1. 引言
暴雨是我国最主要的气象灾害之一，多发生在春夏两季，尤其夏季，暴雨容易导致山洪、泥石流和山体滑坡、城市内涝及农作物被淹等次生灾害，会造成经济上的严重损失。所以夏季暴雨的预报具有重要的现实意义。一直以来，许多气象学者对不同类型、不同季节的暴雨的环流形势、物理量场的特征分析，中尺度特征等方面进行了研究，得到了比较多的研究成果[1]-[5]，一些气象工作者针对贵州暴雨的特征和成因进行了研究[6]-[15]，吴哲红[16]等研究发现地面中尺度辐合区产生的辐合、高低空急流耦合、垂直涡度激发次级环流产生等，是暴雨产生的动力条件，钟有萍[17]等对铜仁市2017年夏季一次连续暴雨过程的暴雨过程特点、大尺度环流背景、物理量场等方面进行了综合分析。这些研究提炼了贵州暴雨天气学模型及暴雨的物理量指标，对预报贵州省暴雨有重要指示意义。
2020年6月23日08时至24日08时，贵州省中南部一线普降暴雨到大暴雨，部分乡镇特大暴雨，造成大部地区遭受洪涝灾害。本文利用Micaps常规观测资料及NCEP逐6h的1˚ × 1˚的再分析资料，对这次暴雨发生的环流形势、影响系统以及动力条件、热力条件等进行分析，以期能够得到提高贵州省暴雨天气预报准确率的指标或方法。
2. 降雨天气概况
2020年6月23日08时至24日08时，贵州省出现雷阵雨天气，其中省中南部一线普降暴雨到大暴雨，部分乡镇出现特大暴雨，强降雨主要集中在6月23日20时~24日08时之间。统计6月23日08时~24日08时自动站雨量显示(图1)，全省大于200 mm的特大暴雨有19站(最大为惠水甲戎291.7 mm)，大于100 mm的大暴雨有186站，大于50 mm的暴雨632站，此次过程主要集中在省中南部一线，降雨强度大(最大小时雨强为贵定雨雾镇112 mm)，短时强降水特征明显，降雨时段集中。此次过程造成大部分地区遭受洪涝灾害。
Figure 1. Distribution of total rainfall in Guizhou province from 08:00 on June 23, 2020 to 08:00 on June 24, 2020
图1. 贵州省2020年6月23日08时~24日08时总降雨量分布图
3. 天气形势背景分析
3.1. 中尺度环流背景
(a) (b)
Figure 2. Meso-scale environmental filed at 08:00 (a) and 20:00 (b) on June 23, 2020
图2. 2020年6月23日08时中尺度环流背景分析图(a)；2020年6月23日20时中尺度环流背景分析图(b)
从图2，可以看出23日08时河套西南侧至四川北部有一高空槽，云南东部有一高空槽，贵州处于副热带高压北侧、高空槽前的正涡度平流区，有利于天气尺度的抬升运动及低层系统的发生发展，低层广西中部有急流，贵州处于急流左侧，有利于水汽输送和能量的累积，850 hPa切变位于贵州南部，地面贵州位于梅雨锋的西段，有利于触发抬升运动。23日20时，高空槽加深东南移到川东至川西一带，槽后配合有温度槽，有利于高空槽加深东移，副高588线北抬，贵州处于副热带高压北侧、高空槽前西南暖湿气流中，850 hPa切变及地面梅雨锋维持，从24日08时850 hPa风场(图略)可以看出夜间风速从8~12 m/s增强至12~16 m/s，有利于夜间的水汽输送加强。贵州处于高空槽前，低空急流左侧，高空急流右侧，利于垂直运动的发展，24日08时切变东移至东南部边缘，降水减弱。
3.2. 中尺度地面辐合线
图3可以看出23日08时~24日08时，地面辐合线基本在省中南部一线维持，与全省中南部的暴雨天气对应较好。23日08时~23日14时，东南部受高空槽和地面辐合线的北抬影响，出现暴雨到大暴雨，23日14时~23日20时，高空系统减弱，降水减弱，低层辐合线南压，23日20时~24日02时高空系统加强，辐合线北抬，移动较慢，对应中南部出现暴雨到大暴雨，也是此次过程降水最强的时段，24日02时~24日08时辐合线南压至省的南部边缘，对应省南部出现大雨到暴雨，部分乡镇大暴雨，辐合线的走向和维持时间与强降雨影响范围和影响时段相对应，此次过程由500 hPa高原槽东移配合低层低涡切变扰动促进中尺度辐合线发生发展引起的，冷空气势力弱，属于典型的辐合线锋生型暴雨。
(a)
(b) (c)
(d) (e)
Figure 3. Evolution of ground convergence line from 08:00 to 08:00 on June 23, 2020 (a), Precipitation from 08:00 to 14:00 on June 23 (b), Precipitation from 14:00 to 20:00 on June 23(c), Precipitation from 20:00 on June 23 to 02:00 on June 24 (d), Precipitation from 02:00 to 08:00 on June 24 (e)
图3. 2020年6月23日08时~24日08时地面辐合线演变(a)、23日08时~23日14时降水量(b)、23日14时~23日20时降水量(c)、23日20时~24日02时降水量(d)、24日02时~24日08时降水量(e)
4. 热力条件
4.1. 水汽条件
4.1.1. 比湿
