沈陽桃仙機(jī)場(chǎng)一次大暴雨過程分析

李磊

（民航東北空管局氣象中心，遼寧沈陽110043）

沈陽桃仙機(jī)場(chǎng)一次大暴雨過程分析

李磊

（民航東北空管局氣象中心，遼寧沈陽110043）

采用NCEP再分析資料對(duì)2016年7月25日～26日大暴雨過程進(jìn)行分析，本次降水是一次混合性降水過程，持續(xù)時(shí)間長，降水量大，降水過程中伴隨有降水形態(tài)變化。分析表明：850hPa環(huán)流場(chǎng)調(diào)整引發(fā)降水從不穩(wěn)定向穩(wěn)定轉(zhuǎn)變；低空急流的建立保證了充足的水汽輸送；副熱帶高壓的維持延長了本次降水時(shí)間；物理量分析一致表明，不穩(wěn)定能量和對(duì)流天氣時(shí)段吻合；關(guān)注抬升條件的變化有助于對(duì)降水形態(tài)的把握。

大暴雨；分析；形勢(shì)場(chǎng)

沈陽桃仙國際機(jī)場(chǎng)（ZYTX）位于北緯41°39'，東經(jīng)123°29'，單日降水量超過100mm的大暴雨年均僅0.1次，單次過程最大降水量139.8mm（2010年），單日最大降水量117.9mm（1994年）。2016年7月桃仙機(jī)場(chǎng)出現(xiàn)2次大暴雨過程，21～22日過程降水量108.6mm，其中21日單日降水量98.6mm，25日至26日降水量132.0mm，25日單日降水量110.2mm。21～22日降水過程以穩(wěn)定性降水為主，基本未對(duì)航班飛行造成影響，而25～26日過程中出現(xiàn)了短時(shí)大雨以及雷暴的強(qiáng)對(duì)流天氣，對(duì)航班產(chǎn)生長時(shí)間影響，共造成25架次航班備降，2架次航班返航，12架次航班延誤，17架次航班取消和補(bǔ)班。以下對(duì)2016年7月25～26日大暴雨過程進(jìn)行分析，采用的資料為NCEP再分析資料。

1 天氣過程簡(jiǎn)述

本次過程降水時(shí)段為25日00時(shí)35分～01時(shí)10分，05時(shí)11分～13時(shí)37分，17時(shí)11分～26日10時(shí)16分降水過程結(jié)束，累計(jì)降水時(shí)間26小時(shí)6分，其中，中雨出現(xiàn)9次總計(jì)時(shí)長4小時(shí)31分，中雨時(shí)段比較分散。大雨總計(jì)時(shí)長17分，出現(xiàn)在25日08時(shí)37分～08時(shí)54分。25日單日降水量110.2mm，單日降水達(dá)大暴雨量級(jí)，26日單日降水量21.8mm，過程累計(jì)降水量132.0mm。降水期間出現(xiàn)雷暴天氣，雷暴時(shí)段為25日07時(shí)40分～08時(shí)15分及20時(shí)05分～21時(shí)44分，雷暴累計(jì)時(shí)長2小時(shí)14分。降水期間最低主導(dǎo)能見度1000米。降水前期，地面風(fēng)向以東南風(fēng)為主，其中，25日08時(shí)～09時(shí)受雷暴輻散氣流影響出現(xiàn)東北風(fēng)，21時(shí)后由于地面形勢(shì)場(chǎng)調(diào)整，地面風(fēng)轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)，整個(gè)降水過程期間本場(chǎng)最大風(fēng)速為5m/s。

本次降水過程降水時(shí)間特別長，降水量很大，降水強(qiáng)度變化快，頻次多，本次降水屬于混合型降水，長時(shí)間的降水過程伴有強(qiáng)對(duì)流天氣，但雷暴時(shí)段不長，風(fēng)力也不大。

2 環(huán)流形勢(shì)

圖12016年7月25日02:00時(shí)次（左）和20:00時(shí)次（右）500hPa位勢(shì)高度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)分布圖

