一次梅雨期短時(shí)強(qiáng)降水過程分析

李瓊?劉洋

摘要：利用MICAPS3.1軟件系統(tǒng)、多普勒雷達(dá)、衛(wèi)星紅外云圖以及常規(guī)物理量要素等資料對(duì)2014年7月15日～16日九江地區(qū)梅雨期出現(xiàn)對(duì)流性短時(shí)強(qiáng)降水過程進(jìn)行細(xì)致的分析。結(jié)果表明：由于受高空低槽影響不斷的有冷空氣補(bǔ)充，在寬廣的低槽區(qū)不斷分裂小槽引導(dǎo)冷空氣南下，與西太平洋副高東強(qiáng)盛西南暖濕氣流在九江上空附近劇烈交匯，暖濕氣流攜帶源源不斷的水汽進(jìn)入九江市上空，同時(shí)受臺(tái)風(fēng)“威馬遜”牽引作用，副高能量不斷地結(jié)消耗，雨帶先北抬，再南壓，造成九江地區(qū)暴雨具有陰雨時(shí)間長，短時(shí)降水強(qiáng)度大的特點(diǎn)。由于對(duì)于強(qiáng)對(duì)流天氣落區(qū)把握不準(zhǔn)確期，對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品局地形勢不能精確的展現(xiàn)，只能靠預(yù)報(bào)員經(jīng)驗(yàn)來預(yù)報(bào)。導(dǎo)致這次過程的漏報(bào)和后期雨量的估計(jì)不足，但由于各個(gè)模式對(duì)于暴雨落區(qū)的預(yù)報(bào)和分析，也有一定的出入和分歧，對(duì)流性降水落區(qū)的預(yù)報(bào)還有待進(jìn)一步的研究和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：短時(shí)強(qiáng)降水;強(qiáng)對(duì)流;副高;梅雨鋒

一、 短時(shí)強(qiáng)降水過程概況

2014年7月15日～16日，受高空低槽東移、中低層西南急流配合地面輻合線的共同影響，九江地區(qū)出現(xiàn)了一次典型短時(shí)強(qiáng)降水過程，并伴有強(qiáng)雷電和短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣。國家站平均雨量達(dá)到63.9mm，九江站105.3mm為最大值。九江下屬十一個(gè)國家站除個(gè)別站以外，均達(dá)到暴雨量級(jí)。區(qū)域站、山洪站以武寧縣為最大，累計(jì)雨量177.5mm。主要的降水時(shí)段16日05時(shí)—28日07時(shí)及16日15時(shí)—28日17時(shí)兩個(gè)時(shí)段，降水特點(diǎn)降水時(shí)間短降水量大。（見圖1）

二、短時(shí)強(qiáng)降水形勢特征分析

我們知道，短時(shí)強(qiáng)降水是指短時(shí)間內(nèi)比較大強(qiáng)度的降水，降水量達(dá)到或超過某一量級(jí)的天氣現(xiàn)象。作為一種中尺度系統(tǒng)，嘗嘗伴隨雷雨大風(fēng)、冰雹等一些強(qiáng)對(duì)流天氣，會(huì)造成很嚴(yán)重的氣象災(zāi)害。產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)有：梅雨鋒、西風(fēng)帶低槽、熱帶氣旋、副高邊緣急流等，所以短時(shí)強(qiáng)降水應(yīng)該是在特定的一個(gè)天氣形勢下才能產(chǎn)生的[1]。

（一）環(huán)流背景

一般來說，短時(shí)強(qiáng)降水背景的基本天氣系統(tǒng)特征是：梅雨鋒、西風(fēng)帶低槽、熱帶氣旋、副高邊緣急流和局地強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)等[2]。

2.1.1

（二） 天氣形勢特征分析

要討論強(qiáng)降水的持續(xù)性，就必須討論行星尺度系統(tǒng)和天氣尺度系統(tǒng)的穩(wěn)定性等問題。梅雨鋒、西風(fēng)帶低槽、熱帶氣旋、副高邊緣急流和局地強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)等是造成強(qiáng)降水的必要前提。

