東北冷渦背景下錦州地區(qū)大暴雨過程分析

婁芳蕾++溫舟++史虹婷++白雪++趙碩++周福然++劉靖楠

摘要 本文利用自動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)、探空資料以及數(shù)值產(chǎn)品，應(yīng)用天氣分析方法對(duì)2016年7月20—21日錦州地區(qū)大暴雨天氣過程進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明，此次過程是在有利的大尺度天氣系統(tǒng)下產(chǎn)生的，高空冷渦、地面江淮氣旋的發(fā)生發(fā)展為產(chǎn)生暴雨到大暴雨提供有利背景條件，鄂海阻高的維持使得冷渦移動(dòng)緩慢，冷暖空氣在遼寧上空交匯，副高西側(cè)及低空急流為此次降水提供充足水汽條件，高空急流入口區(qū)右側(cè)的抽吸作用及地形抬升作用為暴雨的形成創(chuàng)造了強(qiáng)烈的輻合上升運(yùn)動(dòng)。紅外云圖分析表明，錦州地區(qū)不斷有強(qiáng)降水云團(tuán)生成并發(fā)展，其發(fā)展旺盛階段對(duì)應(yīng)強(qiáng)降水時(shí)段。

關(guān)鍵詞 暴雨；東北冷渦；低空急流；數(shù)值預(yù)報(bào)；遼寧錦州

中圖分類號(hào) P458.1+21.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）23-0184-03

暴雨作為一種主要的氣象災(zāi)害，由其引發(fā)的洪澇、泥石流等自然災(zāi)害每年都有發(fā)生，給人民的生命、財(cái)產(chǎn)等帶來很大威脅。因此，暴雨的研究和預(yù)報(bào)一直受到政府和氣象部門的高度重視，是氣象工作者關(guān)注的重要課題。大量研究事實(shí)表明，中國夏季的暴雨頻率有明顯的年代際變化特征、準(zhǔn)周期特征及氣候傾向[1-5]。關(guān)于東北地區(qū)暴雨的影響系統(tǒng)和降水的氣候特征，孫 力等[6]分析了1961—1995年東北地區(qū)夏季異常降水的時(shí)空分布特點(diǎn)，得出東北地區(qū)夏季降水異常的空間分布既有整體的一致性特點(diǎn)，也存在著區(qū)域的差異性特點(diǎn)；同時(shí)表現(xiàn)出多雨、少雨或波動(dòng)等變化特征，即1960年代中期至1980年代初降水突變，降水量明顯減少，1980年代降水量有一定程度的增加，1990年代則變成旱澇交替的波動(dòng)振蕩狀態(tài)。東北暴雨主要是由東北冷渦與其他天氣系統(tǒng)相互作用所產(chǎn)生。東北冷渦是在東北地區(qū)發(fā)生、發(fā)展的較為深厚的冷性渦旋，是中國東北地區(qū)特有的天氣系統(tǒng)，可以給我國東北部地區(qū)帶來持續(xù)暴雨、異常低溫、洪水等突發(fā)性強(qiáng)對(duì)流天氣。錦州地區(qū)強(qiáng)降水多發(fā)于7—8月，且暴雨天氣過程都與副熱帶高壓位置、低空急流等密切相關(guān)。本文利用2016年7月20—21日的MICAPS的實(shí)況資料和歐洲中心數(shù)值產(chǎn)品對(duì)此次錦州地區(qū)局地大暴雨降水情況、環(huán)流形勢(shì)、水汽條件、動(dòng)力條件進(jìn)行了分析，用以提高今后工作中把握重要天氣變化的能力和決策服務(wù)能力。

