2017年丹東地區(qū)突發(fā)暴雨天氣過程分析

孫瑩++白華++徐金秀++夏志剛++王浩

摘要 利用實況資料對丹東地區(qū)2017年夏季的一次局地突發(fā)暴雨過程的高低空、地面形勢場，散度場、比濕場、對流有效位能、云圖資料進行分析。結(jié)果表明，此次過程是受東北冷渦底部擴散冷空氣東移南下影響，200 hPa處于急流出口輻散區(qū)，低空有較強的急流和弱冷空氣配合，由于水汽充足，抬升明顯，造成了短時間強降水的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞 突發(fā)暴雨；天氣過程；高低空急流；對流有效位能；遼寧丹東；2017年

中圖分類號 P458.1+21.1 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）23-0221-03

強對流天氣是在有利的大尺度環(huán)流背景下產(chǎn)生的中小尺度天氣系統(tǒng)的產(chǎn)物。一般伴隨雷暴、大風(fēng)和局地暴雨，有時還伴有冰雹和龍卷風(fēng)，是一種具有短時破壞力巨大的天氣，常給國民經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)造成嚴(yán)重的威脅。由于強對流天氣具有時空尺度小、發(fā)展速度快、持續(xù)時間短的特點，因而難以準(zhǔn)確預(yù)測。

為了表述強對流天氣發(fā)生、發(fā)展的環(huán)境，經(jīng)常用到各種對流參數(shù)，而物理意義明確的能量、動力和熱力穩(wěn)定度參數(shù)最為常用。王詠薇等[1]指出，根據(jù)CAPE時空分布特征，可以初步判斷暴雨發(fā)生的區(qū)域和降水強度，有利于更好地揭示強對流天氣。林 麗等[2]認(rèn)為，在分析大尺度環(huán)流背景和主要影響系統(tǒng)的前提下，要充分利用各種動力和能量參數(shù)的特性，制作強對流天氣的落區(qū)和強度預(yù)報。孫建華等[3]研究發(fā)現(xiàn)，北方地區(qū)高低空急流與中低緯度系統(tǒng)共同配合有利于暴雨的產(chǎn)生。曹士民等[4]對區(qū)域性暴雨的水汽路徑進行了研究。

本文通過對2017年丹東地區(qū)突發(fā)暴雨天氣過程的高低空、地面形勢場，散度場、比濕場、對流有效位能、云圖資料進行分析，旨在尋找對預(yù)報有益的思路，從而提高暴雨的預(yù)報水平。

1 暴雨過程概況

受冷空氣和偏南暖濕氣流共同影響，2017年7月14日9：00至15日8：00，丹東市區(qū)、東港市、寬甸縣普降大到暴雨，鳳城市小到中雨。全市81個自動氣象站中，有10個站出現(xiàn)暴雨（超過50 mm）；全地區(qū)平均降水量22.9 mm（圖1）；全市4個常規(guī)站的降水量分別為丹東61.4 mm、東港76.8 mm、鳳城9.6 mm、寬甸51.2 mm；自動站最大降水量出現(xiàn)在東港市椅圈鎮(zhèn)，為91.3 mm。

此次降水過程有2個特點：一是降水空間分布不均，雨帶呈東北—西南向，東南部的沿江沿海地區(qū)出現(xiàn)了大雨到暴雨，西北部地區(qū)僅出現(xiàn)了小雨；二是降水時段集中，多在6 h內(nèi)達(dá)到暴雨量級（圖2），其中東港17：00—18：00 1 h降水量達(dá)到了61.1 mm。由于東港和丹東市區(qū)強降水時段正值下班時間，短時強降水造成了城區(qū)交通癱瘓，城市低洼地區(qū)積水深度達(dá)50 cm，部分地區(qū)出現(xiàn)了滑坡現(xiàn)象。由于尺度小、強降水的范圍小，各種數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品均出現(xiàn)了漏報，預(yù)報難度較大。

