上升運動在暴雨宏觀物理條件中的作用

摘 要：暴雨過程的發(fā)生要同時滿足兩個最基本的物理條件：一是有較長的持續(xù)時間；二是強烈的上升運動；三是有充沛的水汽。暴雨是多種尺度的天氣系統(tǒng)（行星尺度，天氣尺度，次天氣尺度，中尺度，小尺度）及高低層、上下游、中低緯天氣系統(tǒng)相互作用形成的，持續(xù)的強烈上升運動與各種尺度的天氣系統(tǒng)及高低層天氣系統(tǒng)的相互配置密切相關(guān)。從天氣學角度認為它的形成原因如下：（1）不同尺度系統(tǒng)的疊加作用；（2） 上下層系統(tǒng)的疊置作用。（3） 下游系統(tǒng)的阻塞作用。（4） 地形的強迫抬升作用。

關(guān)鍵詞：上升運動；系統(tǒng)疊置；地形抬升；系統(tǒng)阻塞

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.201

1 不同尺度系統(tǒng)的疊加作用

大氣具各種尺度天氣系統(tǒng)所形成的垂直運動的疊加，包括同尺度系統(tǒng)的合并。如在適當?shù)拇蟪叨拳h(huán)流背景下，西風帶的單體小高壓與西太平洋副熱帶高壓脊之間的切變線上，經(jīng)常會有次天氣尺度和中尺度低渦向東傳播。在這些次天氣尺度和中尺度低渦所經(jīng)之處，往往出現(xiàn)暴雨中心。又如 “北槽南渦”型暴雨是發(fā)生在南北低值系統(tǒng)結(jié)合的時候。這可以說明，系統(tǒng)的會合是垂直運動加強的一個有利條件。所以預(yù)報員對同一層上的各種尺度的天氣系統(tǒng)進行綜合分析時，要特別注意天氣系統(tǒng)的疊加、合并、相遇等活動過程。在衛(wèi)星云圖上就可以分析不同（系統(tǒng)）云帶的相對運動及其合并、相遇過程。

較小尺度的天氣系統(tǒng)是在較大尺度天氣系統(tǒng)背景下發(fā)生發(fā)展的，較大尺度系統(tǒng)對較小尺度系統(tǒng)有制約作用，反過來較小尺度的系統(tǒng)又對較大尺度系統(tǒng)具有反饋作用。盡管目前對各種尺度之間相互作用的物理過程還不甚清楚。暴雨是一種中尺度現(xiàn)象，直接造成暴雨的中、小尺度天氣系統(tǒng)是在這次天氣尺度和天氣尺度系統(tǒng)背景下發(fā)生發(fā)展的。由于目前高空和地面觀測網(wǎng)的時、空密度，均不能滿足中、小尺度天氣系統(tǒng)分析的需要，在日常預(yù)報業(yè)務(wù)中使用常規(guī)天氣圖資料進行中小分析幾乎是不可能的，所以目前臺站業(yè)務(wù)預(yù)報中只好通過以下途徑來粗略地考慮：（1）充分利用區(qū)臺、盟（市）臺現(xiàn)有的站點較稠密（包括氣候站在內(nèi)）的區(qū)域流線圖。從這種區(qū)域流線圖上分析中尺度輻合線、輻合中心、中尺度渦旋等中系統(tǒng)，這些系統(tǒng)附近往往出現(xiàn)暴雨中心。為提高暴雨預(yù)報準確率，對區(qū)域流線圖的分析運用還需進一步加強。（2）通過各種類型暴雨的典型個例分析，尋找中尺度系統(tǒng)和雨團發(fā)生發(fā)展及合并滯留的天氣尺度背景。業(yè)務(wù)預(yù)報中，通過分析天氣尺度、次天氣尺度系統(tǒng)，來定性估計中尺度系統(tǒng)和雨團活動，用以預(yù)測暴雨落區(qū)。

2 上下層系統(tǒng)的疊置作用

垂直方向上，中低層的低值輻合系統(tǒng)與對流層高層輻散系統(tǒng)的相互疊置。由于高層質(zhì)量的輻散將使垂直上升運動明顯加強。影響內(nèi)蒙古的高層輻散系統(tǒng)大多是和高空急流活動相聯(lián)系的。內(nèi)蒙古中西部，暴雨往往發(fā)生在高空急流入口區(qū)的右側(cè)；而東部地區(qū)，暴雨往往發(fā)生在高空急流出口區(qū)的左側(cè)。業(yè)已證明，這兩個地區(qū)的暴雨都發(fā)生在高空氣流輻散區(qū)。由此可見，暴雨的分析預(yù)報，只分析單一層次的天氣形勢和影響系統(tǒng)是遠遠不夠的，必須進行三維分析。不但要分析系統(tǒng)自身的動力和熱力結(jié)構(gòu)，還要分析各層次天氣系統(tǒng)的相互配置，即分析在垂直方向相對運動所形成的具有不同作用的天氣系統(tǒng)的疊置。這在暴雨預(yù)報中是不容忽視的。

3 下游系統(tǒng)的阻塞作用

下游大尺度的阻塞系統(tǒng)對上游天氣尺度和次天氣尺度系統(tǒng)的阻塞，造成系統(tǒng)移速的減慢、滯留，迫使強烈上升運動氣流在某地的持續(xù)。內(nèi)蒙古暴雨的發(fā)生大多與西太平洋副熱帶高壓脊活動有密切聯(lián)系，除副高西緣偏南氣流是低緯水汽向北輸送的通道這一主要作用外，還因為它對西風帶低值系統(tǒng)具有阻塞作用。另外華北高壓脊，日本海高壓脊等大尺度高值系統(tǒng)都具有這種阻塞作用。所以進行暴雨預(yù)報，不但要考慮上游有無低值系統(tǒng)移來，還要考慮下游有無高值系統(tǒng)阻塞，這是暴雨預(yù)報中的一個重要著眼點。

4 地形的強迫抬升作用

地形的強迫抬升和喇叭口地形對氣流具有收縮輻合作用。在迎風面，山脈對氣流的抬升可以引起天氣尺度的上升運動，其強度可由下式確定：式中為山脈引起的抬升速度，為迎風面的水平風速，為風向與迎風坡法線的交角，為山脈的坡度。

顯然，風速愈大，氣流與山脈愈接近正交，山脈愈陡，抬升速度就越大[1-3]。在暴雨形成過程中，這種大地形的抬升作用是相當顯著的。內(nèi)蒙古暴雨帶主要位于陰山山脈以南，大興安嶺以東，其重要原因之一就是陰山山脈對偏南氣流的抬升、大興安嶺對偏東氣流的抬升作用所致。另外山脈也是水汽輸送的屏障，造成水汽通量在山前輻合。

中、小尺度的喇叭口地形對暴雨中心的形成，具有重要作用。當氣流恰好由剌叭口吹入的時候，可以使氣流迅速輻合，加大上升運動。

參考文獻：

[1]孫令東，王永清，梁鳳娟等.內(nèi)蒙古巴彥淖爾市一次強降水過程診斷分析[J].氣象與環(huán)境科學，2013，36（03）：34-38.

[2]王永清，張連霞，梁鳳娟等.巴彥淖爾市“8.16”局地大暴雨過程診斷分析[J].內(nèi)蒙古氣象，2009（04）：9-11.

[3]王永清，韓經(jīng)緯等.2012年6月狼山腳下罕見大暴雨天氣過程分析[J].內(nèi)蒙古氣象，2014（03）：3-6.

作者簡介：孫令東（1984-），男，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，碩士，從事災(zāi)害性天氣預(yù)報技術(shù)研究。