2009年7月20-22日牡丹江強(qiáng)降雨分析

宋濤，路平平，龍妍妍

（1.牡丹江市氣象局，黑龍江牡丹江157000；2.中國民用航空飛行學(xué)院，四川廣漢 618307）

2009年7月20-22日牡丹江強(qiáng)降雨分析

宋濤1，路平平1，龍妍妍2

（1.牡丹江市氣象局，黑龍江牡丹江157000；2.中國民用航空飛行學(xué)院，四川廣漢 618307）

利用地面、高空觀測資料，分析了2009年7月20-22日牡丹江地區(qū)的強(qiáng)降雨天氣形成原因。此次強(qiáng)降雨主要由東北冷渦配合低空急流共同作用產(chǎn)生，東北冷渦使大氣低層輻合、高層輻散，其產(chǎn)生的抽氣機(jī)效應(yīng)使上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)；低空急流為降雨提供了充沛的水汽輸送。此次強(qiáng)降水，日本數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品預(yù)報(bào)出了降水中心，與實(shí)況比較吻合。研究結(jié)果對(duì)提高東北冷渦影響下的牡丹江地區(qū)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)具有一定指導(dǎo)作用。

東北冷渦；低空急流；水汽輸送

1 引言

強(qiáng)降雨是牡丹江地區(qū)夏季的主要災(zāi)害性天氣之一,也是預(yù)報(bào)工作者重點(diǎn)關(guān)注的問題之一。很多學(xué)者都對(duì)暴雨進(jìn)行了深入的研究，鄭秀雅、張廷治等[1]總結(jié)了東北冷渦產(chǎn)生的環(huán)流形勢及形成機(jī)制，指出東北冷渦的形成常伴隨著鄂霍次克海阻高的維持；孫力[2]在研究中強(qiáng)調(diào)了非絕熱加熱、斜壓大氣不穩(wěn)定的作用。

牡丹江地區(qū)屬丘陵地帶，地形復(fù)雜，加之每次過程出現(xiàn)天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展規(guī)律都不盡相同，所以很難準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)降雨的落區(qū)及強(qiáng)度。2009年7月20-22日牡丹江地區(qū)出現(xiàn)大范圍強(qiáng)降雨天氣，此次降雨過程具有持續(xù)時(shí)間長、局地強(qiáng)度大的特點(diǎn)，致災(zāi)明顯。因此了解其特征對(duì)于以后的強(qiáng)降雨預(yù)報(bào)非常必要。本文利用地面、高空實(shí)況觀測資料與數(shù)值預(yù)報(bào)、雷達(dá)產(chǎn)品等資料,從熱力、水汽、動(dòng)力等基本物理?xiàng)l件入手,分析了此次特大暴雨產(chǎn)生的環(huán)流背景及物理量特征等,以期提高對(duì)這類降雨的認(rèn)識(shí)和預(yù)報(bào)能力。

2 強(qiáng)降雨特征

2009年7月20日08時(shí)之前牡丹江西部出現(xiàn)降雨天氣，然后擴(kuò)及全區(qū)。從表1可看出，有7個(gè)國家氣象站降雨量在25 mm以上，其中一半以上站點(diǎn)在50 mm左右。從表2可看出，有6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨量超過60 mm，冶山村降雨超過100 mm，其中治山村、河西、古城1 h最大降雨量超過20 mm，出現(xiàn)了強(qiáng)降雨天氣。此階段的降雨強(qiáng)度大，影響范圍廣，持續(xù)時(shí)間長，部分站點(diǎn)出現(xiàn)暴雨。

表1 2009年7月20日08時(shí)-22日14時(shí)國家氣象站降雨量

表2 2009年7月20日08時(shí)-22日14時(shí)牡丹江鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雨量

3 環(huán)流形勢分析

3.1 高空形勢演變

19日20 時(shí)東北冷渦位于黑龍江省北部，并伴隨有東西向的伸向內(nèi)蒙古東北部的橫槽，在橫槽的北部不斷有冷空氣補(bǔ)充南下，向槽線上輸送冷平流，從而使得高空槽加深發(fā)展（圖1a）。

圖1 2009年7月19-21日高空環(huán)流形勢

20日20 時(shí)東北冷渦主體南下，高空槽轉(zhuǎn)豎，引導(dǎo)冷空氣南下，牡丹江位于槽前（圖1b）。700 hPa環(huán)流形勢與500 hPa環(huán)流形勢接近，為深厚的冷低壓系統(tǒng)，高空槽前西南低空急流有利于將黃海的水汽輸送到牡丹江上空，而東北冷渦的旋轉(zhuǎn)將日本海水汽源源不斷的輸送到牡丹江地區(qū)（圖1c）。

20日20 時(shí)-22日20時(shí)東北冷渦持續(xù)控制牡丹江地區(qū)，21日08時(shí)以后輸送到牡丹江地區(qū)的水汽主要來自于日本海（圖1d）。22日20時(shí)以后東北冷渦減弱東移，23日08時(shí)高空冷渦中心位于俄羅斯的阿穆爾河區(qū)域。