2 環(huán)流形勢

2.1 高低空形勢

從高低空形勢可以看出，此次過程500 hPa環(huán)流背景為副熱帶高壓主體位置偏南，中緯度地區(qū)為偏西氣流控制，呈現(xiàn)兩槽一脊的環(huán)流形勢。東北地區(qū)北部冷渦穩(wěn)定維持，渦后不斷有冷空氣沿偏北路徑南下，影響東北地區(qū)。

7月13日20：00（圖3），200 hPa高空急流位于東北地區(qū)中部，東北冷渦底部有冷空氣擴散南下；850 hPa高空槽分南、北2支，北支到達(dá)遼寧西部地區(qū)，南支槽北端位于山東河北交界處。7月14日8：00（圖4），200 hPa急流繼續(xù)穩(wěn)定維持，最大風(fēng)速為36 m/s，東北冷渦強度加強，中心氣壓556 hPa，冷渦中心南落到黑龍江北部，北支槽東移到遼寧東部，槽前急流強度加強，低空急流最大風(fēng)速達(dá)到了16 m/s。丹東地區(qū)位于高空急流出口區(qū)的右側(cè)、低空急流的左側(cè)，隨著弱冷空氣的侵入，觸發(fā)了強烈的上升運動，同時南支槽前低空急流將水汽源源不斷地輸送到上升區(qū)，造成了丹東地區(qū)短時間內(nèi)出現(xiàn)了強降水。7月14日20：00（圖5），隨著低空急流的迅速減弱移出，強降水結(jié)束。

2.2 地面形勢

受850 hPa槽前低空急流影響，在朝鮮半島北部地面氣壓降低，逐漸有一倒槽生成并向北伸展到丹東地區(qū)（圖6）。而內(nèi)蒙古中部受槽后冷空氣下沉影響，生成一個高壓中心，并在強降水時段穩(wěn)定維持，高壓北部的偏北風(fēng)不斷將弱冷空氣輸送到降水區(qū)，降水后期，隨著低空急流南落，倒槽減弱，水汽輸送中斷，降水結(jié)束。

3 物理量分析

3.1 高空強輻散

對散度場分析發(fā)現(xiàn)，在降水發(fā)生時中低層散度場物理量指標(biāo)并不明顯，而200 hPa卻有明顯的輻散區(qū)配合（圖7、圖8），7月13日20：00，200 hPa強輻散中心位于吉林西部，遼寧東南部地區(qū)為輻合區(qū)。7月14日8：00，隨著200 hPa高空急流南壓，強輻散中心到達(dá)遼寧東南部地區(qū)，輻散中心強度超過了18×10-5/s，抽吸作用明顯，造成強烈的上升運動，短時出現(xiàn)了較強的降水。從以上分析發(fā)現(xiàn)，200 hPa輻散區(qū)的位置的移動可以作為暴雨落區(qū)預(yù)報的一個重要指標(biāo)。

3.2 水汽充足

底層850 hPa存在南、北2支槽，槽前均有強烈的低空急流配合，北支槽將黃海北部海面的水汽輸送到遼寧東南部地區(qū)，造成降水區(qū)有充足的水汽聚集。從7月14日比濕場可以看出，丹東地區(qū)自500 hPa以下均為大比濕區(qū)，其中850 hPa比濕場（圖9）比濕中心超過了15 g/kg。

3.3 對流有效位能

近年來，對流有效位能越來越多地被用于對流天氣的分析和預(yù)報業(yè)務(wù)中[5-7]。有效位能的含義是指可能轉(zhuǎn)換為動能的位能。當(dāng)氣塊的重力與浮力不相等且浮力大于重力時，一部分位能可以釋放，氣塊可從正浮力做功而獲得能量，因這部分能量對大氣有著積極作用，并有可能轉(zhuǎn)化成氣塊的動能，故稱其為對流有效位能。

