7月5-6日武漢江夏特大暴雨水汽源地和輸送特征分析

7月56日武漢江夏特大暴雨水汽源地和輸送特征分析

張芳麗，李國(guó)平，李武階（1.武漢市江夏區(qū)氣象局，武漢430200；2.成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，成都610225；3.氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，南京210044；4.武漢市氣象臺(tái)，武漢430040）引言梅雨期暴雨是我國(guó)洪澇災(zāi)害的主要因素之一(周曾奎，1996；陶詩(shī)言等，1998；崔講學(xué)，2011)。武漢市位于華中腹地，長(zhǎng)江與漢江在此交匯，每到梅雨期，受夏季風(fēng)影響，暴雨明顯增多，造成降水集中、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，階段強(qiáng)降水嚴(yán)重影響城市運(yùn)行和市民生命財(cái)產(chǎn)安全，使得城市防汛決策氣象服務(wù)壓力倍增。因此，對(duì)武漢市梅雨期極端降水天氣過(guò)程進(jìn)行深入研究尤為必要。關(guān)于武漢市及鄂東地區(qū)暴雨天氣的環(huán)流背景、影響系統(tǒng)及其成因、物理量場(chǎng)特征、觸發(fā)維持機(jī)制以及觀測(cè)分析等，已有不少科技工作者進(jìn)行了較為深入的研究(李世剛等，2007；李明等，2009；Yaoetal，2010；Yinetal，2010；韓芳蓉等，2017)。對(duì)于極端降水事件，充沛的水汽輸送和水汽輻合是短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大規(guī)模降水的必要條件(王婧羽等，2014；宋桂英等，2015；王佳津等，2015)。然而就目前研究狀況而言，針對(duì)梅雨期武漢水汽輸送源區(qū)的研究還不多見(jiàn)，前人的研究多是圍繞我國(guó)東部及長(zhǎng)江流域的水汽輸送問(wèn)題。一般認(rèn)為中國(guó)夏季極端降水與南海以及孟加拉灣地區(qū)的水汽輸送有密切關(guān)系(TaoandChen，1987)，我國(guó)東部大陸的水汽主要來(lái)自西南方向，其次是東南方向(施永年等，1982)。針對(duì)長(zhǎng)江中下游開(kāi)展的研究則發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江中下游地區(qū)水汽主要來(lái)源于孟加拉灣以及華南的水汽輸送(謝安等，2002)，降水偏多年的水汽則主要與孟加拉灣、南海和西太平洋的水汽輸送有關(guān)(徐祥德等，2013)。以上關(guān)于水汽通道的研究大多采用歐拉方法，僅能定性描述水汽輸送，無(wú)法定量刻畫(huà)具體的水汽源地和路徑，而拉格朗日法可以通過(guò)空氣塊在不同時(shí)間的位置，定量地刻畫(huà)出具體的水汽源地和路徑(江志紅等，2011；楊浩等，2014)，近年來(lái)被廣泛用于診斷水汽源區(qū)。江志紅等(2017)通過(guò)HYSPLIT模式進(jìn)行個(gè)例研究發(fā)現(xiàn)，印度洋、孟加拉灣、南海和太平洋是1998年長(zhǎng)江流域特大洪水的主要水汽源地。陳明亞等(2014)基于拉格朗日方法分析了江淮、江南和華南3個(gè)不同區(qū)域多個(gè)持續(xù)性暴雨過(guò)程(PersistentHeavyRainfallevents，PHR)期間的水汽通道和水汽輸送特征，發(fā)現(xiàn)水汽通道及其貢獻(xiàn)率的差異主要集中在南海和西太平洋地區(qū)。陳斌等(2011)利用拉格朗日方法定量分析發(fā)現(xiàn)阿拉伯海、印度半島、孟加拉灣、中南半島的緬甸以及中國(guó)西南部的川、滇等地區(qū)為中國(guó)東部極端降水事件貢獻(xiàn)了約80%的水汽。