2017年10月8—10日大連地區(qū)暴雨天氣過(guò)程診斷分析

吳春英+鐘博+蔣婷婷+劉東博+閻德喜

摘要 利用常規(guī)資料、區(qū)域自動(dòng)站觀測(cè)資料和NCEP/NCAR再分析資料，分析了2017年10月8—10日大連地區(qū)出現(xiàn)的暴雨、大風(fēng)和強(qiáng)降溫天氣過(guò)程。結(jié)果表明，地面倒槽、副熱帶高壓、切變線和高空冷渦影響大連地區(qū)出現(xiàn)了暴雨、大風(fēng)、強(qiáng)降溫的天氣系統(tǒng)。降水時(shí)段有暖鋒降水和冷鋒降水2個(gè)階段。副熱高壓偏強(qiáng)、切變線穩(wěn)定少動(dòng)使暴雨持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。高空急流和低空急流的建立為降水提供了水汽輸送和動(dòng)力條件。本次降水水汽通量中低層較大，700 hPa最大。水汽通量散度中低層為輻合，高層為輻散。降水時(shí)段有較大的比濕場(chǎng)，為降水的產(chǎn)生提供豐富的水汽條件。強(qiáng)渦度柱與低層輻合高層輻散的形勢(shì)是產(chǎn)生暴雨的動(dòng)力條件。冷空氣的侵入，降溫劇烈。由于冷空氣侵入鋒生過(guò)程明顯，出現(xiàn)大風(fēng)天氣。此次降水多個(gè)模式預(yù)報(bào)較準(zhǔn)確，東北9 km WRF模式預(yù)報(bào)最好，T639預(yù)報(bào)量級(jí)偏小。

關(guān)鍵詞 暴雨；急流；水汽通量；位渦；遼寧大連；2017年10月8—10日

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（2018）02-0225-02

暴雨具有突發(fā)性強(qiáng)、強(qiáng)度高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，是我國(guó)東北地區(qū)最主要的災(zāi)害性天氣之一[1]。目前，已有諸多學(xué)者對(duì)我國(guó)東北地區(qū)暴雨強(qiáng)度、時(shí)空分布特征、氣候特征以及天氣個(gè)例診斷進(jìn)行研究，并取得了大量的科學(xué)成果[2-5]。鄭秀雅等[6]研究發(fā)現(xiàn)，東北地區(qū)暴雨主要出現(xiàn)在6—8月，局地暴雨天氣出現(xiàn)次數(shù)最多，其次是區(qū)域性暴雨。公 穎等[7]研究發(fā)現(xiàn)，高空急流、高空槽、為氣旋（或倒槽）頂部（或東部）切變線分別為遼寧暴雨過(guò)程高層、中層、低層的主要影響系統(tǒng)。陳傳雷等[8]研究發(fā)現(xiàn)，遼寧地區(qū)暴雨主要影響系統(tǒng)分別為高空槽、冷渦、華北氣旋、江淮氣旋、靜止鋒、東北低壓、副高后部切變線、熱帶低壓，其中5月主要影響系統(tǒng)為冷渦，6月主要影響系統(tǒng)為華北氣旋，7、8月主要影響系統(tǒng)為華北氣旋，其次為江淮氣旋、副高后部、熱帶系統(tǒng)，9月以東北低壓影響為主。

大連市位于遼寧省南部沿海地區(qū)，由于受地理位置和氣候環(huán)境的影響，易出現(xiàn)暴雨、大風(fēng)和強(qiáng)降溫天氣。2017年10月8—10日大連地區(qū)出現(xiàn)了暴雨、大風(fēng)和強(qiáng)降溫天氣，惡劣的天氣給人們生活、生產(chǎn)帶來(lái)極大影響。本文利用常規(guī)資料、區(qū)域自動(dòng)站觀測(cè)資料和NCEP/NCAR再分析資料，采用動(dòng)力診斷分析方法對(duì)水汽條件、動(dòng)力條件和多個(gè)模式進(jìn)行了檢驗(yàn)分析，以期揭示極端暴雨大風(fēng)強(qiáng)降溫的動(dòng)力學(xué)成因及其物理機(jī)制，為提高此類災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率提供參考。

