關(guān)于盤山縣一次暴雨天氣過程分析

王昊

（遼寧省盤山縣氣象局,遼寧盤山 124101）

關(guān)于盤山縣一次暴雨天氣過程分析

王昊

（遼寧省盤山縣氣象局,遼寧盤山 124101）

本文通過對2011年6月11日03時至6月12日15時盤山地區(qū)出現(xiàn)暴雨天氣的高、低空天氣形勢分析及暴雨發(fā)生前、發(fā)生時常用的物理量場進(jìn)行了綜合分析，得出暴雨的產(chǎn)生是高、中、低層多種尺度系統(tǒng)、多種物理機(jī)制相互作用及恰當(dāng)配置的結(jié)果。

暴雨；天氣形勢；物理量

一、天氣概況

受高空短波槽影響，2011年6月11日03時至6月12日15時，盤山縣出現(xiàn)暴雨（圖1），最強(qiáng)降水時段出現(xiàn)在12日06～09時，過程累計降雨量81.1 mm。本次降水過程遼寧全省最大降水出現(xiàn)在盤山站，為81.1 mm，其他地區(qū)未出現(xiàn)暴雨，從2011年6月11日02時至6月12日08時全省降水天氣圖（圖2）可以看出，本次降水過程中葫蘆島、朝陽、阜新、沈陽以及丹東部分地區(qū)以中雨局部大雨為主，其余地區(qū)以小雨為主，還有部分地區(qū)未出現(xiàn)降水。其中遼陽降水量40 mm，草河口降水量36 mm、鞍山降水量30 mm。此次過程具有降水時間集中，降水強(qiáng)度強(qiáng)，雨量分布極不均勻等特點。

圖1盤山過程降水量

圖2遼寧全省降水量分布

二、成因分析

（一）資料與方法

利用Micaps數(shù)據(jù)資料、常規(guī)觀測站和加密自動站資料等，對此次過程的成因進(jìn)行了分析[1-2]。從大尺度環(huán)流形勢演變、影響系統(tǒng)、地面資料、探空資料、動力條件、水汽條件、能量分析以及地形因素等方面進(jìn)行了綜合分析，確定本次過程為高空短波槽影響形成的局地性暴雨。

（二）天氣尺度系統(tǒng)分析

1.環(huán)流背景分析。從500hPa高空圖上可以看出（圖3、圖4），11日到12日歐亞大陸中高緯度冷空氣活動頻繁，東北低渦位置偏北，貝湖高壓脊穩(wěn)定加強(qiáng)。11日20時貝湖高壓脊加強(qiáng)，受其影響，形成于內(nèi)蒙的高空槽東移發(fā)展，移動到遼寧西部。11日夜間到12日凌晨，高空槽移動到遼寧中部，盤山位于高空槽前，對應(yīng)降水時段可以看出，盤山強(qiáng)降水集中于12日06～09時。分析12日08時500hPa高空圖可以看出，高空槽東移，降水中心移動到遼寧中東部地區(qū)，盤山地區(qū)降水開始減弱。由11日20時850hPa天氣圖（圖5）可以看出，低層在遼寧西部形成切變，切變線逐漸東移[3]，盤山于11日夜間到12日早上受其影響，并于此時產(chǎn)生強(qiáng)降水。高低層的環(huán)流場都能與暴雨的位置與時間很好的對應(yīng)。

圖3 11日20時500hPa

圖4 12日08時500hPa

圖5 11日20時850hPa

圖6 12日05時地面氣壓場和地面天氣現(xiàn)象

2.地面資料分析。本次降水過程地面受華北低壓影響（圖6），12日02時華北低壓開始明顯加強(qiáng)，并且盤山處于低壓內(nèi)部，有利于降水的形成。

（三）探空資料分析

分析沈陽站2011年6月11日20時和6月12日08時的溫度-對數(shù)壓力圖（圖7、圖8）可以看出，在11日20時沈陽上空存在不穩(wěn)定能量，到12日08時不穩(wěn)定能量經(jīng)過釋放，已經(jīng)不太明顯，不穩(wěn)定能量釋放時段和全省降水時段相吻合[4]。表1中沈陽站兩個時段的SI指數(shù)、K指數(shù)和Cape的對比可以看出，11日20時到12日08時存在不穩(wěn)定能量釋放，對降水比較有利。