孫建華等(2016)利用拉格朗日方法進(jìn)行多個(gè)例合成指出PHR期間的3條水汽輸送路徑分別是源自熱帶印度洋的西南路徑、源自中國(guó)南海的偏南路徑和來(lái)自西太平洋的東南路徑。這些研究對(duì)指導(dǎo)暴雨分析和預(yù)報(bào)起到了很好的作用，但是暴雨發(fā)生發(fā)展機(jī)理不盡相同，故深入分析一些特定地區(qū)發(fā)生的暴雨天氣個(gè)例仍有必要。因此本文以2020年梅雨期發(fā)生在武漢市江夏區(qū)的一次特大暴雨過(guò)程為例，重點(diǎn)探討了本次特大暴雨的水汽輸送特征，并定量分析不同源地的水汽輸送貢獻(xiàn)率以得到主要水汽源地和輸送路徑，以期更好地認(rèn)識(shí)局地暴雨的形成機(jī)制，為今后當(dāng)?shù)仡愃茝?qiáng)降水預(yù)報(bào)提供一些參考依據(jù)。1資料與方法1.1資料(1)降水資料：由武漢市氣象局提供的189個(gè)地面氣象站逐小時(shí)降水?dāng)?shù)據(jù)，時(shí)間段為2020年7月5日08時(shí)—6日12時(shí)(北京時(shí)，下同)；(2)大氣環(huán)流資料：由歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(ECMWF)提供的ERA5全球逐小時(shí)再分析數(shù)據(jù)，時(shí)間段為2020年7月5日00時(shí)—6日23時(shí)，空間分辨率為0.25°×0.25°，垂直37層，包括地面氣壓、位勢(shì)高度、溫度、相對(duì)濕度、比濕、垂直速度以及風(fēng)場(chǎng)等信息；(3)軌跡模式資料：資料來(lái)源同大氣環(huán)流資料，但時(shí)間段為2020年6月26日08時(shí)—7月6日12時(shí)。1.2研究方法本文使用HYSPLIT模式對(duì)江夏特大暴雨進(jìn)行模擬，該模式由美國(guó)NOAA空氣資源實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)，它假定粒子的移動(dòng)軌跡是其在時(shí)間和空間上位置矢量的積分，粒子的最終位置由初始位置和第一猜測(cè)位置的平均速度計(jì)算得到。該模式采用地形坐標(biāo)，輸入的氣象數(shù)據(jù)在垂直方向上需要內(nèi)插到地形追隨坐標(biāo)系統(tǒng)上。有關(guān)該模式以及聚類方法詳見(jiàn)Draxler和Hess(1998)的研究。模式輸出結(jié)果包括：三維空間位置(經(jīng)度、緯度、高度)、溫度、比濕等，模擬結(jié)果每1h輸出一次。利用上述模擬結(jié)果，使用拉格朗日軌跡追蹤分析方法，追蹤對(duì)降水有重要貢獻(xiàn)的氣塊，確定水汽源區(qū)。目標(biāo)氣塊識(shí)別方法參考了江志紅等(2013)和曾鈺婷等(2020)的方法，主要包括以下幾個(gè)步驟：(1)根據(jù)重點(diǎn)關(guān)注的降水區(qū)空間分布特征，確定模擬區(qū)域(114°—114.5°E，29.75°—30.25°N)，每隔0.25°選一個(gè)點(diǎn)，其空間起始點(diǎn)共有12個(gè)。結(jié)合特大暴雨階段對(duì)流層中下層比濕高值區(qū)以及水汽輻合大值區(qū)的垂直分布(圖1)，選取700、850和925hPa作為模擬的初始高度。