ISSN 1004-4965

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2017年“5.7”广州特大暴雨的中尺度特征分析与成因初探

曾智琳 谌芸 朱克云 李晟祺

曾智琳, 谌芸, 朱克云, 李晟祺. 2017年“5.7”广州特大暴雨的中尺度特征分析与成因初探[J]. 热带气象学报, 2018, 34(6): 791-805. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.06.008
引用本文: 曾智琳, 谌芸, 朱克云, 李晟祺. 2017年“5.7”广州特大暴雨的中尺度特征分析与成因初探[J]. 热带气象学报, 2018, 34(6): 791-805. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.06.008
Zhi-lin ZENG, Yun CHEN, Ke-yun ZHU, Sheng-qi LI. MESOSCALE CHARACTERISTIC ANALYSIS AND PRIMARY DISCUSSION ON THE FORMATION OF THE 7 MAY 2017 TORRENTIAL RAINFALL IN GUANGZHOU[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2018, 34(6): 791-805. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.06.008
Citation: Zhi-lin ZENG, Yun CHEN, Ke-yun ZHU, Sheng-qi LI. MESOSCALE CHARACTERISTIC ANALYSIS AND PRIMARY DISCUSSION ON THE FORMATION OF THE 7 MAY 2017 TORRENTIAL RAINFALL IN GUANGZHOU[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2018, 34(6): 791-805. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.06.008

2017年“5.7”广州特大暴雨的中尺度特征分析与成因初探

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.06.008
基金项目: 

国家重点研发计划专项项目 2017YFC1502501

公益性行业专项 GYHY201206004

公益性行业专项 GYHY201406003

国家自然科学基金面上项目 41175048

详细信息
    通讯作者:

    谌芸, 女, 四川省人, 研究员级高级工程师,主要从事中尺度天气研究,Email: chenyun@cma.gov.cn

  • 中图分类号: P426.62

MESOSCALE CHARACTERISTIC ANALYSIS AND PRIMARY DISCUSSION ON THE FORMATION OF THE 7 MAY 2017 TORRENTIAL RAINFALL IN GUANGZHOU

  • 摘要: 2017年5月7日发生在广州北部的特大暴雨,局地性强,最大雨强达184.4 mm/h,3 h雨量突破了广东省历史极值,强降水持续时间长,具有明显的中尺度特征。特大暴雨有A区(花都)和B区(增城、黄埔)两个中心,它们在降水特点、地面中尺度特征及触发、对流的发展演变等方面各有特点。由于天气尺度强迫背景弱,数值模式无明显反映,给预报带来了很大的挑战。利用常规及加密自动站、多普勒雷达、风廓线、地基GPS等非常规观测资料,结合ERA-Interim 0.125 °×0.125 °逐6 h再分析资料重点分析和讨论了此次过程的中尺度特征、对流的触发与演变,以期为今后这类暴雨预报提供着眼点。结果表明:(1)此次过程突发性强,降水强度大,A区降水开始时间早,范围较B区小,但B区小时雨强更强,强降水持续时间更长;(2)次天气尺度边界层“7”字型的风压场形势下,脊后回流并加强的偏南风使暖层和湿层增厚,“下密上疏”的温度垂直结构,为强降水的发生提供了有利的环境条件。进入对流云中水汽质量无异常但产生了大量降水,极高的降水效率很可能是对流系统内部云水高效转化的结果,云的微物理过程在形成此次高强度的降水发挥着重要作用;(3)A区强降水发生前暖空气在山前堆积造成升温升压,东、西两支绕流广州城区的气流汇合并在工业区暖中心、山前暖空气堆积具有较高的对流边界层位置触发了对流;(4)B区强降水发生前持续降压并形成中尺度低压槽,A区中尺度对流系统前方入流造成的负变压,与地形强迫造成的风速辐合共同作用触发了B区对流。中尺度反气旋底部的偏北风与偏南、东南两支气流辐合稳定,使强降水长时间维持;(5)回波具有后向传播,垂直顶高低、质心低的热带对流回波特征,降水效率高。降水的拖曳下沉及蒸发冷却使边界层形成冷池,并与前侧暖湿空气相互作用,不断激发新的对流,冷池出流是持续抬升机制,是强降水持续时间长的重要原因。B区冷池厚度、暖湿气流爬升的高度与坡度比A区更大,冷池出流与暖湿气流辐合强度也比A区更强,造成B区雨强更强、持续时间更长,累积雨量更大。

