2020年湖北宜昌一次暴雨特征及成因分析
2020年湖北宜昌一次暴雨特征及成因分析
    宜昌地处中国华中地区，地跨东经110°15′—112°04′，北纬29°56′—31°34′之间，位于湖北的西南部，长江上游和中游的分界处，宜昌市属于亚热带季风性湿润气候，四季分明的特点。宜昌的地形较为复杂，高低相差悬殊，呈现出自西向东逐渐下降的趋势，形成山地、丘陵和平原为主的三大基该地貌类型，其中山地为主体。
1 资料与分析方法
陶诗言[1]指出，暴雨是各种尺度天气系统相互作用的结果，大尺度环流为暴雨的产生提供了有利背景，中小尺度天气系统则是暴雨的直接制造者。本文利用常规观测资料、气象观测站降水资料、卫星云图资料、常规探空资料和雷达资料，分析了2020年6月27日暴雨天气过程进行成因分析，为宜昌梅雨暴雨预报提供一些参考。
2 天气概况
朱乾根等[2]总结了暴雨形成的条件：充足的水汽供应、强烈的上升运动和较长的持续时间。并指出在特定的天气形势下，当天气尺度系统移缓慢或停滞时，更容易形成时间集中的特大
暴雨。2020 年主汛期( 6～8月)，长江流域发生流域性暴雨洪水过程。其中，6～7月，强降水主要集中在长江中下游，长江中下游累积面雨量达615mm，较多年同期均值偏多 6成，自1961年以来排名第1位，特别是中下游干流地区降水较同期均值偏多1倍以上[3]。6月27日上午宜昌市气象局连续发布3条暴雨预警，8时19分发布暴雨黄预警，9时11分发布暴雨橙预警，9时55分发布暴雨红预警。截止到9时55分宜昌市西陵区、长阳东部已经出现60毫米以上的降水，宜昌市西陵区白龙岗自动气象站的数据显示，当天早上8点到11点，3小时内降水量达到139.7毫米，达到20年一遇标准。此次短时强降水给宜昌市造成极大的影响，山体滑坡，景区临时关闭，城区部分区域出现严重内涝，宜昌市辖区内部分江河出现涨水过程。城区多个路段出现严重积水，导致城区部分交通要道堵塞，行人被困，部分车辆涉水太深，导致车门无法打开，人员被困车中，多个居民小区因暴雨导致排水管网出现问题，造成排水困难，导致许多机动车浸泡在地下车库中无法启动。该次暴雨过程造成巨大的经济损失，也给人民众生命安全带来严重的危害。
    6月27日凌晨以来我市普降暴雨到大暴雨，局部达到特大暴雨，宜昌市城区及周边、当阳、远安的部分站点雨量超过200毫米。据统计04时-22时全市累计雨量大于50毫米有219站，大于100毫米有71站，大于200毫米有9站。其中最大累计雨量有270毫米，最大小时雨
强98.8毫米（12:00-13:00），均出现在当阳的向家草坝站。过去2小时（20-22时）强降水主要位于当阳，五峰西部，雨量20-45毫米。
       
图1 2020年6月27日04时00分BJT到2020年6月27日16时00分BJT宜昌市累积雨量（mm）
图2 2020年6月27日00时至15时宜昌市站逐时雨量（单位mm）
3 天气形势特征分析
3.1 500hPa环流形势分析
通过对6月27日08时500hPa高空形势（图3a）分析，可以看出：西太平洋副热带高压呈带状分布，从日本南部到我国华南地区，呈现庞大整体。图中西太平洋副高脊线位于22°N左右，其脊点偏西，脊线偏南，与此同时，在孟加拉湾一带有一低压槽，长江流域盛行西南风，宜昌也受西南气流影响，并与来自北方的大量西北气流了气流会合区，有利于带来大量的水汽，是向暴雨区输送水汽的重要通道。在高纬呈“两槽一脊”，欧亚大陆呈现单阻塞形型，这个阻高位于贝加尔湖北方，而东北低槽的尾部伸至江淮地区上空。20时，500hPa高空形势（图3b）图中，东北低涡，阶梯槽，移速快。500hPa高空“两槽一脊”的形势稳定，副高位置维持不变，有利于降水的维持。
