對(duì)甘肅河?xùn)|一次暴雨天氣的診斷分析

郭俊文

（定西市氣象局，甘肅定西 743000）

對(duì)甘肅河?xùn)|一次暴雨天氣的診斷分析

郭俊文

（定西市氣象局，甘肅定西 743000）

本文應(yīng)用Micaps常規(guī)資料、結(jié)合NCEP（2.5°×2.5°）格點(diǎn)資料等，對(duì)甘肅河?xùn)|一次暴雨天氣成因進(jìn)行診斷分析。結(jié)果表明：暴雨是由高空冷空氣與低渦槽前暖濕氣流的共同影響產(chǎn)生的。低層較強(qiáng)的西北氣流與強(qiáng)盛的東南暖濕氣流匯合，產(chǎn)生強(qiáng)切變，使得輻合上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)。高低層西南急流將水汽源源不斷地向暴雨區(qū)輸送，物理量場(chǎng)高層輻散與低層輻合相配合，為暴雨的產(chǎn)生提供了充足的水汽和動(dòng)力抬升條件。東北——西南向的弓形回波，引發(fā)了這次暴雨期間的短時(shí)強(qiáng)降水。

暴雨；低渦切變；急流；水汽輸送；弓形回波

暴雨是西北地區(qū)主要的災(zāi)害性天氣之一，也是氣象工作者一直關(guān)注和研究的對(duì)象。持續(xù)大范圍的暴雨常常會(huì)造成嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，危害人民的生命財(cái)產(chǎn)。近年來，中國(guó)氣象學(xué)者對(duì)低空急流、水汽對(duì)暴雨的作用開展了大量研究工作，許美玲等[1]認(rèn)為，低空急流一方面為暴雨的產(chǎn)生提供了所需要的大量水汽，另一方面引起對(duì)流不穩(wěn)定加強(qiáng)，為暴雨的發(fā)生提供大量的不穩(wěn)定能量。林毅等[2]和許新田等分別分析了高低空急流在閩西北大暴雨過程中的作用和陜西暴雨形成機(jī)制。李耀輝等[3]根據(jù)濕位渦理論對(duì)一次江淮暴雨過程進(jìn)行了診斷分析，指出中低層對(duì)稱不穩(wěn)定的存在對(duì)暴雨及其系統(tǒng)的發(fā)展起到了重要的作用。本文對(duì)甘肅河的一次暴雨過程的天氣成因做深入的探討和分析，以期找出引起強(qiáng)降雨的主要原因，為本地強(qiáng)降雨天氣的預(yù)報(bào)積累一定經(jīng)驗(yàn)，也為地方政府防汛、防災(zāi)、減災(zāi)提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 降雨影響概況

受新疆冷空氣與高原槽、低空切變線、低渦的共同影響，2013年5月13～17日，定西市出現(xiàn)了春末入夏的第一場(chǎng)暴雨天氣，區(qū)域站有82個(gè)站大于50毫米，最大降水出現(xiàn)在渭源麻家集為100.5毫米。這次天氣過程是以對(duì)流性降水開始，受局地強(qiáng)降水和持續(xù)降雨天氣影響，暴雨造成岷縣縣鄉(xiāng)道路、橋梁涵洞、防洪飲水工程、電力通訊等多處毀壞，農(nóng)作物受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失2850萬元。

2 大型環(huán)流背景及主要影響系統(tǒng)

2.1 高低空環(huán)流形勢(shì)