如圖1，從2016年7月25日02:00時(shí)次500hPa圖可看到，500hPa高度北部存在閉合環(huán)流，低壓中心位于東經(jīng)118°，北緯55°附近，低壓槽延伸至內(nèi)蒙古中部。低壓中心南側(cè)約5個(gè)緯度存在一支急流，最大風(fēng)速達(dá)22m/s。桃仙機(jī)場(chǎng)上空處于低槽前部西南氣流影響，風(fēng)速約10～12m/s。此時(shí)副高588hPa高度線位于本場(chǎng)南側(cè)1個(gè)緯度附近。隨著低壓中心緩慢東移，低壓中心數(shù)值逐漸提高，中心附近急流于20:00時(shí)次后減弱，低槽逐漸收縮，44°N以南風(fēng)向逐漸趨向平直，同時(shí)588hPa線開始出現(xiàn)迅速南退，20∶00后移出遼寧境內(nèi)，26日08:00時(shí)后移至山東半島南側(cè)。同時(shí)，副高的迅速撤離導(dǎo)致低壓中心東移加速，降水帶于26日午前撤出本場(chǎng)上空。

圖22016年7月25日02:00時(shí)次（左）和20:00時(shí)次（右）850hPa溫度場(chǎng)（單位：℃）和風(fēng)場(chǎng)分布圖

由25日02:00時(shí)次850hPa圖，見圖2，低層出現(xiàn)2個(gè)低壓中心，其中北側(cè)低壓與500hPa相對(duì)應(yīng)，低壓中心與低溫中心位置接近，等高線和等溫線呈低渦形勢(shì)分布，移速及強(qiáng)度變化緩慢。南側(cè)低壓中心位于河北西部，東經(jīng)115°，北緯42°附近，其中南側(cè)低壓發(fā)展出暖式切變，延伸至本場(chǎng)上空，導(dǎo)致本場(chǎng)開始出現(xiàn)降水，并且對(duì)流活動(dòng)稍強(qiáng)烈，降水活動(dòng)以陣性為主。隨后南側(cè)低壓北上并出現(xiàn)緯向拉伸，暖式切變消退，本場(chǎng)降水出現(xiàn)斷續(xù)。20:00時(shí)之后，兩個(gè)低壓中心形勢(shì)場(chǎng)開始融合，南側(cè)低壓演變?yōu)楦呖詹鄄⒅饾u加深，整體系統(tǒng)開始東移。同時(shí)槽前逐漸建立起10～14m/s的西南風(fēng)低空急流，位于遼寧南部到吉林東部一線，使得本場(chǎng)上空水汽通道打通，充沛的水汽給本場(chǎng)帶來長時(shí)間的降水，此時(shí)本場(chǎng)基本以穩(wěn)定性降水為主。低空急流在26日02:00時(shí)發(fā)展得最為旺盛，其后由于副高的迅速南退，低空急流也開始快速減弱。就溫度場(chǎng)看，整個(gè)降水過程溫度場(chǎng)有所調(diào)整，但本場(chǎng)上空溫度形勢(shì)變化不大，850hPa長期處于18℃附近，冷暖平流活動(dòng)不強(qiáng)勢(shì)，使得本場(chǎng)降水對(duì)流性不強(qiáng)。

3 抬升條件

圖32016年7月25日08:00時(shí)次（左）和20:00時(shí)次（右）的42°N垂直速度剖面圖（單位：10-1Paos-1）

根據(jù)2016年7月25日垂直速度剖面圖（見圖3），02：00時(shí)次東經(jīng)118°附近有較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，中心強(qiáng)度-2.5×10-1Paos-1，本場(chǎng)上空上升速度約 -1.0×10-1Paos-1。08:00～14:00 時(shí)，上升活動(dòng)顯著加強(qiáng)，中心強(qiáng)度為-4.0×10-1Paos-1和-3.0×10-1Paos-1左右，上升速度中心位于300hPa到550hPa高度，并東移至東經(jīng)120°到東經(jīng)122°，上升速度中心靠近本場(chǎng)，本場(chǎng)上升速度也明顯加強(qiáng)，并且在本場(chǎng)東側(cè)東經(jīng)130°附近出現(xiàn)明顯下沉氣流區(qū)域，強(qiáng)度約1.0×10-1Paos-1，有利于本場(chǎng)對(duì)流天氣發(fā)生。20:00時(shí)后，強(qiáng)上升區(qū)繼續(xù)東移，中心強(qiáng)度明顯減弱至-1.0×10-1Paos-1以下，同時(shí)在上升區(qū)西側(cè)出現(xiàn)下沉氣流，本場(chǎng)上空夜間上升速度低于1.0×10-1Paos-1，對(duì)流性降水減少。上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)盛時(shí)段集中在25日08:00～14:00之間，與本次過程中的雷暴以及短時(shí)強(qiáng)降水時(shí)間吻合。

