我國暴雨形成機(jī)理及預(yù)報方法研究進(jìn)展

索朗次仁 丹增羅布

摘要：本文主要對華南區(qū)域、江淮流域、華北、東北區(qū)域的暴雨情況進(jìn)行分析，研究當(dāng)前我國在暴雨研究和預(yù)報方面取得的進(jìn)展，并針對我國的暴雨預(yù)報方式進(jìn)行相應(yīng)的分析。

關(guān)鍵詞：暴雨;形成機(jī)理;預(yù)報方法

我國處于東亞季風(fēng)區(qū)，受到夏天季風(fēng)的影響，供水比較豐富。同時受到不同地域的影響，常常會造成嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害等。同時由于我國地域遼闊，不同的地區(qū)存在不同的降雨形式，主要有華南區(qū)域的前汛期暴雨、江淮流域的梅雨期暴雨、華北、東北區(qū)域的低槽暴雨。本文主要對以上三個區(qū)域的暴雨情況進(jìn)行分析，并針對我國的暴雨預(yù)防方法進(jìn)行分析。

1.當(dāng)前我國不同區(qū)域的暴雨形成機(jī)理分析

1.1我國華南區(qū)域的前汛期暴雨分析

華南地區(qū)屬于我國大區(qū)之一，所覆蓋的省份有，廣東、廣西、福建、海南以及貴州等。由于華南地區(qū)屬于近海地區(qū)，這也就導(dǎo)致華南地區(qū)是我國受到暴雨災(zāi)害較為嚴(yán)重的地區(qū)之一。因此，對華南地區(qū)的暴雨觀測以及預(yù)防工作是當(dāng)前社會尤為關(guān)注的話題之一。二十世紀(jì)九十年代，我國在氣象觀測技術(shù)上取得全面的進(jìn)展^[1]。在今后的幾年時間里，我國加強(qiáng)了自動氣象站、多普勒天氣雷達(dá)、風(fēng)廓線儀以及氣象衛(wèi)星等多方面遙感技術(shù)對華南地區(qū)的降雨等氣象情況進(jìn)行觀測，分析暴雨的結(jié)構(gòu)變化等研究。終于在2009年，我國在華南地區(qū)的暴雨機(jī)理、監(jiān)測以及理論性預(yù)測和方法研究等方面都取得了非常重要性的研究成果。通過對遙感技術(shù)獲取的資料進(jìn)行分析研究，得到華南區(qū)域的汛期暴雨對流系統(tǒng)以及三維概念模型。

此外還還有諸多研究結(jié)果表明，在華南前汛期暴雨過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)部分暖去暴雨，所謂的暖去暴雨就是沒有經(jīng)過冷空氣的印象概念股而形成的暴雨。當(dāng)前很多氣象學(xué)專家對該類暴雨定義為遠(yuǎn)離地面冷空氣發(fā)生的暴雨。事實上就在暖區(qū)暴雨發(fā)生后不久，大約相隔幾個小時就會產(chǎn)生封面暴雨。低空急流提供了相當(dāng)高的位溫的濕空氣，而午后的降水峰值則是由于地表的加熱以及海風(fēng)。陸風(fēng)的共同作用下導(dǎo)致的。因此、華南區(qū)域暴雨的形成機(jī)理，主要是由于低空南風(fēng)向北推進(jìn)的過程中，由地面位置不穩(wěn)定造成的強(qiáng)上升運動。

1.2我國江淮流域的梅雨期暴雨分析

我國每年的夏季江淮流域就是一個重點的暴雨區(qū)域，江淮流域主要指的是長江和淮河流域。主要集中在長江的中下游區(qū)域，所覆蓋的省份有安徽、河南、江蘇、湖北、湖南、江西、浙江等區(qū)域。這些地區(qū)幾乎每年的夏季都會面臨一場梅雨峰暴雨。梅雨峰暴雨的主要出現(xiàn)在6月中旬至7月中旬前后差不多一個月的時間，有時候是會長達(dá)一個半月^[2]。由于該區(qū)域降雨時間較為集中，所以常常會形成當(dāng)暴雨，甚至?xí)斐蓢?yán)重的洪澇災(zāi)害，造成極為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。梅雨峰暴雨的形成機(jī)制當(dāng)前很多的氣象學(xué)家早有研究，主要由于梅雨峰以及其上的中尺度擾動油有關(guān)。

除此之外，當(dāng)前對梅雨峰的研究結(jié)果有很多，主要是對天氣形勢以及天氣尺度影響造成水汽的輸送。同時還有研究結(jié)果證明，梅雨峰暴雨還會受到西南渦東移影響。

一般情況下，梅雨峰暴雨結(jié)束前還會有不同程度的暖區(qū)性質(zhì)的暴雨現(xiàn)象，有研究結(jié)果指出，在江淮地區(qū)梅雨期結(jié)束之前，有些大暴雨是不收冷空氣影響的，這類暴雨稱之為暖區(qū)暴雨變形的暖切變型暴雨，這種暖切變型暴雨的產(chǎn)生機(jī)制是因為斜壓性極弱的副熱帶高空東移的短波擾動在掠過低層暖干和暖濕空氣團(tuán)。此外在長江流域還會由于暖濕空氣沿著梅雨峰上爬的現(xiàn)象，在上爬的過程中會散發(fā)部分熱量，這就使得江淮流域上空的溫差較小，最終導(dǎo)致江淮流域容易出現(xiàn)暴雨的。

