2017年昆明一次大暴雨过程的中尺度分析

时间：2024-05-22

鲁亚斌李华宏闵颖王志云

摘要利用常规观测资料与卫星、雷达等非常规观测资料，综合分析了2017年7月20日昆明主城区大暴雨过程的天气成因及中尺度对流系统特征。结果表明，500 hPa两高辐合区是此次暴雨过程的天气尺度影响系统；高能高湿的对流不稳定层结、适宜的垂直风切变是强对流天气形成的有利条件；在Q矢量散度辐合区内β中尺度对流系统（MCS）发生发展，短时强降水主要出现在MCS移动方前沿对流活跃的TBB等值线密集区，雨强变化与TBB等值线梯度变化密切相关；多普勒雷达显示，逆风区是强对流暴雨产生的直接影响系统，回波强度在35～45 dBz，最强达49 dBz，回波顶高超过10 km的区域对应着强烈雷暴，逆风区与短时强降水、雷暴天气有很好的对应关系。

关键词强对流暴雨；天气成因；中尺度分析；昆明

中图分类号 S161.6文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）15-0145-06

Abstract Using conventional observation data and unconventional observational data such as satellites and radars， the weather causes of the heavy rainstorm process in the main city of Kunming on July 20， 2017 were analyzed and the features of the mesoscale convective system were comprehensively analyzed.The results showed that the 500 hPa two high convergence area was the weather scale effect system during the heavy rainstorm process；Convective instability stratification with high energy and high humidity， and suitable vertical wind shear were favorable conditions for the formation of strong convective weather.The mesoscale convective system （MCS） developed in the region of vector divergence convergence. The short-term heavy precipitation mainly occured in the convective active TBB isoline dense area at the front of the MCS mobile， and the change of rainfall intensity was closely related to the gradient change of TBB isoline.Doppler radar showed that the upwind region was a direct impact system for strong convective rainstorms；the echo intensity was 35 - 45 dBz， and the strongest was 49 dBz；the area where the echo top height exceeds 10 km corresponded to a strong thunderstorm. There was a good correspondence between short-term heavy precipitation and thunderstorm weather.

Key words Strong convective rainstorm；Weather origin；Mesoscale analysis；Kunming

強对流天气伴随雷暴、对流性大风、短时强降水、冰雹、龙卷等剧烈天气现象，其中短时强降水引发的暴雨是造成洪涝和滑坡、泥石流等地质灾害的重要气象诱因，强对流天气的预报预警一直以来都是天气预报业务的重点和难点。引发强对流的影响天气系统较为复杂，许美玲等[1]和张腾飞等[2]指出地面冷锋与700 hPa切变线共同作用是云南暴雨过程和强对流天气的重要类型，以往的研究揭示了冷锋切变的大尺度环流及水汽输送和中尺度特征[3-8]。据统计，造成云南短时强降水的天气类型中，冷锋切变型占绝大多数，其次是500 hPa两高辐合型，然而对两高辐合型暴雨中强对流和短时强降水的中尺度特征研究较少。2017年7月20日云南受两高辐合区影响，出现一次大雨、局部暴雨过程，其中昆明主城区出现强对流天气，剧烈的雷暴伴随短时强降水，短时强降水迅速造成城市内涝，城郊发生多处滑坡、塌方地质灾害及农田被淹，损失严重。笔者应用常规观测资料、FY-2E卫星观测资料及昆明CINRAD-CC雷达回波资料和闪电定位仪数据，综合分析两高辐合型强对流天气的中尺度特征，为该类灾害性天气的气象服务提供参考。