图3 6月27日08时500hPa形势（a）和20时500hPa形势（b）
3.2 700hPa环流形势分析
通过对6月27日08时700hPa高空形势（图4a）分析，可以看出：宜昌处于西太平洋副高西北侧。四川东部有一低压中心，切变线从四川东部向东经重庆伸展到湖北，宜昌处于该低压前部的西南气流中，降水主要由低涡切变与地面暖湿气流造成。低涡在移动过程中不断发展，低涡切变继续向东延申且其南北范围扩大。主要受低涡切变线影响，切变线以南的偏南气流，将南方的水汽不断地输送过来。强盛的低空急流为暴雨提供了充足的水汽供应和不稳定能量。20时700hPa高空形势（图4b）图中，长江流域上空切变线维持，宜昌持续受西南气流影响，水汽充沛。
图4  6月27日08时700hPa形势（a）和20时700hPa形势（b）
3.3 850hPa环流形势分析
通过对6月27日08时850hPa高空形势（图5a）分析，可以看出：四川东部有一低压中心即西南涡。切变线从四川东部向东经重庆伸展到湖北，长江流域上空切变线维持，与700hPa重合。西南涡是该次暴雨过程中的一个重要影响因素。西南涡是仅次于台风的第二大暴雨天气系统，稳定的西南涡切边为暴雨提供了持续的辐合上升运动[4]。宜昌地区处于切变线南侧长时间受切变线影响，切变线附近冷暖气流产生强辐合，使宜昌地区上空湿度较大，比湿达到12g/kg以上，处于饱和状态。图中，在切变线南侧有一支宽广的西南风低空急流，风速均在12m/s以上，大部分地区为16-20m/s。朱乾根等[5]简单地解释说，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。当高空急流入口区右侧产生经向垂直反环流后，低层西南涡东移，在西南涡与副热带高压之间产生弱的低空急流。垂直反环流低层的偏南气流将低空急流南侧的潮湿不稳定空气主要从急流之下的边界层内向北输送，在低空急流北侧生产暴雨。暴雨的生产又加强了垂直反环流及低空急流。如此循垂直反环流及低空急流和暴雨都能得到增强。在低涡的南边气压梯度力最大，一般也是低空
急流中心的位置。由于低空急流是低层水汽和能量的输送通道，边界层内水汽通量辐合，提供了暴雨区内的水汽供应，宜昌又位于槽前受西南气流控制，有利于南方的潮湿空气在这里上升凝结降落成为暴雨，通常在西南涡的右前方或者低空急流中心左前方，往往也是暴雨生成的地方，宜昌正好位于暴雨生成地。20时850hPa高空形势（图5b）图中，长江流域上空切变线维持，切变线南侧风速也均维持在12m/s以上。
图5  6月27日08时850hPa形势（a）和20时850hPa形势（b）
3.4 地面形势分析
长江流域由于受地形和气候条件的影响，发生暴雨的概率相对来说比较大。陶诗言和徐淑
英[6]指出，在长江流域梅雨期暴雨洪涝，与大气环流的反常现象有密切的关系，尤其表现在中纬度和副热带地区的流型有很大的稳定性。在6月27日08时地面图（图6a）上，可以看出：低压中心位于西藏和四川一带，宜昌受闭合低压影响，且低压强度强。冷空气活动较为频繁。6月27日08时图中，冷空气扩散南下，此时地面1005.0hPa线已控制湖北地区，宜昌受1002.5hPa线控制，6月28日02时（图6b），冷空气不断地扩散南下，宜昌受1000.0hPa线控制。四川低压逐渐加强并且向东发展。由于梅雨锋南北摆动较小，则容易造成比较强的、持续的暴雨。

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