吉林省區(qū)域暴雨天氣模型

梁鳳霞+吳靜+鮑晶等

摘要 利用吉林省人工觀測(cè)站及加密自動(dòng)站資料對(duì)2001—2012年的48個(gè)區(qū)域暴雨個(gè)例的高空、地面等常規(guī)實(shí)況資料按照影響系統(tǒng)及氣象要素進(jìn)行分析，并按照影響系統(tǒng)進(jìn)行分型，建立吉林省區(qū)域暴雨天氣模型。

關(guān)鍵詞 暴雨；天氣模型；中尺度分析；吉林省

中圖分類號(hào) P426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2015）14-0239-04

1 資料使用及暴雨標(biāo)準(zhǔn)

使用2001—2012年的人工觀測(cè)站及2009—2012年加密自動(dòng)站降水資料。暴雨標(biāo)準(zhǔn)（暴雨日定義）分別如下：①人工觀測(cè)站資料：站點(diǎn)數(shù)≥5，且降雨量≥50 mm；或相鄰站點(diǎn)數(shù)≥3，降雨量≥50 mm，且至少有1個(gè)站降雨量≥100 mm。②加密自動(dòng)站資料：站點(diǎn)數(shù)≥30，且降雨量≥50 mm[1]。

2 暴雨影響系統(tǒng)分類

利用天氣圖，確定暴雨影響系統(tǒng)共有5類，即切變線、副高后部切變、副高后部高空槽、高空槽、冷渦[2-3]。這5類又可以分別按照地面影響系統(tǒng)再分類，具體如表1所示。

3 各影響系統(tǒng)出現(xiàn)次數(shù)

從暴雨的影響系統(tǒng)看，12年間48次區(qū)域暴雨過(guò)程，各種影響系統(tǒng)出現(xiàn)次數(shù)大致相當(dāng)，分別為：高空槽11次，副高后部高空槽10次，副高后部切變9次，切變線冷渦9次。

從暴雨的地面影響系統(tǒng)看，48次暴雨過(guò)程中，以冷鋒和華北氣旋為主，分別為14次和13次，倒槽、蒙古氣旋、臺(tái)風(fēng)水汽、其他分別為4、4、4、9次。

4 暴雨發(fā)生的時(shí)間統(tǒng)計(jì)

48次暴雨均發(fā)生在5—9月，主要發(fā)生在7月和8月，分別為23、19次，5月、6月、9月分別為2、2、2次。其中，切變線、副高后部切變、副高后部高空槽這3種影響系統(tǒng)下發(fā)生的暴雨全部出現(xiàn)在7月和8月；臺(tái)風(fēng)暴雨共4次，其中3次發(fā)生在8月，1次發(fā)生在9月；對(duì)于冷鋒影響產(chǎn)生的暴雨中，有8次發(fā)生在7月，6次發(fā)生在8月；其他的影響系統(tǒng)所引發(fā)的暴雨發(fā)生時(shí)間上并不是很集中；“七下八上”期間共發(fā)生暴雨18次，占樣本總數(shù)（48次）的37.5%；“七下八上”期間的18次暴雨過(guò)程中，副高后部暴雨9次，占比50%，也就是說(shuō)“七下八上”期間有50%的暴雨是副高后部系統(tǒng)造成的。

5 暴雨發(fā)生的空間統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)48個(gè)區(qū)域暴雨個(gè)例發(fā)現(xiàn)，吉林省各地均有暴雨天氣發(fā)生。從暴雨發(fā)生次數(shù)角度統(tǒng)計(jì)，吉林省暴雨呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”“南邊多，北邊少”的態(tài)勢(shì)，具體情況如表2所示。

6 區(qū)域暴雨模型的建立

根據(jù)48個(gè)暴雨個(gè)例，按照20種暴雨分類，建立5大類共20種暴雨模型。這20種模型是在對(duì)每個(gè)個(gè)例分析后，找出典型個(gè)例，建立典型個(gè)例模型，并作為這類暴雨的模型。利用micaps3氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)制作暴雨模型，模型包括地面圖，850、500、200 hPa高空?qǐng)D的相應(yīng)影響系統(tǒng)及要素綜合分析，線條按照micaps3“中尺度分析工具箱” 中的定義繪畫(huà)[4]。

