副熱帶高壓控制下三清山兩次局地對(duì)流的分析

范從文

摘 要：副熱帶高壓內(nèi)部通常是晴朗多云的天氣，但在特殊地形或天氣條件下局部也會(huì)出現(xiàn)降水。本文分析了2017年兩次副高控制下的三清山局地對(duì)流，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，局地對(duì)流發(fā)生前，中低層水汽和不穩(wěn)定能量已經(jīng)較強(qiáng)，在三清山特殊地形的熱力和抬升作用后發(fā)展迅速，形成較明顯的短時(shí)降水。從雷達(dá)回波可以發(fā)現(xiàn)，雷達(dá)回波形狀與三清山地形完全相符，而且發(fā)展迅速，回波強(qiáng)度大，造成短時(shí)較強(qiáng)降水。

關(guān)鍵詞：副熱帶高壓;局地對(duì)流;地形

中圖分類號(hào)：P426.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）19-0156-03

Abstract： The subtropical high is usually sunny and cloudy in the interior， but precipitation may also occur locally under special topography or weather conditions. This paper analyzed the local convection in Sanqingshan under the control of two subtropical high in 2017. It is found that before the local convection occurs， the middle and lower layers of water vapor and unstable energy are already strong， and they develop rapidly after the heat and uplift of the special terrain of Sanqing Mountain， forming a relatively short-term precipitation. From the radar echo， it can be found that the shape of the radar echo is completely consistent with the Sanqingshan terrain， and it develops rapidly， and the echo intensity is large， resulting in short-term strong precipitation.

Keywords： subtropical high;local convection;topography

傳統(tǒng)氣候觀點(diǎn)認(rèn)為，副熱帶高壓（以下簡(jiǎn)稱“副高”）控制區(qū)特別是副高中心區(qū)域應(yīng)該為一致的下沉氣流，人們以此來解釋副高控制區(qū)常見的少云晴熱天氣現(xiàn)象[1]。根據(jù)老預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)，副高中心都是很穩(wěn)定的區(qū)域，人們很難預(yù)報(bào)到局地強(qiáng)降水。實(shí)際上，副高控制下也會(huì)產(chǎn)生大雨甚至暴雨天氣。本文分析了2017年7月12日和7月14日三清山迅速發(fā)展起來的局地對(duì)流過程。12日19：00引漿村1h降水23.6mm，14日三清山西北側(cè)引漿村1h降水9.7mm。產(chǎn)生此次局地對(duì)流的天氣類型少見，預(yù)報(bào)難度大。本文試分析導(dǎo)致三清山局地對(duì)流迅速發(fā)展的原因，為今后的預(yù)報(bào)提供一定的參考依據(jù)。

1 副高控制下的天氣形勢(shì)分析

1.1 形勢(shì)場(chǎng)分析

在7月12日的局地對(duì)流過程中，11日588線位于湖南東部，12日副高明顯加強(qiáng)，延伸至河南—云南一帶，如圖1所示，副高中心592線就在三清山南部，三清山位于590線內(nèi)，并持續(xù)加強(qiáng)。中低層及地面三清山均由西南氣流控制，無明顯的輻合。

在7月14日的局地對(duì)流過程中上饒市由副高控制，三清山由590線控制，天氣形勢(shì)穩(wěn)定。中低層及地面上，三清山均由弱西南氣流控制。

兩次過程均由副高控制，中低層無明顯影響系統(tǒng)，天氣形勢(shì)較好，無明顯不同。

1.2 濕度場(chǎng)分析

在7月12日的局地對(duì)流過程中，14：00三清宮地面空氣濕度小于60%，18：00濕度急劇增加至93%，同時(shí)漿水村濕度也急劇增加至92%，20：00已達(dá)到99%。7月14日過程中，14：00三清宮空氣濕度約60%，18：00濕度急劇增加至96，并且在三清山形成明顯的大值濕度中心，20：00已達(dá)到99%，濕度中心擴(kuò)大至三清山北部。兩次過程中，三清山濕度在對(duì)流發(fā)生前均有一個(gè)急劇增加的過程，而三清山周邊的濕度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于80%。從濕度配合來分析，高層500hPa以上濕度較小，低層濕度在對(duì)流發(fā)展前明顯增加，從午后到傍晚逐漸達(dá)到近飽和狀態(tài)，上干下濕的濕度環(huán)境條件造成了三清山局地性的對(duì)流天氣。

