云南一次强对流暴雨天气学成因分析

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-04-0629

干旱气象 ›› 2023, Vol. 41 ›› Issue (4): 629-638.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2023)-04-0629

云南一次强对流暴雨天气学成因分析

马志敏¹^,³(), 王将⁴, 连钰¹^,³, 张万诚²^,³, 牛法宝¹^,³(), 杨素雨¹^,³

1.云南省气象台，云南昆明 650034
2.云南省气象科学研究所，云南昆明 650034
3.中国气象局横断山区低纬高原灾害性天气研究中心，云南昆明 650034
4.云南省昆明市气象局，云南昆明 650501

收稿日期:2021-10-22 修回日期:2022-02-18 出版日期:2023-08-31 发布日期:2023-08-29
通讯作者: 牛法宝（1972—），男，高级工程师，主要从事天气预报及服务工作。E-mail: 729441981@qq.com。
作者简介:马志敏（1984—），男，高级工程师，主要从事天气预报及数值模拟研究。E-mail：413931483@qq.com。
基金资助:
国家自然基金项目(41765003);国家自然基金项目(42075013);国家自然基金项目(42365007);云南省气象局创新团队项目(2022CX01);中国气象局复盘专项(FPZJ2023-119)

Analysis on synoptic causes of a severe convective rainstorm in Yunnan

MA Zhimin¹^,³(), WANG Jiang⁴, LIAN Yu¹^,³, ZHANG Wancheng²^,³, NIU Fabao¹^,³(), YANG Suyu¹^,³

1. Yunnan Meteorological Observatory， Kunming 650034， China
2. Yunnan Institute of Meteorological Sciences， Kunming 650034， China
3. Research Center for Disastrous Weather over Hengduan Mountains Low-Latitude Plateau， CMA， Kunming 650034， China
4. Kunming Meteorological Bureau of Yunnan Province， Kunming 650501， China

Received:2021-10-22 Revised:2022-02-18 Online:2023-08-31 Published:2023-08-29

摘要/Abstract

摘要：

为提高暴雨预报准确率，减少暴雨致灾损失，基于地面常规气象观测资料、卫星云图反演的云顶亮温（Black Body Temperature， TBB）资料及美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction， NCEP）再分析资料，对2017年8月云南一次强对流暴雨成因进行分析。结果表明：500 hPa低槽东移、700 hPa切变线南压、地面冷锋西推是此次降水过程发生的天气背景；中-β、中-α尺度对流系统（Mesoscale Convective System， MCS）是产生强对流暴雨的直接系统，强降雨主要出现在TBB梯度大值区；MCS与700 hPa切变线关系最为密切，切变线位于滇中以东地区，MCS呈椭圆状，沿切变线附近及后部发展，切变线靠近哀牢山或翻越后，MCS呈西北—东南向带状分布，沿切变线前部发展；切变线翻越哀牢山前，白天移动较快，主要产生雷暴天气，夜间移动缓慢，降雨较强；强对流暴雨需重点关注水汽通量辐合大值区、800 hPa与500 hPa温差大于20 ℃区域；强降雨时段，整层大气均为上升运动，强降雨区维持低层辐合、中高层辐散的动力抽吸机制。

关键词: 强对流暴雨, 短时强降水, 切变线, MCS

Abstract:

In order to improve the accuracy of rainstorm forecast and reduce the disaster losses caused by rainstorm, based on the ground conventional meteorological observation data, TBB (Black Body Temperature) data from satellite images and reanalysis data from National Centers for Environmental Prediction (NCEP), the synoptic causes of a strong convective rainstorm in Yunnan in August 2017 were analyzed. The results show that the eastward movement of 500 hPa trough, the southward movement of 700 hPa shear line and the westward movement of surface cold front are the synoptic background of this precipitation process. The mesoscale convective systems (MCS) on the Meso-α and Meso-β scales directly trigger the convective rainstorm. The heavy rainfall generally happens in the region with a high gradient of TBB. The MCS is closely related to 700 hPa wind shear line where is located to the east of Mid-Yunnan. The MCS is elliptically-shaped, developing along the neighboring and backside of the wind shear line. After the wind shear line getting close and cross over the Ailao Mountain, the MCSs distribute in a belt from northwest to southeast, and develop in front of the wind shear line. The wind shear line moves fast during the daytime before crossing over the Ailao Mountain, mainly producing thunderstorm weather while it moves slowly at nighttime, and the rainfall is strong. The forecast of strong convective rainstorm should focus on the large value area of water vapor flux convergence and the area where the temperature difference between 800 hPa and 500 hPa is greater than 20 ℃. During the heavy rainfall, the whole layer atmosphere is ascending, and the heavy rainfall area maintains the dynamic pumping mechanism of convergence at lower level and divergence at middle and upper levels.

Key words: severe convective rainstorm, short-term heavy rainfall, shear line, MCS

中图分类号:

P458.3

马志敏, 王将, 连钰, 张万诚, 牛法宝, 杨素雨. 云南一次强对流暴雨天气学成因分析[J]. 干旱气象, 2023, 41(4): 629-638.