Figure 4. Changes in specific humidity at 700 hPa (top) and 850 hPa (bottom) from 08:00 on the 23rd to 08:00 on the 24th (unit: g/kg, respectively 08:00 on the 23rd, 20:00 on the 23rd, 02:00 on the 24th, 08:00 on the 24th)
图4. 700 hPa (上)和850 hPa (下) 23日08时~24日08时比湿变化(单位：g/kg，依次为23日08时、20时、24日02时、08时)
由23日08时~24日08时比湿分布可见，贵州省大部分区域700 hPa比湿维持在11 g/kg以上，有一向东伸的湿舌，23日08时至14时，黔东南州出现强降水，与图4的08时东南部比湿的大值区相对应，08时~20时，700 hPa比湿12 g/kg和850 hPa比湿16 g/kg的范围有所扩大，为夜间强降水提供有利的水汽条件，23日20时六盘水、黔西南州和安顺市南部、黔南州中北部开始出现强降水，700 hPa湿舌中心的前端位于安顺至黔南州一带，比湿在12~13 g/kg，850 hPa贵州省比湿基本维持在15 g/kg以上，大值中心位于云南东部和贵州西部交界处，6月23日20时至24日02时，对应强降水地区比湿均有所增大，配合低层的急流，说明水汽异常充沛，湿层深厚，中低层大气呈近饱和状态，24日08时850 hPa比湿降低，16 g/kg范围缩小至省的南部和西部地区，与全省24日02时至08时的强降雨落区对应较好。
4.1.2. 水汽辐合散度
由水汽通量和风场(图略)可知，对贵州暴雨的水汽来源于南海和孟加拉湾，从孟加拉湾输出的西风到西南风水汽输送和南海的偏南风汇合后继续向北输送进入云南、广西、贵州，对应图5，23日08时700 hPa和850 hPa贵州省东南部为辐合区，与贵州省东南部的强降雨对应(图3(b))，23日20时~24日02时，700hPa辐合区范围有所扩大，配合850 hPa省南部处于辐合区，辐合中心位于省西南部，南部水汽通量散度值小于−60 × 10−6 g·hPa−1·cm−2·s−1，说明贵州省南部处于持续的低层850 hPa水汽通量散度辐合区，水汽辐合抬升条件好，利于23日20时至24日02时强降水发生，从23日20时850 hPa来看省的中西部有西南风、南风和偏东风的辐合，与强降雨也有很好的对应，24日08时省的西部地区700 hPa由水汽通量辐合转为辐散，850 hPa水汽通量辐合强度及范围均减小，降水强度也减弱。
同时可以看出23日20时~24日02时，850 hPa省的南部逐渐形成低涡切变，与全省强降雨的最强时段对应较好。
Figure 5. Changes in wind field and water vapor flux divergence at 700 hPa (top) and 850 hPa (bottom) from 08:00 on the 23rd to 08:00 on the 24th (unit:10−6g·hPa−1·cm−2·s−1, respectively at 08:00, 20:00 on the 23rd, 02:00, and 08:00 on the 24th)
图5. 700 hPa (上)和850 hPa (下) 23日08时~24日08时风场和水汽通量散度变化(单位：10−6 g·hPa−1·cm−2·s−1，依次为23日08时、20时、24日02时、08时)
4.2. 能量条件分析
暴雨发生前，23日08时~20时贵州中南部对流有效位能(CAPE)明显增加，从低于300 J/kg增加到1200~1800 J/kg，为夜间的强降水储存了能量，23日20时~24日02时强降雨期间，对流有效位能明显释放到低于200 J/kg (见图6)，较好的能量条件利于产生对流性强降雨和雷电。
Figure 6. Changes in CAPE from 08:00 on the 23rd to 08:00 on the 24th (unit: J/kg, respectively 08:00、20:00 on the 23rd, 02:00, 08:00 on the 24th)
图6. 23日08时~24日08时CAPE变化(单位：J/kg，依次为23日08时、20时、24日02时、08时)
5. 动力条件
5.1. 高、低空急流
Figure 7. 200 hPa circulation field (unit: m/s) (a) 08:00 on the 23rd; (b) 20:00 on the 23rd; (c) 02:00 on the 24th; (d) 08:00 on the 24th
图7. 200 hPa环流场(单位m/s) (a) 23日08时；(b) 23日20时；(c) 24日02时；(d) 24日08时
