2021年5月10日-12日湖南省邵阳市暴雨、冰雹天气过程分析.pdf
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1、Climate Change Research Letters 气候变化研究快报气候变化研究快报,2023,12(5),979-988 Published Online September 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/ccrl https:/doi.org/10.12677/ccrl.2023.125101 文章引用文章引用:王晶晶,向钢,张俊利.2021 年 5 月 10 日12 日湖南省邵阳市暴雨、冰雹天气过程分析J.气候变化研究快报,2023,12(5):979-988.DOI:10.12677/ccrl.2023.125101
2、 2021年年5月月10日日12日湖南省邵阳市日湖南省邵阳市 暴雨、冰雹天气过程分析暴雨、冰雹天气过程分析 王晶晶,向王晶晶,向 钢,张俊利钢,张俊利 湖南省邵阳市气象局,湖南 邵阳 收稿日期:2023年8月18日;录用日期:2023年9月15日;发布日期:2023年9月25日 摘摘 要要 利用自动站小时降水资料、常规观测资料、欧洲中心细网格和利用自动站小时降水资料、常规观测资料、欧洲中心细网格和GRAPES-GFS数值模式产品、数值模式产品、NCEP和和ERA5再分析资料,对再分析资料,对2021年年5月月10日日12日邵阳市暴雨、冰雹天气过程进行分析。结果表明:此次暴雨是在日邵阳市暴雨、冰
3、雹天气过程进行分析。结果表明:此次暴雨是在高空槽东移、低空急流、低空切变线共同作用下发生的。白天地面倒槽的发展、地面辐合线对暖区暴雨、高空槽东移、低空急流、低空切变线共同作用下发生的。白天地面倒槽的发展、地面辐合线对暖区暴雨、冰雹、雷暴大风等天气有一定的指示作用。临近的中尺度模式对于暴雨、大暴雨有指示意义。冰雹、雷暴大风等天气有一定的指示作用。临近的中尺度模式对于暴雨、大暴雨有指示意义。关键词关键词 冰雹,暴雨,模式检验冰雹,暴雨,模式检验 Analysis of Rainstorm and Hail Weather Process in Shaoyang City,Hunan Provinc
4、e from 1012 May,2021 Jingjing Wang,Gang Xiang,Junli Zhang Shaoyang Meteorological Bureau,Shaoyang Hunan Received:Aug.18th,2023;accepted:Sep.15th,2023;published:Sep.25th,2023 Abstract The rainstorm and hail weather process in Shaoyang from 1012 May,2021 is analyzed by us-ing the hourly precipitation
5、data of automatic stations,conventional observations,the Euro-pean Center fine grid and the GRAPES-GFS numerical model products,NCEP and ERA5 reanaly-sis data.The results show that the rainstorm occurred under the joint action of the eastward movement of the high trough,the low-level jet stream and
6、the low-level shear line.The devel-王晶晶 等 DOI:10.12677/ccrl.2023.125101 980 气候变化研究快报 opment of surface troughs during the day and the convergence line of the ground have a certain indicative effect on weather conditions such as heavy rain,hail,thunderstorms,and strong winds in warm regions.The adjace
7、nt mesoscale model is indicative of rainstorm and heavy rainstorm.Keywords Hail,Rainstorm,Model Validation Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言
8、 暴雨天气引发的山洪泥石流、山体滑坡、城市内涝是影响湖南最主要的自然灾害,往往危及人们的财产和生命安全,造成严重的经济损失1-6。近年来许多学者对湖南汛期暴雨天气过程进行了大量研究,陈红专等2通过对 2017 年盛夏湖南一次持续性暴雨过程的水汽特征分析发现,低空急流强度和位置的变化与暴雨的强度和落区紧密相连,全球尺度的水汽输送和水汽辐合与持续性暴雨密切相关。刘红武等7对湖南一次暖区特大暴雨分析发现,地面辐合线为暴雨提供了触发机制。2021 年 5 月 10 日12 日邵阳市迎来了一次较为复杂的暴雨天气,并伴有冰雹和雷暴大风等强对流天气,本次过程共有三个县受灾,绥宁县共 3.725 万人口受灾,
9、700 余处山体滑坡,23 条道路中断,2 个乡镇电力中断,880.79 公顷秧田和经济作物被淹,紧急转移 3276 人,105 间房屋严重受损,1172 间房屋一般受损,没有出现人员伤亡,直接经济损失 4680 万元。洞口县部分乡镇出现大风、冰雹、暴雨极端天气,直接经济损失 385.3 万元。隆回县损坏房屋 62 间,倒塌房屋 10 间,农作物受灾面积 433.16 公顷,绝收面积 105.6 公顷,直接经济损失 1389.18 万元。2.资料和方法资料和方法 该文所用资料为 2021 年 5 月 10 日至 12 日自动站小时降水资料、常规观测资料、欧洲中心细网格和GRAPES-GFS 数