1 强降水过程概况

2017年7月19日20：00—20日20：00，国家观测站出现1站大暴雨、3站暴雨、18站大雨，达到全省性大雨强降水过程业务标准；全省乡镇自动气象观测站出现9站大暴雨、46站暴雨、105站大雨，强降水时段主要集中在19日20：00—20日08：00（图1a）。在强降水过程背景下，19日20：00—20日08：00昆明主城区普降大到暴雨、局地大暴雨，并伴有强烈雷电（图1b）和短时强降水天气（表1），统计昆明主城区91个自动站日雨量显示，大暴雨有9站，最大日雨量为东华站的154.7 mm，暴雨有31站，大雨有27站，中雨有18站，最大小时雨强达79.9 mm，出现于20日00：00—01：00的官渡区太和街道自动站，刷新昆明小时雨量61.4 mm的历史极值记录。

综上分析，两高辐合型背景下，地面辐合线触发MβCS发生发展，MβCS的TBB≤-52℃的冷云区范围与暴雨对应较好。强对流暴雨易发生在TBB等值线密集区梯度最大处，对流云团最低云顶亮温愈靠近云团边緣，TBB等值线梯度愈大，其移动发展方向前沿的区域与短时强降水对应较好，雨强变化与TBB等值线梯度变化密切相关。

6 多普勒雷达回波特征

跟踪昆明多普勒雷达回波发现，7月19日20：04在昆明北部出现分散的对流单体（图10a），21：09对流单体聚合成块状（图10b），以30 km/h的速度向南移动发展；22：57对流回波持续发展加强，最终被组织成带状多单体群（图10c），前缘移入昆明主城北市区。20日00：00后，昆明市区受此东西向带状对流降水回波影响，降水迅速发展增强，00：00—01：00为降水最强时段，回波维持在35～45 dBz，最强回波49 dBz（图10d），强回波多集中在3～4 km高度（图11），回波结构质心低，降水效率高，这是此次暴雨过程以短时强降水为主的重要原因；另外，强回波顶高普遍在10～12 km，因而出现强雷暴，速度图上中尺度辐合系统主要是昆明市区有逆风区活动（图12）。02：00后，逆风区减弱消散，昆明主城区回波强度减弱为35 dBz以下，降水明显减弱。

分析发现，这次中尺度强对流系统相对单一，主要是逆风区活动造成的强降水，回波强度在35～45 dBz，最强49 dBz，回波顶高超过10 km，强回波区域质心低，与短时强降水相对应。

7 结论

（1）500 hPa两高辐合区形势下，强的高能高湿环境及有利的垂直风切变配置促成强烈的对流不稳定层结，地面辐合线触发不稳定能量释放形成强降水，水汽通量散度和湿Q矢量散度辐合区与暴雨区对应较好。没有低空急流参与，虽然降水强度大但持续时间较短。

（2）卫星云图上昆明北部南移的MβCS造成强降水天气，MβCS的TBB≤-52 ℃的冷云区范围与暴雨对应较好。短时强降水易发生在MβCS移动方前沿的对流活跃的TBB等值线密集区，其移动发展方向前沿的区域与短时强降水区域对应较好，雨强变化与TBB等值线梯度变化密切相关。

（3）多普勒雷达速度图上，活跃的逆风区是暴雨产生的直接影响系统，回波强度普遍在35～45 dBz，回波顶高超过10 km，强回波集中在中低层，逆风区对应短时强降水和雷暴天气。

参考文献

[1] 许美玲，段旭，杞明辉，等.云南省天气预报员手册[M].北京：气象出版社，2011：102-109.

[2] 张腾飞，尹丽云，张杰，等.低纬高原地区雷电监测预警方法研究与应用[M].北京：气象出版社，2013：43-51.

[3] 何华，孙绩华.云南冷锋切变大暴雨过程的环流及水汽输送特征[J].气象，2003，29（4）：48-52.

[4] 张秀年，段旭.云南冷锋切变型暴雨的中尺度特征分析[J].南京气象学院学报，2006，29（1）：114-121.

[5] 鲁亚斌，郭荣芬，张腾飞，等.一次滇中暴雨中尺度对流系统特征分析[J].气象科学，2005，25（4）：376-384.

[6] 鲁亚斌，张腾飞，徐八林，等.一次孟加拉湾风暴和冷空气影响下滇西大暴雨中尺度分析[J].应用气象学报，2006，17（2）：201-206.