圖12020年7月5日08時(shí)—6日12時(shí)暴雨區(qū)(114°—114.5°E,29.75°—30.25°N)平均水汽通量散度(a，單位:10-5g·s-1·hPa-1·cm-2)和比濕(b，單位:g·kg-1)的高度-時(shí)間剖面圖Fig.1Height-timeprofileof(a)moisturefluxdivergence(unit:10-5g·s-1·hPa-1·cm-2)and(b)specifichumidity(unit:g·kg-1)inheavyrainarea(114°—114.5°E,29.5°—30.25°N)from08∶00BT5to12∶00BT6July2020(2)根據(jù)24h累計(jì)降水量最大的區(qū)域站的降水發(fā)生時(shí)段，確定積分時(shí)間段：2020年7月5日04時(shí)—6日12時(shí)，從目標(biāo)降水區(qū)域出發(fā)，向前追蹤9d，這里使用9d，是因?yàn)橐酝芯?Numaguti，1999；Trenberth，1999)發(fā)現(xiàn)，水汽在大氣中的平均滯留時(shí)間約為10d，但是本文通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)9d前與10d前的位置變化已不大，加之模擬時(shí)間越長(zhǎng)，誤差越大，故本文的后向追蹤時(shí)間選9d，最終共得到1188條軌跡；(3)采用Dorling等(1992)提出的軌跡聚類分析方法確定軌跡聚類的條數(shù)；(4)確定后向追蹤的氣團(tuán)到達(dá)研究區(qū)前某一時(shí)刻所處位置，然后統(tǒng)計(jì)(2°×2°)的網(wǎng)格內(nèi)氣塊的個(gè)數(shù)，最后計(jì)算每個(gè)區(qū)域網(wǎng)格內(nèi)的水汽輸送貢獻(xiàn)率，其計(jì)算公式為(江志紅等，2013)其中，qlast表示空氣塊到達(dá)最終位置的比濕，m表示該源地所包含的空氣塊數(shù)，n表示所有的空氣塊總數(shù)。本文水汽收支的計(jì)算公式(朱乾根等，2007；張萬(wàn)誠(chéng)等，2011)為(2)式中，g為重力加速度，q為比濕，ps為地表氣壓，pt為頂部氣壓，為了更好的了解大氣的垂直收支情況，本文將整層大氣水汽收支劃分為三個(gè)部分，即對(duì)流層低層(地表至700hPa)，對(duì)流層中層(700—500hPa)，對(duì)流層高層(500—200hPa)。l為水平邊界的長(zhǎng)度，vn為垂直于邊界的法向速度，m的值取0或1。為了便于討論，計(jì)算北邊界和東邊界時(shí)，F(xiàn)v取反號(hào)，以使各邊界Fv為正值表示流入，負(fù)值表示流出，因此本文中南邊界和西邊界取0，北邊界和東邊界取1。2降水概況及環(huán)流特征2020年7月5—6日，武漢南部出現(xiàn)大暴雨、局地特大暴雨天氣，其中位于武漢東南部的江夏地區(qū)出現(xiàn)250mm以上的特大暴雨中心(圖2a)，最強(qiáng)暴雨中心位于烏龍泉街道，24h降水量達(dá)到435.4mm，該站6日04—05時(shí)出現(xiàn)88.3mm的最強(qiáng)小時(shí)降水，突破江夏有氣象觀測(cè)記錄以來(lái)小時(shí)雨強(qiáng)極值。分析5日08時(shí)—6日08時(shí)江夏全區(qū)自動(dòng)氣象站雨量分布發(fā)現(xiàn)，累積雨量200mm以上的有15站、250mm以上的有5站，其中有4站出現(xiàn)1h雨量大于等于50mm且3h雨量大于等于100mm，是一次非常典型的極端短時(shí)強(qiáng)降水(俞小鼎，2013)，具有累積雨量多、暴雨強(qiáng)度大、極端性強(qiáng)、災(zāi)害損失重等特點(diǎn)。根據(jù)烏龍泉站的小時(shí)雨量變化圖(圖2b)可以看出，特大暴雨從5日早晨開(kāi)始發(fā)展，持續(xù)16h，降水表現(xiàn)出明顯的對(duì)流特征，短時(shí)雨強(qiáng)大，故本文選定的研究時(shí)段為5日08時(shí)—6日12時(shí)。此外，根據(jù)特大暴雨的空間分布特征以及江夏的地理位置(114.03°—114.59°E，29.96°—30.56°N，數(shù)據(jù)來(lái)自江夏區(qū)人民政府網(wǎng))，確定研究區(qū)域?yàn)?14°—114.5°E，29.75°—30.5°N。