一次由蒙古氣旋誘發(fā)的沈陽地區(qū)局地暴雨過程分析

戴蕾 王雪萌 彭峰 張巍 金宇

摘 要：利用MICAPS常規(guī)觀測(cè)資料、加密自動(dòng)站資料和云圖資料，分別在天氣尺度系統(tǒng)、熱力條件、水汽條件、抬升觸發(fā)條件、中尺度等方面，針對(duì)2014年9月7日沈陽地區(qū)1次局地暴雨過程進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：（1）本次降水過程主要由蒙古氣旋所誘發(fā)，系統(tǒng)移動(dòng)速度快，因而本次降水有降水時(shí)間短的特點(diǎn)。（2）熱力條件上康平形成θse鋒區(qū)的時(shí)間比遼中早，驗(yàn)證了康平主要降水時(shí)段較遼中早。遼中假相當(dāng)位溫梯度比康平大，因而高低空假相當(dāng)位溫差遼中的值更大，從側(cè)面反應(yīng)出遼中存在的能量較康平大。水汽條件上無論是輻合還是輻散的中心值康平低于遼中，這也反應(yīng)了遼中的水汽比康平有更好的抽吸作用。抬升觸發(fā)條件上700hPa上遼中上升速度中心的數(shù)值為18m/s，康平上升速度中心的數(shù)值為10m/s，說明遼中垂直上升運(yùn)動(dòng)更強(qiáng)；（3）地面上南北2條輻合線，決定了沈陽地區(qū)南部和北部主降水時(shí)段的不同，北部降水時(shí)間早，而南部降水時(shí)間晚。

關(guān)鍵字：區(qū)域性暴雨；副高后部切變；低空急流

中圖分類號(hào) P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）10-0139-06

自有記錄以來，東北地區(qū)發(fā)生過多次不同等級(jí)的洪澇災(zāi)害，不僅會(huì)導(dǎo)致山洪爆發(fā)，水庫垮壩，江河橫溢，房屋被沖塌，農(nóng)田被淹沒，交通和電訊中斷，還會(huì)給國民經(jīng)濟(jì)和人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來嚴(yán)重危害。暴雨尤其是大范圍持續(xù)性暴雨和集中的特大暴雨，不僅影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而且可能危害人民的生命，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

針對(duì)東北的暴雨天氣，國內(nèi)多位學(xué)者及研究機(jī)構(gòu)也曾多次進(jìn)行研究，取得了比較的好的成果。陶詩言早在1980年出版的《中國之暴雨》一書中就指出：當(dāng)有冷渦系統(tǒng)出現(xiàn)，東北常會(huì)出現(xiàn)暴雨或雷陣雨[1]。北京大學(xué)1981年出版了《北方天氣文集》，對(duì)東北、華北等地區(qū)的暴雨及強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行廣泛研究[2-8]。鄭秀雅等[9]利用1956—1987年東北地區(qū)降水資料的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)東北暴雨出現(xiàn)的時(shí)間進(jìn)行歸納統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)暴雨主要出現(xiàn)在6—9月，尤其以7月、8月最為集中。而孫力等[10]利用1961—2000的資料，把東北地區(qū)夏季降水在空間上劃分為7個(gè)旱澇型，并指出這7個(gè)不同的類型是由于不同地區(qū)的地理位置、地形地貌和下墊面分布以及主要影響天氣系統(tǒng)的差異所決定。

針對(duì)2014年汛期天氣特點(diǎn)，對(duì)2014年9月7日到8日沈陽南部的一次局地暴雨天氣過程進(jìn)行總結(jié)，分析大尺度環(huán)流背景，將康平和遼中兩站各方面要素進(jìn)行對(duì)比，研究降水量差異原因，對(duì)以后汛期天氣過程預(yù)報(bào)以及強(qiáng)對(duì)流天氣過程預(yù)報(bào)提供有利條件。

1 降水實(shí)況

受副熱帶高壓后部切變影響，2014年9月7日20時(shí)至8日03時(shí)，沈陽地區(qū)出現(xiàn)了區(qū)域性中到大雨、局部暴雨天氣。沈陽各區(qū)縣降水量為：遼中20.9mm，法庫14.8mm，渾南8.7mm，蘇家屯5.5mm，新民2.7mm，康平0.3mm，沈北0.2mm；鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量最大的3個(gè)自動(dòng)站降水量為：茨榆坨（遼中）88.7mm，遼中鎮(zhèn)（遼中）78.8mm，肖寨門（遼中）52.5mm。

此次過程的暴雨落區(qū)在我市西南部地區(qū)，7日20時(shí)康平、法庫開始降雨，之后雨帶逐漸東移，到7日22時(shí)左右移出沈陽地區(qū)，康平降水趨于結(jié)束。7日23時(shí)之后，沈陽城區(qū)、新民、遼中降水開始，法庫降水再次增強(qiáng)，此后雨帶東南移，至8日03時(shí)，沈陽地區(qū)降水趨于結(jié)束。本次降水具有2個(gè)特點(diǎn)：一是降水梯度大，遼中地區(qū)為大到暴雨，其他地區(qū)基本為小到中雨；二是降水時(shí)間短，雨帶移動(dòng)速度快，降水持續(xù)時(shí)間不超過8h。

