低空急流在一次區(qū)域性暴雨過程中的作用

閔 濤，吳 筱

(1.雅安市氣象局，四川雅安 625000 ；2.九寨溝氣象局，四川九寨溝 623400)

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低空急流在一次區(qū)域性暴雨過程中的作用

閔 濤1，吳 筱2

(1.雅安市氣象局，四川雅安 625000 ；2.九寨溝氣象局，四川九寨溝 623400)

利用常規(guī)高空觀測、地面加密自動(dòng)站和NCEP再分析資料，對(duì)2015年8月3～4日發(fā)生在雅安的區(qū)域性暴雨過程進(jìn)行分析，結(jié)果表明，此次過程雅安市位于兩高之間的輻合帶，這為高緯冷空氣沿著輻合帶迅速南下入侵該市并觸發(fā)不穩(wěn)定能量提供了有利的環(huán)流條件；南風(fēng)低空急流有利于南海水汽向雅安市輸送，并造成整個(gè)雅安范圍內(nèi)暴雨的產(chǎn)生；低空急流下產(chǎn)生的暴雨不要求強(qiáng)烈的氣旋性擾動(dòng)，低空急流可通過水汽輸送來促進(jìn)暴雨區(qū)的低層輻合和高層輻散，形成低層強(qiáng)輻合和高層輻散相耦合的有利動(dòng)力結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)并加強(qiáng)大氣的垂直上升運(yùn)動(dòng)；低空急流為暴雨的產(chǎn)生提供了有利的水汽條件和熱力條件。

雅安；低空急流；暴雨；作用

低空急流是形成暴雨的重要天氣系統(tǒng)[1]，研究顯示，大約75%～80%的暴雨與低空急流有關(guān)[2]。許美玲等[3]在低空急流相伴的暴雨天氣診斷分析中指出低空急流對(duì)于水汽和能量的輸送起非常重要的作用；周治黔等[4]研究指出充分的水汽輸送和強(qiáng)烈的輻合以及大氣強(qiáng)烈的對(duì)流不穩(wěn)定和對(duì)稱不穩(wěn)定是形成大范圍暴雨天氣的原因之一；孫淑清等[5-8]研究表明低空急流通過風(fēng)場的強(qiáng)烈非地轉(zhuǎn)作用而產(chǎn)生中尺度波動(dòng)，觸發(fā)流場中中尺度天氣系統(tǒng)的變化，從而導(dǎo)致暴雨產(chǎn)生。這些成果提高了人們對(duì)于低空急流以及其對(duì)暴雨作用的認(rèn)識(shí)[7-10]，且在指導(dǎo)預(yù)報(bào)實(shí)踐和提煉更具物理基礎(chǔ)的預(yù)報(bào)思路方面也產(chǎn)生了積極作用。因此，筆者利用常規(guī)高空觀測、地面加密自動(dòng)站和NCEP再分析資料，對(duì)2015年8月3～4日發(fā)生在雅安的區(qū)域性暴雨過程中低空急流的演變以及其對(duì)暴雨區(qū)的動(dòng)力、水汽和熱量的輸送作用進(jìn)行分析，以期進(jìn)一步認(rèn)識(shí)低空急流對(duì)暴雨的作用機(jī)制，為雅安區(qū)域性暴雨天氣的預(yù)報(bào)提供可參考的依據(jù)。

1 過程概況

2015年8月3～4日雅安地區(qū)發(fā)生了一次區(qū)域性暴雨天氣過程。統(tǒng)計(jì)雅安自動(dòng)氣象站加密資料(圖1)發(fā)現(xiàn)，此次過程有39個(gè)站降水量超過100 mm，93個(gè)站降水量超過50 mm；暴雨中心主要位于雅安中部，其中雅安雨城區(qū)南郊站雨量最大，過程雨量達(dá)213.8 mm。分析暴雨中心(選取雨城南郊站)逐小時(shí)降水量發(fā)現(xiàn)，此次降水過程具有降水時(shí)段集中、降水強(qiáng)度大的特點(diǎn)，降水主要發(fā)生在3日16：00～4日00:00，最大小時(shí)降水量發(fā)生在17:00～18:00，雨量達(dá)89.9 mm。