圖22020年7月5日08時(shí)—6日08時(shí)武漢24h累計(jì)降雨量(a)以及2020年7月5日08時(shí)—6日12時(shí)烏龍泉站逐小時(shí)降雨演變(b)(單位:mm)Fig.224-hraccumulatedprecipitationof(a)Wuhanand(b)Jiangxiafrom08∶00BT5to08∶00BT6July2020and(c)hourlyprecipitationofWulongquanfrom08∶00BT5to12∶00BT6July2020(unit:mm)圖3a、b為5日08時(shí)的ERA5資料顯示的500hPa環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)和700hPa風(fēng)場(chǎng)分布圖，5日08時(shí)，500hPa亞歐中高緯呈現(xiàn)“兩槽一脊”型，西西伯利亞地區(qū)存在一個(gè)中亞低渦環(huán)流，配合有冷中心，我國(guó)東部沿海存在穩(wěn)定深厚的大槽，大槽由東西伯利亞冷渦向南延伸至長(zhǎng)江流域，槽線主要位于120°E左右，低渦東側(cè)的貝湖附近存在一個(gè)高壓脊，溫度脊與高壓脊位相基本一致，說(shuō)明此時(shí)高壓脊已經(jīng)發(fā)展至成熟階段，這也使得位于我國(guó)東部地區(qū)的大槽穩(wěn)定少動(dòng)，有利于低值系統(tǒng)持續(xù)影響長(zhǎng)江中下游地區(qū)。西太平洋副熱帶高壓(以下簡(jiǎn)稱“副高”)呈穩(wěn)定帶狀，西伸明顯，脊點(diǎn)至110°E，脊線位于20°N左右，此時(shí)中緯度環(huán)流平直，川東不斷有短波東移影響鄂東地區(qū)，這是強(qiáng)降水天氣發(fā)生的有利環(huán)流形勢(shì)，武漢位于低槽區(qū)。700hPa上從孟加拉灣經(jīng)我國(guó)西南地區(qū)至鄂東南存在一條水汽輸送帶，在湖北中東部沿江地帶變?yōu)槠鳉饬?，可以看到武漢主要受偏西氣流控制，進(jìn)入武漢后風(fēng)速明顯加強(qiáng)。6日05時(shí)(圖3c、d)降水達(dá)到最強(qiáng)時(shí)，500hPa溫壓場(chǎng)與初始時(shí)刻無(wú)太大變化，副高略微東退，700hPa的風(fēng)場(chǎng)由偏西風(fēng)變?yōu)槲髂巷L(fēng)，江漢平原至武漢南部出現(xiàn)風(fēng)速超過(guò)16m·s-1的低空急流。圖32020年7月5日08時(shí)(a，b)和6日05時(shí)(c，d)500hPa高度場(chǎng)(紅色實(shí)線，單位:dagpm)、溫度場(chǎng)(陰影,單位:°C)，700hPa風(fēng)場(chǎng)(箭頭,單位:m·s-1)的合成圖(圖b和圖d分別為圖a和圖c中藍(lán)框區(qū)域內(nèi)700hPa風(fēng)場(chǎng)(箭頭，單位:m·s-1)和急流區(qū)(綠色陰影，風(fēng)速v≥12m·s-1)，黑框區(qū)域內(nèi)代表暴雨區(qū))Fig.3Compositepatternsforgeopotentialheight(solidblackline,unit:dagpm)andtemperature(shading,unit:°C)at500hPa,windsat700hPa(arrow,unit:m·s-1)at(a,b)08∶00BTon5and(c,d)05∶00BTon6July2020,Fig.3bandFig.3darewinds(arrow,unit:m·s-1)andlow-leveljet(greenshading,v≥12m·s-1)at700hPaintheblueboxofFig.3aandFig.3c,respectively.Theblackboxrepresentstherainstormarea圖4a、b分別為7月5日08時(shí)和6日05時(shí)850hPa的風(fēng)場(chǎng)分布圖，由圖可知，低層850hPa西南低空急流強(qiáng)盛，5日08時(shí)湖北西北部為西北氣流，與湖南地區(qū)北上的西南氣流交匯于湖北中部，形成東北-西南向切變線，江夏位于切變線南側(cè)的西南暖濕氣流中，最大風(fēng)速超過(guò)16m·s-1。