探討短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的條件及要素特征

王勇+劉金瑤

摘要：根據(jù)中國氣象局氣辦發(fā)（2010）19號(hào)文件下發(fā)的《全國短時(shí)、臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)規(guī)定》和有關(guān)強(qiáng)降水的特點(diǎn)以及導(dǎo)致災(zāi)害的嚴(yán)重性，還有結(jié)合預(yù)警信號(hào)發(fā)布規(guī)定，當(dāng)時(shí)把短時(shí)強(qiáng)降水進(jìn)行了明確的認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)：其在一個(gè)小時(shí)之內(nèi)發(fā)生的降水量如果其降水過程超過20mm即為短時(shí)強(qiáng)降水。

關(guān)鍵字：短時(shí)強(qiáng)降水；條件；特征。

引言：有關(guān)短時(shí)強(qiáng)降水的定義為在短時(shí)間內(nèi)具有相對(duì)大的降水強(qiáng)度，其是一種天氣現(xiàn)象，且降水量高出了某一衡量值。這一天氣過程的特點(diǎn)包括：歷時(shí)短和雨強(qiáng)大以及局地性強(qiáng)。因?yàn)榇罅康慕邓谙鄬?duì)短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生，嚴(yán)重影響了城市生活以及交通等問題，這也可能會(huì)造成泥石流或者洪澇等嚴(yán)重災(zāi)害。

一、關(guān)于短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生的條件及要素特征

在有利的大尺度環(huán)流背景形勢(shì)下，中小尺度系統(tǒng)的生成是短時(shí)強(qiáng)降水產(chǎn)生的原因。分析還表明：低空西南氣流的穩(wěn)定維持利于降水過程持續(xù)，而高空氣流的短波波動(dòng)則造成降水強(qiáng)度的強(qiáng)弱波動(dòng)變化；當(dāng)高空氣流由偏西風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，中低空西南氣流和中高空西南氣流同向疊加時(shí)，對(duì)流層中層西南急流建立并且向超低空傳遞，高空冷空氣的加入和低層西南氣流加強(qiáng)促使中小尺度系統(tǒng)生成，導(dǎo)致短時(shí)強(qiáng)降水。

1、大尺度環(huán)流形勢(shì)

以某日為例，副熱帶高壓從東到西像一條絲帶對(duì)江淮一直延伸到華南的大多數(shù)地區(qū)進(jìn)行了有力控制，東北地區(qū)與黃淮地區(qū)兩者相互作用出現(xiàn)的大陸高壓，形成高壓脊，此高壓脊相對(duì)比較大，其脊線方位大致為115°E，脊后出現(xiàn)暖平流的情況，因?yàn)槟喜康貐^(qū)受到了控制，所以加強(qiáng)了之前本地溫濕條件；有別的地區(qū)出現(xiàn)了西風(fēng)槽加深向東偏離的情況，比如貝湖到新疆地區(qū)。第二天高空低槽往東方向偏離，一直到內(nèi)蒙的西部地區(qū)延伸到了華北西部地區(qū)以及河套一帶，此高壓脊的向北部分向東移動(dòng)一直到海上方位，相對(duì)降低了副高強(qiáng)度，不過588線從東到西像絲帶環(huán)流，其依然控制了長江流域及其向南方向的地區(qū)；700hPa西風(fēng)槽前的西南氣流相對(duì)比較強(qiáng)烈，槽前以及副高往西方向處出現(xiàn)了西南急流，但是該氣流相對(duì)比較狹窄，在山東的南部地區(qū)出現(xiàn)了暖式切變線的情況，并且比較明顯，在其向南方向出現(xiàn)了西南風(fēng)急流，該急流大超過了12m/s，而江淮和以南地區(qū)處在將近有20℃的暖區(qū)范圍內(nèi)，受到切變線的影響，并且有受到的西南暖濕氣流，導(dǎo)致出現(xiàn)切變線降水。對(duì)西風(fēng)槽前與副熱帶高壓環(huán)流這兩者之間出現(xiàn)的較狹窄西南急流進(jìn)行分析得出以下結(jié)論：該西南急流雖然比較狹窄，不過其具有較強(qiáng)的輻合，很容易形成大量降水。在這之后西風(fēng)槽向東轉(zhuǎn)移，位于華北到山西地區(qū)時(shí)，具有相對(duì)穩(wěn)定的副熱帶高壓，而南部地區(qū)仍然位于西風(fēng)槽前，西到西南風(fēng)急流在中緯度鋒區(qū)內(nèi)仍然較大；850hPa是因?yàn)槲黠L(fēng)槽以及切變線的相互配合下，低渦明顯出現(xiàn)在了山東以北的地區(qū)，這個(gè)時(shí)候中尺度低壓在地面出現(xiàn)，南部地區(qū)受其影響及控制，在之后的時(shí)間出現(xiàn)很大的降水強(qiáng)度，最終導(dǎo)致短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生。

