夏邑一次短時強(qiáng)降水天氣過程分析

張艷玲 朱蒙

摘 要：利用常規(guī)氣象資料、雷達(dá)和自動站等探測資料，本文對2018年7月9日至10日商丘市夏邑縣出現(xiàn)的局地暴雨大暴雨并伴有短時強(qiáng)降水天氣進(jìn)行分析。結(jié)果表明，本次大暴雨過程的主要影響系統(tǒng)是高空槽、切變線、地面倒槽;冷空氣的擴(kuò)散觸發(fā)了地面暖倒槽中不穩(wěn)定能量的釋放;輻合主要出現(xiàn)在低層，而且輻合不強(qiáng)，這是商丘沒有出現(xiàn)區(qū)域性暴雨的原因之一;假相當(dāng)位溫和k指數(shù)均較大;低空輻合、高空輻散有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：局地;短時強(qiáng)降水;高空槽;切變線;地面倒槽

Abstract： By using conventional meteorological data， radar and automatic stations and other detection data， this paper analyzed the local rainstorm and downpour with short-term heavy precipitation that occurred in Xiayi County， Shangqiu City from July 9 to 10， 2018. The results show that the main influence system of this heavy rain process is the high-altitude trough， shear line and ground trough; the diffusion of cold air triggers the release of unstable energy in the ground warm trough; convergence mainly occurs in the lower layer， and the convergence is not strong， which is one of the reasons why there is no regional rainstorm in Shangqiu; the false equivalents have relatively large moderate indices; low-level convergence and high-level divergence are conducive to the production of heavy precipitation.

Keywords： local area;short-term heavy precipitation;high-altitude trough;shear line;ground trough

短時強(qiáng)降水是指雨強(qiáng)大于等于20 mm/h的降水，商丘的短時強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在每年的7、8月份，一般伴有暴雨過程。王國榮等[1]分析了北京夏季短時強(qiáng)降水。吳濱等[2]分析了福建省的短時強(qiáng)降水特征。筆者應(yīng)用常規(guī)觀測資料和新一代天氣雷達(dá)產(chǎn)品，對2018年7月9日至10日發(fā)生在商丘市夏邑縣的局地暴雨大暴雨并伴有短時強(qiáng)降水過程進(jìn)行了天氣影響系統(tǒng)、水汽條件、動力條件、熱力條件等綜合分析，為以后此類暴雨短時強(qiáng)降水天氣預(yù)報提供一些參考。

1 暴雨過程簡述

2018年7月9日至10日，商丘市出現(xiàn)局地暴雨大暴雨，并伴有雷電、短時強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣，降水集中在商丘市東南部的夏邑縣。本次降水過程的特點是降水時間集中，局地性強(qiáng)，降水主要集中在兩個時段：7月9日08：00—12：00和10日07：00—12：00，有兩個站出現(xiàn)了短時強(qiáng)降水，均出現(xiàn)在9日上午，分別是09：00—10：00會亭28.3 mm和10：00—11：00岐河41.0 mm。

2 天氣形勢分析

2.1 高空形勢分析

從500 hPa高度場來看，2018年7月8日20：00，588線位于江蘇興化-安徽合肥-江西樟樹-福建永安一線，貝加爾湖東側(cè)有一中心為560 hPa的低渦，低渦底部在甘肅東部與陜西交界處有一低槽。副高不斷西伸北抬，至9日08：00，588線位于河南的東南部，呈東北西南分布，商丘處于低槽東移槽前和副高外圍的西南氣流里，商丘上空西南氣流風(fēng)速達(dá)到12 m/s。9日20：00—10日08：00，副高繼續(xù)西伸加強(qiáng)，588線位于商丘上空，西南氣流加強(qiáng)為16～18 m/s，為強(qiáng)降水提供了充足的水汽條件。

9日08：00，從700 hPa高度場來看，河南省北部、陜西中部、山西和河北南部有一東北西南方向切變線，河南處于切變線南側(cè)的西南氣流里，隨著切變線北抬，至10日08：00，商丘始終被西南氣流控制，風(fēng)速由8 m/s增加到12 m/s，水汽輸送不斷加強(qiáng)，對降水有利。

