寧遠一次暴雨天氣過程的T639物理量診斷分析

（湖南省寧遠縣氣象局 湖南永州425600）

（湖南省寧遠縣氣象局 湖南永州425600）

用T639的比濕、水汽通量、水汽通量散度、垂直速度、散度、渦度、K指數等物理量對湖南省永州市寧遠縣2015年5月20日出現的暴雨天氣過程作診斷分析，結果表明T639的比濕、水汽通量、水汽通量散度對暴雨的水汽輸送、水汽的輻合條件有較好的預報指示；垂直速度在700hPa-500hPa之間連續維持強烈而深厚的上升運動，對暴雨的開始時間和結束時間指示明顯；散度場對低層輻合高層輻散有較好的刻畫；渦度反映850hPa、700hPa、500hPa為深厚的正渦度層，且正渦度最大值在850hPa時，為暴雨預報提供了指示；K指數＞35℃的大值時段與雷電、短時強降水時段相對應。

暴雨T639物理量診斷分析

0 引言

T639數值預報產品在氣象預報業務中得到廣泛應用，特別是其物理量產品，已成為短期預報業務中的重要參考依據。對數值預報產品的評估、檢驗是提高天氣預報準確率的途徑之一，近年來，許多學者和天氣預報業務工作者對T639模式的預報產品進行相關的評估和檢驗[1-6]，使我們對如何應用該模式的產品有了一定程度的認識。但是，T639數值預報的物理量產品在各地的應用仍然處在摸索中，需要從大量的個例研究中提高認識。本文利用MICAPS3.2氣象信息綜合處理平臺，選取T639數值預報的比濕、水汽通量、水汽通量散度、垂直速度、散度、渦度、K指數等物理量產品對湖南省永州市寧遠縣2015年5月20日出現的暴雨天氣過程進行診斷分析，得到T639模式物理量產品在寧遠暴雨天氣中的一些初步評價，以期為我們今后進一步提高暴雨預報能力提供幫助。

1 降雨實況及環流特征

圖1 2015年5月19日20時500hpa高空圖

2015年5月19日20時-20日20時，永州市寧遠縣出現了一次暴雨天氣過程，根據寧遠縣國家氣象站資料和中小尺度區域自動氣象站資料顯示，全縣有4站次出現了大暴雨、30站次暴雨、一站次大雨，過程最大雨量出現在九嶷山鄉為137.5mm，大部分鄉鎮出現了雷電以及短時強降水等強對流性天氣。根據逐小時雨量分析，強降雨時段主要出現在20日3時～15時，一小時最大雨量48.2mm,出現在棉花坪鄉，發生在20日凌晨3-4時。暴雨導致全縣3萬多人口受災，倒塌損壞房屋57間，農作物成災面積1081公頃，絕收面積338公頃，直接經濟損失1865萬元。

從2015年5月20日20時500hPa高空圖可以看出（圖1），中高緯為兩槽一脊形勢，新地島至烏拉爾山為阻塞高壓，阻塞高壓以南為一橫槽，鋒區呈東西走向并維持在50N以南，沿鋒區南側不斷有低槽東移，西伯利亞至貝加爾湖為高壓脊，日本海至朝鮮半島為低槽區，槽后西北氣流不斷引導冷空氣南下，而副熱帶高壓呈東西向，588線穩定在?？诟浇?，南支波動活躍，孟加拉彎上空不斷有有南支槽經云貴東移，這樣給西南暖濕氣流和北方的冷空氣在江南、華南地區交匯提供了有利條件。這種500hPa中高緯度環流維持穩定的兩槽一脊，副熱帶高壓穩定并呈東西向，南支槽經云貴東移，為江南南部、華南北部地區大范圍的強降水創造了有利的大尺度環流條件。

2 T639物理量診斷分析

本文選取2015年5月19日08時的T639數值預報資料，預報時效為00-48h，預報時間間隔為3h,物理量為比濕、水汽通量、水汽通量散度、垂直速度、散度、渦度、K指數等預報產品進行診斷分析。

2.1 比濕

分析 19日 08時 -20日 20時的 T639的 850hPa、700hPa、500hPa比濕預報時序圖看出（圖2左上），19日20時開始到20日20時：850pha寧遠上空比濕維持在13-16g/kg之間，700hPa比濕維持在 8-11g/kg之間，500hPa維持在 4-8g/kg之間，而 850hPa、700hPa、500hPa 3層比濕之和從20日05時-20時連續6個預報時次維持在30g/kg以上，最大達32.29g/kg。根據湖南的經驗[7]，一般850hPa比濕為11-14g/kg或以上有利于形成暴雨，當850hPa、700hPa、500hPa比濕之和≥30g/kg有利于暴雨形成。上述結果表明，T639數值預報比濕資料對暴雨預報水汽條件的判斷有較好的指示作用。

