天气发生的动力条件。
参考文献
[1]邵末兰，张宁，岳阳，等.基于距离函数的区域性暴雨灾害风险预估方法研究[J].暴雨灾害，2009，29（3）：268-273.
[2] 李细生，张萌，罗慧妮，等.湖南省雨季一次MCS的中尺度数值模拟[J].暴雨灾害，2007，26（3）：223-229.
[3]陶诗言.中国之暴雨[M].北京：科学出版社，1980：42-44.
[4]叶成志，潘志祥，刘志雄，等.湘西北特大致洪暴雨的触发机制数值研究[J].应用气象学报，2007，18（4）：468-478.
（责任编辑：赵中正）
关键词 大暴雨；大气环流；MCS；诊断分析
中图分类号：P458.121.1 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.14.049
区域性暴雨[1]对农业和社会生产有极大的影响，因此暴雨的预报是预报业务中的突出重点研究对象。现代天气预报的产品丰富、手段多样，如何高效地利用好这些产品，把握天气过程的预报指标对提高天气预报准确率，特别时暴雨[2]、洪涝等灾害性的天气预报非常重要。因此，此次对湘西州2014年5月24-25日大范围的暴雨过程进行的综合分析有助于提高暴雨的预报准确率和预报水平。
湘西州位于湖南省西北部，武陵山脉自西向东蜿蜒境内，系云贵高原东缘武陵山脉东北部，西骑云贵高原，北邻鄂西山地，东南以雪峰山为屏。东部、东北部与湖南省怀化市、张家界市交界；西南与贵州省铜仁市接壤；西部与重庆市秀山县、酉阳县毗连，西北部与湖北省恩施州相邻，系湘鄂渝黔四省市交界之地。湘西州属中亚热带季风湿润气候，具有明显的大陆性气候特征，四季分明，年降水主要集中在汛期，由于汛期旱涝不均，常有不同程度的洪涝和干旱发生，对国民经济建设和人们生活影响很大。吉首市汛期（4-9月）降水量占全年总降水量的73%，暴雨日数占全年的93%。汛期[3]降水的多少决定了年景的旱涝趋势，汛期降水量又主要取决于暴雨过程。
1 降水实况和灾情
1.1 降水等级划分
一般降水可分为7级（下表1）。暴雨分为暴雨、大暴雨、特大暴雨3个量级。形成暴雨必须满足如下的条件。充分的水汽供应、强烈的上升运动。因此，在考虑暴雨时，必须分析不稳定能量的储存和释放的问题。较长的持续时间：降水持续时间的长短，影响着降水量的大小。降水持续时间长是暴雨（特别是连续暴雨）的重要条件。中小尺度天气系统的生命较短，一次中、小系统的活动，只能造成一次短时的暴雨。因此，必须要有若干次中（小）尺度系统的连续影响，才能形成时间较长、雨量较大的暴雨。然而中、小尺度系统的发生、发展又是以一定的大尺度系统为背景的，也就是说，暴雨总是发生在大范围上升运动区内。
1.2 降水实况
2014年5月24-25日，一场入汛以来范围最广、持续时间最长的连续暴雨过程袭击了湖南省湘西土家族苗族自治州。全州出现暴雨29站，暴雨带位于中北部各县，以永顺为中心。最大雨量为永顺县对山81.7 mm。1 h最大雨量为36.8 mm（24日08：00永顺县合作村）。25日雨带南压至中南部，全州出现暴雨20站，大暴雨1站，暴雨中心位于南部凤凰县境内。最大雨量为凤凰县茶田117.1 mm。1 h最大雨量为67.0 mm（25日07：00凤凰县新场乡）。全州140个区域自动站累计降雨量纷纷超过100 mm，1 h最大降水量达67 mm，汹涌的洪水在湘西的崇山峻岭中肆虐，冲毁了道路，淹没了农田，4万多名群众受灾，565名乡亲被紧急转移。
2 成因分析
2.1 大气环流背景及主要影响系统演变
5月24日08：00东亚地区高空为一槽一脊，有小槽分裂带动冷空气东移影响我国高纬度地区，中低纬有小槽从高原东部分裂移出，四川盆地有低涡生成，影响湘西州降水的主要系统是850 hPa的低涡切变。24日20：00，850 hPa低涡向东移动，暖切位于重庆到湘西州北部，急流位置偏南且较弱，怀化站风速仅为14 m/s，700 hPa急流位于贵阳-宜昌，宜昌站风速也为14 m/s，当晚湘西州北部龙山、永顺部分乡镇降暴雨；24日08：00，850 hPa低涡东移过程中减弱，切变位于宜昌-保靖-贵阳一线，西南急流增强，怀化站风速达20 m/s，湘西州降水主要位于中部的花垣及古丈，24日20：00-25日08：00，切变进一步南压，湘西州强降水也随之南压，集中在南部的凤凰及泸溪。另外，25日08：00，冷空气由北向湘西州入侵，与南部的暖空气在湘西州北部汇合，致使湘西州北部也出现强降水。
2.2 卫星资料分析
5月24日03：00，在贵州中部有一个强烈发展的α中尺度对流系统MαCS[3]，中心强度达到-70 ℃以上。同时在MαCS的北部（怀化沅陵东部）有两个近似椭圆形对流单体发展，-32 ℃冷云盖的短轴的长度小于1个纬距，属于γ中尺度对流系统，这两个γ中尺度对流系统逐渐加强东移，并于08：00合并形成α中尺度对流系统MαCS（见图1），造成了湘西州西部出现的强降雨，上午12：00，两个MαCS在缓慢东移过程中合并（见图2），造成湘西州大范围的短时强降水短时强降水。15：00左右，强降水云团明显减弱东移，湘西州降水也随之出现减弱，并慢慢停止。
