招遠地區(qū)強對流天氣診斷分析

張娟

摘要 利用常規(guī)氣象觀測資料、區(qū)域自動站加密觀測資料以及多普勒雷達探測資料，對2017年6月23—24日招遠地區(qū)一次強對流天氣過程的特征及其成因進行了診斷分析。結(jié)果表明，由于冷渦東移南調(diào)過程中帶來的冷空氣滲透、有利的水汽輸送以及環(huán)境背景場存在高層強輻散與低層強輻合，因而有利于強降水發(fā)生。對流單體的“列車效應(yīng)”造成局地強降水的發(fā)生。

關(guān)鍵詞 強對流天氣；診斷分析；冷渦；環(huán)流形勢；物理量場；山東招遠

中圖分類號 P458.1+21.1；P44 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）20-0205-02

強對流天氣是我國嚴重的災害性天氣之一，常帶來災害性的大風和局地暴雨，有時伴有雷暴、雷雨大風、冰雹和龍卷風等現(xiàn)象，是一種歷時短、破壞性巨大的天氣，具有空間尺度小、生命期短的特點，對人民的生命財產(chǎn)和國民經(jīng)濟造成巨大的危害[1]。強對流天氣中，常見的是對流暴雨，即短時強降水、短時暴雨，其通常由對流風暴造成，如颮線、超級單體、中尺度對流系統(tǒng)等[2]。有學者對強對流天氣的成因與形成機理進行了研究，通過個例分析，發(fā)現(xiàn)短時暴雨天氣過程的重要影響系統(tǒng)為低空切變線、低空急流[3-4]；雷暴大風產(chǎn)生前，低層相對濕度大且存在強的水汽輻合，層結(jié)不穩(wěn)定[5]；MCS中的深對流特征可造成短時強降水[6]。此外，關(guān)于短時強降水發(fā)生分布也已開展了相關(guān)研究[6]。短時強降水一直是強對流天氣預報的難點，易造成嚴重的災害?？紤]平時工作的實用性和可操作性，本文利用常規(guī)氣象觀測資料、區(qū)域自動站加密觀測資料以及多普勒雷達探測資料分析研究強對流天氣的成因和特點，為今后預報短時強降水提供參考。

1 天氣概況

受冷渦影響，2017年6月23日6：00至24日14：00（北京時間，下同），招遠地區(qū)出現(xiàn)一次明顯的強對流天氣過程，部分地區(qū)出現(xiàn)了暴雨，局部大暴雨。全市平均降水量57.9 mm，而招遠地區(qū)6月常年平均降水量僅為70.0 mm。14個監(jiān)測點中，6個站點降水量超過50 mm，其中2個站點降水量在100 mm以上，最大降水量為161.1 mm，出現(xiàn)在辛莊站。降水時段主要集中在23日7：00—13：00和24日11：00—13：00。最大小時雨強出現(xiàn)在辛莊站，為62.5 mm/h，這樣的雨強在招遠地區(qū)并不多見。本次降水明顯的特點是降水時段相對較為集中，降水強度大、范圍廣。

2 環(huán)流形勢演變特征和主要影響系統(tǒng)

冷渦是此次強對流天氣發(fā)生的重要因素。從6月23日20：00到24日20：00 500 hPa冷渦的路徑可知，冷渦先是東移南調(diào)；24日8：00后，冷渦到達渤海，基本東移為主。分析冷渦垂直結(jié)構(gòu)分布情況可發(fā)現(xiàn)，冷渦系統(tǒng)較深厚，在500、700、850 hPa上冷渦結(jié)構(gòu)都較完整，冷渦中心逐漸向南傾斜。

由圖1（a）可知，500 hPa招遠地區(qū)位于冷渦與高空槽的西南氣流中，高空槽后有明顯的冷平流隨著冷渦東移，槽加深，槽前正渦度平流加大，地面倒槽加深，輻合上升運動加強，利于降水發(fā)生。由圖1（b）（c）可知，700 hPa和850 hPa受冷渦前暖切變控制，水汽輸送條件好。低層低渦西南部有較強暖濕氣流輸送，與高空的冷渦配置構(gòu)成上冷下暖的大氣不穩(wěn)定條件，冷渦東南側(cè)的風向輻合觸發(fā)對流產(chǎn)生的降水。

