Open Journal of Natural Science 自然科学, 2021, 9(3), 358-367
Published Online May 2021 in Hans. /journal/ojns
/10.12677/ojns.2021.93040
徐文昊1，李裕赫2，王珂1
1民航湖北空管分局，湖北武汉
2民航黑龙江空管分局，黑龙江哈尔滨
收稿日期：2021年4月16日；录用日期：2021年5月24日；发布日期：2021年5月31日
摘要
2015年7月22日~24日湖北省出现了大范围强降水天气，其中在7月23日武汉出现了极端暴雨天气。本文利用地面和高空观测资料，阐述了此次暴雨天气的实况，分析了此次暴雨天气的环流背景，并且从中尺度角度详细分析了此次过程大气中的水汽条件、不稳定条件，得到以下结论：此次暴雨过程降水强度大，范围广，时间空间分布很不均匀；从环流系统、影响系统和物理量方面分析得出：此次暴雨过程是由于副高减弱南退和低槽东移使得中低层切变南压，在低空切变线、西南低空急流、地面锋面的影响下，充足的水汽和不稳定能量造成的中尺度对流性降水；在卫星云图上，对流云团发展明显，是此次降水的直接制造者。 关键词
暴雨，中尺度分析，物理量诊断分析，数值预报检验
Analysis of a Heavy Rain Weather Process in Wuhan in July 23, 2015
Wenhao Xu1, Yuhe Li2, Ke Wang1
1Hubei Sub-Bureau of Middle South Air Traffic Management Bureau, CAAC, Wuhan Hubei
2Northeast Regional Air Traffic Administration of China Civil Aviation Heilongjiang Branch, Harbin Heilongjiang
Received: Apr. 16th, 2021; accepted: May 24th, 2021; published: May 31st, 2021
Abstract
There was a large range of heavy precipitation weather in Hubei from July 22nd, 2015 to July 24th, and in July 23rd an extremely heavy rain happened in Wuhan. This paper expounds the process of
徐文昊等the heavy rain weather, analyzes the scale circulation background of the rainstorm and analyzes the process of atmospheric water vapor condition and instability condition in detail using the ob-servations of upper air and surface, then obtains the following conclusions: This precipitation was of high intensity, large scale and very uneven time and space distribution; the southward move of middle and low level shear line was caused by the southward recession and weaken of the sub-tropical high and low trough east movement, which led to this precipitation. The low level shear line, t
he southwest low level jet and the ground frontal cyclone are the main system producing this rainstorm, and the rainstorm process is the convective precipitation produced by mesoscale sys-tem. Adequate water vapor and unstable energy and suitable lifting conditions resulted in the oc-currence of the heavy rain, the sounding conditions and unstable energy of this precipitation are adequate; the accumulation of cloud cover over Wuhan before this precipitation was very obvious, which was the direct producer of this precipitation.