1 天氣實(shí)況

2016年7月20日15：00開始，錦州市自南向北陸續(xù)出現(xiàn)降雨天氣，21：00后雨強(qiáng)逐漸加大，截至21日14：00，全市普降暴雨到大暴雨，據(jù)全市108個(gè)自動(dòng)觀測(cè)站數(shù)據(jù)顯示：降大暴雨的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有71個(gè)，其中超過200 mm的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有3個(gè)，分別為義縣石匣子207.0 mm、黑山白廠門200.8 mm、北鎮(zhèn)市區(qū)204.3 mm；超過100 mm的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有69個(gè)，主要集中在沿海地區(qū)、市區(qū)、凌海市、義縣南部、北鎮(zhèn)市和黑山東部和西部地區(qū)，累積雨量在100～186 mm之間，其他地區(qū)降暴雨，大部分地區(qū)雨量在70～100 mm之間，小部分地區(qū)雨量在60～70 mm之間；最大降水出現(xiàn)在義縣石匣子，累積雨量為207 mm，最大雨強(qiáng)為28.8 mm/h。各城區(qū)降水情況如下：市區(qū)158.7 mm，凌海125.3 mm，義縣88.3 mm，北鎮(zhèn)204.3 mm，黑山100.9 mm。其中錦州市區(qū)、北鎮(zhèn)市區(qū)突破有氣象記錄以來7月最大日降水極值（錦州158.3 mm、北鎮(zhèn)157.1 mm）。

2 主要環(huán)流形勢(shì)

2.1 高空環(huán)流形勢(shì)

本次暴雨過程的主要影響系統(tǒng)是高空冷渦。從圖1可以看出，20日8：00， 500 hPa華北地區(qū)有一低渦，鄂海及以西地區(qū)阻高開始建立，副高西脊線位于23°N附近，副高勢(shì)力強(qiáng)盛，中心強(qiáng)度達(dá)5 920 gpm；至20日20：00，低渦略有北抬，副高脊線北跳至25°N附近，錦州地區(qū)位于584 dagpm西側(cè)，同時(shí)850 hPa西南急流已建立，為錦州地區(qū)源源不斷地提供暖濕空氣。冷渦后部的冷空氣迫使南來的暖濕空氣上升，促使水汽凝結(jié)，使得錦州地區(qū)開始出現(xiàn)明顯降雨。錦州地區(qū)位于急流軸右側(cè)，急流最大風(fēng)速達(dá)20 m/s；至21日8：00，形勢(shì)變化不大，副高脊線位于26°N附近，低渦繼續(xù)北抬，錦州地區(qū)位于急流軸左側(cè)出口區(qū)；至21日20：00，低渦消散，副高脊線北跳至31°N附近，急流減弱東移。錦州地區(qū)降水基本結(jié)束。此次錦州地區(qū)局地暴雨過程出現(xiàn)在冷渦發(fā)展階段。

2.2 地面形勢(shì)

圖2為7月20日8：00至21日20：00地面氣壓場(chǎng)，19日20：00長江北部地區(qū)有一氣旋存在，之后不斷北移，且移動(dòng)緩慢，同時(shí)氣旋頂部一直存在較強(qiáng)降水區(qū)域，至20日20：00，氣旋頂部位于河北東北部地區(qū)，之后氣旋減弱，地面為一暖式切變，并不斷向東北移動(dòng)，至21日8：00，錦州地區(qū)正處在切變頂部，至21日20：00，暖式切變基本消失，錦州處于高低壓過渡帶中。

3 物理量分析

3.1 探空資料分析

從19日20：00至20日8：00錦州探空曲線和V-3θ圖可以看出，19日20：00錦州探空曲線為上干下濕型空間分布；至20日8：00，CAPE值逐漸加大，有利于降水的產(chǎn)生；至21日8：00，錦州整層為濕層。CAPE值為0，降水趨于減弱。

從V-3θ圖特征上看，19日20：00，錦州整層都處在不穩(wěn)定層結(jié)中，同時(shí)250～300 hPa有一較強(qiáng)超低溫層，同時(shí)風(fēng)為“順滾流”，至20日8：00，錦州仍存在不穩(wěn)定層結(jié)，300 hPa高度仍有超低溫層，同時(shí)風(fēng)為“順滾流”，至21日8：00，層結(jié)趨于穩(wěn)定，低層風(fēng)速增大，風(fēng)開始轉(zhuǎn)為“逆滾流”，降水趨于結(jié)束。

3.2 水汽條件

3.2.1 相對(duì)濕度。相對(duì)濕度反映空氣中水汽量與該氣溫下飽和水汽量的百分比。20日15：00，錦州地區(qū)850 hPa相對(duì)濕度 >80%；隨著冷渦東移發(fā)展，20日20：00，850 hPa相對(duì)濕度 >90%，與散度配合有利于低層水汽上升凝結(jié)產(chǎn)生降水。