過程開始前5月13日08時(shí)500hpa中高緯環(huán)流形勢(shì)為兩槽一脊型，貝加爾湖為高壓脊區(qū)，兩槽分別位于西西伯利亞和蒙古國(guó)到我國(guó)東北地區(qū)，極地冷空氣沿烏山脊前不斷南下使得西西伯利亞低槽逐漸加深發(fā)展，溫度場(chǎng)有-34℃的強(qiáng)冷中心。13日20時(shí)（圖1）貝湖脊加強(qiáng)，新疆西北部低槽在東移過程中底部不斷分裂冷空氣沿河西走廊向甘肅中南部一帶南下，哈密與蘭州的溫度差較大為6℃左右，同時(shí)高原上有短波槽發(fā)展，槽前暖濕東南風(fēng)加大，出現(xiàn)大于16米/秒的風(fēng)速帶，冷暖空氣交匯于甘肅定西市一帶，引起本地區(qū)不穩(wěn)定能量的釋放。13日08時(shí)（圖2）700Hpa內(nèi)蒙古形成一深厚的槽區(qū)，河套與甘肅中東部有切變發(fā)展，甘肅中部濕度大，14時(shí)甘肅隴東南形成一明顯的氣旋性低渦，配合有13℃的暖中心，低渦東南側(cè)有12米/秒的低空急流形成，為強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生提供了水汽條件。

2.2 中尺度分析

圖1 13日20時(shí)500hPa高度場(chǎng)

圖2 13日08時(shí)700hPa高度場(chǎng)

圖3 13日20時(shí)中尺度分析

200hPa在甘肅省上空高空風(fēng)大有≥40米/秒高空急流，500hPa在新疆——甘肅——青海交界處有冷溫度槽，青海與甘肅河西以南到隴中一帶有低槽，溫度脊位于甘肅酒泉附近，700hPa白銀——定西——臨夏有東北——西南向切變線，切變線東南側(cè)西南氣流，水汽輸送明顯，切變線附近T-Td＜2℃，甘肅河?xùn)|中低層濕度大，且大部分地方比濕＞10克/公斤處于濕舌中（圖3）。干濕舌交匯處恰好位于定西市。從新疆哈密有負(fù)變溫區(qū)伸展到河西酒泉、武威、金昌一帶，蘭州T700-500=17℃，高層輻散較強(qiáng)。西寧——臨洮——岷縣為一片Td＞10℃的高濕區(qū)，輻合線恰好位于定西市。

3 物理量診斷分析

3.1 相對(duì)濕度、TlogP_圖

分析13日08時(shí)～16日08時(shí)相對(duì)濕度，比濕、水汽通量散度垂直時(shí)間剖面圖看出，隨著午后地面升溫加大，能量積聚高，20時(shí)（圖4）定西南部到隴南一帶相對(duì)濕度增大，達(dá)到90%以上處在一個(gè)高濕區(qū)內(nèi)。相對(duì)濕度大，暴雨是在大氣飽和比濕達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值以上時(shí)才形成[4]。

圖4 5月13日20時(shí)相對(duì)濕度場(chǎng)

圖5 TlogP_T_13051320_56080

從13日20點(diǎn)合作站的TlogP_圖（圖5）可以看出大氣濕度比較大而且濕層很厚，說明雨區(qū)有不穩(wěn)定能量?jī)?chǔ)備。

3.2 垂直速度

13日08時(shí)垂直速度場(chǎng)高原為下沉區(qū)域，14時(shí)隨著午后溫度增高和對(duì)流云發(fā)展，高原上出現(xiàn)了負(fù)值上升區(qū)，16時(shí)上升區(qū)范圍不斷擴(kuò)大加強(qiáng)并向定西方向移動(dòng)，17～20時(shí)500hpa垂直速度達(dá)-16×10－4hPa／s。在13日14時(shí) ～15日20時(shí)700～500hpa之間有輻合上升，最大輻合中心有三個(gè)時(shí)段，最大輻合中心強(qiáng)度在-21×10－4hPa／s～ -29×10－4hPa／s之間，說明在降水過程中,定西市的上空具有明顯的上升運(yùn)動(dòng)。由此可見，持續(xù)的上升運(yùn)動(dòng)也是造成此次暴雨天氣的主要因素。

3.3 散度和渦度場(chǎng)