2 環(huán)流形勢分析

暴雨過程前期，雅安市受青藏高壓控制(圖2a)，天氣晴好，氣溫上升，最高氣溫達(dá)37.4 ℃，為強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供了有利的能量條件；同時(shí)，副高強(qiáng)盛，西伸脊點(diǎn)位于110°E以西，其外圍東南氣流有利于水汽向盆地輸送，使得雅安市成為一個(gè)高溫高濕區(qū)。3日08：00 500 hPa(圖2b)，冷渦位于我國東北地區(qū)附近，其后部東北至河套有一低槽，與2日08：00相比，青藏高壓減弱并略有西退，同時(shí)副高明顯東退，雅安市處于兩高之間的輻合帶，在這一有利的形勢下，位于冷渦后部的低槽開始加深南壓，并引導(dǎo)冷空氣南下，而700 hPa偏南風(fēng)也明顯加強(qiáng)；到14：00，兩高進(jìn)一步減弱，低槽加深，冷空氣開始影響雅安市，與此同時(shí)，廣西-重慶低空急流建立并在盆地中部形成一切變，這有利于水汽向雅安市輸送，并加強(qiáng)輻合上升運(yùn)動(dòng)，降水過程開始；20：00，低槽明顯南壓，青藏高壓西退明顯，雅安市處于偏北氣流與副高外圍的東南氣流的交匯中，700 hPa低空急流與切變繼續(xù)維持，降水強(qiáng)度也達(dá)最大；到4日02：00(圖2c)，青藏高壓繼續(xù)西移，副高繼續(xù)東退，而冷渦在東移過程中其后部的低槽底部已到27°N，雅安市主要受低槽后部偏北氣流影響，700 hPa受弱偏南風(fēng)影響，降水過程基本結(jié)束，到4日08：00(圖2d)，低槽北縮并移至盆地東北部，雅安市位于槽后，受偏北氣流控制，天氣轉(zhuǎn)好。

以上分析表明，此次過程前期，在青藏高壓控制以及副高外圍東南氣流的影響下，雅安市成為一個(gè)高溫高濕區(qū)，這為強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供了有利的溫濕條件；過程發(fā)生時(shí)，兩高減弱，青藏高壓西退，副高東退，雅安市位于兩高之間的輻合帶，這為冷空氣沿著輻合帶迅速南下入侵該市并觸發(fā)不穩(wěn)定能量提供了有利的環(huán)流條件；低空急流和700 hPa輻合切變的配合為觸發(fā)暴雨提供了良好的動(dòng)力、水汽條件。

3 低空急流演變特征

雅安氣象工作者通過多年工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出，700 hPa低空急流對(duì)雅安強(qiáng)降水的發(fā)生作用最為明顯，因此，在此僅針對(duì)700 hPa低空急流的演變特征進(jìn)行分析。3日08：00，700 hPa雅安市受弱的偏南風(fēng)影響，到14:00(圖3a)，偏南風(fēng)明顯加強(qiáng)，在廣西-重慶形成偏南風(fēng)低空急流，并呈氣旋性彎曲，且在四川盆地附近彎曲曲率較大，進(jìn)入盆地后風(fēng)向轉(zhuǎn)為東南風(fēng)，風(fēng)速明顯減小，使得雅安市位于低空急流出口區(qū)的左前方，此處為低空強(qiáng)輻合區(qū)，為雅安暴雨提供了有利的動(dòng)力條件，同時(shí)，急流中的偏南風(fēng)氣流有利于將南海水汽源源不斷向雅安市輸送，這一形勢非常有利于雅安強(qiáng)降水的產(chǎn)生，15:00左右雅安降水過程開始，并在16:00左右強(qiáng)度加強(qiáng)，20：00低空急流維持(圖3b)，強(qiáng)降水持續(xù)，4日02：00，急流減弱成偏南風(fēng)，降水強(qiáng)度也開始減弱，到08：00，雅安市受弱的偏南風(fēng)影響，降水過程也基本結(jié)束。

