2016年7月1日信陽一次區(qū)域性暴雨天氣過程分析

摘 要：本文利用常規(guī)觀測(cè)資料、NECP 1°×1°再分析資料，從天氣尺度背景、地形等方面對(duì)2016年7月1日發(fā)生在信陽的區(qū)域性暴雨天氣進(jìn)行分析。通過分析可知：此次暴雨是在高空強(qiáng)盛西南暖濕氣流和地面倒槽的共同影響下造成的一次累計(jì)雨量大、小時(shí)雨強(qiáng)強(qiáng)的區(qū)域性暴雨天氣。此次暴雨過程具備很好的天氣尺度系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)，信陽南部地區(qū)位于副熱帶高壓的西北側(cè)、高空副熱帶西風(fēng)急流的右側(cè)、低空西南急流的左前方，具備暴雨的典型背景條件;具備很好的水汽、動(dòng)力和熱力條件：副熱帶高壓外圍來自南海的水汽通道與低空西南急流將水汽向信陽市輸送;高層輻散、低層輻合的抽吸耦合的作用使信陽市具備有利的動(dòng)力條件;降水發(fā)生前，不穩(wěn)定能量大量積聚在信陽地區(qū)上空，有很好的熱力條件。

關(guān)鍵詞：區(qū)域性暴雨;地面倒槽;天氣尺度;物理量場(chǎng)

中圖分類號(hào)：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）25-0149-04

1 研究背景

長(zhǎng)期以來，暴雨的研究及其預(yù)報(bào)一直受到政府和氣象部門的高度重視，也是氣象工作者重點(diǎn)關(guān)注的課題之一。早在20世紀(jì)70年代，針對(duì)我國(guó)暴雨災(zāi)害的嚴(yán)重性，陶詩(shī)言[1]就對(duì)暴雨及其中小尺度系統(tǒng)的天氣學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行了全面論述。他指出，暴雨水汽來源在水平方向輸入主要是在對(duì)流層低層，其是靠西南風(fēng)低空急流大量向暴雨區(qū)輸送水汽。陸漢城[2]的研究指出，低空輻合、高空輻散、低空正渦度區(qū)和高空負(fù)渦度區(qū)是暴雨產(chǎn)生的主要?jiǎng)恿l件，且暴雨天氣的發(fā)生，都伴隨著對(duì)流層中低層有很強(qiáng)的氣流與水汽輻合的持續(xù)[3]。

在高空強(qiáng)盛西南暖濕氣流和地面倒槽的共同影響下，2016年7月1日，信陽市出現(xiàn)了一次區(qū)域性暴雨、局地大暴雨天氣過程，強(qiáng)降水主要集中在南部地區(qū)，且新縣城區(qū)創(chuàng)該站有氣象記錄以來的歷史極值。由于這次降水時(shí)間集中且雨量大，新縣、商城兩縣先后發(fā)生洪澇災(zāi)害，受災(zāi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、辦事處共有27個(gè)，造成了極為嚴(yán)重的不利影響[4]。

因此，本文利用常規(guī)MICAPS觀測(cè)資料、NECP再分析資料和衛(wèi)星云圖資料等，從天氣尺度背景、物理量場(chǎng)方面對(duì)此次區(qū)域暴雨過程的形成和持續(xù)原因進(jìn)行診斷分析，以對(duì)今后的暴雨預(yù)報(bào)提供一些幫助。

2 天氣概況及影響

受高空低槽和低空急流的共同影響，6月30日20：00到7月1日20：00，信陽市出現(xiàn)了區(qū)域性暴雨天氣，并伴有短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣。其中，新縣、商城、光山和羅山等地區(qū)出現(xiàn)了大暴雨，局部出現(xiàn)了特大暴雨。降雨量為100～249.9mm的有36個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，降雨量≥250mm的有8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中，新縣6個(gè)、商城2個(gè)，最大降雨出現(xiàn)在商城的關(guān)門河站，達(dá)414.6mm。特別是新縣、商城的南部，降雨強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。強(qiáng)降雨集中出現(xiàn)在7月1日09：00—13：00（見圖1），累計(jì)雨量大，小時(shí)雨強(qiáng)較強(qiáng)，新縣有5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的小時(shí)降水量>50mm/h，最大站為陳店，降雨量為56.7mm/h。新縣城區(qū)7月1日的日降雨量達(dá)225.7mm（見圖2），創(chuàng)該站有氣象記錄以來的歷史極值（222.0mm）[5]。