MA Zhimin, WANG Jiang, LIAN Yu, ZHANG Wancheng, NIU Fabao, YANG Suyu. Analysis on synoptic causes of a severe convective rainstorm in Yunnan[J]. Journal of Arid Meteorology, 2023, 41(4): 629-638.

图/表 10

图1 2017年8月13日20：00至14日20:00（a）、14日20:00至15日20：00（b）云南省24 h累积雨量空间分布（单位：mm）及13日13：00至16日08：00短时强降水及雷暴站数逐小时变化（c）

Fig.1 The spatial distribution of 24 h cumulative precipitation from 20：00 on 13 to 20：00 on 14 (a), from 20：00 on 14 to 20：00 on 15 (b) August 2017 (Unit: mm), and hourly variation of station number of short-term heavy precipitation and thunderstorm from 13:00 on 13 to 08:00 on 16 August 2017 (c) in Yunnan Province

图2 2017年8月13—14日天气形势综合配置（风矢量为13日20：00 700 hPa风场）

Fig.2 The comprehensive configuration of weather situation from August 13 to 14， 2017 （The wind vectors are wind field at 700 hPa at 20：00 on August 13）

图3 2017年8月13日19：00（a）、21：00（b）与14日00：00（c）、01：00（d）TBB（等值线，单位：℃）及TBB梯度大于等于10 ℃区域（灰色填充区）、雨强大于等于20.0 mm·h-1站点（绿色实心圆点）

Fig.3 TBB （isoclines， Unit： ℃）， areas with TBB gradient greater than or equal to 10 ℃（gray filled areas）， stations with rain intensity greater than or equal to 20.0 mm·h-1 （green solid dots） at 19：00 （a）， 21：00 （b） on 13 and 00：00 （c）， 01：00 （d） on 14 August 2017

图4 2017年8月14日16：00（a）、19：00（b）、23：00（c）与15日00：00（d）TBB（等值线，单位：℃）及TBB梯度大于等于10 ℃区域（灰色填充区）、雨强大于等于20.0 mm·h-1站点（绿色实心圆点）

Fig.4 TBB （isoclines， Unit： ℃）， areas with TBB gradient greater than or equal to 10 ℃ （gray filled areas）， stations with rain intensity greater than or equal to 20.0 mm·h-1 （green solid dots） at 16：00 （a）， 19：00 （b）， 23：00 （c） on 14， and 00：00 on 15 （d） August 2017

图5 2017年8月15日06：00（a）、10：00（b）、13：00（c）、14：00（d）TBB（等值线，单位：℃）、TBB梯度大于等于10 ℃区域（灰色填充区）、雨强大于等于20.0 mm·h-1站点（绿色实心圆点）

Fig.5 TBB （isoclines， Unit： ℃）， areas with TBB gradient greater than or equal to 10 ℃ （gray filled areas）， stations with rain intensity greater than and equal to 20.0 mm·h-1 （green solid dots） at 06：00 （a）， 10：00 （b）， 13：00 （c） and 14：00 （d） on 15 August 2017

图6 2017年8月12日20：00至16日20：00云南区域（98°E—105°E，22°N—28°N）平均水汽通量（等值线，单位：g·hPa-1·cm-1·s-1）及其散度（彩色填色区，单位：10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1）时间-高度剖面

Fig.6 The time-height section of mean water vapor flux （isolines， Unit： g·hPa-1·cm-1·s-1） and its divergence （color filled areas， Unit： 10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1） over the Yunnan region （98°E-105°E， 22°N-28°N） from 20：00 on 12 to 20：00 on 16 August 2017

图7 2017年8月13日20：00（a）、14日20：00（b）700 hPa水汽通量（箭矢，单位：g·hPa-1·cm-1·s-1）及其散度（填色区，单位：10-7g·hPa-1·cm-2·s-1）

Fig.7 The water vapor flux （vector arrows， Unit： g·hPa-1·cm-1·s-1） and its divergence （color filled areas， Unit： 10-7 g·hPa-1·cm-2·s-1） at 700 hPa at 20：00 on 13 （a） and 20：00 on 14 （b） August 2017

图8 2017年8月13日20：00（a）与14日20：00（b）800 hPa与500 hPa温差（单位：℃）

Fig.8 The temperature difference between 800 hPa and 500 hPa at 20：00 on 13 （a） and 20：00 on 14 （b） August 2017 （Unit： ℃）

图9 2017年8月12日20：00至16日20：00云南区域（98°E—105°E，22°N—28°N）平均水平散度（等值线，单位：10-6s-1）与垂直速度（彩色填色区，单位：Pa·s-1）时间-高度剖面

Fig.9 The time-height section of mean horizontal divergence （isolines， Unit： 10-6 s-1） and vertical velocity （color fillled areas， Unit： Pa·s-1） over the Yunnan region （98°E-105°E， 22°N-28°N） from 20：00 on 12 to 20：00 on 16 August 2017

图10 2017年8月13日11：00至15日02：00地面辐合线演变（绿色、棕色、黑色线条分别代表第一、二、三阶段地面辐合线）

Fig.10 The evolution of ground convergence line from 11：00 on 13 to 02：00 on 15 August 2017 （The green， brown and black lines represent the ground convergence lines at the first， second and third stages， respectively）

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