10、值模式产品、NCEP 的逐 6 小时再分析资料(要素包括:70 百帕比湿、850 百帕比湿、K指数)ERA5 逐小时再分析资料(要素包括:涡度场、散度场),资料空间分辨率为 1 1。通过分析找出暴雨强度变化的原因,对模式预报进行偏差分析,提高模式的订正能力。3.成因分析成因分析 3.1.天气实况天气实况 2021 年 5 月 10 日 08 时至 11 日 08 时(图 1 左),主要降雨集中在 10 日夜间,邵阳市最大降水量为 167.4毫米出现在绥宁动雷站,最大小时雨强出现在 11 日 01 时至 02 时绥宁谢庄站为 68 毫米,主要降雨时段集中在 11 日 01 时至 05 时。11
11、日白天到晚上,降水明显减弱,全市以小到中雨为主,局地大雨。12 日08 时至 13 日 08 时(图 1 右),邵阳市暴雨有 14 站,集中在绥宁 12 站和城步 2 站,最大降水量为 67.1 毫米出现在绥宁竹舟江,最大小时雨强出现在 13 日 04 时至 05 时绥宁动雷为 43.7 毫米,从 1 小时降雨量看,主要降雨时段集中在 12 日 23 时至 13 日 06 时。Open AccessOpen Access王晶晶 等 DOI:10.12677/ccrl.2023.125101 981 气候变化研究快报 Figure 1.Accumulated rainfall at automa
12、tic stations in Shaoyang City from 08:00 BT 10 May to 08:00 BT 11 May(left),Accu-mulated rainfall at automatic stations in Shaoyang City from 08:00 BT 12 May to 08:00 BT 13 May(right)图图 1.邵阳市 5 月 10 日 08 时至 11 日 08 时自动站累计雨量(左)和邵阳市 5 月 12 日 08 时至 13 日 08 时自动站累计雨量(右)3.2.环流形势环流形势 200 百帕上黄河及以北有宽广的高空急流区稳
13、定维持,10 日湖南高空有明显辐散分流场,在 2030N附近有一 3050 m/s 的高空急流,为暴雨的发生提供了有利的动力抬升条件,有利于低层切变线的发生发展;11 日到 12 日高空转为一致西南气流,2030N 的急流发展,湖南处于其右侧,且风速场上有一定的辐散,有利于上升运动的维持。500 百帕主要表现为两槽一脊型,10 日贝湖以东有32的冷中心通过西北气流引导,使得弱冷空气南下,我国中高纬度为一致西北气流,青海东部和四川东部至云南有高空槽,华南和华中都处于槽前西南气流控制,在湘西南和广西北部西南气流达 20 m/s 以上;10 日 20 时在川东有低涡生成,南支槽移动缓慢,11 日自青
14、藏高原东出的槽经向度减小,移速增快影响长江中下游地区,湖南一直处于较为平直的西风带中,12 日中高纬环流平直,湖南地区没有明显冷空气配合,四川西北部有一东北西南向的短波槽,青藏高原南侧有明显南支槽,南支槽前西南气流旺盛,其上有短波槽沿南支槽前移动。700 百帕一直有明显西南急流,10 日在云南、贵州、湖南、江西以南地区有宽广的12 m/s 以上西南急流,11 日 02 时西南急流强度达 20 m/s 以上,10 日 700 百帕西南急流强度和范围都明显强于 12 日,其西南急流随着高空槽东移逐渐向偏东方向移动;12 日在云南、贵州、广西一带有明显12 m/s 以上西南急流,其强度和范围均比10
15、 日偏弱,其急流区域明显较10 日西南急流偏西,在 13 日 02 时开始中心出现 20 m/s 以上急流。850 百帕上,10 日过程属于低层低涡切变线南压造成的暴雨,12 日过程属于转为偏南风过程中暖式切变线北抬形成的暖区暴雨。两次过程中海平面气压场具有明显不同,10 日过程中地面在贵州西部地区有一低压中心,其前部有低压倒槽发展,湖南中南部有一明显地面辐合线,此次过程中我国地面气温持续偏高,出现 30以上的高温,绥宁县最高达到了 33,大气能量充沛,西北冷空气自西北向东南入侵我市,冷暖气流激烈交汇;12 日地面转为偏南气流,属于偏南气流向北推进过程中暖式切变线配合风速辐合产生的暴雨。从图
16、2 中尺度分析图可以看出,10 日降水具有典型西风槽暴雨特点,暴雨区域集中,强度大,暴雨区位于高空槽前、低空西南急流顶端、冷式切变线右侧和地面辐合线附近,中低层有冷空气扩散到东部沿海,然后又回流到湖南地区与暖湿气流配合;11 日高空槽东移,低层切变线南压,大雨带移至湘东南;王晶晶 等 DOI:10.12677/ccrl.2023.125101 982 气候变化研究快报 12 日暴雨较 10 日明显偏少,暴雨区域主要位于山脉迎风坡,中低层没有冷空气配合。Figure 2.Mesoscale analysis on May 10th(left),Mesoscale analysis on May
17、12th(left)图图 2.5 月 10 日中尺度分析(左)和 5 月 12 日中尺度分析(右)我们选取了 10 日 20 时怀化站与桂林站的 T-logP 图,相较于怀化站,桂林站更靠南,与绥宁县的实际情况更接近,从怀化站 T-logP 图(图 3 左)可以看到湿层深厚,有明显暖平流,易产生短时强降水;桂林站(图 3 右)中层有明显干空气卷入,03 km 垂直风切变很大;桂林站的 CAPE 值达到了 2345.6 J/kg,怀化站 CAPE 值为 1719.1 J/kg;虽然桂林站 0层高度位置较高,但当对流有效位能充足时,仍能产生大冰雹。Figure 3.T-logP of Huaihu
18、a Station at 20:00 on the 10th(Left),T-logP of Guilin Station at 20:00 on the 10th(right)图图 3.10 日 20 时怀化站 T-logP 图(左)和 10 日 20 时桂林站 T-logP 图(右)3.3.物理量分析物理量分析 从 10 日 22 时 700 百帕比湿(图 4 左)可以看出,10 日过程暴雨发生前,700 百帕怀化到邵阳地区达 9 g/kg 以上,11 日 00 时 850 百帕比湿(图 4 右)达 15 g/kg 以上、暴雨中心 16 g/kg,说明 700 百帕比湿 9 g/kg和 8
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