近3 a岳陽暴雨時空分布規律及形勢特征分析

喻長建，陳姣榮，喻 宇

(1.湖南省岳陽市氣象局,湖南 岳陽 414000;2.湖南省湘陰縣氣象局,湖南 湘陰 414600)

0 引言

洞庭湖區地處中緯度亞熱帶地區,是受氣象災害影響嚴重的地區,暴雨是洞庭湖區汛期主要災害性天氣[1-3],多年來許多學者對暴雨時空分布、中尺度系統特征、數值模擬研究、氣候變化特征進行了深入的研究[4-7]，暴雨個例分析、成因分析仍是當前氣象工作者的重要課題[8-9]。黃秋霞等[10]基于昌吉市2008—2015年逐時自動降水資料,分析了主汛期(5—8月)降水日變化特征。葉成志等[11]根據地形作用對“碧利斯”臺風造成的湖南大暴雨環流特征進行了分析。喻長建等[12]根據地形作用指出藥姑山、幕阜山、連云山山地是岳陽盛夏強對流天氣的主要發源地。上述研究為本文提供了有價值的借鑒，但針對岳陽市暴雨時空分布規律的研究較少，因此本文應用EC形勢場資料和降水量實況資料，對岳陽的暴雨時空分布規律及其天氣形勢進行分析研究，為預報預警提供參考。

1 岳陽地形特征

岳陽市西部為湖區、東部為山區(見圖1)。華容縣位于北洞庭湖平原，湘陰縣位于南洞庭湖平原，臨湘市、平江縣為藥姑山、幕阜山、連云山山地，岳陽縣、汨羅市則為湖區與山地的丘陵地帶。藥姑山位于臨湘市東側龍源鄉，海拔高度為1 260 m，幕阜山主峰位于平江縣東北南江和虹橋之間，海拔高度1 596 m，連云山主峰位于平江縣東南獻沖鄉，海拔高度1 600 m，幕阜山、連云山呈東北—西南走向，兩山之間為東北—西南低谷山地，在山谷之間形成一條河流為汨羅江向西偏北流入洞庭湖，幕阜山北側也有一東北—西南低谷山地，也形成一條河流為新墻河向西流入洞庭湖，藥姑山、幕阜山、連云山呈南北向排列，是影響湘東北地區天氣的主要地形。

圖1 岳陽各站白天暴雨逐時平均雨量(單位:mm)Fig.1 Average hourly precipitation of daytime rainstorm at each station in Yueyang (mm)

2 暴雨資料來源及分區標準

2.1 資料來源

暴雨資料來源于岳陽國家氣象站和區域氣象站共計238站，以白天(08—20時)或晚上(20—08時) 12 h成片≥5站雨量≥50 mm作為暴雨個例統計。資料年代為2015—2017年。

2.2 暴雨區域劃分標準

在統計的暴雨個例中，以暴雨站數≥總站數的25%的個例作為全市性暴雨過程，全市性暴雨過程之外分北部、中部、南部和東部山區4個區域性暴雨類型，以華容、岳陽市區、臨湘暴雨站數≥該區域總站數的10%的個例作為北部暴雨過程，以岳陽縣(南北延伸)暴雨站數≥該區域總站數10%的個例作為中部暴雨過程，以湘陰、汨羅、平江暴雨站數≥該區域總站數10%的個例作為南部暴雨過程，以平江、岳陽縣東部、臨湘東部暴雨站數≥該區域總站數10%的個例作為東部山區暴雨過程。各區域暴雨站數<該區域總站數10%的個例均作為局部暴雨過程。由于目前區域氣象站數據還存在數據缺測和數據失真現象，在數據統計中刪除少量數據缺測站和數據失真站。

2.3 暴雨概況

2015—2017年全市共有暴雨過程90次，其中全市性暴雨10次，區域性暴雨51次(其中北部暴雨16次，中部暴雨7次，南部暴雨17次，東部山區暴雨11次)，局部暴雨29次(未討論)。

3 暴雨時空分布特征

3.1 暴雨日變化特征

根據2015—2017年6個國家氣象站暴雨個例逐時雨量資料，分白天和晚上分別統計岳陽國家氣象站暴雨過程日變化規律。

3.1.1 白天暴雨變化規律 表1為岳陽各站近3 a 43站次白天暴雨逐時平均雨量，表中可見岳陽暴雨可分為集中型暴雨、持續型暴雨和波動型暴雨3類，集中型暴雨有華容站和平江站，華容站暴雨時間短，強度大，15—18時3 h雨量為56.5 mm，平江站暴雨時間長，強降水從08時持續到16時，最大小時雨強為12.6 mm，出現在11—12時；持續型暴雨有岳陽站，除9—10時降水較小外，大于5 mm的小時平均雨量持續了10 h；波動型暴雨有臨湘、湘陰、汨羅站，分別有3個高峰時段，臨湘站高峰時段為08—09時和12—13時、16—17時，湘陰站高峰時段為08—09時和12—13時、19—20時，汨羅站高峰時段為08—09時和13—15時、18—19時。