所以江淮區(qū)域產(chǎn)生暴雨的機(jī)制不穩(wěn)定，在梅雨峰結(jié)束前，還有形成部分暖切變型暴雨，與梅雨峰附近的溫度以及濕度梯度變化導(dǎo)致的熱動力不穩(wěn)定有關(guān)。

1.3我國華北、東北區(qū)域的低槽暴雨分析

我國對華北、東北地區(qū)的暴雨情況有很多研究，據(jù)相關(guān)研究結(jié)果表明，華北區(qū)域常見的暴雨類型主要為高空槽暴雨，冷渦暴雨等天氣。伴隨著觀測資料的增加，氣象研究專家開始重視暴雨的中尺度對流模式發(fā)展。除了中尺度對流系統(tǒng)之外，華北地區(qū)的中尺度暴雨與低空急流、地形和城市環(huán)流也有很大的關(guān)系^[3]。由于華北、東北地區(qū)屬于中、高緯度區(qū)域，因此，華北和東北的暴雨形成機(jī)制與華南地區(qū)、江淮流域的暴雨情況有很大的區(qū)別，華北、東北區(qū)域的暴雨情況更加受到大氣中層、高層的影響。除此之外，還有一個重要的方面那就是華北、東北地區(qū)的高空急流，尤其是急流中心的右后側(cè)的輻散對低層垂直上升運動的啟動起了很關(guān)鍵的作用。

有研究結(jié)果表明，在華北、東北區(qū)域的暴雨帶上，有明顯的冷干空氣的侵入現(xiàn)象，這與當(dāng)?shù)氐臍夂蛴酗@著的關(guān)系，因為北方屬于內(nèi)陸，其氣候主要就是以干冷為主。來自高中的干冷空氣入侵，則對華北暴雨有明顯加強(qiáng)作用，同時這種干冷入侵現(xiàn)象也大大促進(jìn)了暴雨區(qū)域的不穩(wěn)定情況。主要是由于華北、東北在受到干冷空氣入侵之后，引起大氣層動量下傳的影響，結(jié)果就使得空氣質(zhì)點有效位能向質(zhì)點動能的轉(zhuǎn)換，這也就是導(dǎo)致下暴雨的時候常常伴隨著大風(fēng)同時出現(xiàn)。

2.暴雨的預(yù)防機(jī)制研究

2.1數(shù)值預(yù)防方法

近年來，我國對暴雨的預(yù)測主要采用的是數(shù)值預(yù)報。伴隨著大型計算機(jī)以及運算方法的進(jìn)步，和各種天氣預(yù)防理論的進(jìn)展，國內(nèi)的數(shù)值化預(yù)防方式正在向全球化進(jìn)展，強(qiáng)調(diào)精細(xì)化發(fā)展，適用于的多種尺度，多目的性的要求。模糊的大氣環(huán)境模式和中尺度數(shù)值模式之間的界限，主要手段就是通過改進(jìn)預(yù)測模式的動力框架、離散化技術(shù)以及計算方法資料同化方法。該方法與模式發(fā)展的暴雨數(shù)值預(yù)報各個方面也得到很大的進(jìn)展。尤其是在各種新型預(yù)測方法的研究上面。

2.2集合預(yù)報模式

集合預(yù)報模式最早是出現(xiàn)在二十世紀(jì)八十年代集中理論和數(shù)值實驗，到了九十年代，計算機(jī)技術(shù)全面發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)逐漸運用在暴雨天氣集合預(yù)報模式上。目前集合預(yù)報模式的相關(guān)研究已經(jīng)深入到模式的擾動、多種物理過程、多模式分析的超級集合預(yù)報和混合預(yù)報等方面。

除此之外，集合預(yù)報模式還能夠充分集合降水累積的概率。密度分布進(jìn)行計算，可用來計算區(qū)域極端強(qiáng)降水預(yù)報。

2.3集合動力因子暴雨預(yù)報方法

集合動力因子暴雨預(yù)報方法與數(shù)值預(yù)報方法在思路上存在一定的差別，數(shù)值預(yù)報是運用云微物理參數(shù)方案，用積云參數(shù)化方案預(yù)報降水情況，該方法主要體現(xiàn)在對暴雨過程中云微物理過程以及積云參數(shù)方程，對動力過程體現(xiàn)不夠充分。集合動力因子暴雨預(yù)報方法則主要是體現(xiàn)在大氣的均勻飽和性以及波動性，在平流過程存在強(qiáng)烈的上升運動，這些主要有大氣的熱動力過程以及水汽的相變特征計算出來的結(jié)果，在暴雨預(yù)報方面有更加顯著的優(yōu)勢。

結(jié)語

當(dāng)前我國在暴雨預(yù)報方面等方面已經(jīng)取得了非常大的進(jìn)步，但是明顯還存在不少的問題，例如觀測資料的質(zhì)量控制上都會導(dǎo)致預(yù)報的結(jié)果與實際的結(jié)果存在差別的現(xiàn)象。在當(dāng)前的環(huán)境下，還需要對暴雨的預(yù)報方面進(jìn)行更加深入的研究，確保精準(zhǔn)每一次的暴雨預(yù)防。

參考文獻(xiàn)

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[3]倪允琪，周秀驥.中國長江中下游梅雨鋒暴雨形成機(jī)理以及監(jiān)測與預(yù)測理論和方法研究[J]. 氣象學(xué)報，2015，62（5）：120-121.

（作者單位：1.西藏米林縣氣象局;2.西藏拉薩市氣象局）