6日05時(shí)，鄂西北北風(fēng)減弱，鄂東南西南風(fēng)強(qiáng)勁超過(guò)20m·s-1，江漢平原南部有一中小尺度低渦生成，由低渦中心向東形成一條準(zhǔn)東西向的暖式切變線，此時(shí)江夏位于低空急流出口區(qū)的左前方，動(dòng)力和水汽條件均達(dá)到最佳。圖42020年7月5日08時(shí)(a)和6日05時(shí)(b)850hPa風(fēng)場(chǎng)(箭頭，單位:m·s-1)和急流區(qū)(陰影，風(fēng)速v≥12m·s-1)的合成圖(紅框區(qū)域內(nèi)代表暴雨區(qū))Fig.4Compositediagramofwinds(arrow,unit:m·s-1)andlow-leveljet(greenshading,v≥12m·s-1)at850hPaat(a)08∶00BTon5and(b)05∶00BTon6July2020.Theredboxrepresentstherainstormarea3特大暴雨的水汽通量特征及收支狀況分析3.1水汽通量特征首先分析地面到200hPa水汽通量的垂直積分以了解對(duì)流層整層的水汽輸送情況。如圖5a所示，5日07時(shí)(暴雨發(fā)生的前一時(shí)刻)，暴雨區(qū)的水汽輸送主要以經(jīng)向輸送為主，兩支水汽輸送通道同時(shí)建立，一條索馬里急流水汽通道，途徑阿拉伯海與孟加拉灣經(jīng)中南半島南海北部進(jìn)入長(zhǎng)江流域，另一條為副高外側(cè)的偏南氣流，途徑南海進(jìn)入暴雨區(qū)，兩支水汽通道在我國(guó)南方匯合，將海洋上的水汽源源不斷的輸送到暴雨區(qū)，并與東西伯利亞冷渦引導(dǎo)而下的冷空氣在暴雨區(qū)對(duì)峙，造成本次江夏出現(xiàn)特大暴雨。6日05時(shí)(圖5b)，水汽的輸送結(jié)構(gòu)保持不變，但副高配合的水汽輸送帶影響范圍不斷擴(kuò)大，暴雨區(qū)上空水汽通量明顯增強(qiáng)，降水強(qiáng)度亦在該時(shí)刻達(dá)到峰值(圖2c)。圖52020年7月5日07時(shí)(a)和6日05時(shí)(b)整層大氣水汽輸送通量(箭頭及陰影表示，單位:kg·m-1·s-1)的分布圖(綠框代表暴雨區(qū))Fig.5Theintegratedatmosphericcolumnmoistureflux(Arrowsandshadows,unit:kg·m-1·s-1)at(a)07∶00BTon5and(b)05∶00BTon6July2020.Thegreenarearepresentstherainstormarea進(jìn)一步分析700與850hPa的水汽通量及其散度，可以更加清楚地看到上述特征，5日07時(shí)，西北氣流自鄂西北向長(zhǎng)江干流侵入(圖6a)，與北上的西南氣流在湖北中東部沿江地帶交匯為偏西氣流，渝、黔、湘、鄂四省交界附近出現(xiàn)了一個(gè)“人”字形輻合帶，造成700hPa暴雨區(qū)上空的水汽輻合。850hPa(圖6b)上空為較明顯水汽輻合的高值區(qū)，水汽通量散度最小值為-27.4·10-5g·s-1·hPa-1·cm-2。暴雨區(qū)的水汽主要來(lái)自索馬里急流經(jīng)阿拉伯海和孟加拉灣的水汽輸送以及副高外沿偏南氣流的水汽輸送。