Keywords
Rainstorm, Mesoscale Analysis, Diagnosis and Analysis of Physical Quantity, Numerical Prediction Test
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0).
/licenses/by/4.0/
纽约尼克斯队
1. 引言
我国是一个气象灾害频发的国家，而暴雨和对流天气是引起气象灾害的最主要的原因之一，这些气象灾害经常造成巨大的经济损失[1][2][3]。在中国，气象上对暴雨的规定，24小时降水量为50毫米或以上的强降雨称为“暴雨”。由于全国各地降水、地形特点、影响因素的不同，所以各地对暴雨洪涝灾害评估的标准也有所不同。特大暴雨是一种灾害性的天气，其往往能造成洪涝灾害和严重的水土流失，能导致工程失事、农作物被淹和堤防溃决等重大的经济损失。特别是对于一些特殊的地势低洼、地形闭塞的地区，雨水不能迅速渗透，于是会造成农田积水和土壤水分过度饱和，会造成更多的地质灾害。
武汉市属亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛，有很明显的梅雨天气，是暴雨多发城市之一，我们对汉口东西湖观测站1959~1996年共38年梅雨资料的分析，武汉市梅雨特征与江汉平原大致相似，即在每年6月下旬和7月上旬各有一次降水集中期，且7月初前后存在一个降水减弱阶段，武汉市除1月和12月外，其它各月均有暴雨记录，以5~9月相对集中，其中6月份暴雨次数居全年之首。
1.1. 研究现状
鉴于我国对流天气发生比较频繁，我国的气象工作者和气象学家们始终关注对暴雨以及对流性天气的研究，陶诗言[4][5]等研究了我国的暴雨天气特点、暴雨的过程宏观物理条件及各种天气系统与暴雨的各种关系等，并将我国的暴雨划分为11不同的环流型。此次研究的武汉暴雨属于长江中下游地区，长
江中游地区是我国暴雨频发区域，受中高纬西风带环流系统、亚洲季风系统以及高原东移低值系统的共同作用，每年5到9月，暴雨过程频繁，且持续时间长，时空分布不均，既有梅雨期的大范围持续性降水，也有盛夏局地突发性强降水，所造成的灾害重、损失大。对长江中游影响最大主要降水集中在每年6月中旬到7月中旬，即长江梅雨期，该时期的长江流域是极地冷空气与热带暖湿空气的频繁交绥地带，其在梅雨锋上的中尺度天气系统活跃，它们的活动不但维持了梅雨期的持续性降水，而且还给暴雨的产生创造了十分有利的条件，使得武汉市以及周边地区的暴雨天气环流背景、影响系统、物理量条件以及动
徐文昊等
力因素等以及得到了很多较为深入的研究[6][7][8][9]。如李世刚[7]等分析了2007年湖北省初夏的一次暴雨天气过程的大尺度环流特征、中尺度系统和强降水成因，发现高层辐散、低层辐合对上升运动有很大的贡献，冷空气与西南暖湿气流交绥形成能量锋区对暴雨触发的作用，鄂中切变线维持、副热带高压稳定少动是暴雨发生发展有利条件；李明[8]等研究发现，比湿、K指数高值中心与鄂东北强降水的落区、持续时间有较好的一致性，对区域大暴雨来说，有强劲的低空急流配合是必要的。
澳大利亚世界排名我国对流天气的地理分布十分不均匀随季节有着很显著的变化。而暴雨大风主要发生在在华东和华中等地势为平原的地区，由于强对流天气的信息很难被常规的气象网检测出来，所以我国主要由非常规观测资料来同化分析数据来进行强对流天气短时临近预报的主要资料基础。
在最近10年，国内外对于强对流天气的预报已经有了很大的发展[10]。强对流天气短时临近预报技术主要包括雷暴识别追踪和外推预报技术、数值预报技术和以分析观测资料为主的概念模型预报技术等。
而目前在国外，如英国、美国、澳大利亚、加拿大、法国、韩国和日本等国家都建立了自己的强对流天气临近预报业务系统，香港天文台和中国气象局也相继各自建立了自己的强对流天气短时临近预报系统，国内各级台站陆续也开发了相应的预报业务。
1.2. 研究意义
暴雨是中国主要气象灾害之一。长时间的暴雨容易产生积水或径流淹没低洼地段，造成洪涝灾害。
据1950~1999年资料统计，中国平均每年洪涝灾害面积为942.4万公顷，严重洪涝年份农田受灾面积可达1300万公顷以上。暴雨是一种影响严重的灾害性天气。某一地区连降暴雨或出现大暴雨、特大暴雨，常导致山洪暴发，水库垮坝，江河横溢，房屋被冲塌，农田被淹没，交通和电讯中断，会给国民经济和人民的生命财产带来严重危害。暴雨尤其是大范围持续性暴雨和集中的特大暴雨，不仅影响工农业生产，而且可能危害人民的生命，造成严重的经济损失。因此，我们有必要了解暴雨的形成机制将过去的经验和现在进行总结，为以后的暴雨预报提供经验，这样能够更好的预防暴雨灾害，减少人民的经济损失。
喀什地区有几个县
二战是谁救了中国