3 成因分析

3.1 資料與方法

利用MICAPS數(shù)據(jù)資料、常規(guī)觀測(cè)站和NECP1°×1°再分析資料等，對(duì)此次暴雨過程的成因進(jìn)行綜合分析。從天氣尺度背景、物理量場(chǎng)診斷、探空資料等方面進(jìn)行討論，確定本次過程為高空低槽和低空低渦共同影響，加上地形輻合抬升作用，最終觸發(fā)不穩(wěn)定能量而形成暴雨天氣。

3.2 天氣尺度系統(tǒng)分析

分析暴雨天氣過程，首先要看環(huán)流背景形勢(shì)是否有利。從6月30日20：00高空分析圖中可以看出（見圖3），河南省北部處于高空急流的分流區(qū)內(nèi)，對(duì)流層高層為強(qiáng)烈輻散區(qū)，高空抽吸作用為產(chǎn)生暴雨提供了有利的環(huán)流背景條件;500hPa，高緯度為兩槽一脊型，中低緯度重慶至貴陽一線有一低槽，588dgpm線控制了我國(guó)北緯30°以南大部分地區(qū)，其中心位置位于江西一線且呈緯向帶狀分布;低層700hPa低渦位置與500hPa較為一致，且存在“人字形”切變，高空副熱帶高壓外圍的西南氣流引導(dǎo)其東移發(fā)展，如圖4所示，切變線移至信陽市，并且維持穩(wěn)定，為暴雨提供了有利的動(dòng)力條件，而其南側(cè)建立的西南急流將水汽輸送到信陽地區(qū)，又提供了充足的水汽條件。從地面圖上看，信陽市受弱低壓倒槽控制，位于倒槽頂部的東南氣流里，而前期又位于低壓帶中，以偏南風(fēng)為主，地面溫度在30℃左右，白天氣溫高和地面倒槽附近的不穩(wěn)定能量為暴雨天氣提供了能量基礎(chǔ);地面中尺度輻合線與低層切變線位置配合一致（見圖5），造成空氣質(zhì)量堆積加強(qiáng)垂直上升運(yùn)動(dòng)，極易觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣。

綜上所述，此次過程中高層主要影響系統(tǒng)有：500hPa高空低槽、700hPa低渦和切變線;地面主要受倒槽影響，無明顯的冷空氣作用;強(qiáng)降水落區(qū)出現(xiàn)在中低層低渦、切變線附近以及低空急流左側(cè)（見圖4）。信陽市位于副熱帶高壓的西北側(cè)、高空副熱帶西風(fēng)急流的右側(cè)、低空西南急流的左前方，高層輻散低層輻合，有很好的水汽、動(dòng)力條件。此外，前期地面溫度高，能量大量積累，降水開始前信陽市南部有明顯的輻合帶，最終觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣。由此可見，此次暴雨天氣過程高低空配置非常好，低渦伸出的切變線、低空西南急流和地面中尺度輻合線在信陽市南部長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定維持，在有利的環(huán)流背景條件下，造成一次降雨強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的天氣過程。

3.3 物理量診斷分析

3.3.1 水汽條件。水汽供應(yīng)是暴雨形成的首要條件，而充沛的水汽輸送和強(qiáng)烈的水汽輻合，是形成持續(xù)性暴雨不可缺少的條件。分析比濕場(chǎng)：從6月30日20：00 850hPa比濕圖可以看出（見圖6），信陽地區(qū)850hPa比濕大于14g/kg，已達(dá)到暴雨預(yù)報(bào)指標(biāo);同時(shí)，850hPa南側(cè)西南急流將南海的水汽源源不斷輸送向暴雨區(qū)，水汽供應(yīng)充足;從疊加的925hPa風(fēng)場(chǎng)來看（見圖7），西南氣流攜帶水汽在信陽地區(qū)輻合，提供了較好的水汽條件，強(qiáng)降水得以持續(xù)。可見，此次暴雨天氣的產(chǎn)生，中低層的水汽條件至關(guān)重要。

