摘要：通过对2010年7月8日荆州强对流暴雨过程分析，发现这是一次典型的高空冷平流激发了对流性不稳定能量释放而产生的强降水，降水开始前，稳定的环流背景、充沛的水汽输送、不稳定能量的释放促使了强降水的产生；动力和热力条件相互作用使降水得以加强和维持。同时对EC和T639数值预报产品进行了简要的分析，形势预报更稳定，T639要素预报具有一定的参考价值。
关键词：强对流；暴雨；热力条件；动力条件；水汽条件；数值预报

1 天气实况
2010年7月8日08时到9日08时，荆州地区普降大到暴雨，局部大暴雨。全市119个乡镇自动雨量站中，有39个站为暴雨，24站大暴雨，最大降水量出现在洪湖螺山为228.5毫米（具体雨量分布见图1）。此次暴雨过程特点为降水雨强大，范围广，时间集中，降水过程中全市伴有雷暴、大风， 主要强降水时段集中在8日14时到9日04时（各县市雨量具体见表1），其中荆州本站8日16时和17时两小时降水量达81.6mm ；8日17时沙市区岑河镇10分钟雨强达30.5mm，1小时降水量达到了101.8毫米，为小时雨强最大值，强度之大实属少见。这种大范围的强对流暴雨的产生，必然有其特定的环流背景及物理条件。为此，本文通过对环流背景及水汽、热力、动力等基本物理条件的分析，以寻找产生此类强降水的环流背景及物理量场基本特征。
表1 荆州市各县市8日14时-9日04时降水量（mm）

站点

荆州

松滋

公安

石首

监利

洪湖

雨量

91.6

40

17.5

39.0

93.6

196.7

图1 8日08时-9日08时降水分布图
2 环流背景及影响系统
2．1 500 hPa形势
8日08时（图2a）， 亚欧中高纬度环流形势为两槽一脊，巴湖附近为一低槽，并有-20℃的冷中心相配合，印度半岛上有一孟湾低压活动，西南水汽输送条件建立，副热带高压（副高，下同）加强西伸，并呈东北-西南向带状分布，脊线（位置指120°E，下同）北进到21°N～22°N，本地处于高压脊588特征线的控制之下，东北地区有一横槽转动引导河套地区冷平流南插到长江中游，槽后冷平流较强，槽前西南气流明显加强，预示着华北低槽将进一步加强并东移。
2．2 700 hPa、850hpa、925hpa形势
在700及850hpa图上（图略），8日08时西南暖湿气流发展强盛，700hpa武汉站温度露点差为0℃，接近饱和；850hpa低空西南急流形成，并有西南低涡形成并缓慢东移，其中850hpa贵阳、芷江、长沙和武汉的西南风达到18米/秒以上，我市处于低空急流的左前方；700hpa冷切和850hpa暖切位于鄂北一线，850hpa存在两支急流，其中西南急流经贵阳、芷江、长沙进入安徽南部，偏东急流经上海、南京进入安徽北部，两支急流在暴雨区形成暖切变，有利于暖湿气流的抬升；其中700hpa和850hpa安徽北部和南部温度露点差差异显著，最大温度露点差相差达21℃，可见西南低空急流成为产生暴雨不可缺少的暖湿气流的输送通道；8日08时925hpa（图2b）鄂中地区有一弱的低涡环流，风速辐合和风向切变线位于我省的中东部一带，湖北西北面有冷平流；到8日20时925hpa（图2b）辐合区进一步东移南压，辐合中心正位于我省中东部上空，此时我市东南部降水维持并加强，西北部降水减弱。925hpa行星边界层辐合区的东移加强对这次强对流暴雨天气过程起到了不可忽视的作用。

图2a 8日08时500hpa环流形势 图2b 8日08时和20时925hpa形势（注：图中红色线代表8日08时925hpa切变线，蓝色线代表20时925hpa切变线）
2．3 地面形势及本站气象要素
地面图上（图略），过程开始前，地面增温增湿降压比较明显，高低气温相差10度，天气非常闷热，至此有大量的不稳定能量积累。河套以西为一冷性高压带，地面暖倒槽发展，北伸至江淮流域，而冷高压一直没有南压，只是分裂小股弱冷空气侵入倒槽，产生锋生，导致出现强对流。
荆州站的气象要素在降水产生前后，温度明显下降，下降幅度达8度，地面由南风转为北风，阵风风力达5-6级；但气压变化不明显，为典型的暖性气团降水。
3 物理量诊断分析
为充分认识这次强对流暴雨天气形成的物理机制,应用7月8日08、20时MICAPS常规资料,分析区域各种物理量，发现散度、涡度、垂直速度、水汽通量散度等物理量因子在暴雨开始前6h即8日08时有明显的征兆，7日08、20时物理量因子反映不明显。因此，物理量因子在暴雨临近预报中有重要的参考价值。
3.1 水汽条件
水汽条件是影响降水强度的关键, 暴雨发生既要有充沛的水汽, 还要有源源不断的水汽输送并在降水区附近辐合。分析8日08时700hpa、850hpa水汽通量和水汽通量散度图（图略）可以看出，我市处于两个强辐合带之间，从云贵到江西北部存在一个大的水汽通量矢量输送带;8日20时（图略）水汽辐合大值区东移南压，我市上空水汽辐合明显加强。
3.2 热力条件
3.2.1 假相当位温
8日08时850hpa se分布图（图4a）可以看出 se能量锋区位于河南中部至安徽南部一带，我市位于锋区西南侧 se高能舌靠近低能舌一侧，最大值超过360K，暴雨往往发生在高能舌区靠近低能区一侧；与之相对应700hpa se锋区走向与850hpa基本一致，锋区上等 se线密集，由于前期我市气温较高，中低层积累了大量不稳定能量，形成不稳定大气层结结构， se锋面有利于触发强对流天气；8日20时850hpa se锋区（图略）主体虽然偏东偏北，但从河南有一锋区沿着我省中部迅速南压至湖南北部，正是由于此能量锋区的南压造成了我市8日下午的强对流天气。9日08时（图4b）锋区整体南压至我省南部一带，我市刚好位于锋区等 se线密集带上，此次锋区整体南压造成8日夜间到9日凌晨我市东南部暴雨、大暴雨。