6日05時(shí)(圖6c、d)伴隨著低渦的出現(xiàn)，暴雨區(qū)上空水汽輻合強(qiáng)度顯著增加，此外，850hPa冷暖切變輻合帶近乎“一”字東西貫穿湖北中南部，強(qiáng)輻合出現(xiàn)在鄂東的暖式切變線上。結(jié)合武漢降水實(shí)況看，700hPa偏西交匯氣流沿江輻合帶的出現(xiàn)對(duì)應(yīng)暴雨的開(kāi)始，850hPa冷暖切變輻合帶的出現(xiàn)則對(duì)應(yīng)暴雨的增強(qiáng)。圖62020年7月5日07時(shí)(a，b)和6日05時(shí)(c，d)水汽通量(箭頭，單位:g·s-1·hPa-1·cm-1)及其散度(陰影，單位:10-5g·s-1·hPa-1·cm-2)的分布圖(綠框區(qū)域內(nèi)代表暴雨區(qū))Fig.6Thedistributionofmoistureflux(arrow,unit:g·s-1·hPa-1·cm-1)anditsdivergence(shaded,unit:10-5g·s-1·hPa-1·cm-2)at(a,b)07∶00BTon5and(c,d)05∶00BTon6July2020.Thegreenboxrepresentstherainstormarea3.2水汽收支分析為了評(píng)估各方向的水汽輸送對(duì)局地水汽輻合輻散的貢獻(xiàn)，我們分析了暴雨區(qū)四個(gè)邊界不同高度的水汽凈收支的時(shí)間演變。暴雨發(fā)生前，隨著西南季風(fēng)和南海季風(fēng)顯著增強(qiáng)，水汽輸入迅速增加，西邊界和南邊界的水汽輸入量顯著增加(圖7a、c)，水汽流入主要集中在對(duì)流層中低層(500hPa以下)，且一直維持在較高水平，對(duì)特大暴雨期間降水的維持有重要作用。北邊界和東邊界則為本次特大暴雨過(guò)程中的出流邊界(圖7b、d)，其中北邊界中低層在特大暴雨期為流出狀態(tài)，高層則為流入，東邊界整層均為水汽流出。從四條邊界的凈收支上看(圖7e)，南邊界與西邊界為水汽輸入邊界，占水汽總輸入的95%以上，東邊界為水汽的凈流出方，北邊界的流出相對(duì)較弱。從整體上看(圖7f)，特大暴雨期間暴雨區(qū)內(nèi)有較強(qiáng)的經(jīng)向輻合，緯向輻散，較強(qiáng)降水階段區(qū)域水汽凈收支亦有所增加。圖7特大暴雨過(guò)程中南邊界(a)、北邊界(b)、西邊界(c)、東邊界(d)、四個(gè)邊界(e)和經(jīng)向緯向(f)的水汽收支(單位:1010kg)圖(Low、Middle和Upper分別代表地表至700hPa、700—500hPa和500—200hPa,正值是輸入,負(fù)值是輸出)Fig.7Moisturebudget(unit:1010kg)oftheflowsfrom(a)southboundary,(b)northboundary,(c)westboundary,(d)eastboundary,(e)fourboundariesand(f)longitudeandlatitudeduringtherainstorm.Low,MiddleandUpperrepresentssurfaceto700hPa,700—500hPaand500—200hPa,respectively.Positiverepresentsinputandnegativerepresentsoutput4特大暴雨的水汽輸送通道及貢獻(xiàn)率分析4.1水汽輸送軌跡聚類分析通過(guò)第三節(jié)的分析尚無(wú)法確定哪路水汽對(duì)暴雨區(qū)起主要作用以及不同源地輸送的水汽對(duì)降水的貢獻(xiàn)率，因此本節(jié)通過(guò)氣團(tuán)拉格朗日軌跡追蹤的方法對(duì)這些問(wèn)題加以探討。利用HYSPLIT模式對(duì)氣塊逐層進(jìn)行后向追蹤，發(fā)現(xiàn)700hPa(圖8a、b)的主導(dǎo)軌跡為西南路徑，可分為三路，其中30%的軌跡最遠(yuǎn)可追溯至印度洋，其次是孟加拉灣的南部和中部，對(duì)應(yīng)的軌跡數(shù)量百分比為70%，三條軌跡在中南半島北部匯合從西邊界進(jìn)入暴雨區(qū)。