表1 岳陽各站白天暴雨逐時平均雨量(單位:mm)Tab.1 Average hourly precipitation of daytime rainstorm at each station in Yueyang (unit:mm)

3.1.2 晚上暴雨變化規律 表2為岳陽各站近3 a 56站次晚上暴雨逐時平均雨量，集中型暴雨有汨羅站，04—08時4h雨量為55.1 mm；持續型暴雨有岳陽、臨湘站，岳陽、臨湘>5 mm的小時平均雨量分別持續了11 h和10 h；波動型暴雨有華容、湘陰、平江站，華容站為間隔較均勻的3波降水，出現在22時、02時、06時，湘陰也為3波降水，每波降水均比華容晚1h，并且具有后半夜比前半夜降水強的特征，平江站則為前、后兩波降水強、00—04時降水弱的特征。

表2 岳陽各站晚上暴雨逐時雨量(單位:mm)Tab.2 Hourly rainfall of Yueyang rainfall stations at night (unit: mm)

3.2 暴雨空間分布特征

3.2.1 全市暴雨平均雨量分布和暴雨頻次分布特征 2015—2017年全市61次暴雨過程平均雨量分布(圖略)，平均雨量≥50 mm降水區主要出現在臨湘市東部的龍源、觀山、許畈、明星、城南、詹橋、羊樓司、臨湘站、苗圃基地、桃礦站，平均雨量≥40 mm降水區主要出現在華容縣東部、岳陽市區、臨湘市大部、岳陽縣東北部、平江縣幕阜山區，最大降水中心出現在臨湘市龍源站，平均雨量55 mm。

圖2為2015—2017年全市61次暴雨過程頻次分布圖，暴雨頻次≥17次的區域分布在臨湘市的藥姑山區、平江縣的幕阜山區和連云山區。藥姑山區≥17次的暴雨區域有龍源、壁山、詹橋、觀山、大云山和相思6個站，≥13次暴雨有33站；連云山區≥17次暴雨有蘆頭林場和石牛寨2個站，≥13次暴雨有11站；幕阜山區≥17次暴雨有幕阜山站，≥13次暴雨有3站。

圖2 岳陽市暴雨頻次分布圖Fig.2 Frequency distribution map of rainstorm in Yueyang city

藥姑山區范圍廣，坡度平，非常有利于氣流的上升運動，加之洞庭湖蒸發的水汽正好由西南氣流輸送到藥姑山區，因而藥姑山區是岳陽市暴雨最易產生和暴雨強度最大的地區；連云山區坡度較陡，山頂較高，有利于局地的上升運動，也是暴雨極易產生和局地暴雨強度較大的區域；幕阜山區雖有暴雨極易產生的區域，但暴雨強度均小于藥姑山區和連云山區；華容、湘陰地處湖區平原，暴雨頻次和強度都最小。綜合全市暴雨平均雨量分布和暴雨頻次分布，岳陽市暴雨區主要出現在東部山區，地形是岳陽市暴雨出現頻率高和暴雨強度大的重要因素，天氣系統是暴雨出現的觸發因素。

3.2.2 全市性暴雨強度分布特征 2015—2017年全市性大范圍暴雨過程共計10次，其平均雨量分布如圖3所示，平均暴雨區范圍包括華容縣南部、岳陽市區、臨湘市中部、南部、岳陽縣、湘陰縣北部、汨羅市北部、平江縣局部；大于75 mm暴雨范圍出現在岳陽市區、臨湘市西南部、岳陽縣中北部；最大降水中心出現在岳陽市區東風湖站，平均雨量85.1 mm。

圖3 岳陽全市性暴雨強度分布圖Fig.3 Distribution map of heavy rainfall intensity in Yueyang city

從全市性大范圍暴雨過程出現的強度和范圍來看，全市性大范圍暴雨受天氣系統影響更明顯，地形影響也是全市性大范圍暴雨的重要影響因素。因而暴雨區從洞庭湖東岸一直伸展到臨湘市、岳陽縣的東部山區。

3.2.3 區域性暴雨分布特征 圖4分別為北部暴雨、中部暴雨、南部暴雨、東部山區暴雨強度分布圖，北部暴雨(共16次)平均雨量以華容縣東部、岳陽市區、臨湘市大部雨量最大，最強暴雨中心出現在臨湘市許畈站，平均暴雨量64.4 mm；中部暴雨(共7次)平均雨量以岳陽縣中東部、臨湘市南部雨量最大，最強暴雨中心出現在岳陽縣甘田站，平均暴雨量65.2 mm；南部暴雨(共17次)平均雨量以湘陰縣東南部、汨羅市南部、平江縣南部雨量最大，最強暴雨中心出現在平江縣河東站，平均暴雨量63.0 mm；東部山區暴雨(共11次)平均雨量以平江縣東部地區雨量最大，最強暴雨中心出現在平江縣石牛寨站，平均暴雨量80.0 mm。

