2011年“7·3”特大暴雨天氣過(guò)程診斷分析

蔣 王月, 陳權(quán)亮, 李麗麗

(成都信息工程學(xué)院大氣科學(xué)學(xué)院高原大氣與環(huán)境四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都610225)

0 引言

四川盆地位于長(zhǎng)江中上游地區(qū),是中國(guó)暴雨的多發(fā)地區(qū)之一。其復(fù)雜的地形地貌和處于青藏高原東側(cè)的特殊地理位置都導(dǎo)致了四川盆地夏季復(fù)雜的暴雨天氣系統(tǒng)。成都市為四川省會(huì)城市,屬亞熱帶季風(fēng)氣候,氣候溫暖,四季分明,降水充沛。全市年平均降水量為759.1～1155.0mm,全市年暴雨日數(shù)平均達(dá)2～4天,以 7、8月最多,全市一日最大降水量達(dá)143.1～356.6mm。2011年7月3日12時(shí)起,成都出現(xiàn)2011年入汛以來(lái)最強(qiáng)局部強(qiáng)降雨天氣過(guò)程,個(gè)別地方發(fā)生局部?jī)?nèi)澇。市區(qū)有18個(gè)加密雨量站在100毫米以上,其中武侯區(qū)地稅局加密雨量站為215.8mm,中心城區(qū)的單點(diǎn)最大降雨接近歷史極值。由于短時(shí)間內(nèi)降水量較大,成都市區(qū)部分道路和低洼易淹區(qū)出現(xiàn)積水,個(gè)別地方發(fā)生局部?jī)?nèi)澇,6個(gè)下穿隧道交通一度受阻。給全市居民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了巨大損失。成都市防災(zāi)減災(zāi)委員會(huì)透露,2011年6月30日至7月7日的強(qiáng)降雨造成全市因?yàn)?zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失超8億元。

很多學(xué)者對(duì)四川地區(qū)的暴雨開(kāi)展了大量研究。劉慶[1]等人指出四川省暴雨洪澇災(zāi)害具有出現(xiàn)頻率高、范圍廣、強(qiáng)度大、重復(fù)性、年際變化大等特點(diǎn)。主要發(fā)生在5～10月,以7～8月為盛,7月洪災(zāi)尤為嚴(yán)重。影響四川省暴雨發(fā)生的主要天氣系統(tǒng)有4大類(lèi):青藏高原上空低槽、低渦和切變線與地面冷空氣相配合,西南低渦,西太平洋副熱帶高壓,西南低空急流。郁淑華[2]的研究表明,四川盆地大暴雨的形成形勢(shì)背景主要是由副高和西風(fēng)帶低槽的相對(duì)位置決定。肖洪郁等[3]指出,影響四川暴雨的副高形式大概有不連續(xù)西伸北抬和突然加強(qiáng)西伸或北抬與突然東撤現(xiàn)象這幾類(lèi)。羅冰[4]通過(guò)對(duì)近年來(lái)的幾次有低層冷空氣侵入的暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬和診斷分析證實(shí),K指數(shù)、Q矢量輻合、螺旋度、位渦等物理量大值區(qū)的范圍和演變趨勢(shì)同暴雨范圍及演變趨勢(shì)基本一致。李國(guó)平[5]研究指出降水的發(fā)生、發(fā)展與濕位渦的時(shí)空演變有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,濕位渦高低層正負(fù)區(qū)疊加的配置是低渦暴雨發(fā)展的有利形勢(shì),MPV1負(fù)值中心和 MPV2正值中心及其包圍的密集區(qū)是暴雨產(chǎn)生的警戒區(qū)[6]。濕位渦由負(fù)變正預(yù)示著暴雨的威弱和消失[5]。吳國(guó)雄[7]指出濕位渦和比濕在等熵面有守恒性,濕位渦的正壓項(xiàng)和斜壓項(xiàng)在暴雨的發(fā)展中起到不同作用,且暴雨多發(fā)生在等熵面的陡峭地帶。王建中[8]等人通過(guò)研究指出強(qiáng)降水總是落在干位渦比較小的地方和濕位渦負(fù)中心暖氣流一側(cè)。壽紹文[9]等對(duì)等熵面上的氣壓和風(fēng)矢量的演變做了細(xì)致的分析,指出濕位渦可以沿等熵面的起伏爬升或下滑,將冷空氣輸送到不穩(wěn)定大氣中引起氣旋的發(fā)展。兩人均提到等相當(dāng)位溫面在暴雨區(qū)存在一個(gè)“漏斗狀”的通道。許多專(zhuān)家在對(duì)四川盆地內(nèi)觸發(fā)暴雨過(guò)程的機(jī)制進(jìn)行深入研究后認(rèn)為西南低渦的強(qiáng)烈發(fā)展對(duì)四川盆地暴雨的產(chǎn)生至關(guān)重要[10-11]。其中程麟生[12]等人發(fā)現(xiàn)高、低空氣旋性渦度中心在四川盆地附近上空的迭加和耦合是西南渦在成熟階段強(qiáng)烈發(fā)展的一種主要物理機(jī)制。