1 天氣概況

受高空槽和地面氣旋的共同影響，2017年10月8日8：00至10日14：00大連地區(qū)出現(xiàn)了一次區(qū)域性暴雨大風(fēng)天氣過(guò)程。此次天氣過(guò)程中降雨分布較均勻，大連地區(qū)平均降雨量60.2 mm，最大降雨量126.8 mm，出現(xiàn)在普蘭店天成站。有3個(gè)站降雨量>100 mm。降雨過(guò)程中伴有大風(fēng)、強(qiáng)降溫天氣，金州、旅順、長(zhǎng)興島出現(xiàn)>17.0 m/s的大風(fēng)，長(zhǎng)興島站達(dá)到20.7 m/s，48 h最高氣溫下降10 ℃，平均氣溫下降8 ℃。

2 環(huán)流背景

由500 hPa環(huán)流形勢(shì)可知，2017年10月8日20：00新疆北部已形成高空冷渦，中心強(qiáng)度為560 dagpm，并與強(qiáng)度為 -32 ℃的冷中心相伴（圖1）。冷中心與低渦中心接近重合，高空槽位于100°E附近，槽后冷平流較為明顯，導(dǎo)致鋒區(qū)加強(qiáng)，東北地區(qū)受暖脊控制，西南急流帶穿過(guò)內(nèi)蒙—吉林—黑龍江地區(qū)，最大風(fēng)速為26.0～36.0 m/s。副熱帶高壓特強(qiáng)，588 dagpm西伸至97°E，北界位于38°～40°N，經(jīng)度為130°E，中心強(qiáng)度為596 dagpm。9日20：00冷渦中心東移南壓，副熱帶高壓穩(wěn)定少動(dòng)，河套至遼寧一帶形成24.0～30.0 m/s急流帶。10日8：00—20：00冷渦東移，588 dagpm南撤，降雨過(guò)程逐漸結(jié)束。

9日8：00，700 hPa河套地區(qū)低渦不斷發(fā)展（圖2），鋒區(qū)加強(qiáng)，風(fēng)速加大，存在2支急流帶，一支急流帶為廣東—山東—大連，另一支急流帶為云南—河北—大連，2支急流帶在渤海至大連地區(qū)匯合。850 hPa和925 hPa有弱的切變維持。

3 地面形勢(shì)場(chǎng)

由地面圖可知，8日20：00至9日8：00第一階段受南方倒槽影響，大連地區(qū)位于倒槽頂部，暖鋒從8日20：00至9日14：00在大連地區(qū)維持，主要降雨時(shí)段在暖鋒附近。9日14：00后，隨著冷空氣的侵入，冷鋒開(kāi)始影響大連地區(qū)，轉(zhuǎn)入第二階段降雨，降雨仍在持續(xù)但降雨強(qiáng)度減小，大部分地區(qū)轉(zhuǎn)入偏北風(fēng)，氣壓梯度增大，等壓線密集區(qū)移向大連地區(qū)，風(fēng)力增大，陸地引發(fā)8級(jí)大風(fēng)，氣溫急速下降。

4 成因分析

4.1 水汽源地及輸送

充足的水汽輸送是產(chǎn)生強(qiáng)降水的必要條件之一。第一階段強(qiáng)降雨時(shí)（2017年10月9日8：00）1 000 hPa水汽通量為8 g/（cm·s·hPa）（圖3），水汽通量隨高度的增加而減小，850 hPa高度時(shí)達(dá)到最小，之后水汽通量隨高度的增加而增大，700 hPa時(shí)最大，為16 g/（cm·s·hPa），700 hPa以上水汽通量逐漸減小，表明此次降雨中層水汽輸送比底層強(qiáng)。

分析表明，10月9日8：00降水時(shí)925～1 000 hPa為輻合，1 000 hPa水汽通量散度達(dá)到-30 g/（cm2·hPa·s），850 hPa以上為輻散。表明輻合中心向下發(fā)展，輻合層在近地面超底層，輻合層較薄。