1.3 穩(wěn)定度分析

根據(jù)有關(guān)氣象資料，7月12日20：00整層濕度并不大，沙氏指數(shù)達(dá)到-4.41℃，[K]指數(shù)達(dá)到43℃，指示大氣層有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性。而7月14日20：00整層濕度也不大，沙氏指數(shù)達(dá)到-0.31℃，[K]指數(shù)達(dá)到32℃，表明大氣層也有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性。兩次過程中，從沙氏指數(shù)和[K]指數(shù)可以指示大氣層有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性。

從形勢(shì)場(chǎng)分析可以看出，三清山受副高控制，高層濕度也不大，中低層濕度也是在局地對(duì)流發(fā)展前1～2h才急劇增加，最終超過90，所以有弱降水很正常，可是實(shí)況是對(duì)流發(fā)展迅速，有明顯的區(qū)域性。所以本文著重從雷達(dá)回波的發(fā)展和減弱角度，分析三清山地形對(duì)局地對(duì)流的作用。

2 地形對(duì)局地對(duì)流的作用

2.1 三清山主要地形

三清山位于江西省上饒市玉山縣和德興市境內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)117°58′20″～118°08′28″，北緯28°48′22″～29°00′45″，面積為229.5km2。三清山地處懷玉山脈腹地，地形是東、南、西三面陡峻，北面稍緩，如圖2所示。從山腳至山頂，水平距離5km，海拔由200m陡增至1 816m，地勢(shì)高差很大。主峰玉京峰海拔為1 816.9m，其是懷玉山脈的最高峰。三清山地處中亞熱帶，東距東海約340km，故受海洋性氣候影響，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候類型，兼具山地氣候特征。中尺度對(duì)流系統(tǒng)導(dǎo)致的雷暴和短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)，西太平洋副熱帶高壓異常強(qiáng)盛，控制了中國(guó)東南部大部分地區(qū)[2]。三清山地形復(fù)雜多樣，有著獨(dú)特的區(qū)域環(huán)流特征，尤其是受懷玉峰山脈陡峭復(fù)雜的地形影響，中小尺度天氣系統(tǒng)活躍，天氣變化極具地方特色。

2.2 地形的熱力作用

受太陽(yáng)輻射的直接加熱作用影響，山區(qū)地表的溫度直減率小于周邊自由大氣。例如，三清宮（1 533m）與山下引漿村（437m）高度相差1 096m。關(guān)于兩次過程的平均氣溫，兩個(gè)站點(diǎn)相差-4.8℃。若以大氣溫度直減率0.6℃/100m計(jì)算，同高度自由大氣溫度是-6.6℃，則三清宮和引漿村兩點(diǎn)的水平溫差為1.8℃。顯然，山上相對(duì)于同高度周圍大氣來說是熱源，這種溫差有利于形成局地?zé)崃Νh(huán)流，即山區(qū)為上升運(yùn)動(dòng)，四周為下沉氣流，而上升空氣可以觸發(fā)對(duì)流發(fā)展。熱量這種不均勻分布也影響大氣穩(wěn)定度，使不穩(wěn)定能量增加。熱力抬升作用比系統(tǒng)性上升作用要弱，只能形成強(qiáng)度不大的局地性降水，而且時(shí)間短，平均降水量不大。下墊面的熱力差異使三清山山區(qū)的局地?zé)釋?duì)流發(fā)展起來。

2.3 地形的抬升作用

氣流遇到山脈被迫抬升，使得氣流的上升作用增強(qiáng)，從而觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放，形成對(duì)流天氣。同時(shí)，地形的抬升也有助于將底層的水汽集中向上輸送，使水汽輻合層增厚，產(chǎn)生陣性弱降水。由于特殊的山脈地形作用，三清山南側(cè)多為東北西南向的氣流，不容易形成迎風(fēng)坡氣流。而三清山西北側(cè)呈喇叭口地形，經(jīng)常遇到西北向的迎風(fēng)坡氣流，故三清山西北側(cè)的局地對(duì)流較容易發(fā)展起來。

