朔州一次秋季連陰雨天氣過程分析

胡桃花 朱彩芬 趙玉 杜蘭蘭 田粉平

摘 要：本文對2015年9月27—31日朔州市的一次連陰雨天氣過程進(jìn)行了詳細(xì)深入分析，重點(diǎn)從天氣形勢、環(huán)流特點(diǎn)、物理量場、等方面總結(jié)了此類天氣過程的預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)及分析思路。結(jié)果表明：強(qiáng)烈的水汽輻合、冷暖空氣的不斷交匯、對流層中低層的切變輻合、副高勢力的加強(qiáng)維持是這次連陰雨過程形成的有利環(huán)流形勢和背景條件。分析結(jié)果以期為本地秋季連陰雨天氣的預(yù)報(bào)或預(yù)測提供理論依據(jù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的趨利避害做貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞： 連陰雨；天氣形勢；預(yù)報(bào)

秋季連陰雨天氣在中國北方來講相對出現(xiàn)得比較少，天氣特點(diǎn)主要表現(xiàn)為影響范圍大、降水持續(xù)時(shí)間長、日照時(shí)數(shù)少并具有明顯的季節(jié)性。國內(nèi)對連陰雨研究已有不少工作，如林紓分析總結(jié)了西北地區(qū)中東部連陰雨的候平均環(huán)流特征；魏鋒分析了甘肅省近35年來連陰雨的時(shí)空分布特征；史寶秀、蔡忠蘭分別分析了2001年和2000年甘肅省秋季連陰雨發(fā)生的環(huán)流背景；方建剛分析了陜西省2003年秋季連陰雨降水的特征和形成秋季連陰雨天氣的天氣學(xué)、熱力學(xué)特點(diǎn)；王秀文分析指出阻塞高壓形勢且貝加爾湖附近伴有冷渦是造成北方連陰雨天氣最主要的環(huán)流特征；黃慧君對2008年云南省秋季連陰雨天氣的環(huán)流及水汽特征進(jìn)行了分析。

2015年9月27—31在朔州全市范圍內(nèi)出現(xiàn)的這次連陰雨天氣過程持續(xù)時(shí)間長達(dá)五天，其中35%的縣區(qū)五天內(nèi)無日照。過程內(nèi)主要以穩(wěn)定性降水為主，空間分布也比較均勻，全市降雨量介于34.1—44.9.mm，降水時(shí)段主要集中在27日、29-30日。本文就這次連陰雨天氣過程的特殊性從預(yù)報(bào)流程的思路上展開分析，以期對此類過程預(yù)報(bào)能力的提高有所幫助。

一、資料和方法

資料取自DVB-S衛(wèi)星廣播接收系統(tǒng)所下發(fā)的FY2C實(shí)時(shí)監(jiān)測到的紅外云圖及地面、高空等常規(guī)觀測資料，包括1000—200hpa各標(biāo)準(zhǔn)等壓面的位勢高度、溫度、渦度、水汽等。從天氣學(xué)條件、物理量這次連陰雨天氣過程的形勢特點(diǎn)和物理成因，力求加強(qiáng)對該類天氣過程的認(rèn)識，為實(shí)際業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)提供一種有益的參考。

1.散度

散度：指流體運(yùn)動時(shí)單位體積的改變率簡單地說，流體在運(yùn)動中集中的區(qū)域?yàn)檩椇?，運(yùn)動中發(fā)散的區(qū)域?yàn)檩椛?。用以表示的量稱為散度，值為負(fù)時(shí)為輻合，此時(shí)有利于天氣系統(tǒng)的的發(fā)展和增強(qiáng)，為正時(shí)表示輻散，有利于天氣系統(tǒng)的消散。表示輻合、輻散的物理量為散度，單位：秒（s-1）。散度的重要性在于，可用表征空間各點(diǎn)矢量場發(fā)散的強(qiáng)弱程度。

一般地， 設(shè)某向量場由 A（x， y， z）=P（x， y， z）i+Q（x， y， z）j+R（x， y， z）k 給出， 其中P， Q， R具有一階連續(xù)偏導(dǎo)數(shù)， S是場內(nèi)的一片有向曲面， n是S上點(diǎn)（x， y， z）處的單位法向量， 則叫做向量場A的散度， 記作div A， 即，本文所采用的是在某一等壓面上水平風(fēng)的散度，定義為：。

2.渦度

表示曲線、流體等旋轉(zhuǎn)程度的量[10]。氣象上渦度ζ 常用的是p坐標(biāo)中的水平風(fēng)的渦度，也就是渦度的垂直分量：。

其物理意義是單位面積內(nèi)空氣旋轉(zhuǎn)速率的平均情況。ζ>0表示氣旋式旋轉(zhuǎn)，ζ<0表示反氣旋式旋轉(zhuǎn)。單位：秒（s-1），天氣尺度的量級為10-5。通常用來表征天氣系統(tǒng)渦旋度之強(qiáng)度。

