德惠市氣候影響評價

楊晶華+張云飛

摘 要：本文利用常規(guī)氣象資料、地面加密自動站資料對2016年7月21—23日丹東區(qū)域暴雨過程的天氣實況、環(huán)流形勢、物理量診斷進行分析表明：本次暴雨發(fā)生發(fā)展受500hPa高空槽，低空急流，地面輻合線等共同作用，丹東維持強烈的上升運動和強的水汽輻合，同時副高和下游高壓脊打通，形成明顯的阻塞形勢，增長了降水的持續(xù)時間。低層和超低空的急流使得本地有強烈的水汽輻合，同時在高低空急流的共同作用下，強烈的上升運動發(fā)展并維持，最終導(dǎo)致本次暴雨。

關(guān)鍵詞：過程分析；暴雨；低空急流；暖區(qū)降水

中圖分類號：S16 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170431071

1 降雨實況

2016年7月20—23日，華北到遼寧大部地區(qū)出現(xiàn)大范圍的暴雨天氣過程（圖1），丹東境內(nèi)大部分觀測站出現(xiàn)暴雨到大暴雨，強降水主要出現(xiàn)在21—22日，雨帶自南向北推進。國家級考核站中最大降水量出現(xiàn)在寬甸，23日08：00過去24h雨量達到158mm，其次為鳳城，22日08：00過去24h雨量為147mm，此次降雨過程范圍廣，強度大，是丹東2016年入汛以來的最強降水過程。

2 大尺度環(huán)流背景

暴雨的形成，總是出現(xiàn)在有利的大尺度環(huán)流背景下，因為有利的環(huán)流形勢為暴雨形成提供了必要的水汽條件和垂直運動條件。此次降水過程前期主要受500hPa華北低渦的影響，20—21日白天，華北低渦位置穩(wěn)定，強度減弱，丹東處于低渦東北象限，垂直運動弱，降水以小雨為主，分布均勻。21日之后，減弱后的華北冷槽和貝湖一帶的冷槽合并加強，槽前西南風(fēng)風(fēng)速增加，丹東處于合并后冷槽前部，垂直運動明顯增強，丹東降水強度加大，大部地區(qū)出現(xiàn)暴雨。此次降水中，西太平洋副熱帶高壓呈塊狀分布，丹東一直位于584線外圍，21日，副高與東北一帶的高壓脊合并，形成明顯的阻塞形勢，導(dǎo)致高空槽移速減慢，使丹東降水時間較長。

此次強降水過程中，低空850hPa一直有偏南風(fēng)大風(fēng)速帶存在，20日白天丹東偏南風(fēng)速在8m/s左右，低空南風(fēng)急流主要位于北京到江南一帶，低空急流前部的輻合區(qū)主要位于華北，此時丹東雨勢不大。21日白天之后，低空急流北抬，丹東偏南風(fēng)風(fēng)速增大到16m/s以上，達到低空急流強度，且處于低空急流的出口區(qū)左側(cè)，有明顯的濕空氣輻合和強烈的上升運動，大的降水出現(xiàn)。

地面圖上，與華北低渦對應(yīng)，地面為氣旋控制，氣旋強度在20日白天最強，之后逐漸減弱為低壓倒槽并東北上，丹東一直處于倒槽的頂前部，地面圖上有明顯的偏東北風(fēng)和偏南風(fēng)的輻合線，并且由于東南風(fēng)的從海上輸送水汽，丹東附近近地面溫度露點差小于2℃，比濕達到16～18g/kg，空氣近乎飽和，空氣濕度大，這為暴雨的發(fā)生提供了充足的水汽條件。

從暴雨發(fā)生的高低空系統(tǒng)配合可以看出，本次暴雨發(fā)生的有利的環(huán)流形勢如下：500hPa高空槽前，地面倒槽前部明顯的地面輻合線，850hPa低空急流左前側(cè)，200hPa高空急流的分流區(qū)，上下層系統(tǒng)在丹東上空呈近乎垂直的分布，造成強烈的上升運動發(fā)展。低空和超低空存在低空急流和東南風(fēng)大風(fēng)速帶，源源不斷的從海上輸送水汽，地形和地面輻合線使水汽明顯的輻合，低層比濕達到16g/kg以上，濕層較為深厚，為暴雨提供充足水汽。下游高壓脊的阻擋使系統(tǒng)移動緩慢，降水時間長，也是產(chǎn)生暴雨的重要原因。

