一次华南双雨带暴雨中的位涡演变与雨带间的相互作用

摘要利用实况资料和WRF中尺度数值模式对2008年6月12日18时—14日00时的华南双雨带暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析。结果表明：随着锋面的南压，在锋面的西南方向（广西沿海）生成一低涡，该低涡作为位涡源在中高层表现稳定，分别为锋面雨带（北雨带）与暖区雨带（南雨带）提供正位涡。南雨带对北雨带的作用主要体现在中层（112～114°E附近），南雨带中有位涡的大值向北输送，其输送过程导致两条雨带在该处相连，而在115°E以东的南雨带则无明显的输送过程。同时，北部高空槽中也有大值位涡向北雨带输送，以维持北雨带。研究还发现，本次过程中暖区暴雨与锋面暴雨雨带的结构差异明显，锋面雨带的结构与传统雨带的结构比较一致；有利于暖区暴雨降水的形势主要表现在中高层。RIP轨迹模式的结果也表明，质点在运动过程中位涡的输送源是位于广西沿海的低涡，可见该位涡源对双雨带形成有重要的作用。

关键词暖区暴雨；等熵位涡；质点轨迹；华南；低涡

华南位于我国最南端，每年汛期开始早，持续时间长，暴雨频繁发生，是我国的一个季节性雨带。前汛期不仅存在锋面暴雨（华南准静止锋暴雨），而且在锋前暖区往往有强度更大的降水发生，即所谓的锋前暖区暴雨，一般发生在地面锋面系统前200～300 km的位置，有时发生在西南风和东南风的汇合气流中无明显切变的西南气流里（黄士松等，1986；薛纪善，1999）。陶诗言（1980）指出，华南前汛期暴雨中有相当一部分出现在冷锋前的暖区内，这个区域湿度大、位势不稳定，满足暴雨发生的条件。我国从20世纪70年代就开始了对南方暴雨的科学试验（黄士松等，1986），2004—2009年我国进行了南方暴雨野外科学试验（SCHeREX计划），得到了大量的试验数据及研究结果，对南方暴雨有了进一步的认识。丁治英等（2008，2011）利用相当位温场与暖区暴雨的配置将华南暖区暴雨分为三种类型，并指出我国长江以南6月的连续性暴雨中，在江南与华南多存在两支雨带，南亚高压与高空急流的稳定维持是双雨带产生的主要原因。赵玉春等（2008）研究发现，双雨带中的梅雨暴雨带和锋前暖区暴雨带不仅在中尺度雨团活动、系统动力结构、大气不稳定机制和大气加热结构等方面存在明显的差异，而且在水汽输送、中尺度环境以及与暴雨有关的垂直环流之间也存在不同。张恒德等（2011）给出了梅雨期暴雨产生的主要条件为水汽输送。夏茹娣等（2006）对华南锋前暖区暴雨研究中亦指出水汽输送起到了非常明显的作用。

位涡是一个既包含热力因子又包含动力因子的物理量，能够更全面有效地描述暴雨发生发展的过程（王建中等，1996）。徐晶等（2004）对2003年7月淮河流域特大暴雨进行等熵位涡的研究分析指出，等熵位涡高值区与强暴雨有较好的对应关系，具有预报指示意义。陆尔等（1994）应用等熵面位涡研究了1991年江淮特大暴雨过程中的冷空气活动。

我国华南地区地形复杂，经常受东风波、季风槽等低纬度系统的影响，但造成较大灾害的暖区暴雨在发生时大多与冷锋相配合，因此中纬度系统的影响也非常显著。对这种类型的暖区暴雨的形成机制及其与中纬度锋面系统的关系，仍然研究不多。本文在华南暴雨试验结果的基础上，利用精细分析资料和数值模拟结果对一次双雨带暴雨過程中的位涡活动进行了研究，主要剖析本次暖区暴雨的中尺度结构、形成机制及其与双雨带的关系，以加强对华南暖区暴雨的认识。

1资料、模式方案与天气过程简介

11资料和模式方案

本文使用的资料包括：NCEP的1°×1°再分析资料（间隔6 h）、气象台站常规地面雨量资料、2008年6月SCHeREX中尺度气象分析场（崔春光等，2011）（LAPS局地分析资料，5 km×5 km）。

采用WRF（Weather Research and Forecasting）模式（版本为WRFV33）对2008年6月12日18时—14日00时（世界时，下同）的暴雨过程进行数值模拟。模拟采用双层嵌套方案，格距分别为30 km、10 km，垂直分成28层。模式区域的网格中心为（114°E，22°N），积分30 h。模拟中的微物理过程采用Lin方案，长波辐射方案采用rrtm方案，短波辐射方案采用Dudhia方案，积云参数化方案采用New Grell方案。模式的初始场与边界条件由NCEP再分析资料提供。

12暴雨天气过程

图1a、1b中显示在112～114°E、22～25°N附近，大于25 mm的冷锋雨带与暖区雨带连接，且锋面雨带与暖区雨带交汇于广西境内。这种雨带间的联系可能与何种因子有关是本文研究的主要问题之一。

分析沿双雨带的相当位温剖面（图略），本次过程为伴有双暴雨带的二型暖区暴雨（丁治英等，2011），在雨带的上空是相当位温高值区，雨带的两侧分别有相当位温的密集带，密集带随着高度倾斜，南部一支随高度向南倾斜到300 hPa以上，雨区北部为一支明显的锋区，锋区伸展到200 hPa。

实况13日00时—14日00时的平均500 hPa高度场上（图略），在中高纬度有两槽一脊，高压脊位于贝加尔湖东部，在贝加尔湖西面是一个深厚的长波槽，日本海上空存在闭合的低压中心，副热带高压的位置偏东。低纬地区两广上空有一浅槽为这次过程的主要影响系统。

13日00时—14日00时的平均850 hPa流场（图略）显示，低空急流主要在广西、福建东部，急流中心风速大于16 m/s，北雨带主要位于风速的辐合区中，南雨带最强降水中心位于最大风速中心的南部。在（115°E，28°N）处有一个低涡，从低涡中心向西南方向至广西境内有切变线存在，与地面锋面对应。13日00时的200 hPa风速场（图略）显示，在我国的东部和西部均有中心风速大于45 m/s的高空急流。地面双雨带降水区位于东部高急流的入口区右侧的辐散场中。

2实况与模拟结果对比

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