武汉市位于长江、汉水交汇处.地势低洼，江河环绕，每年汛期，当遭到降水集中、来势猛的暴雨袭击时，往往会给人民生命财产带来一定程度的危害。如有气象记载以来1931年、1954年、1983年、1991年、1996年湖北省曾发生特大洪涝灾害，长江水位暴涨，武汉城区严重积水，致使经济建设和众物质财产遭受较大损失[11][12]。而本次特大暴雨不但造成市区多条道路积水，地铁四号线部分路段受阻，致使交通严重瘫痪，造成武汉部分区农作物受灾。据初步统计，武汉市农作物受灾面积22.57万亩，主要受灾作物有早稻4.4万亩，中稻11.55万亩，蔬菜2.01万亩，杂粮及其它作物2.81万亩。其中，新洲区农作物受灾面积1.77万亩，黄陂区受灾面积20.5万亩，东西湖区蔬菜受灾面积0.3万亩。所以分析武汉市区的暴雨对武汉有着极其重要的意义。
1.3. 资料与研究内容
利用2015年7月22日~24日的常规地面高空观测资料、气象卫星云图资料和数值预报产品等资料，主要关注天气过程发生前的高空、地面天气形势以及从有利于暴雨天气形成的中尺度天气系统和各种物理量场着手，对2015年7月23日发生在武汉市一次暴雨天气发展过程从环流背景、水汽条件、影响系统、水汽条件热力动力条件、散度等方面进行综合性研究分析。
云南旅游必去的景点丽江2. 天气实况
2015年7月22日~24日武汉迎来50年一遇的特大暴雨袭击，强降水中心位于鄂东北及江汉平原东北部。
降水时段集中，出现在7月23日08时至23日18时。过程日降水量达暴雨及以上共30站次，如
徐文昊 等
图1，在湖北境内，此次暴雨日降水量最大值出现在仙桃(217.9毫米，23日)。中心城区8个半小时最大降雨量达197毫米，小时最大降雨287.5毫米，从22日晚9点到23日下午4点，武汉市东西湖观测雨量达155.7毫米，当天上午8时至13时，武汉普降暴雨，最大降雨已超100毫米，小时强度达66毫米。
Figure 1. 24 hours precipitation map at 08:00 on July 23, 2015 (unit: mm)
图1. 2015年7月23日08时24小时降水量图(单位：mm)
从图2地面三线图可以很明显的看出，武汉站23日这天温度与露点线几乎重合，空气湿度特别大，很有利于降水的发生。从降水量图可以发现，23日14时的六小时平均降水量超过了100 mm ，而超过50 mm 就属于暴雨。说明此次降水强度特别极端，水汽条件极其充足。
Figure 2. Precipitation in 24 hours at Wuhan Station on July 23, 2015 (unit: mm)
安徽黄山现在能去吗
图2. 2015年7月23日武汉站24小时降水量(单位：mm)
据了解，由于此次降雨范围广、强度大、来势猛不少地区雨水排放不及时，形成内涝。造成武汉部
分区农作物受灾。受强降雨影响，武汉市大部分道路车辆出行受阻。不少私家车在渍水路段抛锚。部分
徐文昊等
地区路边人行道上渍水已没过脚踝，停靠在低洼处的小轿车被淹没了半个车身。路边人字沟井盖处不断向外涌出污水。一些市民通过渍水路段不得不脱掉鞋袜，淌水前行。
3. 环流形势和影响系统分析
3.1. 500 hPa亚欧环流形势分析
对于湖北省的暴雨，通常都产生在有利的大尺度环流背景下，影响湖北省暴雨的环流形势有[9]：1) 初夏暴雨环流形势：一般在五月到入梅前(5~6月上旬)，副热带高压第一次北越出现在南海和西太平洋上使得湖北地区暖湿空气活跃加强，空气中水汽充足，当一次冷空气南下就会在长江流域造成一次明显的降水过程。在500 hPa上，暴雨前期与暴雨发生时期，中高纬度贝加尔湖地区使一个稳定的东西走向的低压区东亚地区为多波动经向环流，中支槽与南支槽在108˚E附近同位向叠加环流的径向度加大东南沿海高压脊加强。2) 梅雨期暴雨环流形势：一般认为，梅雨期是指六月下旬到7月中旬这段时间，此时副高缓慢北移，西风带环流由移动性系统转变成为阻塞性系统，此时亚欧上空的环流形势为两高一低副热带高压的脊线在20˚N附近区域，此时乌拉尔山阻塞高压脊前冷空气南下是的东侧低槽加深形成贝加尔湖大槽区。此时的暴雨天气形式分为两种：第一种在500 hPa中高纬度带为西高东低槽脊位置东西皆有可能30˚N附近几乎为西风气流，使得冷空气能顺利到达湖北。第二种为中高纬度带内多波动，亚洲有2~3个低槽东移，当他经过我国西北地区的东部和华北地区上空时，冷空气沿着槽后西北气流南下到长江流域与暖湿空气相遇形成暴雨。3) 盛夏暴雨环流形势：此时由于副高加强和北越，鄂东和江汉平原受到副热带高压控制，天气晴热无雨。盛夏总温度与不稳定度都非常高，局地水汽热力条件十分充足，受到扰动后就能形成强对流，短时间内会造成较大降水。4) 秋季暴雨环流形势：
9~10月随着北方的冷空气加强南压，而高空副热带高压衰减很慢，是的江汉上游与鄂西辐合带与锋区加强，此时巴尔喀什湖不断分裂短波槽应向江汉地区形成大量降水。
根据图3亚欧大陆500 hPa环流形势图可知，亚欧环流形势整体为多波动纬向环流形势，位于日本
Figure 3.High-altitude chart of 500 hPa from 08:00 on July 22 to 20:00 on July
23, 2015
图3.2015年7月22日08时~23日20时500 hPa高空图