3 雷達(dá)資料分析

在7月12日的局地對(duì)流過程中，17：48三清山西北側(cè)有回波明顯生成與發(fā)展，同時(shí)根據(jù)圖2可以看出，雷達(dá)回波的生成與三清山地形剛好相同。由風(fēng)向可以看出，西北側(cè)有明顯的地形輻合。當(dāng)西北氣流遇到三清山山體時(shí)，迎風(fēng)坡地形的強(qiáng)迫抬升使得垂直氣流增強(qiáng)，形成對(duì)流單體。對(duì)流單體由于山脈阻擋在山坡前維持，并且山前多個(gè)單體逐漸向山體靠近;同時(shí)，降水蒸發(fā)冷卻與摩擦拖曳產(chǎn)生的下沉氣流緊貼迎風(fēng)坡地表下泄（由三清宮和引漿村東南氣流可以看出），與西北氣流對(duì)沖輻合引起對(duì)流區(qū)域由山坡向山前擴(kuò)展，引起對(duì)流發(fā)展。在18：00，對(duì)流云團(tuán)發(fā)展迅速，強(qiáng)度增大至60dBz，并且移速緩慢，長(zhǎng)時(shí)間停留在三清山西北側(cè)迎風(fēng)坡，維持少動(dòng)。此時(shí)，沿三清山最強(qiáng)回?fù)苤行淖髌拭妫藗兛梢园l(fā)現(xiàn)回波生長(zhǎng)高度達(dá)18km，大于40dBz的回波中心也伸展到13km，表示云層非常深厚。在19：00，回波減弱，降水明顯減弱，此次局地對(duì)流減弱并逐漸消失。7月12日三個(gè)時(shí)次的雷達(dá)圖如圖3所示。

在7月14日的局地對(duì)流過程中，16：12，回波也在三清山西北側(cè)發(fā)展，由引漿村和三清宮風(fēng)向看出，地形引起的弱風(fēng)速輻合開始生成?；夭ㄔ?7：18時(shí)明顯增加到60dBz，同時(shí)回波單體分成兩塊，其一在懷玉峰附近，另外一塊回波維持在三清山。此時(shí)沿三清山最強(qiáng)回?fù)苤行淖髌拭?，人們可以發(fā)現(xiàn)回波生長(zhǎng)高度達(dá)19km，云層很深厚。在17：36之后，回波迅速減弱，三清山局地對(duì)流結(jié)束。7月14日三個(gè)時(shí)次的雷達(dá)圖如圖4所示。

兩次局地對(duì)流過程都是在三清山的西北側(cè)發(fā)展起來的，發(fā)展期間，山腳引漿村為西北氣流，而山腰的三清宮站點(diǎn)為東南氣流，由于地形作用，山體西北側(cè)形成弱的風(fēng)速輻合。在局地對(duì)流發(fā)展最強(qiáng)時(shí)，從回波中心的剖面可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)流云發(fā)展高度較高，云層發(fā)展深厚，對(duì)流較強(qiáng)。局地對(duì)流回波形狀與三清山地形完全相符，并且兩次局地對(duì)流發(fā)展迅速，回波強(qiáng)度大，位置少動(dòng)，但是持續(xù)時(shí)間較短，只形成短時(shí)較強(qiáng)降水。

4 結(jié)論

在副高控制下，三清山天氣形勢(shì)較好，高層濕度較低，而中低層濕度從午后到傍晚逐漸達(dá)到近飽和狀態(tài)，在對(duì)流發(fā)生前急劇增加，而且大氣不穩(wěn)定性較強(qiáng)，比較容易形成局地對(duì)流天氣。在三清山特殊地形的熱力和抬升作用下，局地對(duì)流發(fā)展迅速，形成較大的短時(shí)降水。從雷達(dá)回波可以發(fā)現(xiàn)，三清山局地降水有發(fā)展迅速、回波強(qiáng)度大、位置少動(dòng)、持續(xù)時(shí)間較短等特點(diǎn)，而且雷達(dá)回波形狀與三清山地形形狀完全相符，通常都是從三清山西北側(cè)發(fā)展起來的，迎風(fēng)坡形成弱的地形風(fēng)速輻合。

參考文獻(xiàn)：

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[2]李強(qiáng)，王中，白瑩瑩，等.一次區(qū)域性大暴雨過程中尺度診斷分析[J].氣象科技，2011（4）：435-441.