高層（200hPa）：南亞高壓從高原上開始向東移動(dòng)，高壓脊線位于28°N左右（吉安、撫州一線）。在圖中可看出，江淮流域維持一槽，高空急流加強(qiáng)，氣壓梯度變大。在九江地區(qū)上空，北側(cè)的偏西風(fēng)和南側(cè)的偏西北風(fēng)形成了一個(gè)明顯的輻散區(qū)。

中層（500hPa）：西太平洋副高基本上是緯向型，略微有些東北——西南走向。從圖3（b）中可以看出，西脊點(diǎn)的位置在15到16日期間一直維持在25°N左右，而低槽不斷高空弱冷空氣南下，九江處在長江中下游地區(qū)，其上空強(qiáng)盛的西南暖濕氣流和從北方南下的弱冷空氣在九江上空劇烈匯合，有利于鋒生并且會(huì)給長江中下游一帶帶來源源不斷的水汽。

低層：在梅雨期間，江淮流域是有一條靜止鋒停滯的，如圖3（d）所示。靜止鋒從廣西北部，經(jīng)由湖南、江西到達(dá)江浙沿海地區(qū)。在15到16日之間，靜止鋒幾乎是在這一區(qū)域呈現(xiàn)南北微調(diào)整。而850hPa或700hPa上，從孟加拉灣伸出一條西南急流，急流軸中心在此期間位于25°-28°N，最大值在18m/s。由于低空急流為對(duì)流行降水提供了不穩(wěn)定層結(jié)和充分的水汽條件。如圖3（c）呈東北—西南走向。

由此可見，位于下圖的宜春、九江、吉安、上饒、景德鎮(zhèn)地區(qū)，雨量達(dá)到大到暴雨量級(jí)，其中宜春單站累計(jì)最大值達(dá)到116.2mm，為大暴雨。這與歐洲中心的預(yù)報(bào)也基本上是一致的（圖4）。而對(duì)于九江來說，中北部雨量就要大些，也是因?yàn)楸边吀咏鼘?duì)流中心的情況所導(dǎo)致。

綜合來說，天氣形勢是有這樣的特點(diǎn)：高層是輻散層，南北側(cè)的氣流加速了輻散，而低層則是西南急流強(qiáng)盛導(dǎo)致高空冷空氣及副高對(duì)流交匯形成了明顯的對(duì)流區(qū)域，在這種交匯情況下，對(duì)流作用尤為顯著，為短時(shí)強(qiáng)降水大大提供了良好的條件。

三、雷達(dá)產(chǎn)品反演圖分析

下圖（圖5abc）是九江多普勒雷達(dá)在7月15-16日期間不同時(shí)次的雷達(dá)反射率圖和16日的某一徑向速度圖（d）。我們可以清楚的看見，影響九江的這次短時(shí)強(qiáng)降水，是以層狀云為主的混合降水回波（0.5°仰角）。積狀和層狀混合云降水回波一般是具有絮狀結(jié)構(gòu)的。從16日03時(shí)開始，從湖南岳陽一帶就不斷有分散的對(duì)流回波向東移入九江市，在16日04時(shí)對(duì)流云團(tuán)開始東移，形成了大片的混合云降水回波。在16日12時(shí)，回波明顯減弱了一些，還是可以清晰地看見有3-4個(gè)對(duì)流云團(tuán)影響九江市，直到16日13時(shí)以后，回波再次發(fā)展，又一次形成條形的混合云降水回波。而從16日13時(shí)01分的雷達(dá)徑向速度圖上看出，存在一條明顯的“S”型零等速度線，風(fēng)向隨高度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從RDA處的南風(fēng)轉(zhuǎn)為顯示區(qū)邊緣在對(duì)應(yīng)高度上的西風(fēng)，在雷達(dá)有效的探測范圍內(nèi)有暖平流的存在，風(fēng)速逐漸加大。