3.2.2 水汽通量。從水汽通量場(chǎng)上看，19日20：00，北部灣至山東北部有一大值區(qū)域，之后逐漸北移，至20日20：00，錦州市正處于水汽通量大值區(qū)，至21日8：00，該區(qū)域東北移，說明降水時(shí)段都有較大的水汽輸送，為強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供水汽來源。

從水汽通量散度場(chǎng)上看，20日20：00至21日8：00，錦州市一直處于水汽通量負(fù)值區(qū)，而且從20日20：00至21日8：00，水汽輻合明顯增強(qiáng)。

3.3 動(dòng)力條件

暴雨產(chǎn)生需要具備動(dòng)力觸發(fā)條件，從500 hPa渦度場(chǎng)看出，20日8：00遼寧省大部分地區(qū)處于正渦度區(qū)，到20日20：00生成正渦度大值區(qū)，在此過程中錦州一直處于正渦度區(qū)，渦度不斷增強(qiáng)。

從垂直速度分布發(fā)現(xiàn)，暴雨的落區(qū)與700 hPa垂直速度中心有相關(guān)性。20日14：00至21日20：00，錦州市由正速度區(qū)轉(zhuǎn)為負(fù)速度區(qū)，由下沉運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為上升運(yùn)動(dòng)，有空氣的抬升。20日20：00，錦州地區(qū)出現(xiàn)一個(gè)明顯的上升運(yùn)動(dòng)，數(shù)值達(dá)到40 Pa/s，21日14：00，仍處于上升期，但強(qiáng)度明顯較8：00減弱，降水也趨于結(jié)束。暴雨就發(fā)生在上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度減小的過程。從散度場(chǎng)上看，同樣是20日20：00至21日8：00，錦州地區(qū)850 hPa為負(fù)值，有輻合；200 hPa為正值，有輻散，有利于高低空的抽吸作用，為暴雨的產(chǎn)生提供充足的動(dòng)力條件。

4 數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品應(yīng)用

從歐洲中心19日20：00高空500 hPa形勢(shì)預(yù)報(bào)、850 hPa風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)、850 hPa溫度預(yù)報(bào)與實(shí)況分析對(duì)比，可以看出，歐洲中心數(shù)值預(yù)報(bào)雨實(shí)況分析基本一致。分析地面形勢(shì)預(yù)報(bào)看，歐洲中心的的地面形勢(shì)與實(shí)況也基本接近?？傮w來講，對(duì)于此次過程，歐洲中心的數(shù)值預(yù)報(bào)可信度較高，可以提供較高的參考使用價(jià)值。

同時(shí)此次暴雨過程，無論是EC還是T639以及遼寧WRF，在19日20：00及20日8：00 2個(gè)時(shí)次都對(duì)錦州市做出了雨量超過100 mm的預(yù)報(bào)，與實(shí)況接近。

5 衛(wèi)星應(yīng)用

7月19日22：00至21日9：00錦州地區(qū)降水過程的逐時(shí)紅外云圖（圖3）可以看到，錦州地區(qū)不斷有強(qiáng)降水云團(tuán)生成并發(fā)展，至21日9：00之后，云團(tuán)東北移，錦州地區(qū)降水趨于結(jié)束。

6 結(jié)論

通過對(duì)2016年7月20—21日錦州地區(qū)大暴雨過程分析，得出以下結(jié)論。

（1）此次過程的主要影響系統(tǒng)為高空低渦、副熱帶高壓、低空急流及切變線、地面江淮氣旋。本次天氣過程的高低空配置是典型遼寧暴雨的天氣形勢(shì)。

（2）副高西側(cè)及低空急流為此次降水提供水汽條件及形成中尺度對(duì)流云團(tuán)有較大作用。

（3）此次暴雨過程為年輕預(yù)報(bào)員建立區(qū)域性暴雨天氣預(yù)報(bào)思路積累了經(jīng)驗(yàn)。

7 參考文獻(xiàn)

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