以上分析说明，此次暴雨过程具有明显的中尺度特征，MαCS发展强烈，前期呈椭圆形结构特征，维持时间长，移动缓慢，造成了湘西州的强降雨，且强降雨出现在TBB梯度的大值区，后期随着系统的东南移，MαCS转变为东北-西南向的强对流云带，强雨带与之对应。 2.3 物理量诊断分析
2.3.1 动力条件
2.3.1.1 高低空急流分析
高低空急流在暴雨发生发展中有重要作用，高低空急流与暴雨的相互作用，就是经向垂直环流与暴雨的相互作用。24日暴雨区主要位于湘西州中北部地区，25日的暴雨区主要位于湘西州西北部及南部地区。分析发现暴雨落区位于高空急流入口区右侧，有利于辐合上升运动的发生、发展。24日08：00低空急流轴由越南经云南、贵州、湖南到湖北南部，基本呈东北-西南向；湘西州中北部位于急流轴左侧；25日08：00低空急流由南海经广西到湖南西南部，位置偏南，即低空急流引起的辐合上升区位置偏南。水汽通量大值区与急流轴位置配合较好，低空急流提供了充沛的水汽，但此次过程湿层不深厚，强降水范围不大。
2.3.1.2 垂直上升运动
分析暴雨时段湘西州区域散度时间剖面图3发现，暴雨发生时段，湘西州上空高层辐散，低层辐合，24日08：00、25日08：00，800 hPa有辐合中心，200 hPa有辐散中心，利于上升运动的发展，但由于强度较弱，致使湘西州此次降水强度不大。
此次降水过程，垂直速度中心与暴雨区相对应。24日02：00，700 hPa开始有上升运动发生，并发展加强，08：00湘西州中北部出现垂直速度中心，此时850 hPa切变线也位于湘西州北部地区，与垂直速度中心几近重合，此时段也为湘西州中北部降水强度最强时段，而南部地区仍为下沉气流，至14：00垂直上升运动减弱，湘西州大部为下沉气流；25日降水过程垂直上升运动的发生、发展情况与24日相近，但850 hPa切变线位置已经压至湘南，且出现南、北两个中心，从位置上来看，此次过程700 hPa垂直速度中心与暴雨区相对应，但是垂直速度小，中心值小于-×10-3hPa.s-1，不利于对流的发展及强降水的发生。
由850 hPa假相当位温情况来看，24日08：00湘西州中南部存在一个向东伸展的带状高能舌（≥75 ℃），该区域具有较高的不稳定能量，但是此时的上升运动区位于湘西州北部，中部以南700 hPa为下沉气流，上下层配合不好，而25日08：00带状高能舌则已经压至湘南，总体来说此次过程24日08：00湘西州中南部有较高的不稳定能量，但是上升运动弱，25日08：00湘西州上升运动较强，但不稳定能量已经压至湘南，导致湘西州此次过程对流发展不旺盛，降水强度不强。
2.3.2 水汽条件
从24日02：00湘西州中北部附近开始出现水汽辐合，并不断加强，至24日09：00在湘西州北部出现水汽辐合中心，此时强降水位于湘中北，随后水汽辐合中心南压并减弱，因此，南部并无暴雨出现，24日15：00以后，湘西州降水停止。25日02：00水汽辐合在湘西州再次发展加强，至25日08：00水汽辐合中心最大中心值为-8×10-5· g·cm-2·hPa-1·s-1，湘西州强降水发生在25日06：00-10：00，在水汽辐合最强时段内。此次过程水汽通量辐合整体较弱，所以强降水比较分散，无成片暴雨出现。
3 结语
这次强降水过程是大尺度与中尺度天气相互作用的结果，是一次典型的干侵入过程。地面小低压和中低层冷切尾部的辐合，加之高空反气旋辐散及强大的干侵入作用，导致了强烈的垂直上升运动，使不稳定能量得以彻底释放。
这次过程具有明显的中尺度特征，MCS发展强烈，前期呈椭圆形结构特征，而强降雨则出现在MCS移动方向的前方TBB梯度的大值区。后期随着系统的东南移动，强降水减弱停止。
强降水区对应一个从地面发展至对流层顶的正负涡度柱耦合、正负散度柱耦合的典型双偶结构，构造成产生暴雨的动力机制。涡度场耦合结构在暴雨发生前出现，这对此类暴雨预报预警有指示意义。
降水增强时段与上升速度增强时段有较好的对应关系。强对流天气与上升和下拽两支气流密切相关。此次暴雨过程是以积状云降水回波为主，虽然强回波带移动速度很快，但强回波中心反射率因子达55Bz，大的反射率因子对降水贡献大。强烈的干侵入是导致强对流天气发生的动力条件。
参考文献
[1]邵末兰，张宁，岳阳，等.基于距离函数的区域性暴雨灾害风险预估方法研究[J].暴雨灾害，2009，29（3）：268-273.
[2] 李细生，张萌，罗慧妮，等.湖南省雨季一次MCS的中尺度数值模拟[J].暴雨灾害，2007，26（3）：223-229.
[3]陶诗言.中国之暴雨[M].北京：科学出版社，1980：42-44.
[4]叶成志，潘志祥，刘志雄，等.湘西北特大致洪暴雨的触发机制数值研究[J].应用气象学报，2007，18（4）：468-478.
（责任编辑：赵中正）