2020年6月貴州連續性暴雨成因分析*

唐紅忠，趙 杰，陳 楊，莫乙冬

(貴州省黔南布依族苗族自治州氣象局，貴州 都勻 558000)

0 引言

貴州地處青藏高原東南側、云貴高原東斜坡上，是高聳于四川盆地和廣西丘陵之間的強烈巖溶化高原山區，境內地勢西高東低，自中部向北、東、南三面傾斜，山脈眾多、山高谷深。由于貴州特殊的地形，受降雨影響易產生地質災害，尤其連續性暴雨造成的災害更重。針對貴州連續暴雨已有不少學者做了研究,分別從環流形勢、物理量場、衛星云圖、濕位渦以及數值預報模式等方面進行研究。朱乾根等分析了初夏北半球500 hPa遙相關型與我國季風降水的關系，指出在強歐亞遙相關型時，我國6月降水偏少的可能性較大。楊小波等研究了夏季東亞副熱帶西風急流位置對川渝地區降水的影響，發現西風急流軸線偏南時，盆地西部降水偏少，而盆地東部降水偏多。劉揚等分析我國西南地區秋季降水年際變化的成因，發現當印度洋地區存在顯著的西正東負的偶極子型時，印度洋激發的反氣旋環流使西南地區降水偏多。但針對貴州6月出現連續性暴雨的研究較少。因此，本文利用2020年6月500 hPa、200 hPa、850 hPa以及海溫等NCEP/NCAR再分析資料，采用西伯利亞高壓強度指標公式，結合貴州區域自動站降水觀測資料，分析貴州2020年6月暴雨發生成因，找出6月出現連續性暴雨、降水較常年同期偏多40.8%的大氣環流條件，以期對貴州區域連續性暴雨預報提供有益思路。

1 實況

暴雨是指降水強度很大的雨。氣象上規定，24 h降水量為50 mm或以上的雨稱為暴雨。根據貴州省3312區域加密氣象自動站2020年6月逐日降水實況，貴州僅有11日、16日和25日沒有出現暴雨(見表1)，且1—15日，21—24日為貴州省連續性暴雨。由表1可知，6月2日、8—9日、13—14日、18日、21—24日、27日和30日出現的暴雨強度較大、范圍較廣、站點較多。由表1還可以看出，1—10日暴雨主要出現在貴州南部地區，12—15日和17—22日主要出現在貴州中部以西以北地區，23—24日主要出現在貴州中部偏南地區，26—30日主要出現在貴州偏西偏北地區；除14日、18日、23—24日的暴雨以上量級落區范圍較大外，其余時間段暴雨落區較為集中，局地性較為明顯。

表1 2020年6月貴州暴雨出現時間、區域自動站站數及主要落區Tab.1 Time of occurrence of rainstorm in Guizhou in June 2020, number of regional automatic weather station and main rainfall area

選取各旬暴雨站數最多的一天最大降雨量站點的逐小時數據進行分析。由圖1a看出，強降水主要集中在夜間，從逐小時雨強來看，凱里加勉8日05時為108.8 mm，水城猴場18日01時為81.9 mm，黔南惠水甲戎24日01時為70.5 mm，且小時雨強大，降水主要以短時強降水為主。從6月降水距平分布來看(圖1b)，遵義南部、銅仁西南部、黔南中北部、畢節西部地區降雨正常略偏少，以石阡偏少27.6%最為明顯，其余地區均偏多，畢節東部到黔南、黔西南一線、遵義北部到銅仁北部、黔東南北部、黔南東南部等地降水特多，以遵義正安偏多153%為最大。

圖1 6月8日、18日、24日逐小時雨量分布(a)和6月降水距平分布(b)Fig.1 hourly rainfall distribution on June 8,18and 22 (a)and precipitation Anomaly Distribution in June(b)