在13日16～20時(shí)600～700hPa有一個(gè)輻合中心，中心強(qiáng)度達(dá)到-14×10-5/s，500hPa以上為輻散區(qū)，說明這次過程散度場(chǎng)高層輻散、中低層輻合的特征明顯。13日14時(shí)～14日20時(shí)500hPa（圖 6）高度上有一個(gè)輻合中心，中心強(qiáng)度達(dá)到20×10-5S-1。由渦度分布看出，典型的高層輻散、低層輻合是形成上升氣流的重要條件[5]。強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)將水汽不斷地向上空輸送，隨著氣溫的降低，水汽凝結(jié)成云致雨，是這次大到暴雨的動(dòng)力條件[6]。

圖6 渭源13日08時(shí)-16日08時(shí)渦度時(shí)-空剖面圖

4 雷達(dá)產(chǎn)品分析

13日16時(shí)05分木寨嶺雷達(dá)站實(shí)時(shí)掃描強(qiáng)度回波圖像上，臨洮、渭源交界處和岷縣境內(nèi)各有一塊對(duì)流單體回波發(fā)展，回波中心強(qiáng)度超過50dBz，速度圖像上臨洮、渭源交界處的回波有明顯的輻合，對(duì)流回波有氣旋性風(fēng)切變。從跟蹤掃描圖像可看到17時(shí)57分與定西市境內(nèi)的回波合并，18時(shí)30分在定西市境內(nèi)形成一個(gè)東北——西南向的弓形回波，受此影響岷縣站19時(shí)出現(xiàn)了15.6毫米/小時(shí)的強(qiáng)降雨。18～19時(shí)30分渭源的麻家集出現(xiàn)25.2毫米降雨，該時(shí)段也是定西市境內(nèi)強(qiáng)降水發(fā)生的主要時(shí)段。到20時(shí)08分掃面圖像上，回波強(qiáng)度有所減弱，強(qiáng)回波主體開始移出定西市。

5 結(jié)語

500hPa的低槽東移南壓分裂冷空氣與高原低渦切變東側(cè)的不穩(wěn)定氣流匯合，在隴中上空形成了一個(gè)冷暖空氣的輻合帶，對(duì)暴雨發(fā)生提供了一個(gè)良好的環(huán)流背景；暴雨期間，700hPa上南北切變線的發(fā)展東移、強(qiáng)而穩(wěn)定的西南水汽輸送、強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)以及西南急流的動(dòng)力作用，為暴雨的發(fā)生提供了充分的動(dòng)力條件和水汽條件；暴雨開始前和中期，相對(duì)濕度、比濕、水汽通量散度、垂直速度、渦度等均反應(yīng)明顯；低層低渦、切變輻合線維持時(shí)間較長(zhǎng)，從而阻擋了北部冷空氣的快速東移，使得此次降水日數(shù)增多；利用雷達(dá)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)資料分析，13日下午定西市境內(nèi)形成一個(gè)東北——西南向的弓形回波，中心強(qiáng)度超過50dBz，有明顯的輻合和氣旋性風(fēng)切變，造成這次暴雨期間的短時(shí)強(qiáng)降水。

[1]許美玲,段旭,孫績(jī)?nèi)A,等.與低空急流相伴的暴雨天氣診斷分析[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào),2004,26(04):320-324.

[2]林毅,劉銘,劉愛鳴.高低空急流在閩西北大暴雨過程中的作用及數(shù)值模擬[J].氣象科學(xué).2006,26(04):449-455.

[3]李耀輝,壽紹文.一次江淮暴雨的MPV及對(duì)稱不穩(wěn)定研象科學(xué),2000,20(02):171-178.

[4]黃勇,張曉芳,陸漢城.平均螺旋度在強(qiáng)降水過程中的診斷分析[J].氣象科學(xué),2006,26(02):71-176.

[5]朱乾根,林錦瑞,壽紹文,等.天氣學(xué)原理和方法[M].北京:氣象出版社,1992(01):484-519.

[6]劉利民,德慶措姆,孟麗霞.甘肅河?xùn)|一次區(qū)域性暴雨天氣過程分析[J].干旱氣象,2009,27(03):271-275.

S161.6

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.17.046

郭俊文，本科學(xué)歷，工程師，研究方向：天氣預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)服務(wù)與研究。