對(duì)暴雨天氣過(guò)程的分析有利于為以后的預(yù)報(bào)奠定基礎(chǔ),對(duì)物理量的診斷分析有利于深入了解暴雨發(fā)生發(fā)展機(jī)制,對(duì)預(yù)報(bào)和研究都有極大幫助。文中將診斷分析天氣過(guò)程的相關(guān)物理量,深入分析2011年“7.3”特大暴雨過(guò)程中天氣系統(tǒng)的影響,為預(yù)報(bào)提供一定的思路和參考。

圖1 7月3日00時(shí)～7月4日12時(shí)逐時(shí)雨量分布圖(實(shí)線為≥20.0mm/h站數(shù),虛線為≥15.0mm/h站數(shù),長(zhǎng)虛線為≥10.0mm/h站數(shù))

1 資料和方法

利用成都市204個(gè)自動(dòng)站觀測(cè)資料分析“7.3”特大暴雨的降水分布特征,進(jìn)一步使用NCEP逐6h資料和溫江站探空資料診斷分析此次過(guò)程的天氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布和變化特征。NCEP資料主要包括水汽、水平風(fēng)場(chǎng)、垂直速度等要素,分辨率為1°×1°。

2 天氣實(shí)況

圖1為成都地區(qū)(不計(jì)都江堰市)7月3日00時(shí)至7月4日12時(shí)的逐時(shí)雨量分布圖。圖中逐時(shí)累計(jì)降水量來(lái)自成都市204個(gè)(不計(jì)都江堰市)自動(dòng)站的雨量觀測(cè)值。由圖1可以看出,此次大過(guò)程從3日14時(shí)起至4日04時(shí)止,期間呈雙峰型,小時(shí)降水量和雨強(qiáng)在3日16～17時(shí)達(dá)到第一個(gè)峰值,其中有兩站3小時(shí)降水量累計(jì)達(dá)到180mm以上,達(dá)到特大暴雨級(jí)別。3日24小時(shí)累計(jì)降水有兩站達(dá)到200.0mm以上,27站達(dá)到100.0mm以上,第一次過(guò)程在3日20～22時(shí)減弱,累計(jì)總雨量回落到500mm以下,經(jīng)過(guò)3小時(shí)短暫間歇后又從23時(shí)開(kāi)始進(jìn)入第二次強(qiáng)降水過(guò)程。第二次過(guò)程主要發(fā)生在3日23時(shí)至4日03時(shí),累計(jì)降水量比第一次過(guò)程略少,而單站累計(jì)降水量≥20.0m/h和≥15.0mm/h的站數(shù)明顯多于第一次過(guò)程,其中單站累計(jì)降水量≥20.0mm/h站數(shù)達(dá)到74站。

圖2 成都地區(qū)6小時(shí)累計(jì)雨量實(shí)況圖(單位:mm)

圖2為成都地區(qū)6小時(shí)累計(jì)雨量實(shí)況圖。圖2(a)表示的是第一次降水過(guò)程,從圖中可以看出成都地區(qū)有兩個(gè)降水中心分別位于成都主城區(qū)和大邑、崇州的東南部,成都主城區(qū)上的強(qiáng)降水中心,最大累計(jì)雨量達(dá)到200mm以上。成都主城區(qū)形成內(nèi)澇就發(fā)生在第一次降水過(guò)程中。圖2(b)為第二次降水過(guò)程的6小時(shí)累計(jì)降水分布,這次降水中心集中在成都地區(qū)西部及西北部的大邑、崇州及邛崍地區(qū),影響范圍較第一次更大。