2 環流背景

由圖2a看出，2020年6月500 hPa上588 dagpm線位于華南沿海地區，近30 a平均位置位于臺灣東部海面，故2020年6月副高位置比同期30 a平均位置更偏北偏西，貴州位于副高西北側輻合上升運動區，副高西側的偏南氣流將南海水汽輸送到貴州上空，有利于貴州地區的降水偏多。由6月500 hPa高度距平場(圖2b)看出，歐亞大陸上空呈正—負—正的波列分布，即烏拉爾山地區為正距平控制，有利于烏拉爾山阻高的形成，巴爾喀什湖以北地區為負距平控制，有利于高空槽引導冷空氣南下，亞洲東部為正距平控制。此種正—負—正的波列分布，對應歐亞遙相關型的負位相，有利于降水的發生。由圖2b還可以看出，中國中部以東以南地區均為正距平控制，有利于副高的穩定維持，從而有利于水汽從副高西北側輸送到貴州上空，為貴州暴雨天氣提供了充足的水汽條件。由6月500 hPa平均流場(圖2c)看出，貴州位于副高西北側，云南東部到貴州西部多受短波槽影響，貴州處于槽前上升運動區和輻合區，為貴州暴雨天氣提供了動力條件。由6月200 hPa平均流場和散度場(圖2d)看出，南亞高壓位于中南半島北部，而貴州處于南亞高壓東部脊線上，故輻散區域起到明顯的抽吸作用，使得貴州區域低層上升運動加強，有利于降水的出現。

圖2 2020年(虛線)、1990—2020年(實線)6月500 hPa上588線平均位置分布(a)、500 hPa位勢高度距平場(b)、500 hPa(c)和200 hPa(d)流場和散度分布Fig.2 2020(dotted line) , 1990—2020(solid line) June 500 hPa 588 line average position distribution (a) , June 2020 500 hPa geopotential height anomaly field (B), 500 hPa (c) and 200 hPa (d) flow field and divergence

綜上所述，有效的高低空環流配置，為貴州暴雨提供有利的動力條件和水汽條件。

由850 hPa風場(圖3a)看出，貴州西南氣流強盛，該西南氣流主要由兩股氣流組成，一股是西北太平洋反氣旋環流后部偏南氣流，另一股是印度洋反氣旋環流北側偏西氣流越過印度之后轉為西南氣流，兩股西南氣流分別將南海和孟加拉灣水汽輸送到貴州上空。由圖3a還可以看出，從阿拉伯海到孟加拉灣再到中國南部有一條明顯的水汽輸送帶，北部灣到中國南部也存在一條水汽輸送帶，兩條輸送帶合并后，加強中國南方水汽輸送，有利于貴州降水加大。由水汽通量輻合和垂直速度分布(圖3b)來看，除貴州南部邊緣外，省內大部分地區處于水汽輻合區，強輻合區位于貴州西部，且貴州處于垂直速度負值區，與500 hPa環流形勢相配合，有利于暴雨發生。

圖3 2020年6月850 hPa平均風場(箭頭)、水汽通量(填色)(a)和水汽通量散度、垂直速度分布(b)Fig.3 850 hPa average wind field (Arrow) , water vapor flux (color)(a) and water vapor flux divergence, vertical velocity distribution (b) in June 2020

3 東亞西風急流的影響

急流是指窄而強的氣流帶，急流中心最大風速在對流層上部≥30 m·s，其左側具有氣旋型切變，右側具有反氣旋性切變。

由2020年6月高空急流分布看出(圖4a),東亞西風急流位于40°N附近，中心最大風速為40 m·s，急流中心位于青海北部到內蒙古西部一帶，貴州位于急流軸的右側，其反氣旋性切變與南亞高壓共同作用，造成有利的高層輻散條件，有利于降水的產生。由常年6月高空急流分布看出(圖4b)，東亞西風急流位于40°N附近，平均風速在30 m·s以上，最大風速中心位于日本附近，中心最大風速為35 m·s。由圖4還可以看出，2020年6月東亞西風急流強度比常年同期明顯偏強，尤其是東亞西風急流的西段，位置比常年同期略偏南，使得四川西部到湖南一帶以南地區降水增多。由此可知，2020年6月東亞西風急流強度偏強，是導致貴州連續性暴雨增多的主要原因。

圖4 2020年6月200 hPa風場、等風速線(陰影：風速≥30 m·s-1)(a)和歷史同期平均風速(陰影)、距平場(線條)(b)Fig.4 200 hPa wind field in June 2020, wind speed distribution (shadow: wind speed greater than 30)(a) and 30-years mean wind speed (shadow) , departure field (line)(b)

4 冷空氣影響

龔道溢等定義計算西伯利亞高壓強度指數為:

(1)

式中 是某一格點的海平面氣壓值, ?是格點的緯度, 當≥1 028 hPa時, 取=1；當<1 028 hPa時, 取= 0。選取30～70°N，60～130°E范圍，=493個格點，由于夏季冷空氣強度較冬季弱，結合地面氣壓圖，本文將的臨界值改為1 018 hPa。