對(duì)于850hPa的軌跡(圖8c、d)除印度洋和孟加拉灣通道外，還有一條南海通道，其貢獻(xiàn)率分別為39%、36%和25%。925hPa(圖8e、f)的水汽主要通過(guò)偏南路徑輸送到暴雨區(qū)，2條南方通道(西太平洋和南海通道)貢獻(xiàn)了85%的軌跡?？偟膩?lái)說(shuō)，影響本次特大暴雨的水汽輸送通道主要有3支，分別起源于印度洋、孟加拉灣和西太平洋。此外，隨著高度的增加，南方通道占比減少，而西南偏西通道占比增加。圖8前9d700hPa(a，b)，850hPa(c，d)和925hPa(e，f)目標(biāo)氣塊后向運(yùn)動(dòng)軌跡(彩色細(xì)實(shí)線)及目標(biāo)氣塊軌跡聚類(1、2、3、4分別代表水汽通道,小括號(hào)中數(shù)字代表每一類軌跡所占的比例)Fig.8Backtrajectoryoftheairparcels(fullcolorsolidline)andthecorrespondingpercentageofaveragetrajectoryat(a,b)700hPa,(c,d)850hPa,(e,f)925hPainthepast9days(1,2,3,4representsthedifferentmoisturechannel,respectively,andthenumbersinparenthesesrepresenttheproportionofeachtrajectory)4.2水汽源區(qū)對(duì)特大暴雨貢獻(xiàn)的定量估算王佳津等(2015)研究表明，水汽通道及其對(duì)應(yīng)通道上軌跡數(shù)量百分比與通道的水汽貢獻(xiàn)率不同，利用比濕計(jì)算的水汽貢獻(xiàn)率更能反映出水汽源區(qū)。此外，由于水汽輸送多集中在對(duì)流層低層和篇幅有限，故下文僅討論對(duì)流層低層(925hPa和850hPa)的氣塊到達(dá)目標(biāo)區(qū)域9d前的水汽輸送貢獻(xiàn)率的水平分布。分析925hPa的水汽源地分布(圖9a)可知，本次江夏特大暴雨925hPa上的水汽源地主要有3個(gè)：西太平洋、南海和孟加拉灣，北方路徑主要是東西伯利亞的冷渦向南延伸引導(dǎo)而下的冷空氣，水汽貢獻(xiàn)率非常微弱，可忽略不計(jì)，而副高外沿來(lái)自西太平洋的暖濕氣流則是925hPa上水汽的主要來(lái)源，貢獻(xiàn)了絕大部分水汽。對(duì)于850hPa的空氣塊(圖9b)來(lái)說(shuō)，9d前水汽源地的大值區(qū)位于印度洋北部與阿拉伯海和孟加拉灣連接處，向南可追蹤至南海與太平洋，印度洋源地的水汽輸送貢獻(xiàn)率高于南方源地。圖99d前925hPa(a)和850hPa(b)水汽源地水汽輸送貢獻(xiàn)率(單位:%)的空間分布Fig.9Spariturationdistributionofmoisturepercentage(unit:%)ofmoisturesourcesat(a)925hPaand(b)850hPabefore9d為了進(jìn)一步區(qū)分來(lái)自不同來(lái)源地區(qū)輸送的水汽對(duì)降水的貢獻(xiàn)率，將特大暴雨過(guò)程期間的水汽來(lái)源分為三個(gè)部分(圖10a)：印度洋、孟加拉灣-南海和西太平洋。圖10b顯示了來(lái)自不同源區(qū)水汽貢獻(xiàn)率的多寡，在本次暴雨過(guò)程中，孟加拉灣-南海水汽貢獻(xiàn)率最大，空氣塊攜帶的水汽約占水汽輸送總量的41%，西太平洋源地的水汽貢獻(xiàn)率第二大，占水汽總運(yùn)輸?shù)?4%，印度洋源區(qū)的水汽輸送貢獻(xiàn)率第三大，占比為24%。圖109d前水汽源地水汽輸送貢獻(xiàn)率的空間分布及其區(qū)域劃分(a,單位:%)