表16月11日20時和12日08時物理指標(biāo)對比

（四)物理量分析

圖7 54342站6月11日20時Tlogp圖

圖8 54342站6月11日20時Tlogp圖

1.動力條件。產(chǎn)生暴雨，需要具備動力觸發(fā)條件[5-6]。從6月11日500hPa渦度場和垂直速度場上可以看出，11日20時遼寧西部和內(nèi)蒙東部有一正渦度大值區(qū)，中心值+40×106· S-1，到12日08時正渦度中心向東移動，并加強(qiáng)，位于遼寧東部，中心值已經(jīng)加強(qiáng)到+60×106·S-1，而此時盤山地區(qū)正好處于正渦度中心移動路徑上。從渦度的因素上分析，該暴雨反而發(fā)生、發(fā)展與消退期間具有典型的低空輻合（正渦度）、高空輻散（負(fù)渦度）的動力結(jié)構(gòu)，為此次暴雨提供動力條件。同時，盤山地區(qū)的垂直速度在0～-20×10-3hPa·s-1之間，有強(qiáng)烈的上升運動（見圖9、圖10、圖11），說明上升運動的發(fā)展趨勢與降水發(fā)生的趨勢的一致性。

圖9 11日20時500hPa渦度

圖10 12日08時500hPa渦度場

圖11 11日20時500垂直速度場

2.熱力條件。大氣的穩(wěn)定度進(jìn)行分析，使用對流層850hPa與700hPa位溫差，6月12日08時，大氣低層盤山地區(qū)為高能區(qū)[7]，并且se隨高度增加而降低，由近地層到高層，se隨高度增加而減小，即低層大氣的位溫大于高層大氣的位溫，當(dāng)?shù)蛯託鈭F(tuán)被抬升至高層時，周圍溫度小于本身，氣團(tuán)將繼續(xù)受到向上的加速度而繼續(xù)向上抬升，因此暴雨發(fā)生期間該地區(qū)的大氣就處于不穩(wěn)定狀態(tài)。這說明存在大氣層結(jié)對流不穩(wěn)定（見圖12、圖13）。

圖12 12日08時850hPaθse

圖13 12日08時925hPaθse

3.水汽條件。充足的水汽是產(chǎn)生暴雨的必要條件，暴雨的產(chǎn)生必須有充足的水汽輸送，水汽通量脊表示水汽輸送強(qiáng)度。從11日20時水汽通量散度場[8]分析圖上可以看出（圖14、圖15、圖16），盤山地區(qū)在低層存在水輻合區(qū)，水汽輻合使上升氣流加強(qiáng)，促使水汽在垂直方向上的交換，有利于暴雨的形成。水汽通量的高值區(qū)建立的是由渤海延伸到遼寧境內(nèi)的水汽通道，有利于遼寧水汽的堆積，為暴雨的產(chǎn)生準(zhǔn)備了充足的水汽條件；另外，從風(fēng)向分析可看出，此次過程中低層一直維持一個南北向的水汽通量大值區(qū)域，說明有源源不斷的水汽向遼寧省輸送，為暴雨的產(chǎn)生提供了豐富的水汽條件。并且從水汽通量散度場上看，盤山地區(qū)，在暴雨生成時始終為負(fù)值輻合區(qū)，雨暴雨的生成時間與位置都相吻合。

圖14 11日20時925 hPa水汽通量散度

圖15 11日20時850hPa水汽通量散度

圖16 11日20時500hPa水汽通量散度

綜上分析，從降水前開始，盤山地區(qū)500hPa高空就出現(xiàn)上升運動，且伴隨暴雨的發(fā)展，給此次降水提供了垂直運動條件，低層正渦度高層負(fù)渦度為暴雨的產(chǎn)生提供了有力的動力條件。中低層強(qiáng)的正渦度中心，垂直速度方面有較強(qiáng)的上升運動，存在大氣層結(jié)對流不穩(wěn)定，水汽在低層輻合，從物理量診斷分析上可以看出，氣象條件有利于暴雨的形成。