3 環(huán)流形勢(shì)分析

3.1 高空環(huán)流特征

這次大暴雨過(guò)程,是在中高緯歐亞地區(qū)呈現(xiàn)兩槽一脊型和低緯地區(qū)西太平洋副高西伸共同作用下的特定環(huán)流場(chǎng)中發(fā)生的。圖3為7月2日08時(shí)天氣形勢(shì)圖。在圖3(a)500hPa圖上可知中高緯歐亞地區(qū)呈現(xiàn)兩槽一脊型,588線西伸脊點(diǎn)位置在110°E附近,四川北部有一小槽。四川上空有一暖中心。高原東北部到青海南部有負(fù)變溫和負(fù)變高,說(shuō)明高原上有冷平流,體現(xiàn)有冷空氣侵入。2日20時(shí),500hPa中高緯維持兩槽一脊形勢(shì),兩長(zhǎng)波槽分別位于巴湖和哈爾濱南北一線,長(zhǎng)波脊位于貝湖一帶,溫度槽脊與之配合。隨著西太平洋副高的西伸,其西端的西南氣流與高原東部的偏北氣流形成切變或低槽。此次切變的風(fēng)速較弱。到4日20時(shí),中高緯度環(huán)流場(chǎng)仍然為兩槽一脊型,但其東移了大約10經(jīng)距。低緯地區(qū)的西太平洋副高,西伸明顯已經(jīng)伸至成都附近。

影響這次暴雨的高空系統(tǒng)主要是副高的突然加強(qiáng)西伸,在四川地區(qū)形成緯向型的空間分布,而緯向型副高所影響的天氣種類(lèi)多樣,降水強(qiáng)度變化也較大,突發(fā)性暴雨過(guò)程大多出現(xiàn)在此種副高類(lèi)型中。此次暴雨前副高的突變型式為:緯向東移型[13]。此類(lèi)暴雨主要集中在盆地中東部。此類(lèi)過(guò)程常具有突發(fā)性強(qiáng),極易造成山地災(zāi)害。副高加強(qiáng)時(shí),降雨很快就要開(kāi)始。當(dāng)貝湖低槽減弱向東北方向收縮時(shí),暴雨將很快結(jié)束。

圖3 7月2日08時(shí)天氣形勢(shì)圖

3.2 低空形勢(shì)場(chǎng)特征

由圖3(b)7月2日08時(shí)700hPa圖上可知西昌至川東南部有一直西南低空急流,盆地有一閉合低壓,有氣旋性輻合。結(jié)合圖3分析可知:03～04日隨著偏南氣流加強(qiáng),盆地西南部有渦生成并向東北方向移動(dòng)高原東北部形成冷高壓,其前部冷鋒與西伸西太平洋副高暖濕氣流在高原東北部附近區(qū)域形成輻合,產(chǎn)生強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng),有利于出現(xiàn)強(qiáng)降雨。

3.3 水汽輸送

由圖3(b)可知,在大暴雨過(guò)程前期,2日08時(shí)700hPa低空急流給成都市輸送了豐富的水汽和不穩(wěn)定能量,成都市有明顯的輻合和上升運(yùn)動(dòng),這對(duì)強(qiáng)降水的對(duì)流活動(dòng)的發(fā)展非常有利。2日08時(shí)850hPa的東南急流也建立進(jìn)一步加強(qiáng)向成都市水汽的輸送,2日20時(shí),西南急流建立,3日20時(shí)西南急流呈氣旋性彎曲,大暴雨發(fā)生發(fā)展,形成了第二次降水過(guò)程。

充分的水汽通量和充足的水汽供應(yīng)是產(chǎn)生大暴雨的大氣必備條件。

研究水汽通量能夠了解暴雨的水汽來(lái)源與這種水汽輸送與某些天氣系統(tǒng)的關(guān)系。水汽通量散度則與暴雨落區(qū)與雨量大小關(guān)系更為密切。水汽通量輻合提供了低層抬升和被抬升空氣潮濕程度的度量[14]。圖4為850hPa水汽通量分布圖。如圖4(a)所示,3日20時(shí)從孟加拉灣北上的西南急流中有一股氣流從貴州逆時(shí)針吹向重慶四川地區(qū),這一風(fēng)場(chǎng)的氣旋式切變加強(qiáng)了水汽輻合,圖4(b)所示時(shí)刻為第二次暴雨過(guò)程期間,由圖看出在貴州地區(qū)有一水汽通量大值區(qū),其配合風(fēng)場(chǎng)的氣旋式輸送,為第二次暴雨提供了水汽,水汽通量散度的正負(fù)強(qiáng)梯度區(qū)交界的正值區(qū)一側(cè)和水汽通量場(chǎng)上的氣旋式切變是第二次強(qiáng)降水落區(qū)的所在地。