     

  • 图  1  2017年5月7日00—14时广州地区累积降水量(a)及花都区花山镇两龙墟(711059)、花都区花东镇花都大道北(713024)、增城区新塘镇永宁街荔湖高尔夫球场(713322)、增城区中新镇政府(711022)、黄埔区九龙镇金坑村(713229)、黄埔区九龙镇洋田村(713160)逐小时雨量(b)

    图  2  2017年5月7日02时500 hPa位势高度(等值线)与850 hPa风场

    方框为发生特大暴雨的位置。

    图  3  6日20时925 hPa形势和地面准静止锋(a),7日08时925 hPa 12 h、24 h变温(单位: ℃)、变高(单位: dagpm)和比湿变化(单位: g/kg)(b), 6日20时—7日04时深圳风廓线(c)及7日00时—08时花都风廓线(d)

    等值线为等位势高度线(单位:dagpm), 圆点线区域内T-Td≥8 ℃, 点划虚线为高压脊, 双实线为暖式切变线, 方框为发生特大暴雨的位置。深圳风廓线经度114.00 °E, 花都风廓线经度113.23 °E。

    图  4  2017年5月6日20时(a)和5月7日02时(b)950 hPa假相当位温(单位: K)和风及6日20时—7日20时A区(黑线)、B区(灰线)950~700 hPa(虚线)和700~500 hPa(实线)温度差随时间变化(c, 单位: ℃)

    图  5  6日20时(a)和7日02时(b)清远站探空及6日08时—7日14时珠海地基GPS反演TPW(整层可降水量)与ERA-Interim再分析资料深圳TCWV整层气柱水汽含量(c,单位:mm),6日08时—7日08时逐6小时22 ℃等露点线位置(d,单位: ℃)

    方框为A、B区特大暴雨发生时段。

    图  6  7日02时925 hPa风场与低层(1 000~700 hPa)积分水汽通量(a,单位:kg/(m·s)),7日05—06时B区新塘永宁街荔湖高尔夫球场(713322)垂直积分液态水含量(b,单位: 10 kg/m2)与分钟雨量(单位: mm)

    图  7  A、B区地形位置和地面辐合线位置(a),7日00—08时逐小时地面温度场、风场和流场(b~i),02时地面气压场和风(j),A区地面自动站1 h变压(k, 单位: hPa)及自动站温度(l, 单位: ℃)

    等值线为等温线,蓝色箭头线为流线, 黄色箭头为反气旋。褐色线为等压线,黄箭头为风向。

    图  8  A区雷达回波位置与地形(a)和对流触发过程示意图(b)

    灰色阴影区为地形, 实线框为白云区人和镇工业区, 虚线框为相应时间的雷达回波中心位置。

    图  9  B区南部地面自动站逐5 min气压(a,单位:hPa), B区④⑤⑥⑦特大暴雨站逐20 min风向风速(单位:m/s)及气温(单位:℃)(b),05时40分B区中尺度反气旋示意图(c)

    灰色阴影区为地形,双实线为地面辐合线。

    图  10  B区雷达回波中心位置及地形分布(a)和B区对流触发过程示意图(b)

    灰色阴影区为地形, 虚线框为相应时间的雷达回波中心位置。

    图  11  广州0.5 °仰角雷达基本反射率演变

    白色实线、虚线分别圈注A区和B区。

    图  12  A区02:18雷达强度回波(a),过AB线雷达强度剖面(b),速度剖面(c)、B区05:30雷达强度回波(d),过CD线雷达速度剖面(e),过EF线雷达强度剖面(f)和速度剖面(g)

    白色虚线框为王子山所处位置。

    图  13  A、B区β-MCS后向传播的示意图

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出版历程
  • 收稿日期:  2017-11-26
  • 修回日期:  2018-09-13
  • 刊出日期:  2018-12-01

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