2013年魯西南地區(qū)一次暴雨天氣過程分析

黃玉芳，席曉彤，王 瑋，趙 熙(.山東省菏澤市氣象局，山東菏澤74000;.民航山東空管分局氣象臺(tái)，山東濟(jì)南5007)

魯西南是氣象災(zāi)害多發(fā)、頻發(fā)地區(qū)之一，其中暴雨引發(fā)的災(zāi)害占很大的比重，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。由于其突發(fā)性和局地性均比較強(qiáng)，因此難以預(yù)報(bào)和追蹤，且近年來隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和城市擴(kuò)大，由暴雨形成的災(zāi)害常造成越來越大的生命財(cái)產(chǎn)損失，成為氣象預(yù)報(bào)服務(wù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。許多氣象工作者對(duì)此做了大量工作，如雷雨順等分析指出特大暴雨的發(fā)生條件之一是從地面到300 hPa為準(zhǔn)飽和深厚濕層［1］。近年來對(duì)影響山東暴雨相關(guān)研究較多［2－6］，如曹鋼鋒等研究表明臺(tái)風(fēng)外圍或登陸減弱后的低壓環(huán)流影響山東時(shí)，常與中緯度系統(tǒng)結(jié)合，更易引發(fā)暴雨和大暴雨，雨量常達(dá)100～200 mm［4］;趙宇等通過診斷和數(shù)值模擬的方法分析了登陸北上臺(tái)風(fēng)造成山東暴雨的形成機(jī)制［5－7］，臺(tái)風(fēng)的遠(yuǎn)距離作用有時(shí)也會(huì)導(dǎo)致山東暴雨［8－11］;孫興池等對(duì)緯向切變線的暴雨落區(qū)進(jìn)行了精細(xì)分析，認(rèn)為雖然低層切變線的位置對(duì)暴雨落區(qū)很重要，但不是判斷暴雨落區(qū)的唯一依據(jù)，影響系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)及冷暖空氣的相互作用對(duì)暴雨落區(qū)的精細(xì)預(yù)報(bào)至關(guān)重要［12］。筆者在此利用常規(guī)天氣圖資料、觀測(cè)資料和NCEP 1°×1°再分析資料對(duì)2013年5月25～27日魯西南罕見的降雨天氣特征和中尺度系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展特點(diǎn)進(jìn)行分析，探討產(chǎn)生持續(xù)強(qiáng)降水的中尺度系統(tǒng)特征，為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)該類天氣提供一定依據(jù)。

1 天氣實(shí)況

1.1 降水實(shí)況 2013年5月25日14:00～27日02:00，由于受江淮氣旋影響，菏澤地區(qū)出現(xiàn)暴雨，其中成武和單縣為大暴雨，全市平均降水量為82.4 mm，50～100 mm的有97個(gè)自動(dòng)站，超過100 mm的有47個(gè)自動(dòng)站，成武的孫寺降水量最大，為 126.3 mm(圖1)。

1.2 降水特點(diǎn)

1.2.1 降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。從25日16:00開始，到26日21:00結(jié)束，持續(xù)時(shí)間達(dá)29 h;全市平均小時(shí)降水量＞3 mm主要集中在26日08:00～17:00，長(zhǎng)達(dá)8 h。

1.2.2 范圍廣。暴雨覆蓋整個(gè)菏澤地區(qū)，降水最少縣站為鄄城(57.1 mm)，最多是成武(112.7 mm)，全市8 縣全部達(dá)到暴雨這種個(gè)例并不多見。

1.2.3 降水量大。菏澤、鄆城、巨野、成武、單縣5站降水量突破本站5月份降水量歷史極值。

2 影響天氣系統(tǒng)

2.1 高空環(huán)流形勢(shì)特點(diǎn)

2.1.1 500 hPa環(huán)流形勢(shì)。25日08:00(圖2a)，貝湖西北部有一較深低渦，分裂冷空氣擴(kuò)散南下，推動(dòng)長(zhǎng)江中上游地區(qū)的西南氣流北上，北支西風(fēng)帶和緯向鋒區(qū)在38°N以北，太原濟(jì)南以北為西風(fēng)，以南為偏西風(fēng)帶，兩股氣流在38°N附近構(gòu)成反氣旋切變，580線位于青島－徐州－武漢，呈東北—西南走向。

2.1.2 700 hPa環(huán)流形勢(shì)。24日08:00，西南地區(qū)有小的渦旋，河套有一冷舌，冷空氣從渦旋的西北部侵入，在高空低槽與冷空氣的共同作用下發(fā)展;25日08:00發(fā)展成為西南渦(圖2b)，低渦生成后沿引導(dǎo)氣流向東北方向移動(dòng)，于26日08:00移至江淮(圖2c)，地面發(fā)展成為江淮氣旋。

2.1.3 地面形勢(shì)。24日地面東西倒槽已經(jīng)形成，隨著北部冷空氣侵入，南部暖濕氣流加強(qiáng)，25日倒槽逐漸發(fā)展成氣旋。

2.2 高低空急流的耦合作用 分析26日08:00 200 hPa高空急流和850 hPa低空急流(圖3)可見，菏澤正好位于在200 hPa高空急流入口區(qū)右側(cè)的輻散區(qū)和850 hPa低空急流出口區(qū)的左前方的輻合區(qū)耦合，這樣產(chǎn)生了高低空正的次級(jí)環(huán)流，次級(jí)環(huán)流的上升支正位于地面氣旋右前方，二者相互作用，使上升氣流更加強(qiáng)盛。