本研究通過(guò)對(duì)比冠心病患者與健康者血清膽紅素、尿酸水平情況可知,冠心病患者血清膽紅素水平顯著低于健康者,尿酸水平顯著高于健康者,故而該良鄉(xiāng)鎮(zhèn)指標(biāo)能夠有效檢驗(yàn)冠心病情況。

圖4 850hPa水汽通量分布(單位:g·cm-1·hPa-1·s-1,陰影區(qū)為850hPa水汽通量,箭頭矢量代表850hPa風(fēng)場(chǎng))

由于有研究指出低層水汽通量散度負(fù)值輻合區(qū)的分布不僅對(duì)相應(yīng)時(shí)段降水落區(qū)指示較好,而且對(duì)于未來(lái)6h雨區(qū)分布也有一定參考性,所以其可作為短臨預(yù)警指標(biāo)[15]。圖5為沿104°E水汽通量散度的經(jīng)向垂直剖面,104°E為成都地區(qū)大致經(jīng)度。圖5(a)時(shí)刻為03日14時(shí),即暴雨起始時(shí)刻,水汽通量散度場(chǎng)表現(xiàn)為“正負(fù)正”結(jié)構(gòu),低層的負(fù)值區(qū)自成都市以南的地面一直向上延伸到700hPa附近,負(fù)值中心位于925hPa,強(qiáng)度達(dá)到-7*10-7g·cm-2·hPa-1·s-1,負(fù)值區(qū)隨高度向北傾斜,高層正值中心位置在500hPa,強(qiáng)度較弱,同樣隨高度向北傾斜。暴雨落區(qū)位于30.2°N～30.8°N,落區(qū)處于正負(fù)交界處正值一側(cè),且其與31°N上925hPa的正值中心構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)的梯度帶,說(shuō)明大量水汽在成都市以南地區(qū)輻合并隨高度向北傾斜。高低層的輻散場(chǎng)的配合加強(qiáng)了中層水汽的輻合。圖5(b)時(shí)刻為03日20時(shí)即第一次過(guò)程結(jié)束后的短暫間歇,由圖可知輻合區(qū)推進(jìn)到了成都市,使其處于零線所壓的位置,由于暴雨過(guò)程對(duì)水汽有所消耗且不穩(wěn)定能量得到部分釋放,南部的輻散區(qū)收縮減弱,垂直方向上的斜壓形勢(shì)明顯減弱。圖5(c)時(shí)刻為4日02時(shí)即第二次過(guò)程期間,在成都地區(qū)上空再次形成一個(gè)梯度大值帶,中低層輻合場(chǎng)強(qiáng)度和范圍均再次加強(qiáng),這與水汽通量圖4(a)和4(b)中表現(xiàn)出的水汽輸送有很大關(guān)系。

圖5 沿104°E水汽通量散度的經(jīng)向垂直剖面圖(單位:10-7g·cm-2·hPa-1·s-1,橫坐標(biāo)加粗段為成都市所在緯度)

4 物理量場(chǎng)診斷

4.1 不穩(wěn)定能量

此次暴雨過(guò)程前,盆地西部上空,大氣能量充足,成都地區(qū)處于位勢(shì)不穩(wěn)定狀態(tài)中,整個(gè)暴雨產(chǎn)生到結(jié)束一直維持較高的能量場(chǎng),K指數(shù)一直維持在40以上。

表1為溫江站(56187)探空指數(shù)變化,從表1可以得出,從7月2日開(kāi)始,大氣層結(jié)就不穩(wěn)定,7月3日08時(shí)K指數(shù)為44,達(dá)到本次過(guò)程最大值,表明氣層非常不穩(wěn)定,有利于對(duì)流的形成,極有利于出現(xiàn)強(qiáng)降雨。20時(shí),大氣層結(jié)不穩(wěn)定仍然持續(xù),K指數(shù)達(dá)到43,S指數(shù)為-2.6。