（五）中尺度分析

1.形式場分析。分析11日20時的高空觀測資料（圖17），可以看出，11日20時500hPa高空槽位于內(nèi)蒙東部與遼寧西部相接地區(qū)，槽前冷空氣下滑，500hPa冷槽位于遼寧西部。夜間高空槽東移劃過盤山地區(qū)。850hPa除遼寧南部及東部部分地區(qū)外，存在明顯濕區(qū)。切變線位于遼寧中部，一直延伸到山東與河北兩省交界處，夜間影響盤山地區(qū)。另從山東半島南部到遼寧渤海灣地區(qū)存在一顯著流線，為本次降水提供水汽輸送。出現(xiàn)在對流層低層、風(fēng)速最大值達(dá)12m/s以上的強(qiáng)風(fēng)區(qū)，通常稱為低空急流[9]。低空急流一般在850hPa或700hPa層上最明顯，在其附近風(fēng)的水平和垂直切變很強(qiáng)。低空急流不但為暴雨輸送了充足的水汽，并且促使垂直環(huán)流的產(chǎn)生和發(fā)展，有利于對流天氣的加強(qiáng)，也是暴雨產(chǎn)生的不可缺少的主要條件。

圖17 11日20時高空探測資料

2.衛(wèi)星云圖分析。從衛(wèi)星云圖的演變情況來看（圖18），本次降水受東移短波槽影響，短波槽在11日20時逐漸影響遼寧西部，進(jìn)入遼寧后東移較快，11日夜間到12日凌晨，高空槽移動到遼寧中部，盤山位于高空槽前。主要降水集中在遼寧西部和中東部地區(qū)，盤山受其影響，北部地區(qū)降水量較大，在本站出現(xiàn)暴雨。

圖18 2011年6月12日衛(wèi)星云圖

圖19 6月11日20時至12日10時盤山站降水量和風(fēng)向隨時間變化

3.自動站氣象要素特征。通過分析11日20時到12日10時，盤山站的降水量與風(fēng)向變化圖（圖19），可以看出，在降水強(qiáng)度集中的時段，盤山站存在明顯的風(fēng)向切變，這和前面分析的地面形式場變化相對應(yīng)。另降水期間可以從盤山地區(qū)的加密自動站上可以看出，地面存在明顯的氣旋型切邊[10]，存在上升運動，對本次局地強(qiáng)降水的產(chǎn)生有利。

4.地形作用簡析。盤山位于遼河下游入?？冢鬣彶澈?，全縣屬于沉積性退海平原，地勢平坦，多水無山，空氣濕度較大，水汽條件較好，下墊面平整有利于水氣輸送，為盤山地區(qū)暴雨的出現(xiàn)創(chuàng)造了很好的地形條件。

三、結(jié)論

此次暴雨主要受短波槽影響，短波槽移動速度和位置是主要著眼點。強(qiáng)降水開始時間和落區(qū)是本次預(yù)報的難點。東北地區(qū)高空從高層至低層一致的深厚的低值系統(tǒng)，暴雨發(fā)生前后盤山地區(qū)的大氣層結(jié)是不穩(wěn)定的，故加上暴雨生成的水汽和垂直運動條件為造成此次暴雨的必要條件[11]。渦度、散度、垂直速度的配置也造成了從低空到高空的深厚的上升運動，為降水進(jìn)一步提供了動力條件，再加上充足的水汽條件，低層不穩(wěn)定能量的釋放，使暴雨的發(fā)生成為必然。暴雨出現(xiàn)前，與強(qiáng)降水相對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)，對流層存在著中尺度氣旋時環(huán)流和中尺度輻合系統(tǒng)，而在高層分布著中尺度反氣旋式環(huán)流和中尺度輻散系統(tǒng)。地面中尺度反氣旋式環(huán)流和中尺度切變線的演變發(fā)展對暴雨對流系統(tǒng)的發(fā)生具有密切聯(lián)系。此外，盤山所處的地理位置也是一個不容忽視的因素，盤山地勢平坦，處于遼西丘陵與千山山脈之間，造成一種狹管效應(yīng)，使得本地水汽集中、能量集中，為暴雨產(chǎn)生提供另一有利條件。

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（編輯：魏翔）

S161.6

A

1673-9019(2016)14-0044-04

2016-04-27

王昊（1977-），男，遼寧盤山人，工程師，主要從事公共氣象服務(wù)，氣象信息保障工作。