遼寧省東南部一次暴雨過程動力診斷分析

李吉 楊晶 王俊超 趙雷 王麗麗 曲驊倩 朱津輝 馮冬蕾

摘要 [目的]對2015年8月2～4日遼寧東南部地區(qū)一次由東北冷渦引起的大范圍持續(xù)性暴雨過程進行動力診斷分析。[方法]采用FNL一日4次再分析資料，分辨率為1°×1°，結合Micaps格式地面、高空觀測資料，分析2015年8月2～4日遼寧東南部地區(qū)一次持續(xù)性暴雨過程的降水實況、環(huán)流背景和動力條件。[結果]東北地區(qū)上空有深厚低壓系統(tǒng)，東側阻塞高壓和南側副熱帶高壓阻止其東移南壓；暴雨發(fā)生地區(qū)位于強盛的低空急流出口左側區(qū)域、高空急流入口區(qū)的右側，低空急流促使底層風場切變輻合，高空急流使得高空存在一個明顯的“抽吸”作用；低空輻合、高空輻散的散度場分布有利于空氣的上升運動；暴雨發(fā)生地區(qū)存在廣義濕位渦正異常區(qū)，且廣義濕位渦正異常區(qū)域與未來6 h暴雨區(qū)域及暴雨強度有良好的對應關系。[結論]該研究為暴雨預報提供指示性因子。

關鍵詞 東北冷渦；暴雨；環(huán)流背景；動力條件；廣義濕位渦

中圖分類號 S161.6 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）34-300-03

東北冷渦是我國東北地區(qū)特有的天氣系統(tǒng)，鄭秀雅等[1]在《東北暴雨》中定義為：在500 hPa天氣圖上115°～145°E、35°～60°N的范圍內(nèi)出現(xiàn)的等高線閉合圈，且有冷中心或冷槽配合，持續(xù)3 d或3 d以上的低壓環(huán)流系統(tǒng)。陶詩言[2]將出現(xiàn)在50°～60°N、40°～50°N、35°～40°N的東北冷渦分別定義為北渦、中渦、南渦。東北冷渦一年四季均可能出現(xiàn)，孫力等[3]根據(jù)1956～1990年資料統(tǒng)計得出，4～10月東北地區(qū)天氣37%受冷渦影響，特別是夏季受冷渦影響的天氣達42%。冷渦活動有明顯的季節(jié)變化[4]，6月最多，平均多達44.19%。東北低壓或冷渦型是我國主要暴雨的大形勢之一[2]，常給東北地區(qū)、華北北部造成暴雨。冷渦在生成初期產(chǎn)生的區(qū)域性降水以穩(wěn)定性或混合性為主，在整個過程中均

可伴有暴雨、雷暴、冰雹、短時大風，甚至龍卷等強對流天氣。

筆者在此采用FNL一日4次再分析資料，分辨率為1°×1°，并結合Micaps格式地面、高空觀測資料，從降水實況、環(huán)流背景和動力條件方面，對2015年8月2～4日遼寧東南部地區(qū)一次由東北冷渦引起的大范圍持續(xù)性暴雨過程進行診斷分析，探究此次較大范圍的暴雨降水天氣過程的動力成因。

1 降水實況

在東北冷渦的影響下，2015年8月2～4日遼寧東南部地區(qū)有持續(xù)性降水天氣過程，主要降水時段集中在3日20：00～4日08：00。由圖1可見，3日20：00～4日02：00暴雨出現(xiàn)在大連地區(qū)和本溪地區(qū)，4日02：00～08：00暴雨區(qū)域從大連地區(qū)至本溪地區(qū)呈帶狀分布，出現(xiàn)暴雨的區(qū)域明顯擴大，出現(xiàn)特大暴雨的區(qū)域也增多。

2 環(huán)流背景分析

由3日20：00 500 hPa高度場（圖2a）可知，在我國東北地區(qū)有一高空冷渦即東北冷渦，其中心位于東北地區(qū)北部，中心最低值達5 560 gpm。由該低值系統(tǒng)伸出一深槽延伸至華北地區(qū)，副熱帶高壓西伸北抬覆蓋了我國的華東和華南地區(qū)。穩(wěn)定少動的副熱帶高壓和高空槽阻止東北冷渦的東移，冷渦長時間停留在東北地區(qū)，有利于降水的維持。

從3日20：00 850 hPa高度場（圖2b）可以看到與500 hPa相對應的影響系統(tǒng)（東北冷渦和副熱帶高壓），且這2個系統(tǒng)的位置與500 hPa高度場基本一致，說明高低空配置一致，是深厚的天氣系統(tǒng)，移速緩慢且持續(xù)時間長，有利于暴雨的發(fā)生。