3.3.2 動(dòng)力條件。暴雨的產(chǎn)生除了具備充足的水汽條件以外，還需要較強(qiáng)烈的動(dòng)力觸發(fā)條件。利用NECP 1°×1°再分析資料，沿著新縣站做垂直速度隨時(shí)間變化剖面（見圖8）。分析該圖發(fā)現(xiàn)：400hPa散度場(chǎng)上對(duì)應(yīng)的為正散度區(qū)，與高空水汽通量散度一致;而850hPa散度場(chǎng)上對(duì)應(yīng)為負(fù)散度區(qū)，并隨著低空急流緩慢向暴雨落區(qū)移動(dòng)。這樣，高層輻散，低層輻合，為暴雨的產(chǎn)生提供了有利的動(dòng)力條件，最大上升區(qū)位于400hPa附近，對(duì)流層高層的強(qiáng)輻散所形成的抽吸作用對(duì)這次暴雨過程具有明顯的觸發(fā)和增強(qiáng)作用。物理量診斷分析表明，暴雨出現(xiàn)在低層輻合、高層輻散，低層正渦度、高層負(fù)渦度和深厚層中有上升運(yùn)動(dòng)的區(qū)域?？梢?，強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是造成此次暴雨的重要因素之一。

3.3.3 熱力條件。高能高濕和大氣層結(jié)不穩(wěn)定是產(chǎn)生暴雨的重要條件，對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)具有一定的指示意義。分析6月30日20：00 850hPa假相當(dāng)位溫場(chǎng)（見圖9）：信陽市假相當(dāng)位溫達(dá)到80℃以上，已達(dá)到暴雨指標(biāo)，且假相當(dāng)位溫隨高度降低，存在對(duì)流性不穩(wěn)定;同時(shí)，20：00，信陽地區(qū)K指數(shù)達(dá)到40℃以上（見圖10）。物理診斷分析表明，暴雨發(fā)生前，較大的能量積聚在信陽地區(qū)上空，使得大氣不穩(wěn)定性增加，且為能量存儲(chǔ)提供了有利條件，是造成此次伴隨短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流性天氣的重要因子。由此可知，有利的熱力條件在此次強(qiáng)對(duì)流天氣過程中占主導(dǎo)地位。

4 結(jié)論

①此次過程天氣尺度系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)滿足暴雨的典型背景條件：高空急流輻散與對(duì)流層中低層的低渦、切變線及地面倒槽等構(gòu)成的深厚輻合系統(tǒng)形成強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)并一直維持;副熱帶高壓外圍來自南海的水汽通道與低空西南急流的水汽輸送為暴雨發(fā)生提供了充沛的水汽條件。暴雨過程發(fā)生期間，500、700hPa和850hPa三層都有低槽和切變線的配合，且強(qiáng)降水的落區(qū)與中低層低渦、切變線的位置有著較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

②暴雨的水汽供應(yīng)主要來自對(duì)流層中低層，豐富的水汽輸送和持續(xù)的水汽積聚為強(qiáng)降水的持續(xù)提供了充沛的水汽條件;高層輻散、低層輻合的大氣垂直結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了大氣的抽吸作用，為暴雨的形成和維持提供了充足的動(dòng)力條件;降水發(fā)生前，不穩(wěn)定能量大量積聚在信陽地區(qū)上空，為強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生提供了較好的熱力條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶詩(shī)言.長(zhǎng)江中上游暴雨短期預(yù)報(bào)研究[M].北京：氣象出版社，1965.

[2]陸漢城.中尺度天氣原理和預(yù)報(bào)[M].北京：氣象出版社，2000.

[3]陳忠明.暴雨激發(fā)和維持的正、斜壓強(qiáng)迫機(jī)制的理論研究[J].大氣科學(xué)，2007（2）：291-297.

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[5]朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理和方法[M].北京：氣象出版社，2000.