表1 溫江站(56187)探空指數(shù)變化

繼續(xù)用 θse500-θse850的溫度差表示大氣位勢(shì)不穩(wěn)定,該溫度差越小,說(shuō)明位勢(shì)不穩(wěn)定越大。3日08時(shí)第一次強(qiáng)降水時(shí)段θse500-θse850為-18,表明大氣處于強(qiáng)烈的位勢(shì)不穩(wěn)定狀態(tài),后期隨著暴雨的產(chǎn)生,不穩(wěn)定能量得到釋放,位勢(shì)穩(wěn)定度負(fù)值中心逐漸減小,位勢(shì)穩(wěn)定度逐漸上升。

圖6為 θse500-θse850假相當(dāng)位溫沿30°N的經(jīng)向剖面隨時(shí)間變化圖。由圖6可知,θse500-θse850假相當(dāng)位溫在104°E以西有一個(gè)帶狀的正值區(qū),104°E處于正負(fù)交界的梯度帶上,西風(fēng)氣流自西向東由對(duì)流穩(wěn)定區(qū)流向?qū)α鞑环€(wěn)定區(qū),有利于絕對(duì)渦度的增加,產(chǎn)生氣旋并發(fā)展。

4.2 渦度場(chǎng)和散度場(chǎng)分析

圖7為3日18時(shí)高中低層散度與渦度分布圖。3日12時(shí)暴雨發(fā)生前,散度場(chǎng)上表現(xiàn)為低層輻合,中高層輻散;渦度場(chǎng)上低層有弱的負(fù)渦度,中層有強(qiáng)的正渦度,而高層是負(fù)渦度區(qū)。3日18時(shí)暴雨發(fā)生過(guò)程中,由圖7可知,中層500hPa由輻散區(qū)變?nèi)踔林行?有利于上升運(yùn)動(dòng),渦度場(chǎng)上的低層的正渦度明顯加強(qiáng),中層負(fù)渦度增加?？傮w而言,散度場(chǎng)上質(zhì)量補(bǔ)償性上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)促使了低層正渦度的增加,有利于低層氣旋的發(fā)生和發(fā)展。

4.3 垂直速度場(chǎng)

圖8為2日00時(shí)至4日23時(shí)30°N,104°E(即成都地區(qū))的垂直速度剖面隨時(shí)間變化圖。由圖可知在本次暴雨過(guò)程中垂直高度上均表現(xiàn)為一致的上升,其中在 700hPa處有一垂直速度大值區(qū),在20時(shí)達(dá)到最大值-1.0Pa/s,說(shuō)明上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈。中低層的上升速度不斷加大,另外200hPa處也有一個(gè)中心強(qiáng)度為-0.6Pa/s的上升區(qū),在上升運(yùn)動(dòng)的達(dá)到最強(qiáng)的3日20時(shí),成都市區(qū)處于兩次暴雨過(guò)程的間歇,兩次過(guò)程的落區(qū)并沒(méi)有降水,只在南部的小范圍內(nèi)有個(gè)別站小時(shí)累計(jì)降水超過(guò)20mm。

圖7 3日18時(shí)高中低層散度(左)與渦度分布(右)(單位:1e-5)

圖8 2日00時(shí)至4日23時(shí)30°N,104°E的垂直速度剖面隨時(shí)間變化圖(單位:Pa/s,框圖標(biāo)出了暴雨時(shí)間)

4.4 相當(dāng)位溫分析

在夏季強(qiáng)對(duì)流天氣的過(guò)程中,θse的相對(duì)大值區(qū)和低層氣流輻合的重疊區(qū)域往往就是強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生區(qū)[16]。利用這一點(diǎn),可以很好的為預(yù)報(bào)暴雨落區(qū)做出指導(dǎo)。在相當(dāng)位溫面上即等熵面上位渦和比濕守恒,因此可以通過(guò)等熵面的結(jié)構(gòu),分析位渦和水汽的輸送。