3 動力場成因分析

3.1 高低空急流

研究表明，中尺度低空急流輸送的水汽及水汽輻合使低層維持準飽和狀態(tài)，為強對流風暴的發(fā)生發(fā)展提供了低層濕層條件[5-6]。同時低空急流的出現(xiàn)有利于空氣進行輻合抬升運動，因此暴雨過程多伴有風速>12 m/s的低空急流。由圖3a1可見，4日02：00 850 hPa西南低空急流非常強盛，從江淮流域一直延伸至遼寧省東南部，且位于山東半島北部的急流中心風速達20 m/s以上；該低空急流軸位于副熱帶高壓的西北側，遼寧省東南部地區(qū)位于低空急流出口的左側區(qū)域。低空急流軸兩側有較強的風速水平切變，它使風場輻合，有利于遼寧東南部空氣的垂直上升運動。

4日02：00、08：00 200 hPa高度場上有高空急流（圖3b），從我國華北地區(qū)至東北地區(qū)東部有風速>48 m/s的強盛的高空急流；遼寧東南部地區(qū)位于高空急流入口區(qū)的右側，在高空存在一個明顯的“抽吸”作用，有利于空氣的垂直上升運動，為暴雨的發(fā)生提供了有利條件。

高空急流入口、出口區(qū)與低空急流的相對位置很大程度上決定了強天氣的

落區(qū)，低空急流位于高空急流入口區(qū)的右側，同時高空急流

3.2 散度分布

由圖4可見，4日08：00低空850 hPa遼寧東南部地區(qū)均處于輻合地區(qū)，且遼寧東部山區(qū)有大于10-4 s-1的強烈輻合運動；同一時刻高空500 hPa散度圖上輻散區(qū)域在遼寧東南部地區(qū)呈條帶狀分布，輻散也比較明顯。低空輻合、高空輻散有利于空氣的上升運動，強烈的上升運動是暴雨發(fā)生的重要動力條件之一，且低空輻合、高空輻散區(qū)域與降水實況中的暴雨區(qū)域基本一致。

雨過程的研究中，把水汽梯度效應與大氣動力過程聯(lián)系起來，廣義濕位渦的異?？梢灶愃朴跐裎粶u那樣作為暴雨天氣發(fā)生的動力識別示蹤物。一般來說，廣義濕位渦出現(xiàn)正異常與暴雨天氣存在聯(lián)系，在此取廣義濕位渦的值>1.5 PVU為正異常。

由圖5可見，3日20：00廣義濕位渦出現(xiàn)正異常的區(qū)域在遼寧省南部地區(qū)呈帶狀分布，廣義濕位渦最大值達2.0 PVU，4日02：00廣義濕位渦正異常區(qū)主要位于整個遼寧省東南部地區(qū)，廣義濕位渦最大值增大至2.5 PVU，且存在大連地區(qū)和遼寧東部山區(qū)2個廣義濕位渦大值中心。與降水實況對比，發(fā)現(xiàn)廣義濕位渦正異常區(qū)域與未來6 h暴雨區(qū)域及暴雨強度有良好的對應關系，因此可以考慮把廣義濕位渦作為暴雨預報的指示性因子之一。

4 結論

（1）此次東北冷渦天氣過程的環(huán)流形勢為：冷渦位于東北北部，其前部鄂霍茨克海有阻塞高壓，其南部有穩(wěn)定少動的副熱帶高壓，阻止冷渦東移南壓。高低空配置基本一致，為深厚系統(tǒng)，有利于暴雨天氣的形成。

（2）遼寧省東南部暴雨地區(qū)位于強盛的低空急流出口的左側區(qū)域、高空急流入口區(qū)的右側。低空急流軸兩側較強的風速水平切變使風場輻合，高空急流使得遼寧省東南部地區(qū)在高空存在一個明顯的“抽吸”作用，有利于空氣的垂直上升運動，為暴雨的發(fā)生提供了有利條件。

（3）遼寧省東南部暴雨發(fā)生地區(qū)的散度呈現(xiàn)出850 hPa低空輻合、500 hPa高空輻散的形勢，低空輻合、高空輻散有利于空氣的上升運動，為暴雨的發(fā)生提供了重要條件。

（4）遼寧省東南部地區(qū)存在廣義濕位渦正異常區(qū)，廣義濕位渦正異常區(qū)域與未來6 h暴雨區(qū)域及暴雨強度有良好的對應關系，因此可以考慮把廣義濕位渦作為暴雨預報的指示性因子之一。

安徽農(nóng)業(yè)科學 2015年

參考文獻

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