圖42016年7月25日08:00時(shí)次（左）和20:00時(shí)次（右）的42°N水平散度垂直剖面圖（單位：10-6s-1）

根據(jù)水平散度垂直剖面圖（見圖4），25日02:00高低層明顯形成低層輻合及高層輻散的分布，500hPa到地面為輻合區(qū)，強(qiáng)輻合中心位于900hPa高度，最大散度值-6×10-6s-1，500hPa以上為輻散區(qū)，200hPa有強(qiáng)輻散區(qū)，最大散度值12×10-6s-1，高層輻散低層輻合的分布有利于對(duì)流活動(dòng)的發(fā)展。08:00～14:00，輻合輻散區(qū)東移并加深，輻合中心最大散度值-10×10-6s-1左右，輻散中心最大散度值20～25×10-6s-1，低層輻合和高層輻散均加深，上升活動(dòng)達(dá)到巔峰，對(duì)流活動(dòng)旺盛。20:00時(shí)后，雖然低層輻合中心最大散度值維持在-10×10-6s-1左右，但輻散場(chǎng)發(fā)生調(diào)整，高中低層均有輻散氣流出現(xiàn)，并且輻散中心散度降低到10×10-6s-1以下，高低層垂直活動(dòng)減弱，而中低層平流輸送加強(qiáng)，使得降水趨于穩(wěn)定。

圖52016年7月25日02:00時(shí)次（左）和20:00時(shí)次（右）的42°N垂直渦度垂直剖面圖（單位：10-5s-1）

根據(jù)垂直渦度垂直剖面圖（見圖5），25日02:00時(shí)次本場(chǎng)處于弱的負(fù)渦度區(qū)，本場(chǎng)上空200hPa高度有負(fù)渦度中心，中心值為-10×10-5s-1，本場(chǎng)上游約10個(gè)經(jīng)度有正渦度中心，中心值為2×10-5s-1，高度200hPa到800hPa。隨系統(tǒng)東移，渦度中心強(qiáng)度變化不大，正渦度區(qū)逐漸下沉并收縮，低層活動(dòng)加強(qiáng)而高層活動(dòng)減弱。到20:00時(shí)，正渦度中心收縮到650hPa到900hPa高度，并接近本場(chǎng)上空。20:00時(shí)前，本場(chǎng)正渦度加強(qiáng)，利于低層輻合上升活動(dòng)和高層輻散的發(fā)展。20:00后，本場(chǎng)正渦度減弱，低層輻合上升活動(dòng)和高層輻散活動(dòng)削弱。26日低層正渦度開始減弱，同時(shí)降水開始減弱。本次渦度平流不強(qiáng)，渦度強(qiáng)度調(diào)整不大，但與降水強(qiáng)度基本匹配。

4 水汽條件

圖62016年7月25日14:00時(shí)次（左）和26日02:00時(shí)次（右）700hPa比濕（陰影，單位：g/kg）和水汽通量散度〔實(shí)線，單位10-7g/（s×hPa×cm2）〕分布圖