6.1 切變類

切變類模型共分為4種，具體如表3所示。以“切變+華北氣旋”型為例做模型概述，如圖1所示。該模型高空200 hPa等壓面有急流，急流從（115°E，40°N）開(kāi)始向東北方向延伸，到雙遼附近再向東延伸，急流核風(fēng)速達(dá)到60 m/s，在急流核左側(cè)為氣旋性渦度中心，而暴雨區(qū)正好在其右后方正渦度平流和輻散區(qū)內(nèi)，高空輻散有利于大尺度強(qiáng)迫抬升，產(chǎn)生暴雨。500 hPa等壓面上，在遼寧省與吉林省交界附近東西向有一條切變線，切變線附近抬升的作用非常強(qiáng)，暴雨區(qū)在切變線東端的附近。850 hPa等壓面上（120°E，40°N）至蛟河附近有低空切變的存在，切變線上有強(qiáng)輻合上升運(yùn)動(dòng)，其附近往往會(huì)有暴雨發(fā)生。850 hPa與500 hPa溫度差大于等于25℃，表明大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)。另外，山東沿海至遼寧沿海存在一條西南急流，急流攜帶大量水汽向暴雨區(qū)輸送。但急流出口區(qū)在暴雨區(qū)以南，即急流并未延伸到暴雨區(qū)，風(fēng)速在暴雨區(qū)以南便減小了，但正是由于風(fēng)速的減小，造成暴雨區(qū)附近風(fēng)速的輻合，利于加強(qiáng)輻合上升運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，850 hPa上有濕舌和濕軸，暴雨區(qū)位于濕舌的頭部，濕軸指向暴雨區(qū)。地面影響系統(tǒng)是華北氣旋，暴雨發(fā)生在華北氣旋東北部。地面存在濕舌，比濕≥15 g/kg，3 h變壓<0，中心值為-17 hPa。

6.2 副高后部切變類

該類模型共分5種，如表4所示。以“副高后部切變+華北氣旋”型為例，做模型概述，如圖2所示。該模型200 hPa有高空急流，急流核風(fēng)速達(dá)到54 m/s，暴雨區(qū)位于急流軸右側(cè)，急流核右后方正渦度平流和輻散區(qū)內(nèi)，高空輻散有利于大尺度強(qiáng)迫抬升，產(chǎn)生暴雨。500 hPa副高特征線588線與吉林省東邊界重合，584線位于吉林省東部，切變線位于吉林省西部白城與松原交界地帶，呈東北—西南向。500 hPa切變線促進(jìn)中空的上升運(yùn)動(dòng)，冷槽呈東北—西南向，而暴雨區(qū)就在冷槽附近，表明暴雨區(qū)上空有冷空氣侵入，增強(qiáng)不穩(wěn)定條件[5]。850 hPa等壓面上，吉林省大部位于暖脊中，低層較暖，并且有偏南急流向北輸送暖濕空氣，造成底層的不穩(wěn)定能量增加，加之中層有冷空氣侵入，因此這種形式有利于對(duì)流不穩(wěn)定的發(fā)生。偏南急流出口區(qū)位于降水區(qū)以南，即風(fēng)速在暴雨區(qū)附近減小，風(fēng)速減小造成風(fēng)速在暴雨區(qū)附近輻合，加強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)。另外850 hPa切變呈東北—西南向穿過(guò)吉林省東部。加強(qiáng)低層的輻合上升運(yùn)動(dòng)。濕舌頭部覆蓋吉林省中東部，表明中東部水汽充足并且有位勢(shì)不穩(wěn)定能量將要釋放。暴雨發(fā)生在副高后部中低空切變線之間，且在濕舌范圍內(nèi)。地面圖上，有華北氣旋，位于渤海附近，暴雨區(qū)發(fā)生在華北氣旋東北部。吉林省、遼寧省和河北省大部分位于3 h顯著降壓區(qū)內(nèi)，華北氣旋將繼續(xù)北上，影響吉林省。