13日20：00，丹東站的對流有效位能<200 J/kg；14日8：00，CAPE值增大到705 J/kg（圖10）。隨著不穩(wěn)定度的增大，丹東上空的不穩(wěn)定能量得以明顯積蓄，這為強對流暴雨的產(chǎn)生提供了大量的動能轉(zhuǎn)化能量。由于冷空氣的觸發(fā)，位能轉(zhuǎn)化為動能，足夠多的動能轉(zhuǎn)化能量為暴雨的持續(xù)提供了動力。14日20：00，由于降雨的產(chǎn)生，CAPE值迅速減小為197 J/kg。

4 云圖分析

從降水發(fā)生時段的紅外云圖可以看出，在14日11：00（圖11）隨著干冷空氣的南下以及暖濕氣流的水汽補充，在冷暖空氣交界處，靠向暖平流一側(cè)有對流單體生成，出現(xiàn)了零散的雷陣雨天氣。14日15：30（圖12）丹東東北部地區(qū)的對流單體強度明顯加強，此時寬甸地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了小時雨強超過20 mm的短時強降水，同時冷空氣主體不斷分裂冷空氣，產(chǎn)生新的對流單體。14日17：00（圖13）隨著新的對流單體的不斷并入以及高空急流的抽吸作用明顯，位于丹東東北部地區(qū)的對流單體繼續(xù)加強，并發(fā)展為超級單體，主體南落到丹東至東港地區(qū)，其西北側(cè)靠近冷空氣一側(cè)邊界清晰、對流旺盛，造成強降水的產(chǎn)生，此時最大小時降水超過了60 mm。14日19：30（圖14）超級單體主體繼續(xù)向西移動，此時沒有冷空氣并入，其前部的邊界不清楚，強度開始明顯減弱，強降水時段結(jié)束。

5 結(jié)論

（1）此次降水過程的環(huán)流配置為200 hPa處于急流出口區(qū)右側(cè)的強輻散區(qū)；500 hPa位于東北冷渦底部，不斷有冷空氣擴散南下；850 hPa為南北槽的形勢，槽前有明顯的低空急流，丹東處于低空急流的左側(cè)輻合區(qū)，在隨著弱冷空氣的侵入，觸發(fā)了上升運動，由于水汽條件充足，產(chǎn)生了強降水。

（2）從物理量分析也可以看出，強降水時段高層輻散明顯，底層比濕較大，降水前期對流有效位能明顯增強，對流不穩(wěn)定。

（3）紅外云圖中，在降水期間，遼寧北部地區(qū)不斷有冷空氣補充南下，造成暖濕空氣一側(cè)對流云團不斷生成合并加強，在對流發(fā)展最旺盛地區(qū)產(chǎn)生了短時強降水。

6 參考文獻

[1] 王詠薇，壽紹文，閻鳳霞.E（CAP）等環(huán)境參數(shù)在強對流天氣分析中的應(yīng)用[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報，2005，28（6）：129-136.

[2] 林麗，李榮，張霞，等.一次短時暴雨天的的穩(wěn)定度和能量參數(shù)分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2007，30（4）：45-48.

[3] 孫建華，趙思雄，傅慎明，等.2012年7月21日北京特大暴雨的多尺度特征[J].大氣科學(xué)，2013，37（3）：705-718.

[4] 曹土民，楊文艷.遼寧一次區(qū)域暴雨水汽輸送分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（19）：9047-9049.

[5] 潘杰麗，朱明.2006年4月7—8日突發(fā)暴雨天氣成因分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2007（增刊1）：16-19.

[6] 張弘，梁生俊，侯建忠.西安市兩次突發(fā)暴雨成因分析[J].氣象，2006（5）：80-86.

[7] 高月忠，李慶紅，李金槐.大理州“2010.8.22”暴雨天氣過程分析[J].云南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，33（增刊1）：99-104.