850 hPa上，切變線位于商丘中部，呈東北西南走向，商丘東南部處于西南氣流里，切變線較為穩(wěn)定，但強(qiáng)度不斷加強(qiáng)，西南風(fēng)速由6 m/s增加到10 m/s，輻合和水汽輸送都在加強(qiáng)，說明動力和水汽條件都是增加的，利于局地性強(qiáng)降水的出現(xiàn)。

2.2 地面形勢分析

8日20：00，商丘市處于貴州伸向該市的倒槽頂部偏東氣流里。9日08：00，地面倒槽自河南省南部加強(qiáng)并北抬，華北到河套有弱冷空氣堆積。9日14：00—10日08：00，河南大部分地區(qū)處于低壓倒槽中，華北冷空氣繼續(xù)南壓，地面上，商丘處于東北氣流里，冷空氣的擴(kuò)散觸發(fā)了地面暖倒槽中不穩(wěn)定能量的釋放。

3 物理量分析

3.1 水汽條件分析

3.1.1 比濕。比濕為單位質(zhì)量濕空氣內(nèi)的水汽質(zhì)量，比濕越大，說明空氣的水汽含量越多。分析8日20：00—10日20：00比濕場可知，8日20：00，850 hPa上商丘比濕達(dá)到12～15 g/kg，700 hPa比濕為4～9 g/kg，商丘的西南方有東北西南向高比濕帶存在，由于西南氣流的輸送，到9日08：00，850 hPa上商丘處于15 g/kg高比濕區(qū)。700 hPa比濕也不斷增加，夏邑已經(jīng)達(dá)到11 g/kg，且高比濕維持到10日20：00。由此可見，相當(dāng)高的濕區(qū)為強(qiáng)降水區(qū)提供了充足的水汽供應(yīng)。

3.1.2 水汽通量。水汽通量是表示水汽輸送強(qiáng)度的物理量。從850 hPa水汽通量場分析來看，整個降水過程期間，水汽通量均小于6 g/（cm2·hPa·s）。從700 hPa水汽通量場分析來看，8日20：00，水汽通量大值區(qū)位于河南的南部和西南部，商丘處于水汽輸送帶的邊緣，小于2 g/（cm2·hPa·s）。隨著西南氣流的加強(qiáng)，水汽輸送不斷加強(qiáng)并北抬，至9日08：00，強(qiáng)水汽輸送中心達(dá)到10 g/（cm2·hPa·s），商丘水汽通量加強(qiáng)為6 g/（cm2·hPa·s），9日14：00—10日08：00，夏邑水汽通量維持在8～9 g/（cm2·hPa·s）。由此可見，700 hPa上商丘西南風(fēng)速大于850 hPa，水汽通量相應(yīng)較大，水汽輸送700 hPa貢獻(xiàn)大于850 hPa。

3.1.3 水汽通量散度。從水汽通量散度場分析來看，水汽輻合主要出現(xiàn)在低層925 hPa，有一水汽輻合大值中心位于山東和江蘇交界處，輻合中心值為5 g/（cm2·hPa·s），商丘處于中心邊緣西南方，夏邑輻合值達(dá)到5 g/（cm2·hPa·s）。10日08：00輻合相對較小，夏邑輻合值為2 g/（cm2·hPa·s）。綜合分析，水汽輻合出現(xiàn)在低層，中高層均為弱的輻合或輻散，而且低層輻合不是太強(qiáng)，這也是商丘沒有出現(xiàn)區(qū)域性暴雨的原因之一。

3.2 熱力條件分析

3.2.1 假相當(dāng)位溫。假相當(dāng)位溫是表征大氣溫度、壓力、濕度的綜合特征量，其分布與對流天氣的發(fā)生發(fā)展有很大關(guān)系，也反映了大氣中能量的分布[3]。從850 hPa假相當(dāng)位溫場分析來看，8日20：00高能舌位于河南的南部，中心值為356 K，商丘位于高能舌的北側(cè)，能量值為342～352 K，隨著能量的不斷聚集，強(qiáng)降水時段夏邑能量值一直維持在352 K。由此可知，商丘中低層集聚了較大的不穩(wěn)定能量，為商丘局地大暴雨的產(chǎn)生提供了動力和熱力條件。