從地面形勢上看，由于高空渦前的減壓作用，生成一西南倒槽北上控制山東省。冷渦降水基本位于地面倒槽頂附近到冷渦之間，有倒槽伸向渤海。由圖2可知，6月23—24日，招遠市位于倒槽頂部氣旋性輻合區(qū)內(nèi)，地面氣旋的輻合上升運動和冷渦槽前的上升運動相結(jié)合，使得招遠市上空上升氣流旺盛，有利于強對流的產(chǎn)生，這2個時段正是招遠市降水最強的時段。

22日8：00至23日8：00的降水區(qū)和暴雨區(qū)基本位于渦的東南象限，24日8：00降水區(qū)位于渦后，暴雨區(qū)位于渦南部及西部，25日8：00降水區(qū)位于渦后，暴雨區(qū)位于渦的西南，且范圍非常零散。由此可見，冷渦的結(jié)構(gòu)是非對稱式的，其周圍降水區(qū)的位置會隨著時間發(fā)生明顯變化。

3 物理量場診斷分析

3.1 水汽條件

強降水發(fā)生時或發(fā)生前，招遠處于寬廣的水汽通量高值區(qū)，形成了一條東南—西北走向的水汽輸送通道，中心最大值為9 g/（hPa·cm·s），形成一個強烈的輻合區(qū)，即來自低層的水汽和低層強水汽輻合上升是強降水發(fā)生的重要水汽源地和輸送者，而且在其上空堆積，提供了充沛的水汽條件。與水汽通量中心對應(yīng)，招遠市有一個較明顯的水汽通量散度區(qū)，其范圍寬廣，基本上包括整個半島北部，并且與北方的冷空氣結(jié)合形成一個范圍寬廣的輻合區(qū)，為降水提供了充足的水汽條件。

3.2 動力條件

通過分析散度場（圖3、4）可以發(fā)現(xiàn)，在暴雨發(fā)生的時段，散度負中心位于低層，中心強度達到了-3.0×10-5/s和 -5.6×10-5/s，高層則為強輻散區(qū)，在招遠地區(qū)上空形成了低空弱輻合與高空強輻散的耦合配置，典型的高層強輻散與低層強輻合的配置對應(yīng)著強烈的上升運動，對暴雨的產(chǎn)生十分有利。

4 多普勒雷達資料分析

在短時臨近預報預警過程中，雷達回波提供了極為重要的預報依據(jù)。從煙臺多普勒雷達基本反射率因子回波圖像分析發(fā)現(xiàn)，23日7：00明顯回波帶開始影響招遠市沿海地區(qū)，且在移動的過程中不斷發(fā)展，強度進一步增強，30 dBZ以上回波幾乎占整個回波面積，并且回波帶中有零散的對流單體，回波帶中心最大強度為50～55 dBZ。強回波自西南向東北通過招遠市，對流單體的移動速度矢量幾乎平行于雨帶分布，對流雨帶中的強降水單體依次經(jīng)過同一地點，形成所謂的“列車效應(yīng)”，最大雨強為62.5 mm/h，直接導致了大暴雨的產(chǎn)生。

5 結(jié)語

綜合以上的分析結(jié)果，可以看出2017年6月23—24日撫順地區(qū)大暴雨是由于冷渦南下、低層暖切變線作用，為大暴雨的產(chǎn)生提供了有利的水汽條件；高層輻散和低層輻合，強烈的上升運動為大暴雨的產(chǎn)生提供了動力背景；本次強降雨是混合性降水，回波帶呈西南—東北走向，回波帶有對流單體，形成“列車效應(yīng)”，造成了局地短時強降水。雷達回波在短臨預報中具有指示意義。在預報中存在以下問題：本次降水分布嚴重不均，降水量級和強降水區(qū)的落區(qū)預報存在困難，降水過程數(shù)值預報產(chǎn)品降水量級明顯偏小或降水落區(qū)偏西。

6 參考文獻

[1] 黃永明，倪允琪.長江中下游一次非典型梅雨鋒中尺度暴雨過程的分析研究[J].氣象學報，2005，63（1）：100-114.

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[3] 王嘯華，吳海英，唐紅癉，等.2009年7月7日南京短時暴雨的中尺度特征分析[J].氣象，2012，38（9）：1060-1069.

[4] 陳炯，鄭永光，張小玲，等.中國暖季短時強降水分布和日變化特征及其與中尺度對流系統(tǒng)日變化關(guān)系分析[J].氣象學報，2013，71（3）：367-382.

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