从图7看出，200 hPa环流场从23日08时~23日20时，南亚高压中心从贵州东南部西移至滇黔交界处，23日20时~24日02时，南亚高压中心东移至贵州南部，24日02时~24日08时，高压中心减弱。高压中心强烈辐散，加强了低层减压，有利于低层气流辐合，与23日08时~20时，黔东南的强降雨和23日20时~24日08时省中南部的强降雨对应，低层850 hPa环流场发现(图8)，08时黔东南位于急流的左侧，且存在风速辐合，与200 hPa南亚高压中心配合，上升运动明显，有利于强降水的发生，23日20时~24日08时，急流加强，大量的暖湿空气向北输送，省南部切变维持，且位于急流左侧，配合200 hPa南亚高压中心移至省南部，产生辐合上升运动，有利于暴雨的发生，与省南部的强降雨对应，同时在24日02时850 hPa省的南部地区出现低涡切变，与23日20时~24日02时贵州省强降雨最强时段对应。
Figure 8. 850 hPa circulation field (unit: m/s) (a) 08:00 on the 23rd; (b) 20:00 on the 23rd; (c) 02:00 on the 24th; (d) 08:00 on the 24th
图8. 850 hPa环流场(单位m/s) (a) 23日08时；(b) 23日20时；(c) 24日02时；(d) 24日08时
5.2. 涡度抬升
23日08时(图9(e)) 850 hPa贵州省东南部为正涡度，200 hPa (图9(a))东南部为负涡度中心区，满足低层辐合–高层辐散的有利条件，有利于省东南部出现强降雨，实况23日08时~14时黔东南州出现暴雨到大暴雨(图3(b))，23日20时~24日02时，200 hPa (图9(b)、图9(c)、图9(d))贵州为负涡度区，大值区位于中南部，850 hPa23日20时(图9(f))贵州东部–西南部为正涡度区，涡度中心偏南，24日02时~24日08时(图9(g)、图9(h))，正涡度中心北抬，这种形势有利于省中南部低层辐合–高层辐散加强，与省中南部强降雨对应，说明850 hPa的正涡度大值区与强降雨落区对应更好。
5.3. 垂直运动条件分析
大气中的凝结和降水过程与上升运动有密切关系，垂直运动对天气系统的发展有着重要的反馈作用，特大暴雨点镇宁打帮的垂直速度剖面图(图10(a))可见，23日23时至24日02时暴雨发生区间(图10(b))，位于安顺市南部的镇宁打帮各层均为上升运动，从地面一直伸展到200 hPa以上，从23日20时上升运动开始从地面扩展到高层，地面最大值达0.8 Pa/s，23日23时~24日02时高层垂直上升运动逐渐加强，最大值在300 hPa附近，达0.4 Pa/s，02时以后高层垂直运动开始减弱，对应打帮降水开始减弱。
Figure 9. Vorticity changes at 200 hPa and 850 hPa from 08:00 on the 23rd to 08:00 on the 24th (unit: 10−5s−1, respectively 08:00 (a, e), 20:00 (b, f) on the 23rd, 02:00 (c, g), 08:00 (d, h) on the 24th)
图9. 200 hPa (上)和850 hPa (下) 23日08时~24日08时涡度变化(单位：10−5s−1，依次为23日08时(a、e)、20时(b、f)、24日02时(c、g)、08 (d、h)时)
(a) (b)
Figure 10. Vertical velocity time profile (in Pa/s) of Zhenning Dabang (105.78 ˚E, 25.74 ˚N) from 08:00 on the 23rd to 08:00 on the 24th (a). Hourly rainfall evolution curve of Dabang in Liuma Town, Zhenning County from 20:00 on June 23rd to 15:00 on June 24th (b)
图10. 23日08时~24日08时镇宁打帮(105.78˚E, 25.74˚N)垂直速度时间垂直剖面图(单位：Pa/s) (a)镇宁县六马镇打帮6月23日20时~24日15时逐小时降雨演变曲线图(b)
6. 小结
1) 此次过程主要集中在省的中南部地区，降雨强度大，降雨时间集中，局地灾害重等特点，为一次区域性暴雨过程。
2) 造成本次暴雨天气的主要影响系统是588线北抬，高空槽东南移，850 hPa切变、低空西南急流以及地面梅雨锋西段和地面中尺度辐合线，低层系统在贵州南部维持。
3) 贵州省南部暴雨区上空有较好的水汽条件，暴雨发生期间，850 hPa大于15 g/kg，700 hPa大于12 g/kg，湿层条件较好；省南部处于850水汽通量散度辐合，为贵州参生区域性暴雨提供有利的水汽条件，暴雨发生前对流有效位能有明显增加，暴雨发生期间能量有所释放，有利于产生对流性强降雨和雷电天气。
暴雨区有较强的上升运动条件。暴雨发生期间，贵州中部200 hPa为负涡度区，贵州省南部850 hPa为正涡度区，且23日夜间涡度中心有所北抬，加强低层辐合–高层辐散的形势，有利于上升运动的维持，850 hPa的正涡度大值区与强降雨落区有一定对应；暴雨发生期间尤其24日02时前后，镇宁打帮处于强烈的垂直运动上升区，从地面一直伸展到200 hPa，垂直上升速度最大达0.8 Pa/s，与23日23时至24日02时镇宁打帮暴雨发生时段对应较好。
基金项目
安顺市气象局科创攻坚团队：预报预警能力提升攻坚团队；黔气科登［2023］12-07号：安顺市1970~2023年汛期降水变化特征分析。
NOTES
*第一作者。
#通讯作者。