3.2.2 k指數(shù)。k指數(shù)反映了中低層的濕度條件和層結(jié)不穩(wěn)定條件，k指數(shù)越大，說明空中水汽條件越好、層結(jié)不穩(wěn)定度越大。8日20：00—10日08：00，商丘k指數(shù)由34 ℃升至38 ℃，說明商丘上空具備暴雨產(chǎn)生的水汽和動力條件。

3.3 動力條件分析

3.3.1 850 hPa渦度場分析。正渦度中心位于湖北的南部，中心值30×10-5s-1。隨著渦度中心向東北移動加強(qiáng)，夏邑降水開始前8日20：00渦度值為12×10-5s-1，至9日08：00正渦度上升為22×10-5s-1，9日20：00正渦度達(dá)到最大值26×10-5s-1。

3.3.2 700 hPa渦度場分析。8日20：00—9日08：00，夏邑處于弱的正渦度區(qū)，隨著河南西部正渦度區(qū)的東移加強(qiáng)，至9日20：00，夏邑正渦度加強(qiáng)為20×10-5s-1，隨著正渦度區(qū)繼續(xù)向東北移動，到10日08：00，夏邑渦度值降為0。

3.3.3 500 hPa和300 hPa渦度場分析。500 hPa和300 hPa渦度場夏邑渦度值均為負(fù)值，而且隨著高度上升，負(fù)值明顯增大。

由渦度場綜合分析可知（見表1），夏邑中低空為輻合區(qū)，高空為福散區(qū)，低空輻合高空輻散有利于上升運(yùn)動的增強(qiáng)，最有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生。從低層至高層，當(dāng)渦度場一致為負(fù)值控制時，降水停止。

4 多普勒雷達(dá)產(chǎn)品分析

分析2018年7月9日商丘多普勒雷達(dá)基本反射率和組合反射率因子（見圖1）可見，降水回波主要分布在鹿邑-亳州-夏邑-碭山一線，和西南氣流一致，呈東北-西南走向，在亳州有一強(qiáng)度為45 dBZ的中尺度對流回波發(fā)展，并以30 km/h的速度朝夏邑方向移動，在移動過程中不斷加強(qiáng)，范圍不斷擴(kuò)大，在發(fā)展中，局地強(qiáng)回波達(dá)到50 dBZ，在強(qiáng)回波長時間覆蓋下，夏邑出現(xiàn)暴雨，9：00—10：00會亭、10：00—11：00岐河分別出現(xiàn)28.3 mm和41.0 mm的短時強(qiáng)降水?；夭◤?qiáng)度和路徑與降水實況具有較好的對應(yīng)關(guān)系。

從徑向速度和風(fēng)廓線產(chǎn)品（見圖1）可知，在強(qiáng)降水時段，夏邑零速度線呈S形，2.4 km以下為東北風(fēng)，2.4 km以上轉(zhuǎn)為南西南風(fēng)、西南風(fēng)、西西南風(fēng)和西風(fēng)，說明風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，表明有暖平流存在，并出現(xiàn)明顯的輻合，而且底層的冷空氣擴(kuò)散觸發(fā)了地面不穩(wěn)定能量的釋放，導(dǎo)致夏邑局地暴雨和短時強(qiáng)降水的產(chǎn)生。

5 結(jié)論

本次大暴雨過程的天氣特點是降水量大、局地性強(qiáng)、降水時間集中，暴雨中心區(qū)域預(yù)報難度較大。本次天氣過程的主要影響系統(tǒng)是高空槽、切變線、地面倒槽;冷空氣的擴(kuò)散觸發(fā)了地面暖倒槽中不穩(wěn)定能量的釋放。水汽條件較好，但水汽輻合出現(xiàn)在低層，中高層均為弱的輻合或輻散，而且低層輻合不是太強(qiáng)，這也是商丘沒有出現(xiàn)區(qū)域性暴雨的原因之一。夏邑假相當(dāng)位溫和k指數(shù)均較大，中低層集聚了較大的不穩(wěn)定能量，為大暴雨的產(chǎn)生提供了動力和熱力條件。渦度場上，低空輻合、高空輻散有利于上升運(yùn)動的增強(qiáng)，最有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生。

參考文獻(xiàn)：

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