2.2 水汽通量

分析19日08時-20日20時的T639的850hPa水汽通量預報圖看出（圖略），19日20時-20日05時，廣西、貴州大部分地方被12g/(cm.hPa.s)等值線包圍，水汽通量大值區在廣西的東北部和貴州東南部一帶，中心值達到24g/(cm.hPa.s)，而寧遠上空維持在4-8g/(cm.hPa.s)之間,20日08時開始，水汽通量大值中心逐漸向永州移動，12g/(cm.hPa.s)等值線包圍永州，20日11、14、17、20時永州境內維持20g/(cm.hPa.s)的大值區。從寧遠本站的水汽通量時序圖分析可明顯看出（圖2右上），20日08時開始，寧遠本站850hPa、700hPa、500hPa水汽通量逐漸增大，其中850hPa連續4個預報時次維持在15g/(cm.hPa.s)以上，最大達到23g/(cm.hPa.s)。以上表明，19日20時-20日05時，水汽輸送強中心主要在寧遠上游，20日08時-20時水汽輸送強中心移至永州，暴雨期間水汽通道非常明顯，且850hPa連續多個預報時次的大值指示意義強烈。

圖2 左上：2015年5月19日08時T639比濕時序圖右上：2015年5月19日08時T639水汽通量時序圖下圖：2015年5月19日08時T639水汽通量時間垂直剖面圖

2.3 水汽通量散度

分析19日08時-20日20時的T639的850hPa水汽通量散度預報圖看出（圖略），20日02時水汽通量輻合中心在貴州、湖南、廣西三省交界處，05時輻合中心移至永州附近，08、11、14、17時強輻合中心維持在廣西東北部到永州一帶，強中心達到-216*10-8g/ (cm2.hPa.s),20時以后輻合減弱。分析寧遠本站的水汽通量散度時間垂直剖面圖分析發現（見圖2下圖），20日02時開始，寧遠本站低層水汽輻合開始增大，08-17時低層水汽輻合達最大，其中11-17時850hPa水汽通量散度連續3個預報時次維持＜-60*10-8g/(cm2. hPa.s)，700hPa以上水汽通量散度為正，水汽通量輻散，這種低層水汽輻合、高層水汽輻散的水汽垂直抽吸配置有利于暴雨的產生。對比水汽通量散度有利于降水時段和寧遠本站實況逐小時降雨時段發現，本次暴雨過程水汽通量散度的低空輻合、高空輻散配置的建立時間與強降水發生時間基本同步，且850hPa水汽通量散度連續3個預報時次或以上維持強輻合，對暴雨預報有較好的預報指示作用。

2.4 垂直速度

從19日08時-20日20時的T639的垂直速度預報圖看出（圖略），19日23時、20日02時700hPa-600hPa的垂直速度上升區在永州上游的貴州東部，05時強上升運動中心東移至永州上空并維持到20日17時。從寧遠本站19日08時的T639的垂直速度時間垂直剖面預報圖（見圖3上圖）容易看出，垂直速度從20日02時開始，850 hPa-500hPa皆為負值，一直持續到20時，并且在20日08時到17時有一個負值中心呈垂直分布，特別是在700hPa-500hPa之間連續6小時垂直速度維持在100*10-2pa/s，表示在該時段內有強烈而深厚的垂直上升運動。強烈的垂直運動不僅可以促使水汽在水平方向上聚散，同時也可將低層的水汽輸送到高層，凝結釋放潛熱，更有利于降水的發生。綜合對照垂直速度時間垂直剖面和強降水逐小時雨量可以看出，700hPa-500hPa之間的垂直速度的負值垂直中心區對應實況強降水時段，對暴雨的開始時間和結束時間指示較明顯。

2.5 散度

分析19日08時-20日20時的T639的850hPa散度預報圖看出（圖略），20日02時以前低層輻合區在貴州到湖南和廣西的交界處，20日05時永州上空850hPa輻合中心明顯加強，08-17時低層850hPa強輻合中心維持在永州，強中心達-100*10-6/s,而700hPa以上散度為正，表現為明顯的輻散。從寧遠本站的T639模式的散度預報時間垂直剖面圖看出（見圖3左下），19日20時開始，本站低層為輻合，高層為強烈的輻散區，20日08時到20時連續5個預報時次低層為明顯的輻合區，其中 14時 850hPa散度達-60*10-6/s，而700hPa以上散度為正，表現明顯的輻散。以上表明，T639模式的散度預報低層有明顯的輻合，高層有明顯的輻散，且連續5個預報時次或以上時，對暴雨預報有較好的指示性。

2.6 渦度

分析寧遠本站19日08時的T639的渦度時間垂直剖面預報圖（見圖3右下）看出，19日14時-20時，寧遠本站850hPa為正渦度，正渦度不強，700hPa以上為負渦度；19日20時-20日02時，850hPa維持正渦度，700hPa-500hPa為正渦度，但正渦度不強，20日05時-20日20時，850hPa、700hPa、500hPa為深厚的正渦度層，850hPa正渦度最大值在20日14時-20時。表明850hPa、700hPa、500hPa渦度連續多個時次的深厚正渦度和850hPa渦度大值指示明顯。