二、天氣形勢分析

500hpa高空圖上，27日20時(shí)（圖1）亞洲中高緯環(huán)流形勢主要表現(xiàn)為兩槽一脊型，東部槽脊區(qū)主要位于我國東部及沿海地區(qū)，徑向橫跨尺度小，西部則表現(xiàn)為一很寬廣的槽區(qū)，這個(gè)東亞大槽即是造成朔州持續(xù)降水的主要影響系統(tǒng)。降水初期東亞大槽所攜帶的冷空氣主體位于巴爾喀什湖一帶，同時(shí)其前部不斷有小股弱冷空氣分裂東移，其中貝加爾湖附近的一股冷空氣已隨著大槽前的平直氣流波動輸送至河套地區(qū)，朔州市即位于此短波槽前出現(xiàn)明顯降水。而南部的主要影響系統(tǒng)副熱帶高壓分為東西兩環(huán)，呈緯向分布，東環(huán)副高主要控制長江中下游及其以南地區(qū)，584線北端位于山西南部，其環(huán)流與東亞大槽連為一體，因此冷暖空氣的交匯是造成朔州這次連陰雨天氣過程降水量厡因。27日20時(shí)（圖2）貝湖冷空氣東移至鄂霍次克海，環(huán)流形勢調(diào)整為兩槽兩脊型，西環(huán)副高在冷空氣沖擊下斷裂，東環(huán)副高北抬至山西南界，28日08時(shí)至30日20時(shí)，隨著巴湖冷空氣主體的東移，副高有所東移南壓，朔州處于大槽前與副高邊緣西南暖濕氣流的控制下，受其共同影響降水再次增強(qiáng)，且等溫線落后于等高線，預(yù)示著未來槽區(qū)將加深，加強(qiáng)，588線北端隨著冷槽后脊區(qū)向西北伸展，槽后脊前比較強(qiáng)盛的西北或偏北氣流引導(dǎo)冷空氣爆發(fā)南下，但因?yàn)殇h區(qū)位置偏北偏東，所以強(qiáng)冷空氣影響范圍限于朔州北部。

700hpa圖上，27日20時(shí)，從貝湖東側(cè)至河套為一南北向的豎槽，貝湖西側(cè)至烏拉爾山則為一東西向橫槽 ，兩槽之間脊區(qū)不明顯，因此這兩次冷空氣緊緊相連、持續(xù)影響，使朔州出現(xiàn)了連陰雨天氣。29日20時(shí)橫槽轉(zhuǎn)豎，冷空氣南下，是29—30日降水的主要?jiǎng)恿l件。

從850hpa和地面圖上也可以很清楚地看到：這次連陰雨天氣過程實(shí)際上兩次較強(qiáng)冷空氣的連續(xù)活動影響所造成的，前一次冷空氣地面中心氣壓達(dá)1032.5hpa，主要在貝湖東南側(cè)堆積；后一次冷空氣來自西西伯利亞，東移并在貝湖西側(cè)堆積，中心最高氣壓達(dá)1045hpa。

1.物理量場

和天氣系統(tǒng)相對應(yīng)，27日20時(shí)（圖5）29日08時(shí)（圖6）的700hpa渦度場上，從內(nèi)蒙中東部至河西分別存在一個(gè)東北-西南向的正值中心帶，特別是29日20時(shí)中心值達(dá)40*10-6/S，處于呼和浩特東部地區(qū)，我區(qū)值域?yàn)?0*10-6/S左右。29日08時(shí)20*10-6/S的大值中心在河套西部，因此上游地區(qū)大的正渦度中心預(yù)示著本區(qū)未來的明顯降水。

這種低層輻合、高層輻散、并且輻散大于輻合的配置，有利于垂直上升運(yùn)動的發(fā)展和維持。同時(shí)上游地區(qū)的低層高輻合中心、高層高輻散中心對本區(qū)強(qiáng)降水也有重要指示性。

2.水汽因子

從27—30日850hpa、700hpa、500hpa水汽通量場可以看出，本區(qū)上空持續(xù)正值區(qū)。尤其在強(qiáng)降水時(shí)段700—500hpa水汽通量值達(dá)10g.（cm.hpa.s）-1以上，27日20時(shí)、在山西及以東、山西及其西南部存在大值中心，副高勢力的維持使得本區(qū)五天內(nèi)500hpa水汽充足 。因此連陰雨時(shí)段內(nèi)本區(qū)存在比較深厚的濕層，一旦有冷空氣侵入即帶來較強(qiáng)降水。同時(shí)27日20時(shí)在低層從內(nèi)蒙中東部到河套為大范圍的水汽通量輻合區(qū)，本區(qū)上空其值達(dá)-1.0×10-8g.cm-2.hpa-1.s-1，這對水汽及能量的積累極為有利

三、結(jié)語

綜合以上分析，9月27—31日發(fā)生在朔州的這次連陰雨天氣過程主要表現(xiàn)為如下特征：

（1）27日—31日低層明顯的輻合或切變?yōu)檫B陰雨期間兩次較大降水時(shí)段提供了有利的動力條件。

（2）副高勢力盤踞，其北側(cè)偏西氣流或西北側(cè)西南氣流的維持是連陰雨天氣過程形成的有利環(huán)流形勢。

（3）當(dāng)中低層有冷空氣入侵時(shí)，副高西北側(cè)的西南氣流發(fā)展強(qiáng)盛，垂直形勢配置場轉(zhuǎn)為有利，系統(tǒng)發(fā)展深厚，冷暖空氣在本區(qū)交匯常對應(yīng)有較大降水。

參考文獻(xiàn)：

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[7] 黃慧君 李慶紅 高月忠.《2008年云南省秋季連陰雨天氣的環(huán)流及水汽特征分析》.干旱氣象，2007，25（1）：58—62.

作者簡介：胡桃花（1969-），女，漢族，山西右玉人，本科學(xué)歷，工程師，主要從事氣象專業(yè)服務(wù)預(yù)報(bào)工作。