2 天氣尺度系統(tǒng)

2.1 環(huán)流背景場(chǎng)

2.1.1 500hPa形勢(shì)場(chǎng) 分析500hPa形勢(shì)場(chǎng)（圖2a），2014年9月6日20時(shí)亞歐中高緯環(huán)流為三槽兩脊型，貝加爾湖東部和日本北海道西部受低渦控制，東北地區(qū)為高壓脊。中緯度呈緯向環(huán)流，河套地區(qū)有一短波槽活動(dòng)。7日08時(shí)，副熱帶高壓穩(wěn)定少動(dòng)，貝湖低槽向南加深，河套槽快速移動(dòng)至華北地區(qū)。7日20時(shí)（圖2b），貝湖低槽東移至內(nèi)蒙古東部地區(qū)，河套槽北移至遼寧中部地區(qū)，槽線由東北—西南向轉(zhuǎn)為西北—東南向，槽前西南氣流加強(qiáng)并逐漸擴(kuò)展，為遼寧地區(qū)提供豐富的能量和水汽。同時(shí)低渦后部不斷有弱冷空氣向東北地區(qū)滲透，冷暖空氣交匯在沈陽地區(qū)引發(fā)強(qiáng)降水。

2.1.2 850hPa形勢(shì)場(chǎng) 6日20時(shí)（圖3a），低渦中心位于貝湖東南側(cè)，槽線呈東北-西南向伸展到蒙古地區(qū)。河套地區(qū)有一切變線，110E以東從江淮地區(qū)直到遼寧地區(qū)均為偏南氣流，使暖濕空氣源源不斷向北輸送。7日08時(shí)，貝湖低渦加強(qiáng)東移至中蒙邊境，其底部槽線由東北-西南向轉(zhuǎn)為南北向，從北緯40°到北緯50°橫跨10個(gè)緯距。7日20時(shí)（圖3b），貝湖低渦東南移至內(nèi)蒙古東部，槽線位于遼寧東部，暖區(qū)南風(fēng)分量迅速增強(qiáng)，強(qiáng)烈的抬升和水汽輻合為強(qiáng)降水的發(fā)生提供了有利條件。

2.1.3 地面 地面氣壓場(chǎng)上，7日08時(shí)（圖4a）我國華南到朝鮮半島一線為強(qiáng)大的高壓控制，貝湖東部的氣旋在內(nèi)蒙古東部地區(qū)分裂出1個(gè)小低壓系統(tǒng)，低壓冷鋒由內(nèi)蒙東部至河套地區(qū)橫跨十幾個(gè)緯度。7日14時(shí)，氣旋及冷鋒均緩慢東移北收。7日20時(shí)（圖4b），貝湖氣旋分裂為南北2個(gè)低壓中心，其中南部低壓中心位于遼寧北部地區(qū)，冷鋒快速東南壓至遼寧東部，暖空氣層結(jié)不穩(wěn)定，由于鋒面猛烈抬升，鋒前形成雷陣雨天氣。

2.2 探空資料 7日20時(shí)（圖5），沈陽K指數(shù)為29℃，沙氏指數(shù)為2.83℃，對(duì)流有效位能4.8J/Kg，探空反映出的不穩(wěn)定能量不大。低層偏南風(fēng)的風(fēng)速較大，風(fēng)向隨高度呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，暖平流很強(qiáng)，有利于對(duì)流不穩(wěn)定的出現(xiàn)；500hPa之上以偏西氣流為主，冷平流偏弱。另外從地面一直到500hPa附近都是顯著的濕層，溫度露點(diǎn)差在10℃以內(nèi)，水汽條件非常好，500hPa以上為干層，上干下濕的結(jié)構(gòu)有利于對(duì)流性天氣的發(fā)展。

3 熱力條件

對(duì)流層中θse的高值區(qū)代表的是高溫高濕區(qū)。從遼中和康平2站的假相當(dāng)位溫時(shí)空剖面圖來看，在7日20時(shí)前后，遼中和康平存在θse鋒區(qū)，圖中反應(yīng)出康平形成θse鋒區(qū)的時(shí)間比遼中早，這驗(yàn)證了康平主要降水時(shí)段較遼中早。遼中假相當(dāng)位溫梯度比康平大，因而高低空假相當(dāng)位溫差遼中的值更大，從側(cè)面反應(yīng)出遼中存在的能量較康平大。

4 水汽條件

暴雨發(fā)生，不但要有充沛的水汽，還要有源源不斷的水汽輸送并在強(qiáng)對(duì)流區(qū)域輻合。由圖中沈陽、法庫的水汽通量散度時(shí)空剖面圖可以看出：此次過程中，不論是康平還是遼中低層的水汽均比較淺薄，低層925hPa以下為輻合區(qū)，925hPa以上均為輻散區(qū)，這反映了此次降水過程的水汽條件不是很好。兩者區(qū)別在于無論是輻合還是輻散的中心前者低于后者，且強(qiáng)度低于后者，這反應(yīng)了遼中的水汽比康平有更好的抽吸作用。