圖9為03日14時(shí)相當(dāng)位溫沿104°E的經(jīng)向-垂直剖面圖,暴雨開(kāi)始時(shí),在暴雨區(qū) 30°N～31°N的區(qū)域上空,低層的356K等θe線處于低谷,向南北兩邊都有一個(gè)等值線密集的梯度區(qū),大氣處于對(duì)流不穩(wěn)定,此時(shí)356K等θe線從21°N起上升到800hPa的高度后降落到暴雨區(qū),表示較高的比濕沿等熵面輸送到暴雨區(qū)上空為暴雨持續(xù)供應(yīng)水汽。高層352K等θe線的走勢(shì)形成一個(gè)通道可以使高層的冷空氣沿等熵面下滑到暴雨區(qū),到達(dá)對(duì)流不穩(wěn)定區(qū)導(dǎo)致絕對(duì)渦度的增加,有利強(qiáng)對(duì)流降水形成。

圖9 03日14時(shí)沿104°E相當(dāng)位溫的經(jīng)向-垂直剖面(單位:K)

4.5 濕位渦分析

濕位渦(MPV)綜合反映了大氣的熱力和動(dòng)力特征,分析濕位渦的變化可以了解形成暴雨的熱力和動(dòng)力條件及低層垂直渦度的發(fā)展機(jī)制。

其中,ζ為p坐標(biāo)系垂直渦度,f為地轉(zhuǎn)渦度,p為壓力,g為重力加速度,θe為相當(dāng)位溫,u、v分別為x軸和y軸方向的速度。第一項(xiàng)為濕正壓項(xiàng) MPV1,其值取決于空氣塊絕對(duì)渦度的垂直分量和相當(dāng)位溫垂直梯度的乘積。表示慣性穩(wěn)定性和對(duì)流穩(wěn)定性的作用,一般 ζ＞0,因此當(dāng)為逆溫時(shí),MPV1為正值,表現(xiàn)為對(duì)流穩(wěn)定 ,反之時(shí),MPV1為負(fù)值,表現(xiàn)為對(duì)流不穩(wěn)定;第二項(xiàng)為濕斜壓項(xiàng) MPV2:包含了濕斜壓性(θe水平梯度)和水平風(fēng)垂直切變(水平渦度)的貢獻(xiàn)。風(fēng)的垂直切變的增加或水平濕斜壓的增加,均能因濕等熵面的傾斜而引起垂直渦度的增長(zhǎng),有利于強(qiáng)降水發(fā)生或加劇。

圖10為沿104°E MPV1與垂直速度的經(jīng)向-高度剖面圖。如圖10(a)在暴雨第一次降水過(guò)程開(kāi)始時(shí)(3日14時(shí)),暴雨區(qū)上空30°N附近 MPV1在925hPa～800hPa高度上有一個(gè)負(fù)值中心。隨著過(guò)程的發(fā)展負(fù)值區(qū)收縮變小到圖10(b)20時(shí)上方出現(xiàn)了一個(gè)正值中心,說(shuō)明第一次降水過(guò)程使低層由對(duì)流不穩(wěn)定狀態(tài)向?qū)α鞣€(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變,且一直維持一大值上升速度;圖10(c)表明第二次過(guò)程低層處于濕對(duì)稱(chēng)不穩(wěn)定,且不穩(wěn)定區(qū)范圍隨時(shí)間加強(qiáng),上升速度顯著減小,到圖10(d)4日08時(shí)降水結(jié)束,垂直速度已無(wú)明顯的上升中心。500hPa高度的MPV1負(fù)值區(qū)在暴雨過(guò)程中穩(wěn)定且范圍較大。高層300hPa則在整個(gè)階段表現(xiàn)為一直的負(fù)值不穩(wěn)定區(qū)。

圖10 沿104°E MPV1與垂直速度的經(jīng)向-高度剖面圖(單位:Pa/s僅畫(huà)出上升區(qū)的等值線,陰影區(qū)為 MPV1)