2.3 江淮氣旋 25日08:00沿長(zhǎng)江流域?yàn)橐粬|西倒槽，到14:00，在云貴地區(qū)開始出現(xiàn)閉合性低壓環(huán)流，隨著高空西南暖濕引導(dǎo)氣流加強(qiáng)北上，地面倒槽逐漸向北發(fā)展，由東西向轉(zhuǎn)為東北－西南向，低壓中心氣壓繼續(xù)下降;26日08:00，低壓中心位于河南東南部，魯西南地區(qū)處在氣旋前部的東南氣流里;26日14:00，氣旋中心位于河南東部地區(qū)，受海上高壓阻擋，氣旋東移速度減慢(圖4);11:00～20:00，魯西南地區(qū)一直處在氣旋頂端，該時(shí)段與強(qiáng)降水時(shí)段相對(duì)應(yīng);26日20:00以后，隨著氣旋東北移，菏澤地區(qū)處在氣旋后部偏北風(fēng)里，降雨逐漸減弱到結(jié)束。

3 物理量診斷分析

3.1 水汽條件

3.1.1 水汽通量。由圖5可見，25日20:00在850 hPa有一個(gè)水汽通量＞0.021 g/(cm·hPa·s)的高值區(qū);到26日08:00，水汽通量增大且迅速向東北伸展，中心數(shù)值在0.035 g/(cm·hPa·s)以上，菏澤市處在高值區(qū)內(nèi)，這與暴雨區(qū)的分布基本一致。

3.1.2 水汽通量散度。因?yàn)榇蟊┯曷鋮^(qū)主要集中在34°～37°N、115°～120°E，所以選擇沿115°E 作水汽通量散度的空間垂直剖面圖。由圖6可見，25日20:00在500 hPa以下有2個(gè)小于 －0.4 ×10－6g/(cm2·hPa·s)輻合區(qū)域;26 日08:00，輻合中心北移并加強(qiáng)，小于 －1.5 ×10－6g/(cm2·hPa·s)強(qiáng)輻合中心集中在900hPa以下，低空水汽強(qiáng)輻合區(qū)與大暴雨落區(qū)基本一致;26日20:00以后，中低層全部為水汽通量輻散場(chǎng)控制，強(qiáng)降水趨于結(jié)束。

3.1.3 濕度場(chǎng)。25日20:00 850～500 hPa相對(duì)濕度較大，到26日08:00相對(duì)濕度從地面到300 hPa均達(dá)到飽和，這為菏澤市產(chǎn)生暴雨提供良好的水汽條件。

3.2 動(dòng)力熱力條件

3.2.1 散度、渦度與垂直速度。沿115°E散度垂直剖面(圖7)顯示，25日20:00菏澤市上空700～500 hPa為弱輻合區(qū)，到26日08:00自地面到500 hPa全市為輻合區(qū)，強(qiáng)輻合區(qū)中心位于800 hPa，500 hPa以上為輻散區(qū)，強(qiáng)輻散區(qū)中心位于200 hPa，低層輻合、高層輻散有利于上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)和維持。26日08:00前后魯西南地區(qū)渦度達(dá)最大值，1 000～480 hPa為正渦度，其上為負(fù)渦度，發(fā)展達(dá)到最強(qiáng)(圖8a)。沿115°E做的大氣垂直速度剖面圖(圖8b)顯示，26日08:00垂直上升運(yùn)動(dòng)從地面到達(dá)200 hPa，強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)與菏澤市大暴雨的實(shí)況一致。

3.2.2 流場(chǎng)分析。水汽的輸送和輻合主要靠風(fēng)的輻合來實(shí)現(xiàn)，從850和925 hPa流場(chǎng)(圖9)上看，26日08:00在山東省魯南地區(qū)具有十分明顯的氣旋式輻合，促進(jìn)了低層上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展和維持。

3.2.3 假相當(dāng)位溫 θse。從沿115°E做的假相當(dāng)位溫 θse空間垂直剖面圖(圖10)可看出，25日20:00從地面到700 hPa魯西南是一高能舌，26日08:00魯西南處于高能鋒區(qū)中，隨著緯度的增加，鋒區(qū)向北傾斜，降水最大。這與暴雨的落區(qū)對(duì)應(yīng)比較好。

4 云圖

此次暴雨主要是由層狀混合性云系造成的，云的覆蓋面積較大，渦旋云系由西南向東北移動(dòng)，使菏澤市自西南向東北先后產(chǎn)生了暴雨到大暴雨天氣。

5 小結(jié)

(1)此次暴雨天氣過程是受江淮氣旋影響產(chǎn)生的，高低空急流的耦合和地面江淮氣旋配合較好。

(2)高低空水汽條件充沛，并有較大的水汽輻合。

(3)高低空急流的耦合為這次暴雨過程提供了垂直運(yùn)動(dòng)動(dòng)力條件。

(4)大氣散度、渦度和垂直速度中心與暴雨及大暴雨落區(qū)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(5)此次暴雨主要是由層狀混合性云系造成的。

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