3 物理量分析

3.1 水汽條件

從低層水汽通量的水平分布圖看出，從20日開始，低空急流將華東和渤海的濕氣流不斷的向遼寧地區(qū)輸送，到21日20：00，遼寧東部925hPa水汽通量的值達到24g/hPa·cm·s，水汽通量較20日白天增加了10g/hPa·cm·s以上，低層增濕明顯。從同時次水汽通量散度的分布看，遼寧和山東大部地區(qū)有明顯的水汽通量輻合，最強的中心值達到30×10-6g/hPa·cm2s以上，這主要是由于低空急流左側(cè)的風(fēng)速輻合和低空切變線風(fēng)向輻合共同作用形成的。強的水汽輸送和水汽輻合，為丹東強降水提供的充足的水汽條件。

3.2 垂直運動條件

作出丹東附近上空散度的剖面圖，可以看出，從20日夜間開始，低層風(fēng)的輻合逐漸增強，強輻合中心在700hPa附近，中心值達到-1.6×10-5/s，500hPa以上為輻散區(qū)，最強輻散中心在200hPa，強中心值達到4×10-5/s，這與高空急流有很大的關(guān)系。21—22日白天，低層一直維持較強的輻合，中層為近無輻散層。23日之后，輻散區(qū)層次降低，下沉運動逐漸入侵到低層，降水減弱并快速結(jié)束。從高低空散度的配合看，在暴雨發(fā)生前和發(fā)生時，低層輻合和高層輻散都較強，產(chǎn)生強烈的上升運動，在暴雨發(fā)生后，輻散區(qū)從高空擴展到低層，以下沉運動為主。

3.3 層結(jié)條件

通過分析丹東站的Tlogp圖（圖5）可以看出，這次暴雨過程中，由于低空急流的建立，500hPa以下一直維持強勁的南風(fēng)，暖平流層次高，中層冷空氣較弱，抬升凝結(jié)高度較低，接近地面，暖云層深厚。80%以上相對濕度的濕層擴展到400hPa以上，濕層深厚，非常有利于出現(xiàn)強降水，而不利于出現(xiàn)雷雨大風(fēng)和冰雹等強對流天氣。從表1也可以看出，在整個暴雨過程中，對流有效位能并不大，變化幅度也較小，反而對流抑制能量要大于對流有效位能。沙氏指數(shù)在強降水出現(xiàn)時段一直在0℃左右，明顯小于降水出現(xiàn)之前，表明大氣還是處在一種不穩(wěn)定狀態(tài)，而k指數(shù)的變化尤為明顯，在20日白天，k指數(shù)在25℃，21日和22日k指數(shù)一直在37℃以上，且丹東一直處于k指數(shù)高值舌的右前部，在地面輻合線的抬升作用下，極易產(chǎn)生暴雨。

4 小結(jié)與思考

本次強降水過程，降水強度大，范圍分布廣，持續(xù)時間長，是入汛以來最強的降水過程。本次暴雨發(fā)生發(fā)展受500hPa高空槽，低空急流，地面輻合線等共同作用，丹東維持強烈的上升運動和強的水汽輻合，同時副高和下游高壓脊打通，形成明顯的阻塞形勢，增長了降水的持續(xù)時間。

分析本次暴雨過程中的物理量可知，丹東低層和超低空的急流使得本地有強烈的水汽輻合，同時在高低空急流的共同作用下，強烈的上升運動發(fā)展并維持。本次過程雖然沒有較大的對流有效位能，但k指數(shù)在降雨過程中一直維持在37℃以上，表明大氣仍然是不穩(wěn)定的狀態(tài)，而這種不穩(wěn)定主要是由于上下層濕度的差異造成的。

從預(yù)報角度來看，本此暴雨的環(huán)流形勢和物理量配置滿足暴雨出現(xiàn)的條件，但對暴雨總量的預(yù)報偏小，可能是因為本次主要是暖云區(qū)降水，對于暖云降水的增強作用考慮不足。另外，本次暴雨的出現(xiàn)與低空急流和超低空急流的脈動有很大的關(guān)系，因此要充分思考低空急流和超低空急流對暴雨的重要作用。