圖11為沿104°E斜壓項(xiàng)(MPV2)與垂直速度的經(jīng)向-高度剖面。MPV2特征主要表現(xiàn)低層925hPa表現(xiàn)為梯度大值區(qū)。在圖11(a)上30°N～32°N位置處橫向縱向間隔排列著兩個(gè)正負(fù)值小中心表明這一區(qū)域的斜壓性非常強(qiáng),不穩(wěn)定能量形成一個(gè)高壓壩,極易被觸發(fā)釋放出來(lái)。圖11(b)顯示3日14時(shí)垂直方向梯度崩潰轉(zhuǎn)向?yàn)樗椒较?兩個(gè)負(fù)值區(qū)中間夾著一個(gè)正值區(qū),梯度非常大,引發(fā)了地面一次暴雨過(guò)程,圖11(c)是位于第二次暴雨過(guò)程中的MPV2分布圖,此時(shí)的梯度依然很大,暴雨繼續(xù)持續(xù)了兩個(gè)小時(shí)。由圖11(d)可知,暴雨結(jié)束后南部的兩個(gè)小中心減弱消失,大氣趨于穩(wěn)定。

圖11 沿104°E MPV2與垂直速度的經(jīng)向-高度剖面(單位:Pa/s,等值線為 MPV2值0線,陰影區(qū)為 MPV2)

圖12為等熵面θe=325K上的位勢(shì)高度場(chǎng)和風(fēng)速矢量合成圖。圖中位勢(shì)高度低表明等熵面在此處為低谷,位勢(shì)高度高表明等熵面有個(gè)高峰。由圖12(a)可知,等熵面θe=325K上的位勢(shì)高度場(chǎng)480dagmp和450dagmp(大約600hPa)構(gòu)成一個(gè)鞍型場(chǎng),西部存在一個(gè)穩(wěn)定強(qiáng)大的西南低渦,西風(fēng)氣流從青海到四川西部沿等熵面從低到高爬升,在四川的中部被480dagmp線切斷了與東部的聯(lián)系,東南部有低值區(qū),這就形成了風(fēng)場(chǎng)上表現(xiàn)為氣旋式彎曲東西低南北高的鞍型場(chǎng)。圖12(b)此時(shí) θe=325K的位勢(shì)高度場(chǎng)上有東進(jìn)的西南低渦,東部的低值區(qū)東退,南部的高值區(qū)退至100°E但范圍擴(kuò)大,說(shuō)明等熵面剖度變得趨于平緩了。在成都地區(qū),風(fēng)場(chǎng)仍維持氣旋式彎曲,有利于形成一個(gè)高比濕的區(qū)域,為暴雨持續(xù)提供充足水汽。

圖12 等熵面 θe=325K上的位勢(shì)高度場(chǎng)(等值線,單位:10gmp)和風(fēng)速矢量合成圖

5 結(jié)論

分析了2011年7月3日特大暴雨過(guò)程中的天氣形勢(shì),并通過(guò)診斷分析相關(guān)降水參數(shù)研究了此次暴雨的天氣過(guò)程和主要影響因子,主要結(jié)論如下:

(1)這次大暴雨過(guò)程是在中高緯歐亞地區(qū)呈現(xiàn)兩槽一脊型和低緯地區(qū)西太平洋副高西伸共同作用下的特定環(huán)流場(chǎng)中發(fā)生的。西太平洋副高明顯西伸、西南急流的水汽輸送、不穩(wěn)定能量積聚和地面弱冷空氣侵入共同作用而引起了此次特大暴雨。

(2)暴雨開(kāi)始前高空是水汽通量散度的梯度大值區(qū)北側(cè)的輻散區(qū),隨著暴雨發(fā)生發(fā)展,梯度區(qū)向北移動(dòng),水汽通量散度正負(fù)臨界值在暴雨發(fā)生時(shí)位于落區(qū)上空,有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(3)濕位渦的垂直正壓項(xiàng) MPV1在低層925hPa～850hPa位于暴雨區(qū)上空位置有明顯的正值中心,此對(duì)于落區(qū)的預(yù)報(bào)有較好的指示意義。斜壓項(xiàng)MPV2反映為小范圍正負(fù)值區(qū)域相交替的梯度大值區(qū),斜壓性很強(qiáng),縱向的斜壓性隨著暴雨的發(fā)展轉(zhuǎn)為橫向。

(4)風(fēng)場(chǎng)在850hPa等壓面上和低層θe=325K(大約750hPa)等熵面上均表現(xiàn)為氣旋式彎曲。有利于形成一個(gè)高比濕的區(qū)域,為暴雨持續(xù)提供充足水汽。

致謝:感謝成都信息工程學(xué)院科研人才基金(J201112);成都信息工程學(xué)院發(fā)展基金(CSRF20102)對(duì)本文的資助

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