分析比濕場(chǎng)可知，8日20：00至9日20：00比濕達(dá)到8～9 g/kg，10日8：00—20：00比濕減小到5～7 g/kg，降雨隨之減小。

4.2 渦度動(dòng)力條件

8日20：00降水開(kāi)始時(shí)925～1 000 hPa渦度為負(fù)值，500～850 hPa渦度為正值，上升運(yùn)動(dòng)區(qū)400 hPa為負(fù)值。9日8：00隨著降水加強(qiáng)，上升運(yùn)動(dòng)區(qū)高度降低至850～925 hPa，最大值為31×10-5/s。9日20：00 700～925 hPa為正值，最大值位于850 hPa，為44×10-5/s，低層上升運(yùn)動(dòng)增大。10日8：00， 500～1 000 hPa均為正值，但最大值位于925 hPa，為32×10-5/s。由此可知隨著降水加強(qiáng)，上升運(yùn)動(dòng)層增大，中心強(qiáng)度增大，低層輻合，高層輻散。endprint

9日下午冷空氣侵入，降雨強(qiáng)度減小，轉(zhuǎn)入偏北風(fēng)，風(fēng)力開(kāi)始增大，大風(fēng)出現(xiàn)由于冷空氣侵入鋒生過(guò)程明顯。冷空氣強(qiáng)度強(qiáng)，降溫劇烈，24 h氣溫下降8 ℃，加之風(fēng)力大，人體感覺(jué)非常寒冷。

5 數(shù)值預(yù)報(bào)

綜合分析各數(shù)值預(yù)報(bào)模式，東北9 km WRF模式預(yù)報(bào)時(shí)間段和降雨范圍準(zhǔn)確，量級(jí)比較準(zhǔn)確，大部分地區(qū)降雨量在50～100 mm范圍內(nèi)。歐洲模式預(yù)報(bào)時(shí)段范圍比較準(zhǔn)確，降雨量級(jí)接近實(shí)況，降雨中心接近實(shí)況。日本降雨時(shí)間、降雨范圍、降雨中心更接近實(shí)況，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確。美國(guó)GFS預(yù)報(bào)、國(guó)家局GRAPES預(yù)報(bào)較準(zhǔn)確，T639預(yù)報(bào)量級(jí)偏小?？傮w上看，此次降雨過(guò)程各個(gè)模式預(yù)報(bào)均較準(zhǔn)確，說(shuō)明模式預(yù)報(bào)對(duì)穩(wěn)定性降水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性較高。

6 結(jié)論

（1）副熱帶高壓、地面倒槽、切變線和高空冷渦是影響大連地區(qū)出現(xiàn)暴雨、大風(fēng)、強(qiáng)降溫的天氣系統(tǒng)。降水時(shí)段由暖鋒降水和冷鋒降水2個(gè)階段，暖鋒降水降雨量較大，冷鋒降水降雨雨量減小。副熱帶高壓偏強(qiáng)，切變線穩(wěn)定少動(dòng)使降雨持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，高空、低空急流的建立為降水提供了水汽輸送和動(dòng)力條件。

（2）本次降水中低層有較大水汽通量，水汽通量散度中低層為輻合，高層為輻散。降水時(shí)段有較大的比濕場(chǎng)為降水提供水汽條件。強(qiáng)渦度柱與低層輻合高層輻散的形勢(shì)是產(chǎn)生暴雨的動(dòng)力條件。冷空氣的侵入，降溫劇烈。大風(fēng)出現(xiàn)是由于冷空氣侵入使鋒生過(guò)程明顯。

（3）此次降水天氣過(guò)程為穩(wěn)定性降水，各個(gè)模式預(yù)報(bào)報(bào)準(zhǔn)確性較高。東北9 km WRF模式預(yù)報(bào)最好，T639預(yù)報(bào)量級(jí)偏小。

7 參考文獻(xiàn)

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