2、中小尺度系統(tǒng)分析

本文對(duì)高低空風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行了模擬得出結(jié)論，500hPa西風(fēng)槽前的西南急流相對(duì)較復(fù)雜，南部地區(qū)處在槽前與副高形成的西南急流里面，處于低空急流輻合區(qū)中；850hPa模式對(duì)山東的中北部地區(qū)的有關(guān)低渦系統(tǒng)進(jìn)行了模擬，其系統(tǒng)的表現(xiàn)相對(duì)比較良好。位于山東的西部輻合區(qū)由中心分為南部和北部，都處于地面中尺度低壓，該統(tǒng)東移到南部地區(qū)西部，北部的輻合中心明顯減弱，而且在南部地區(qū)南部已經(jīng)生成了一個(gè)尺度更小的低壓，受該小尺度系統(tǒng)影響，南部地區(qū)產(chǎn)生局地強(qiáng)降水。

中小尺度系統(tǒng)對(duì)于短時(shí)強(qiáng)降水有著很密切的聯(lián)系，本次對(duì)暴雨中心的上空有關(guān)的系統(tǒng)動(dòng)力場(chǎng)結(jié)構(gòu)以及高低空急流進(jìn)行了分析探討。通過分析降水中心的渦度以及探討散度的經(jīng)向剖面，34.7～37°N之間880～280hPa之間以垂直正渦度柱狀態(tài)呈現(xiàn)，這兩個(gè)中心最高點(diǎn)為960hPa以及500hPa，散度場(chǎng)上34.7～37°N之間580hPa以下作為負(fù)散度區(qū)，其隨高度稍而傾斜，580～180hPa作為垂直正散度區(qū)，以上的內(nèi)容對(duì)本次暴雨過程中對(duì)相關(guān)系統(tǒng)動(dòng)力場(chǎng)給予合理配置特點(diǎn)進(jìn)行分析，該配置對(duì)輻合上升運(yùn)動(dòng)十分有幫助，在暴雨中心的上空出現(xiàn)的經(jīng)向垂直環(huán)流以及對(duì)垂直上升的速度剖面分析得出，35.5～36.3°N之間作為垂直環(huán)流的一部分上升支，其較為深，該暴雨中心在上升支中存在著，480hPa上升運(yùn)動(dòng)中心向南方向出現(xiàn)的風(fēng)速大概有20m/s，在它的向南方向?yàn)橄鲁林?，其比較弱，輻合上升的兩個(gè)速度中心出現(xiàn)在480hPa處以及280hPa處，其上升速度最快有2.4m/s左右，該劇烈上升運(yùn)動(dòng)使動(dòng)力輻合上升運(yùn)動(dòng)走向更高點(diǎn)，這也是造成短時(shí)強(qiáng)降水的根本。

3、對(duì)有關(guān)充沛的水汽以及高水汽凝結(jié)率進(jìn)行分析

高降水率是短時(shí)暴雨形成的關(guān)鍵成分，大降水離不開充沛的水汽，而形成的高降水率對(duì)于發(fā)生的短時(shí)暴雨有著密切的聯(lián)系。降水的原因是濕空氣升上高空凝結(jié)之后形成，相同的地方瞬時(shí)降水率R與垂直水汽通量wq成正比，w為上升氣流的速度，上升空氣比濕是q。在同一地點(diǎn)我們對(duì)發(fā)生大暴雨的降水中心其上空發(fā)生的垂直水汽通量以及對(duì)水汽比濕剖面進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)：在暴雨的整個(gè)降水過程中有兩個(gè)時(shí)間段出現(xiàn)的溫度露點(diǎn)差不高于4℃，時(shí)間幾乎與大雨強(qiáng)時(shí)段一致，在一天內(nèi)12時(shí)前與18—21時(shí)兩者之間，09時(shí)和20時(shí)作為兩個(gè)濕度層的厚度最高值，發(fā)現(xiàn)干區(qū)在10—14時(shí)從高空280hPa慢慢向低空開始延伸，該階段受到濕層厚度的限制以及高空干冷空氣下傳的影響，出現(xiàn)輕微的降水，同時(shí)由于冷空氣來襲給氣旋系統(tǒng)生成創(chuàng)造了有力條件，這也給下一時(shí)段的大降水打下了基礎(chǔ)。

二、 結(jié)束語

由本文可以得出，大暴雨的形成是由于中小尺度低壓系統(tǒng)動(dòng)力場(chǎng)上深厚正渦度柱和低層負(fù)散度高空正散度的配置產(chǎn)生了強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動(dòng)，暴雨中心位于低空急流伴隨的大風(fēng)速中心前部的垂直環(huán)流圈深厚的上升支中，而高空急流風(fēng)速中心的逐漸傾斜下傳通過加強(qiáng)低空急流使降水明顯增幅。對(duì)暴雨的形成有著很大影響的另一個(gè)因素就是充沛的水汽，暴雨區(qū)上空整層存在一個(gè)柱狀垂直水汽通量高值區(qū)，濕度的強(qiáng)弱變化和降水波動(dòng)配合，當(dāng)西南氣流發(fā)展強(qiáng)盛，低層濕度迅速飽和，向高層比濕迅速減小，這是由于水汽快速凝結(jié)導(dǎo)致的，高效的水汽凝結(jié)在水汽強(qiáng)配置的環(huán)境下，導(dǎo)致短時(shí)強(qiáng)降水。

參考文獻(xiàn)

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