3.2 地面形勢演變

19日20 時(shí)在內(nèi)蒙古中部出現(xiàn)一地面低壓（圖

2a），之后低壓東移北上，20日08時(shí)低壓中心位于吉林東部,控制黑龍江省南部地區(qū)。20日20時(shí)接近牡丹江西部（圖2b），21日02時(shí)低壓中心移至牡丹江地區(qū)，之后一直控制牡丹江地區(qū)至22日14時(shí)。地面低壓從南向北移動(dòng)到牡丹江地區(qū)時(shí)，引導(dǎo)海上水汽輸送到牡丹江地區(qū)，為當(dāng)?shù)靥峁┝怂麠l件，同時(shí)也為地面水汽的輻合上升帶來有利條件。22日14時(shí)以后地面低壓減弱。

3.3 低空急流

圖2 海平面氣壓場

在低層850 hPa（圖略），20日20時(shí)從黃海至牡丹江開始出現(xiàn)偏南急流，急流軸呈西南-東北向，最大風(fēng)速為12 m/s。隨著高空東北冷渦向南移動(dòng)，低空急流區(qū)向東移動(dòng)，21日20時(shí)急流區(qū)已移到日本海至牡丹江一線，最大風(fēng)速達(dá)16 m/s。急流軸的左前方是正切變渦度區(qū)，有利于對(duì)流活動(dòng)發(fā)生。低空急流最大風(fēng)速中心的前方有明顯的水汽輻合、質(zhì)量輻合或者強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，這對(duì)強(qiáng)降雨活動(dòng)的連續(xù)發(fā)展極為有利。

3.4 垂直運(yùn)動(dòng)

強(qiáng)降雨的產(chǎn)生必須有高低空氣流的密切配合，產(chǎn)生較強(qiáng)的輻合上升運(yùn)動(dòng)。垂直運(yùn)動(dòng)使大氣中的能量轉(zhuǎn)換得以實(shí)現(xiàn)，并會(huì)引起水汽、熱量、動(dòng)量和渦度等的垂直輸送。從垂直速度場可看出（圖略），20日20時(shí)牡丹江地區(qū)大氣垂直運(yùn)動(dòng)是上升的，對(duì)流層低層到250 hPa都位于上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，牡丹江地區(qū)在20日14-20時(shí)出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣，有3個(gè)國家氣象站降雨量超過10 mm，最大降雨量為28 mm。21日08時(shí)低空存在上升運(yùn)動(dòng),牡丹江08-14時(shí)有3個(gè)站降雨量超過10 mm，最大降雨量為21 mm。22日08時(shí)、20時(shí)牡丹江地區(qū)低空均處在上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，08-14時(shí)有兩個(gè)站出現(xiàn)10 mm降雨量。

4 數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的檢驗(yàn)

從日本傳真來看，黑龍江省東部為一強(qiáng)降雨落區(qū)，中心降雨強(qiáng)度28 mm，19日20時(shí)傳真預(yù)報(bào)19-22日牡丹江地區(qū)有一次明顯降雨過程（圖3a）。FXFE572傳真圖700 hPa上牡丹江處于水汽飽和區(qū)，850 hPa有明顯風(fēng)切變線，對(duì)水汽輸送與低層輻合起重要作用（圖3b）。歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)850 hPa溫度預(yù)報(bào)19-22日牡丹江地區(qū)受冷空氣控制，有一次明顯的降溫過程，降溫幅度在6℃左右。

5 結(jié)論

2009年7月20-22日牡丹江強(qiáng)降雨主要由高空冷渦和地面低壓共同影響產(chǎn)生。

圖3 日本數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品

（1）高空冷渦維持，冷渦后部不斷有冷空氣補(bǔ)充，以及地面低壓的維持，為強(qiáng)降雨天氣創(chuàng)造了有利的大尺度環(huán)流背景。

（2）低層暖濕急流輸送為強(qiáng)降雨提供了充足的水汽和能量，導(dǎo)致強(qiáng)降雨多次出現(xiàn)。

（3）東北冷渦南下，最初導(dǎo)致牡丹江強(qiáng)降雨是系統(tǒng)性降雨，雷達(dá)回波顯示為層狀云降水。

（4）對(duì)于此次降水過程，歐洲數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品較好的預(yù)報(bào)出了冷空氣的影響，日本傳真對(duì)降雨落區(qū)具有很好的指導(dǎo)作用。

[1]鄭秀雅，張庭治，白人海.東北冷渦分類、形成過程及暴雨模式[M].北京：氣象出版社，1992：468-476.

[2]孫力.兩例爆發(fā)性東北低壓的對(duì)比診斷分析[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，1995,6（4）：468-476.

Analysis of a heavy precipitation happened during July 20-22,2009 in Mudanjiang

SONG Tao1,LU Ping-ping1,LONG Yan-yan2
（1.Mudanjiang Meteorological Bureau,Heilongjiang Mudanjiang 157000;2.Civil Aviation Flight University of China,Sichuan Guanghan 618307）

Analyzed the cause of a heavy precipitation happened during July 20-22,2009 in Mudanjiang with the ground and aerial observation data.It found that both the northeast cold vortex and low-level jet led to the precipitation.The northeast cold vortex made the atmosphere convergent in low level and divergent in high level, its suction effect can strengthen the ascending motion of the air and the low-level jet provided abundant water vapor to that precipitation at the same time.The result of research can play a guiding role to the forecast of precipitation in Mudanjiang which is caused by the northeast cold vortex..

northeast cold vortex;low-level jet;water vapor transportation

P458.1+21.1

A

1002－252X（2012）01－0010－03

2011－12－6

宋濤（1975-），男，遼寧省莊河市人，成都信息工程學(xué)院，本科生，工程師.