5 抬升觸發(fā)條件

強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是誘發(fā)暴雨生成的必要條件。從圖8可以看到，在7日20時(shí)，康平和遼中500hPa以下基本都為上升運(yùn)動(dòng)，在700hPa附近康平和遼中均有明顯的一個(gè)上升中心，遼中上升速度中心的數(shù)值為18m/s，康平上升速度中心的數(shù)值為10m/s，說明遼中垂直上升運(yùn)動(dòng)更強(qiáng)。

6 中尺度

7日20時(shí)，遼寧省內(nèi)無高空急流，也無低空急流，說明此時(shí)高空輻散和低空符合不強(qiáng)。500hPa低槽偏西，移動(dòng)緩慢，冷空氣勢(shì)力弱。850hPa切變呈西北-東南向位于遼寧東部，整個(gè)遼寧省中層均為干區(qū)，500hPa相對(duì)濕度都在50%以下，而康平、法庫、新民及沈陽城區(qū)北部低層為濕區(qū)，850hPa相對(duì)濕度都在70%以上，而地面上出現(xiàn)了2條輻合線，分別位于遼寧省東部及遼寧省中北部，這也較好的對(duì)應(yīng)了未來的降水落區(qū)，即20時(shí)以后降水主要發(fā)生在沈陽北部地區(qū)。后切變線及輻合線東移，至22時(shí)北側(cè)輻合線移出沈陽地區(qū)，南側(cè)輻合線開始控制沈陽南部地區(qū)，帶來短時(shí)強(qiáng)降水。8日02時(shí)，850hPa切變線東移至沈陽中部，南北2條輻合線連成1條橫跨10個(gè)緯距的南北向輻合線開始影響沈陽城區(qū)，雨帶也東移到沈陽城區(qū)一帶。8日03時(shí)，地面輻合線移出沈陽地區(qū)，降水過程趨于結(jié)束。

7 云圖特征

如圖10所示，7日20時(shí)，內(nèi)蒙東部地區(qū)氣旋尾部的一片對(duì)流云團(tuán)位于遼寧省中北部地區(qū)，沈陽市北部地區(qū)開始降水過程。7日23時(shí)，西伯利亞冷空氣東移南侵，使北部的對(duì)流云團(tuán)向南擺動(dòng)，在沈陽市南部形成1個(gè)尺度達(dá)數(shù)百公里的對(duì)流云團(tuán)，給該市南部帶來強(qiáng)降水。8日02時(shí)，該對(duì)流云團(tuán)東移減弱，其位置偏東，主要影響沈陽城區(qū)。8日03時(shí)，對(duì)流云團(tuán)移出沈陽地區(qū)，降水趨于結(jié)束。

8 分析結(jié)果

本文利用MICAPS常規(guī)觀測(cè)資料、加密自動(dòng)站資料、云圖資料，通過天氣學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)診斷等方法，針對(duì)2014年9月7日沈陽地區(qū)1次局地暴雨過程在天氣尺度系統(tǒng)、熱力條件、水汽條件、抬升觸發(fā)條件、中尺度等方面進(jìn)行分析，結(jié)果表明：（1）天氣尺度系統(tǒng)：本次降水過程主要由蒙古氣旋所誘發(fā)，系統(tǒng)移動(dòng)速度快，因而本次降水具有時(shí)間短的特點(diǎn)。

（2）熱力條件：7日20時(shí)前后遼中和康平存在θse鋒區(qū)，圖中反應(yīng)出康平形成θse鋒區(qū)的時(shí)間比遼中早，這驗(yàn)證了康平主要降水時(shí)段較遼中早。遼中假相當(dāng)位溫梯度比康平大，因而高低空假相當(dāng)位溫差遼中的值更大，從側(cè)面反應(yīng)出遼中存在的能量較康平大。

（3）水汽條件：此次過程中不論是康平還是遼中低層的水汽均比較淺薄。兩者區(qū)別在于無論是輻合還是輻散的中心前者低于后者，且強(qiáng)度低于后者，這反應(yīng)了遼中的水汽比康平有更好的抽吸作用。

（4）抬升觸發(fā)條件：7日20時(shí)，康平和遼中500hPa以下基本都為上升運(yùn)動(dòng)，在700hPa附近康平和遼中均有明顯的1個(gè)上升中心，遼中上升速度中心的數(shù)值為18m/s，康平上升速度中心的數(shù)值為10m/s，說明遼中垂直上升運(yùn)動(dòng)更強(qiáng)。

（5）中尺度分析：地面上南北2條輻合線，決定了沈陽地區(qū)南部和北部主降水時(shí)段的不同，北部降水時(shí)間早，而南部降水時(shí)間晚。

（6）云圖分析：西伯利亞冷空氣東移南侵，使北部的對(duì)流云團(tuán)向南擺動(dòng)，致使南部地區(qū)形成尺度達(dá)數(shù)百公里的對(duì)流云團(tuán)，給遼中地區(qū)帶來強(qiáng)降水。

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（責(zé)編：王慧晴）