图3a 8日08时850hpa假相当位温场 图3b 9日08时850hpa假相当位温场
3.2.2 K指数
K指数是确定大气静力稳定度的一个综合性的定量指标。荆州暴雨开始前K指数逐渐增大，8日8时～8日20时，稳定在40℃左右。从8日8时K指数分布图（图略）可知：k指数大值区从西南伸向东北，呈喇叭型，荆州处于底部喇叭口上，这里是冷暖空气交汇的地方，有利于不稳定能量的增加和释放，对暴雨产生非常有利。
3.3 动力条件
为了说明降水期间散度和涡度随地域的分布特征，选取20～36°N，104.7～118.5°E作7月8日8时和20时涡度和散度垂直空间剖面，分析8日08时散度图（图4a）发现，荆州地区东北方对流层中下部有一强辐合中心，最大辐合中心在700hpa位于115°E，32°N附近，而在400hpa以上则表现为辐散，并且高空辐散大于低空辐合，这种低层辐合高层辐散的抽气作用形成和维持，是暴雨产生、发展的重要条件；20时后辐合中心自东北往西南方向移过荆州（图4b）。8日08时（图4c）500hpa正涡度中心区位于115°E，32°N附近，且东侧有一负涡度区，其原因是东侧为西太平洋副热带高压，而西太平洋副热带高压是一个强大的辐散下沉区。20时正涡度中心自东北往西南方向移动，正负涡度的分布基本未变（图4d）。

图4a 7月8日08时散度垂直剖面图 图4b 7月8日20时散度垂直剖面图
（单位：10-5s-1） （单位：10-5s-1）

图4c 7月8日08时涡度垂直剖面图 图4d 7月8日20时涡度垂直剖面图
（单位：10-5s-1） （单位：10-5s-1）
持续而强烈的上升运动是产生暴雨的必要条件之一，分析垂直速度分布，可以看出，上升运动中心位于华北低槽切变东侧，西太平洋副热带高压西侧。沿30°N作96～124°E的剖面分析，发现8日08时（图5a）112～116°E之间，对流层存在整层上升运动，在对流层中部500hPa达到极大值，这种形势有利于水汽向上输送，形成深厚湿层，激发强对流云发展；到8日20时（图5b）整层上升运动区域自东往西延伸，上升运动中心东移并加强。
图5a 7月8日08时垂直速度垂直剖面图 图5b 7月8日20时垂直速度垂直剖面图
（单位：10-4hPa·s-1） （单位：10-4hPa·s-1）
4 卫星云图特征
从产生此次强对流暴雨过程的红外云图看，在8日6时鄂东地区有一对流云团生成，此后该对流云团稳定少动并不断加强,到8日8时从位于河南南部的低槽切变云系中分裂出一对流单体云系，此对流单体其后不断加强发展成对流云团，并迅速南压，至14时与鄂东地区的对流云团合并，此后云顶亮温一直维持在-90℃以下，整个过程云顶最强亮温达-143.15℃，可见云顶发展旺盛导致对流强。其后该对流云团继续缓慢东移南压， 20时30分强中心移至东南部洪湖一带，9日04时整个对流云团移出我市，我市强降水过程结束。从整个过程看，这是一次明显的中尺度对流雨团的缓慢东移南压造成的强对流暴雨天气过程。
5 数值预报产品检验评价
选取荆州站点的降水量预报值与实况进行对比,T639当日预报值为33mm,实况为88.7mm,降水预报偏小;T639与EC均预报副高脊线位于20°N附近,实况为21°N附近;850hpa温度预报8日20时为20.77℃,实况为21℃,与实况接近; T639模式预报低涡位置稍偏西，冷切稍偏北，西南急流位置偏东偏北范围偏大，偏东急流位置偏南；EC切变偏北，急流偏东偏南。24小时内T639的风场预报也比较理想。西南倒槽及地面冷空气的强度、路径预报与实况基本一致。
5 结论
a) 暴雨的产生是在一定的天气尺度环流背景下，多种尺度相互作用的结果。暴雨落区与925hpa行星边界层急流前方的辐合区之间有很好的配置关系。
b) 暴雨发生前水汽需要一个输送过程，西南低空急流为暖湿气流的输送通道；
c)对流层存在整层上升运动，有利于水汽向上输送，形成深厚湿层，激发强对流云发展。上升运动中心位于华北低槽切变东侧，西太平洋副热带高压西侧，足以产生中尺度扰动，引起暴雨。
d)高层有干冷平流侵入，底层暖湿气流发展，上干冷下暖湿的垂直配置有利于强对流天气的发生、发展。
e)无论是K指数还是假相当位温，在降水前都有一个积累过程。区域性暴雨往往发生在高能舌区靠近低能区一侧。
f)EC和T639的形势预报能力都比较好，T639要素预报比较准确。