1. 引言
暴雨作为一种中尺度天气过程,具有骤发性强、先兆特征不明显、时空分布很不均匀等特点。暴雨过程又受局地具体的地理条件影响,具有明显的地方特色,因此长期以来对暴雨的预报不很理想。暴雨一般在夏季发生最多,影响在夏季也最大,灾害损失最严重,研究人员也对夏季暴雨做了大量的研究工作 [1] - [12] ,得出一些对预报有指导意义的结果。而冬季发生的暴雨次数则较少,带来的灾害损失也相对夏季要小,所以气象工作者对其研究得很少,贾子冰等 [13] 对1998年广东一场冬季暴雨进行了分析,认为,冬季暴雨发生前0~3天,中层500 hPa往往有一个由干转湿的过程,也即高低空配置由上干下湿转为湿层向上发展,而在前汛期暴雨中则不尽然。苏百兴等 [14] 对广东省隆冬季节暴雨及个例分析进行研究,认为受500 hPa西南气流引导,来自南海中南部的零散云图,进入广东时,逐渐生成强降水云团,使广东出现暴雨。吴成表,夏园锋 [15] 对2006年1月18~19日长江下游一带的冬季暴雨过程进行分析,认为暴雨是以大尺度西风环流形势的调整为背景,低层切变辐合强烈,急流强劲。虽然在物理量场分布上与汛期暴雨有一定的差别,但有利的水汽条件、能量条件和动力条件仍保证了这次冬季暴雨的发生和维持。因此,我们很有必要对冬季暴雨的成因进行更深入的研究,寻找冬季暴雨与夏季暴雨的异同点,使预报业务人员更好的掌握暴雨的形成机理,准确做出暴雨预报,减少暴雨造成的损失,为政府部门防灾减灾做好服务。本文利用统计分析的方法,试图从暴雨的气候特征、形成暴雨的天气系统、暴雨的形成机制等方面出发,找出冬季暴雨的特点,形成暴雨的规律,以期能起到抛砖引玉的作用,为以后的冬季暴雨预报提供参考。
2. 资料与方法
本文所用的资料为邵阳市国家基本站和国家基准站的降水实况资料,因各地建站时间不一致,我们选取1961~2018年共58年的降水资料,利用统计分析的方法进行统计分析。本文定义:冬季为12月~2月共三个月,24小时(20时~20时)降水量 ≥ 38.0 mm的降雨日,便统计为一个冬季大到暴雨日,有5个站以上日降水 ≥ 38.0 mm才对大到暴雨过程进行天气系统分析,24小时(20时~20时)降水量 ≥ 50.0 mm的降雨日为暴雨日。
3. 大到暴雨的气候特征分析
3.1. 大到暴雨的时间分布特征
邵阳冬季的大到暴雨,从月间分布看,2月份最多、12月份次之、1月无大到暴雨发生,见表1。
Table 1. Statistics of winter heavy rain in Shaoyang city from 1961 to 2018 (unit: mm)
表1. 1961年~2018年邵阳市冬季大到暴雨统计(单位:mm)
3.2. 大到暴雨的空间分布
根据表1我们发现,邵阳的冬季暴雨(24小时降水 ≥ 50.0 mm)日数西南部多于东北部,以南部的绥宁最多,占全市的29%,北部的新邵和邵阳市区无暴雨,大到暴雨日数洞口最多,邵阳县、城步最少,大到暴雨的空间分布见图1,暴雨的空间分布见图2。
4. 大到暴雨的分型及天气系统
4.1. 大到暴雨类型
分析产生冬季大到暴雨的天气形势,我们得出邵阳冬季大到暴雨的主要天气形势:冷锋低槽切变型即地面是一个庞大的冷高压,冷空气从中路南下,有冷锋存在,中低层有槽线或切变线存在,高空500 hPa有低压槽向东南移动,700 hPa有≥16 ms−1的低空急流。
4.1.1. 冬季暴雨的天气系统
统计分析发现,冬季大到暴雨的天气系统有:1) 地面有一个庞大的冷高压高压,河套及其以北地区中心强度达1045以上。2) 850 hPa图上,台湾附近一般有152的暖性高压或向东开口的等高线,有切变线存在。3) 700 hPa图上,邵阳南面一般为一个312的闭合高压,中心达314或以上,312线西伸越过105˚E,有偏西南气流影响,邵阳南部形成低空急流。3) 500 hPa图上,我国西北境内有一冷槽,在青藏高原南侧有南支槽活动,副热带高压位于南海东部,584线西伸越过或接近105˚E。见图3和图4。
5. 结论
过去人们普遍认为,冬季大到暴雨的概率很小,因而很少引起人们的重视。但统计分析表明,80年代以后,冬季大到暴雨呈现上升趋势,应引起高度注意。综合上述,我们得出大到暴雨的一些气候特点和影响系统:
Figure 1. The distribution of precipitation days in Shaoyang during the winter from 1961 to 2018 38.0 mm
图1. 邵阳1961~2018年冬季 ≥ 38.0 mm的降水日数分布图
Figure 2. The distribution of precipitation days in shaoyang during the winter from 1961 to 2018 with a precipitation of more than 50.0 mm
图2. 邵阳1961~2018年冬季 ≥ 50.0 mm的降水日数分布图
Figure 3. Situation of 500 hPa and 700 hPa 08:00 BT on February 16, 1985
图3. 1985年2月16日08时500 hPa和700 hPa形势图
Figure 4. 850 hPa and surface weather chart on February 16, 1985
图4. 1985年2月16日08时850 hPa和地面天气图
1) 邵阳大到暴雨主要出现在12月和2月,1月份无大到暴雨。
2) 1961年到2018年,大到暴雨的年代际变化趋势为,60年代最少,70年代开始呈上升趋势,90年代达到高峰期,00年代开始有呈下降趋势,最近15年无大到暴雨发生。
3) 大到暴雨的空间分布特点为,南多北少,日降水 ≥ 50.0 mm降水日数,北部的邵阳市、和新邵没出现过。
4) 大到大暴雨的影响系统500 hPa图上,副热带高压比常年偏强,位置稳定,并有加强西伸趋势,584线越过105˚E,湖南西北面有高空槽或西面有南支槽。700 hPa图上,312线西伸接近或越过105˚E,有切变线、我市南面有低空急流建立。850 hPa图上,有切变线,华南上空为西南气流控制。75˚~125˚E,25˚~90˚N的广大地区地面是一个庞大的强冷高压,在湖南境内伴有冷锋。
5) 产生冬季大到暴雨的物理条件与充沛的水汽、低空急流和辐合上升运动密切相关。
NOTES
*通讯作者。