以上分析表明，低空急流出現(xiàn)在強(qiáng)降水之前，并在強(qiáng)降水時(shí)段維持，在低空急流減弱消失時(shí)，降水也開始減弱并結(jié)束，這與曹春燕等[11]得出的先有低空急流、后才生成暴雨的結(jié)論一致；此次過程南風(fēng)低空急流將南海水汽向北輸送，并在進(jìn)入盆地后轉(zhuǎn)為東南風(fēng)且風(fēng)速減弱，這有利于水汽輸往雅安市并在該市產(chǎn)生強(qiáng)輻合上升運(yùn)動(dòng)，造成整個(gè)雅安區(qū)域性暴雨的產(chǎn)生。

4 低空急流的作用

4.1 低空急流的垂直動(dòng)力作用

4.1.1 暴雨區(qū)散度分析。由沿暴雨強(qiáng)降水中心103°E的散度垂直剖面圖(圖4)可見，8月3日08：00(低空急流建立之前)，暴雨區(qū)30°N附近，中低層為散度正值區(qū)，表現(xiàn)為輻散；隨著低空急流的形成并加強(qiáng)，14：00，600 hPa及其以下轉(zhuǎn)為散度負(fù)值區(qū)，其上為散度正值區(qū)，形成高層輻散、中低層輻合的垂直結(jié)構(gòu)；到20：00，負(fù)值區(qū)范圍明顯增大，強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，高層正值中心強(qiáng)度也顯著增強(qiáng)且強(qiáng)中心下移，使得輻散、輻合中心高度差減小，抽吸作用加強(qiáng)，使得雅安市上空形成低層強(qiáng)輻合和高層輻散的有利動(dòng)力結(jié)構(gòu)；到4日08：00，隨著急流的減弱消失，中低層轉(zhuǎn)為弱輻散區(qū)，高層輻散、低層輻合的垂直結(jié)構(gòu)打破。

4.1.2 暴雨區(qū)渦度分析。由圖5可見，3日08：00～4日08：00，暴雨區(qū)30°N上空中低層均是弱的渦度正值區(qū)，渦度值為0～1×10-5s-1，高層為負(fù)的渦度區(qū)，說明在此次暴雨過程中大氣擾動(dòng)并不強(qiáng)烈，無深層氣旋擾動(dòng)，氣旋擾動(dòng)對(duì)大氣的垂直上升運(yùn)動(dòng)貢獻(xiàn)小。

4.1.3 暴雨區(qū)垂直速度分析。3日08：00(圖6a)，暴雨區(qū)30°N上空300 hPa及其以下均為垂直速度正值區(qū)，表明雅安市上空以下沉氣流為主。到14：00(圖6b)，300 hPa及其以下均轉(zhuǎn)為負(fù)值區(qū)，上升運(yùn)動(dòng)明顯加強(qiáng)；20：00(圖6c)，暴雨區(qū)上空整層均是垂直速度負(fù)值區(qū)，且強(qiáng)度加大，表明雅安市上空整層大氣均處于垂直上升運(yùn)動(dòng)，且上升速度增大；到4日08：00(圖6d)，暴雨區(qū)上空以下沉氣流為主，降水過程也基本結(jié)束。

4.2 低空急流的水汽輸送作用

3日08：00(圖7a)，暴雨中心30°N上空為水汽通量散度正值區(qū)；14：00(圖7b)，伴隨低空急流的形成，600～900 hPa轉(zhuǎn)為水汽通量散度負(fù)值區(qū)，表明水汽開始向雅安市上空輸送并產(chǎn)生輻合；20：00(圖7c)，水汽通量散度負(fù)值區(qū)范圍增大，層次加厚，中心值也略增大，表明水汽在雅安市上空的輻合進(jìn)一步加強(qiáng)；到4日08：00(圖7d)，隨著低空急流的減弱消失，雅安市上空的水汽由輻合轉(zhuǎn)為弱輻散，降水過程也基本結(jié)束。