2.7 K指數

K指數是反映大氣層結穩定性和水汽飽和程度的綜合性參數，K值越大，表示大氣越不穩定、水汽越充分。通常當K指數大于35℃時，層結就非常不穩定了。根據湖南的經驗，當K＜20℃時，無雷雨發生，當20℃＜K＜35℃，有分散性雷雨發生，當K＞35℃時，有成片的雷雨發生。從寧遠本站19日08時的T639的K指數時序預報圖（見圖4）看出，本次過程19日14時K指數為30℃，隨后逐漸增大，20日02時-17時K指數值連續6個預報時次維持在35-37℃之間，之后逐漸減小。本次暴雨主要降水時段出現在20日03時-15時，且一小時最大雨強達48.2mm，縣內大部分鄉鎮出現了雷電和短時強降水等對流性天氣。以上表明T639的K指數＞35℃的大值時段與雷電、短時強降水時段相對應。

3 結論

圖3 上圖：2015年5月19日08時T639垂直速度時間垂直剖面圖左下：2015年5月19日08時T639散度時間垂直剖面圖右下：2015年5月19日08時T639渦度時間垂直剖面圖

圖4 2015年5月19日08時T639 K指數時序圖

通過2015年5月20日發生在湖南永州寧遠的一次暴雨天氣過程結合T639數值預報物理量產品的診斷分析，得出如下結論。

（1）當T639模式的850hPa比濕＞12g/kg，特別是當850hPa、700hPa、500hPa比濕之和連續多個預報時次≥30g/kg時，對暴雨預報的水汽條件指示較好。

（2）T639模式的850hPa水汽通量對暴雨的水汽通道預報指示較好，當連續4個預報時次維持在12g/(cm.hPa.s)以上時，為暴雨預報提供了強烈的水汽輸送指示。

（3）T639模式的850hPa水汽通量散度強烈的輻合時段、700hPa以上水汽通量輻散時段與暴雨強降雨時段相對應。

（4） 當 T639 模 式 的700hPa-500hPa之間的垂直速度的負值垂直中心區對應實況強降水時段，對暴雨的開始時間和結束時間指示明顯。

（5）T639模式的散度預報場對低層有明顯的輻合，高層有明顯的輻散，有較好的刻畫，且連續5個預報時次或以上時，對暴雨預報有較好的指示性。

（6）當T639模式的 850hPa、700hPa、500hPa渦度預報為深厚的正渦度層，且正渦度最大值在850hPa并連續多個預報時次時，對暴雨預報有指示作用。

（7）T639的K指數＞35℃的大值時段與雷電、短時強降水時段相對應。

［1］周慧，崔應杰，胡江凱等.T639模式對2008年長江流域重大災害性降水天氣過程預報性能的檢驗分析［J］.氣象，2010，36（9）：60-67.

［2］鄭婧，丁治英，劉波，吳靜等.江西暴雨期間T639模式的短期預報效果檢驗［J］.氣象與減災研究，2011，34（1）：40-41.

［3］林明麗，吳欣等.T639模式對2010年湖南省一次強降水過程預報的檢驗分析［J］.現代農業科技，2012,20:262-263.

［4］胡永松，康學良等.T639在畢節 2010年5月 5日強對流天氣中的釋用分析［J］.貴州氣象,2011，2（35）：40-43.

［5］馬學蓮，何卓瑪.T639在"7·30"大降水預報中的釋用分析［J］.青?？萍?，20113，1：45-48.

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［7］成庚福，曾申江等。湖南天氣及其預報氣象出版社.

寧遠一次暴雨天氣過程的T639物理量診斷分析

■李嘉睿 周明輝 成雄威 曾志龍

T639 physical analysis for a rainstorm process in Ningyuan

Li Jiarui Zhou Minghui Zeng
Zhilong
(Hunan Provincial Meteorological Bureau of Hunan province Ningyuan County 425600)

The rainstorm process on May 20,2015 in Yongzhou City, Ningyuan County of Hunan province by T639 of the specific humidity,vapor flux,vapor flux divergence,vertical velocity,divergence,vorticity,K-index and other physical quantities are analyzed.The results show that the T639's specific humidity,vapor flux and vapor flux divergence provid better forecast instructions for rainstorm vapor transmission,moisture convergence conditions;vertical velocity can maintain strong and deep upward motion between 700 hPa and 500 hPa,at the same time it can appear to point that the start time and end time of the rainstorm;Also the divergence can be a good indication of the low level convergence and high level divergence;The vorticity reflect that the positive vorticity layer are strong and deep in 850 hPa,700 hPa and 500 hPa,and the positive vorticity maximum at 850 hPa can provides instructions for rainstorm forecast;K-index period greater than 35℃ corresponding to lightning, short-time heavy precipitation period.

Rainstorm;T639;physical quantity;analyze

P446[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-407-3