區域性暴雨綜合顯示，東部暴雨強度高于西部，藥姑山區暴雨不僅次數多，同樣強度大。平江幕阜山區既是南部暴雨中心，又是東部暴雨中心，有暴雨重疊區域，是岳陽市區域性暴雨中心。

圖4 北部暴雨(a)、中部暴雨(b)、南部暴雨(c)、東部山區暴雨(d)強度Fig.4 Are storm intensity in Northern(a),central(b),Southern(c) and Eastern mountainous areas(d) respectively

4暴雨出現時850 hPa的形勢特征

根據暴雨出現時間對應的850 hPa EC實況形勢，以影響最明顯的形勢統計影響系統，多個影響系統時以影響最強烈的形勢作為主要影響系統，其它形勢為輔助系統。低渦形勢為111.5～113.5°E、28.5～30°N范圍出現環流中心，中心高度值一般低于148 hPa，低槽、冷切變形勢為112～114°E、28～30°N范圍出現氣旋性曲率或風向切變，一般低槽為南北向，冷切變為偏北風與偏南風的風向切變，暖切變形勢為113.5°E附近、28.5～30°N范圍出現西南風與東南風的風向切變，橫切變形勢為113.5°E附近、28.5～30°N范圍出現偏西風與偏東風的風向切變，急流形勢為112°E以東、27.5°N以北區域出現12 m/s以上西南風速，急流強時可達20 m/s以上，當關鍵區出現低渦、低槽、冷暖切變并同時存在急流時，低渦、低槽、冷暖切變作為主要影響系統，急流作為輔助系統。

2015—2017年61次暴雨過程的850 hPa影響系統：暴雨出現時的急流影響22次，占35%；冷切變影響18次，占30%；低渦影響10次，占16%；低槽影響3次，占5%；暖切變(橫切變)影響4次，占7%；系統不明顯4次，占7%。10次低渦影響過程中有3次伴有冷切變、4次暖切變、2次橫切變；18次冷切變影響過程中有5次伴有急流。冷切變、急流和低渦是造成岳陽暴雨的主要天氣系統。

5 小結與討論

岳陽國家氣象站暴雨日變化存在集中型暴雨、持續型暴雨和波動型暴雨3類特征：集中型暴雨主要出現在華容站、平江站白天和汨羅站晚上，華容站集中在15—18時，平江站集中在08—16時，汨羅站集中在04—08時；持續型暴雨主要出現在岳陽站全天和臨湘站晚上；波動型暴雨出現在臨湘、湘陰、汨羅站白天和華容、湘陰、平江站晚上，除平江站晚上為2波降水外，其它站白天晚上均為3波降水，湘陰站晚上具有后半夜比前半夜降水強的特征，平江站則為前、后兩波降水強、00—04時降水弱的特征。以上特征充分說明：位于湖區平原的華容站的白天暴雨主要為午后熱力作用形成，洞庭湖面的水汽供應是岳陽站持續型暴雨的水汽來源，藥姑山特殊地形是臨湘站暴雨的重要因素，天氣影響系統是形成波動型暴雨的直接因素。集中型暴雨主要與熱力作用和地形相關，持續型暴雨主要取決于洞庭湖的水汽來源，波動型暴雨主要受天氣系統影響。

藥姑山區范圍廣，坡度平，非常有利于氣流的上升運動，加之洞庭湖蒸發的水汽正好由西南氣流輸送到藥姑山區，因而藥姑山區是岳陽市暴雨最易產生和暴雨強度最大的地區；連云山區坡度較陡，山頂較高，有利于局地的上升運動，也是暴雨極易產生和局地暴雨強度較大的區域；幕阜山區雖有暴雨極易產生的區域，但暴雨強度均小于藥姑山區和連云山區；華容、湘陰地處湖區平原，暴雨頻次和強度都最小。全市性大范圍暴雨過程主要受天氣系統影響，其次為地形影響，暴雨區范圍包括華容縣南部、岳陽市區、臨湘市大部、岳陽縣、湘陰縣北部、汨羅市北部、平江縣局部。區域性暴雨綜合顯示，東部暴雨強度高于西部，平江幕阜山區既是南部暴雨中心，又是東部暴雨中心，有暴雨重疊區域，是岳陽市區域性暴雨中心。坡度較平的迎風坡加洞庭湖水汽輸送是岳陽暴雨中心的產生原因，山高坡陡僅是局地暴雨的產生原因。

暴雨過程的850 hPa影響系統以急流和冷切變影響最多，低渦影響居次，低槽、暖切變或橫切變影響較少。低渦影響過程中常伴有冷切變、暖切變、橫切變影響；冷切變影響過程中常伴有急流。冷切變、急流和低渦是造成岳陽暴雨的主要天氣系統。