4.3 低空急流的熱量輸送作用

在強(qiáng)降水過程前，由于受青藏高壓控制以及副高外圍偏南暖濕氣流影響，雅安市成為一個(gè)高位高濕區(qū)，因此，在低空急流形成前，雅安市就處于θse鋒(能量鋒)區(qū)內(nèi)。此次過程，雅安市強(qiáng)降水主要時(shí)段在3日16：00～4日00：00，強(qiáng)降水的產(chǎn)生是有利于能量的釋放，但在3日20：00雅安市仍處于θse鋒區(qū)內(nèi)，且θse鋒區(qū)強(qiáng)度略有加強(qiáng)(圖8)，表明低空急流不僅是暴雨區(qū)所需水汽的提供者，也是暴雨區(qū)熱量的提供者，是造成θse鋒區(qū)維持并加強(qiáng)的重要原因。此后，隨著低空急流的減弱消失，θse鋒區(qū)也明顯減弱，降水過程也基本結(jié)束。

5 結(jié)論

(1)此次強(qiáng)降水過程是在有利的環(huán)流背景下發(fā)生的。過程前期，青藏高壓的控制以及副高外圍東南氣流的影響，使雅安市成為一個(gè)高溫高濕區(qū)，這為強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供了有利的溫濕條件；過程發(fā)生時(shí)，兩高減弱，青藏高壓西退，副高東退，雅安市位于兩高之間的輻合帶，這為冷空氣沿著輻合帶

迅速南下入侵該市并觸發(fā)不穩(wěn)定能量提供了有利的環(huán)流條件。

(2)低空急流出現(xiàn)在強(qiáng)降水之前，并在強(qiáng)降水時(shí)段維持，在低空急流減弱消失時(shí)，降水也開始減弱并結(jié)束。此次過程中，南風(fēng)低空急流將南海水汽向北輸送，并在進(jìn)入盆地后轉(zhuǎn)為東南風(fēng)且風(fēng)速減弱，有利于水汽輸往雅安市并在該市產(chǎn)生強(qiáng)輻合上升運(yùn)動(dòng)，造成整個(gè)雅安范圍暴雨的產(chǎn)生。

(3)低空急流下產(chǎn)生的暴雨不要求強(qiáng)烈的氣旋性擾動(dòng)，低空急流可通過水汽輸送來促進(jìn)暴雨的低層輻合和高層輻散，形成低層強(qiáng)輻合和高層輻散相耦合的有利動(dòng)力結(jié)構(gòu)，從而促進(jìn)并加強(qiáng)大氣的垂直上升運(yùn)動(dòng)。

(4)低空急流有利于水汽和熱量向暴雨區(qū)輸送，為暴雨的產(chǎn)生提供有利的水汽條件和熱力條件。暴雨區(qū)位于θse鋒區(qū)內(nèi)。

[1] 四川省氣象局.四川省短期天氣預(yù)報(bào)手冊[M]．成都，1986：146-148.

[2] 趙玉春,王葉紅.近30年華南前汛期暴雨研究概述[J].暴雨災(zāi)害,2009,28(3):193-201.

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[11] 曹春燕,江崟,孫向明.一次大暴雨過程低空急流脈動(dòng)與強(qiáng)降水關(guān)系分析[J].氣象,2006,32(6):102-106.

The Role of Low-level Jet in a Regional Heavy Rainfall

MIN Tao1, WU Xiao2

(1. Ya'an Meteorological Bureau, Ya'an, Sichuan 625000; 2. Jiuzhaigou Meteorological Bureau, Jiuzhaigou, Sichuan 623400)

A regional rainstorm occurred in Ya'an during Aug 3rd to 4th 2015 was analyzed by using the conventional data, intensive surface observation data and NCEP reanalysis data. The results showed that: In this process, Ya'an is located in the convergence zone between two high pressure, which form is conducive to the high latitude cold air down south quickly along the convergence zone and trigger instability energy; The southerly low-level jet is conducive to transport water vapor from the South China Sea to Ya'an and cause rainstorm in the whole range of Ya'an; Strong cyclone disturbance is unwanted in the rainstorm which occurred under low-level jet for that the low-level jet can promote and strengthen the vertical upward movement by transport water vapor to form the favorable dynamic structure in which the convergence at lower level and divergence at upper level; The low-level jet provides favorable water vapor conditions and thermal conditions for the rainstorm.

Ya’an; Low-level jet; Rainstorm; Role

閔濤(1987-)，女，四川成都人，助理工程師，從事短期天氣預(yù)報(bào)研究。

2015-11-18

S 161.6

A

0517-6611(2015)35-280-05