利用式(1)計算得到2020年6月西伯利亞高壓指數(簡稱強度指數，下同)。由圖5a可以看出，西伯利亞高壓強度指數1日較強，即為17.5 hPa，而貴州2日出現了強降水；11—13日和16—17日強度指數出現明顯的升高，分別為25.8 hPa、24.7 hPa，而貴州12—14日和18日出現明顯的暴雨天氣；20—30日強度指數維持在高態勢，即強度指數在21.6～24.9 hPa之間，期間21日、24—25日、27—29日強度指數在高態勢中略有下降，貴州20—24日、26—30日均出現了暴雨天氣。由此可見，貴州6月降水的多少與同期強度指數的大小具有一致性，但暴雨發生時間比強度指數滯后1 d。由圖5b可以看出，2020年6月1 010 hPa線控制整個巴爾喀什湖南側到青藏高原，范圍比常年同期偏大，且在四川西部呈現向南擴散的形勢；1 018 hPa中心常年位于新疆西南側、西藏西部及北部地區，而2020年6月1 018 hPa線范圍擴大到西藏中部以西地區，范圍比常年同期明顯偏大。由圖5b還可以看出，100°E以西地區呈現出正距平，尤其在青藏高原，其正距平在3 hPa以上。

圖5 西伯利亞高壓強度指數變化趨勢(a)和海平面氣壓1 010 hPa線、1 018 hPa線分布及距平場(陰影)(b)Fig.5 the trend of the Siberian High index (a) and the distributions of the 1 010 and 1018 lines of sea level pressure and the anomalies (shadows)(b)

綜上所述，2020年6月，巴爾喀什湖附近到青藏高原冷空氣比常年同期偏強，且從高原東側擴散影響到貴州，這是造成貴州2020年6月降水偏多的原因之一。

5 海溫影響

2020年6月整個赤道太平洋地區海溫在27 ℃以上，尤其是菲律賓群島附近，海溫在30 ℃以上(圖6a)，與常年同期海溫平均距平分布比較(圖6b)，2020年6月赤道西太平洋地區海溫偏暖，菲律賓群島附近海溫比常年同期偏高1.5 ℃。由圖6還可以看出，赤道東太平洋地區海溫比常年同期偏高1.5 ℃，印度洋地區呈現出西正東負的偶極子型海溫異常，結合圖3a，發現西太平洋與印度洋的這種海溫分布有利于激發印度洋與西太平洋的反氣旋環流，兩個反氣旋環流中的西南氣流匯合，為貴州輸送充足的水汽，有利于降水增多。

圖6 2020年6月平均海溫分布(a)及距平(b)分布Fig.6 distribution of mean sst (a) and anomaly field (B) in June 2020

6 結論與討論

通過分析2020年6月及其常年同期的高空形勢、東亞西風急流、低空水汽條件和動力條件、海溫特征以及冷空氣強度，得出2020年6月暴雨發生的環境場背景條件：

① 2020年6月，500 hPa歐亞遙相關型的負位相，烏拉爾山地區有利于阻高的建立，貝加爾湖地區有利于高空槽的建立，槽后偏北風引導冷空氣南下影響，同時副熱帶高壓較強，其西側西南氣流與孟加拉灣西南氣流結合，引導暖濕氣流影響貴州。

② 2020年6月，200 hPa東亞西風急流位于40°N，比常年同期偏強，西段位置偏南,急流軸右側反氣旋性切變與南亞高壓東部脊疊加，提供有利的高空輻散條件，貴州位于急流軸的右側,有利于強降水產生。貴州暴雨對西伯利亞高壓強度指數具有較好的響應，但暴雨發生時間比西伯利亞高壓強度指數滯后1 d；巴爾喀什湖附近到青藏高原冷空氣比常年同期偏強，且從高原東側擴散影響到貴州，這是造成貴州2020年6月降水偏多的原因。

③ 2020年6月赤道西太平洋海溫異常偏高，東太平洋海溫異常偏低，印度洋地區呈現出西正東負的偶極子型海溫異常，此類海溫配置有利于激發印度洋和西太平洋的反氣旋環流，為水汽輸送到貴州上空創造了有利條件，有利于貴州降水偏多。

1—10日西伯利亞高壓強度指數較小時，貴州也出現了暴雨，但暴雨落區具有很強的局地性，這可能與局地熱對流的發展有關，這些不確定性，有待進一步研究。