6.3 副高后部高空槽類

該類模型共分4種，如表5所示。以“副高后部高空槽+冷鋒”型為例，做模型概述，如圖3所示。該模型200 hPa有高空急流，急流核風(fēng)速達(dá)到54 m/s。暴雨發(fā)生在高空急流的急流核的右后方，但距離高空急流有一定的距離。500 hPa副高呈帶狀，588線與吉林省東邊界基本重合，副高后部高空槽南北向穿過(guò)內(nèi)蒙古和山西，并且有冷槽存在，表明有冷空侵入，吉林省位于冷槽中，因此中層有冷空氣入侵。加強(qiáng)高低層的不穩(wěn)定性。副高后部有高空槽，槽前有西南急流，風(fēng)速≥20 m/s，利于中層上升運(yùn)動(dòng)。850 hPa有暖脊，吉林省位于暖脊中，西南急流沿東北—西南向穿過(guò)遼寧省，急流頭直指吉林省西南角，在急流頭部以北有輻合線，表明氣流在這里輻合抬升。濕舌及濕軸沿東北—西南向通過(guò)渤海，攜帶大量水汽，穿過(guò)遼寧省及朝鮮，繼續(xù)向北通過(guò)吉林省到達(dá)黑龍江省北部，吉林省范圍內(nèi)的暴雨區(qū)發(fā)生在濕區(qū)范圍內(nèi)。地面有冷鋒，冷鋒附近抬升條件加強(qiáng)，冷鋒穿過(guò)吉林省附近產(chǎn)生暴雨。綜上所述，此類型暴雨發(fā)生在高空急流核右后方水汽、動(dòng)力及熱力條件均較好的地方。endprint

6.4 高空槽類

該類模型共分3種，如表6所示。以“高空槽+華北氣旋”型為例，做模型概述，如圖4所示。該模型200 hPa有急流，暴雨區(qū)發(fā)生在急流出口區(qū)的右側(cè)，并且有一定的距離，但考慮到暴雨區(qū)上方850 hPa為西南風(fēng)，500 hPa為西南風(fēng)，但200 hPa為偏西風(fēng)，這種風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，說(shuō)明有暖平流，使暖濕空氣向暴雨區(qū)輸送，低層不穩(wěn)定能量增加，水汽含量增加。而500 hPa有冷槽，說(shuō)明中層有干冷空氣侵入，與低層的暖濕空氣形成不穩(wěn)定條件，有利于暴雨發(fā)生。500 hPa高空槽附近動(dòng)力條件較好，且中層急流核風(fēng)速達(dá)28 m/s，這里強(qiáng)迫抬升作用較強(qiáng)，利于暴雨發(fā)生。另外，850 hPa有暖脊，暴雨區(qū)位于暖脊內(nèi)。濕舌頭部延伸至吉林省北邊界，暴雨區(qū)位于濕舌頭部?jī)?nèi)。地面圖上華北氣旋中心位于吉林省西部，暴雨區(qū)發(fā)生在華北氣旋東南偏南范圍內(nèi)。

6.5 冷渦類

該類模型共分4種，如表7所示。以“冷渦+冷鋒”型為例，做模型概述，如圖5所示。該模型200 hPa有急流，呈西北—東南向，位置偏北，似乎對(duì)吉林省影響不大，但高空西北氣流表明高空有冷空氣由貝加爾湖向吉林省輸送，造成高空干冷的條件。500 hPa冷渦中心位于黑龍江北部，冷空氣由冷渦西部沿西北氣流輸入暴雨區(qū)，暴雨區(qū)發(fā)生在冷渦南部偏東的范圍內(nèi)。850 hPa有濕舌和濕軸，暖濕空氣在西南氣流作用下向暴雨區(qū)輸送，低層暖濕，而200、500 hPa有干冷空氣輸入，造成下暖濕上干冷的不穩(wěn)定條件，而雨發(fā)生在低空急流左前方濕舌內(nèi)，另外850、500 hPa溫度差≥25 ℃，表明大氣不穩(wěn)定，暴雨就發(fā)生在這樣的不穩(wěn)定區(qū)域里。地面圖上，暴雨發(fā)生在冷鋒尾部的右側(cè)區(qū)域里，這里也是3 h顯著降壓區(qū)，未來(lái)冷鋒向這一區(qū)域移動(dòng)，造成暴雨天氣。

7 參考文獻(xiàn)

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