分析25日～26日700hPa高度比濕及水體通量散度（見圖6），由25日02:00時(shí)次圖來看，河北西部有一條高濕濕舌，比濕超過10g/kg，此時(shí)水汽輻散不是很強(qiáng)烈。內(nèi)蒙古東部有水汽通量輻合區(qū)，中心值 -12×10-7g/（s×hPa×cm2），本場(chǎng)位于輻合區(qū)外圍。隨著系統(tǒng)東移北上，濕舌逐漸北伸，同時(shí)水汽輻合帶東移，本場(chǎng)輻合條件增強(qiáng)，并且在河北到渤海一帶，水汽輸出加強(qiáng)，強(qiáng)濕區(qū)位于低空急流左側(cè)。由于水汽通道的建立，本場(chǎng)目前處于較高的水汽收益，20：00前本場(chǎng)高空的水汽輻合維持-4×10-7g/（s×hPa×cm2）～-6×10-7g/（s×hPa×cm2）。20：00 后本場(chǎng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗敵鰠^(qū)，此時(shí)本場(chǎng)區(qū)域水汽條件較好，比濕達(dá)到10g/kg以上。26日白天，水汽輻散進(jìn)一步增強(qiáng)，達(dá)到 -10×10-7g/（s×hPa×cm2），此時(shí)比濕條件變差，降水逐漸減弱。本次過程，水汽通道建立及時(shí)，河北—渤海—山東一帶提供了充沛的水汽，并且維持時(shí)間長，強(qiáng)度夠強(qiáng)，為本場(chǎng)長時(shí)間的降水提供了條件。

5 不穩(wěn)定條件

本次降水過程出現(xiàn)了雷暴和短時(shí)強(qiáng)降水過程，因此，對(duì)一些不穩(wěn)定能量的分析，有助于在弱對(duì)流情況下的對(duì)流預(yù)報(bào)。

圖72016年7月25日14:00時(shí)次（左）和20:00時(shí)次（右）抬升指數(shù)分布圖

根據(jù)抬升指數(shù)圖像（見圖7），降水過程中整個(gè)區(qū)域抬升指數(shù)為0～-4間，有可能出現(xiàn)雷暴天氣。對(duì)于本場(chǎng)，25日02:00時(shí)次抬升指數(shù)約-1，08:00時(shí)～14:00時(shí)最高，也僅達(dá)到-2，與雷暴時(shí)段吻合，20:00后抬升指數(shù)基本維持0以上，降水轉(zhuǎn)換至穩(wěn)定性降水。

圖82016年7月25日08:00時(shí)次（左）和20:00時(shí)次（右）K指數(shù)分布圖

根據(jù)K指數(shù)圖，見圖8，25日02:00時(shí)在河北區(qū)出現(xiàn)25以上區(qū)域，08:00時(shí)僅有少許北抬，14:00時(shí)發(fā)展旺盛，遼寧到吉林大部超過25，20:00時(shí)由于低層系統(tǒng)調(diào)整，東北西部有一條狹長的高值帶，本場(chǎng)K指數(shù)低于25，26日02:00時(shí)由于中層比濕提高，本場(chǎng)K指數(shù)再次提高，08:00時(shí)后由于降水帶迅速東移，能量耗散，整個(gè)區(qū)域維持20左右的水平。

6 結(jié)論

2016年7月25日至26日的大暴雨過程是本年度降水量最強(qiáng)的一次降水過程，降水強(qiáng)度接近歷史極值。本次降水過程有以下特征：

850hPa形勢(shì)場(chǎng)的調(diào)整是本次過程的關(guān)鍵，降水前期850hPa南部暖式切變尾端影響本場(chǎng)，造成本場(chǎng)的雷暴天氣和短時(shí)強(qiáng)降水，降水后期轉(zhuǎn)為高空槽前氣流影響，降水轉(zhuǎn)為偏穩(wěn)定性降水。

850hPa低空西南急流的及時(shí)建立，為本場(chǎng)長時(shí)間的降水提供了充沛的水汽條件，是本次降水量達(dá)到大暴雨的必要條件。

對(duì)散度等物理量的分析均指明，25日08:00～14:00有較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，配合低層不穩(wěn)定層結(jié)條件，與實(shí)況的對(duì)流天氣時(shí)段匹配較好。但整體不穩(wěn)定能量偏弱，導(dǎo)致雷暴時(shí)段比重偏低。

把握好散度和渦度在垂直方向上的調(diào)整，有助于對(duì)降水形勢(shì)變化的判斷。

[1]朱乾根,等.天氣學(xué)原理和方法[M].北京:氣象出版社,1992.

P458

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.24.064

李磊，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：氣象預(yù)報(bào)。