7月5-6日武汉江夏特大暴雨水汽源地和输送特征分析.docxVIP

? ? 7月5 6日武汉江夏特大暴雨水汽源地和输送特征分析 ? ? 张芳丽，李国平，李武阶 （1.武汉市江夏区气象局，武汉 430200；2.成都信息工程大学大气科学学院，成都 610225；3.气象灾害预报预警与评估省部共建协同创新中心，南京 210044；4.武汉市气象台，武汉 430040） 引 言 梅雨期暴雨是我国洪涝灾害的主要因素之一(周曾奎，1996；陶诗言等，1998；崔讲学，2011)。武汉市位于华中腹地，长江与汉江在此交汇，每到梅雨期，受夏季风影响，暴雨明显增多，造成降水集中、持续时间长，阶段强降水严重影响城市运行和市民生命财产安全，使得城市防汛决策气象服务压力倍增。因此，对武汉市梅雨期极端降水天气过程进行深入研究尤为必要。 关于武汉市及鄂东地区暴雨天气的环流背景、影响系统及其成因、物理量场特征、触发维持机制以及观测分析等，已有不少科技工作者进行了较为深入的研究(李世刚等，2007；李明等，2009；Yao et al，2010；Yin et al，2010；韩芳蓉等，2017)。对于极端降水事件，充沛的水汽输送和水汽辐合是短时间内产生大规模降水的必要条件(王婧羽等，2014；宋桂英等，2015；王佳津等，2015)。然而就目前研究状况而言，针对梅雨期武汉水汽输送源区的研究还不多见，前人的研究多是围绕我国东部及长江流域的水汽输送问题。一般认为中国夏季极端降水与南海以及孟加拉湾地区的水汽输送有密切关系(Tao and Chen，1987)，我国东部大陆的水汽主要来自西南方向，其次是东南方向(施永年等，1982)。针对长江中下游开展的研究则发现长江中下游地区水汽主要来源于孟加拉湾以及华南的水汽输送(谢安等，2002)，降水偏多年的水汽则主要与孟加拉湾、南海和西太平洋的水汽输送有关(徐祥德等，2013)。 以上关于水汽通道的研究大多采用欧拉方法，仅能定性描述水汽输送，无法定量刻画具体的水汽源地和路径，而拉格朗日法可以通过空气块在不同时间的位置，定量地刻画出具体的水汽源地和路径(江志红等，2011；杨浩等，2014)，近年来被广泛用于诊断水汽源区。江志红等(2017)通过HYSPLIT模式进行个例研究发现，印度洋、孟加拉湾、南海和太平洋是1998年长江流域特大洪水的主要水汽源地。陈明亚等(2014)基于拉格朗日方法分析了江淮、江南和华南3个不同区域多个持续性暴雨过程(Persistent Heavy Rainfall events，PHR)期间的水汽通道和水汽输送特征，发现水汽通道及其贡献率的差异主要集中在南海和西太平洋地区。陈斌等(2011)利用拉格朗日方法定量分析发现阿拉伯海、印度半岛、孟加拉湾、中南半岛的缅甸以及中国西南部的川、滇等地区为中国东部极端降水事件贡献了约80%的水汽。孙建华等(2016)利用拉格朗日方法进行多个例合成指出PHR期间的3条水汽输送路径分别是源自热带印度洋的西南路径、源自中国南海的偏南路径和来自西太平洋的东南路径。 这些研究对指导暴雨分析和预报起到了很好的作用，但是暴雨发生发展机理不尽相同，故深入分析一些特定地区发生的暴雨天气个例仍有必要。因此本文以2020年梅雨期发生在武汉市江夏区的一次特大暴雨过程为例，重点探讨了本次特大暴雨的水汽输送特征，并定量分析不同源地的水汽输送贡献率以得到主要水汽源地和输送路径，以期更好地认识局地暴雨的形成机制，为今后当地类似强降水预报提供一些参考依据。 1 资料与方法 1.1 资料 (1)降水资料：由武汉市气象局提供的189个地面气象站逐小时降水数据，时间段为2020年7月5日08时—6日12时(北京时，下同)；(2)大气环流资料：由欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的ERA5全球逐小时再分析数据，时间段为2020年7月5日00时—6日23时，空间分辨率为0.25°×0.25°，垂直37层，包括地面气压、位势高度、温度、相对湿度、比湿、垂直速度以及风场等信息；(3)轨迹模式资料：资料来源同大气环流资料，但时间段为2020年6月26日08时—7月6日12时。 1.2 研究方法 本文使用HYSPLIT模式对江夏特大暴雨进行模拟，该模式由美国NOAA空气资源实验室开发，它假定粒子的移动轨迹是其在时间和空间上位置矢量的积分，粒子的最终位置由初始位置和第一猜测位置的平均速度计算得到。该模式采用地形坐标，输入的气象数据在垂直方向上需要内插到地形追随坐标系统上。有关该模式以及聚类方法详见Draxler和Hess(1998)的研究。模式输出结果包括：三维空间位置(经度、纬度、高度)、温度、比湿等，模拟结果每1 h输出一次。利用上述模拟结果，使用拉格朗日轨迹追踪分析方法，追踪对降水有重要贡献的气块，确定水汽源区。目标气块识别方法参考了江志红等(2013)和曾钰婷等