四、衛(wèi)星云圖分析

圖6反映出在這次暴雨主要時(shí)段，云帶的分布和變化。

可以看出，云團(tuán)從貴州中南部、湖南中部，一直到江西省北部再到江浙一帶呈明顯的帶狀分布，因此，可以清晰地看出鋒面的位置。16日4時(shí)（圖6a），在湖北、安徽、河南有一條云帶，而湖南西部至九江市上空也有一條云帶，在其交界處原地生成對(duì)流云團(tuán)，發(fā)展向東移，并逐漸消失，而后有生成新的對(duì)流云團(tuán)，并有明顯的發(fā)展趨勢，并影響九江市16日6時(shí)45分（圖6b），也是高空低槽帶下來的冷空氣云帶和九江市上空的暖區(qū)云帶在16日6時(shí)45分（圖6b）合并，發(fā)展成對(duì)流云團(tuán)，呈東北西南走向，降水加強(qiáng)，有雷雨大風(fēng)，短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生。在16日13時(shí)，又在該地區(qū)新生的對(duì)流云團(tuán)并逐漸加強(qiáng)發(fā)展（圖6c），使九江地區(qū)降水加強(qiáng)，并伴有雷電，大風(fēng)等對(duì)流天氣（圖5b）。

五、熱力條件

對(duì)于形成有利于對(duì)流發(fā)生的條件分析，我們不僅要看動(dòng)力配置，還需要對(duì)影響天氣的熱力條件進(jìn)行分析，保證形成對(duì)流的必要條件。

（一）相對(duì)濕度預(yù)報(bào)分析

所謂對(duì)流天氣，其發(fā)生的過程是比較短的。一般持續(xù)時(shí)間一個(gè)小時(shí)到幾小時(shí)不等，同時(shí)也需要一定的相對(duì)濕度場的支持。在15-16日主要的降水時(shí)段里，九江無論是在700hPa還是850hPa都處在相對(duì)濕度大值區(qū)中，相對(duì)濕度幾乎都達(dá)到100%。下墊面濕度大，高濕區(qū)在九江上空存在的時(shí)間長，水汽條件良好（圖7）。

（二）? K指數(shù)預(yù)報(bào)分析

一般來說，在K指數(shù)>34℃產(chǎn)生層結(jié)不穩(wěn)定。由于前期高溫持續(xù)，因此在北方冷空氣南下的同時(shí)與南方暖濕氣流劇烈交匯，產(chǎn)生了非常不穩(wěn)定的能量。不穩(wěn)定能量的釋放，帶來了雷電等強(qiáng)對(duì)流天氣。由圖8可知，九江市在15-16日，長江中下游一帶有K指數(shù)的鋒區(qū)，九江市K指數(shù)一直在40℃左右，可見九江地區(qū)持續(xù)處在不穩(wěn)定區(qū)中，所以最易引起不穩(wěn)定能量的釋放，為雷雨天氣創(chuàng)造了有利的不穩(wěn)定條件[4]。

（三）假相當(dāng)位溫分析

與雨帶相對(duì)應(yīng)的，在假相當(dāng)位溫圖上，從廣西、湖南到江西一線都處在大值區(qū)，不斷向東北方向移動(dòng)伸出。在研究夏季強(qiáng)對(duì)流天氣的過程中還發(fā)現(xiàn)θse的相對(duì)大值區(qū)和低層氣流輻合的重疊區(qū)域往往就是強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生區(qū)[3]。

六、檢驗(yàn)分析

就這次過程來看，首先，ECMF模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品的穩(wěn)定性良好。圖11是7月15日20時(shí)-16日20時(shí)500hPa預(yù)報(bào)場和各實(shí)況場的對(duì)比。從圖中可以看出，有臺(tái)風(fēng)“威馬遜”牽制作用，使得西太平洋副高的穩(wěn)定維持，高空槽不斷引導(dǎo)冷空氣南下，冷暖不斷地交匯，九江地區(qū)幾乎穩(wěn)定地處在584線邊緣（圖10）。其次，各家模式預(yù)報(bào)的都比較一致和穩(wěn)定，在降水的落區(qū)上有一些略微的出入。日本降水圖預(yù)報(bào)和ECMF模式幾乎一致，在16日江西以北的地區(qū)有靜止鋒存在，并維持，不斷的南北擺動(dòng)，比ECMF模式預(yù)報(bào)更準(zhǔn)確一些，但相對(duì)來說對(duì)于過程的預(yù)報(bào)還是比較可靠的，因地區(qū)的下墊面影響，落區(qū)預(yù)報(bào)的不確定性，導(dǎo)致預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率不高。

七、? 結(jié)? 論

1.九江在梅雨期間，一般來說500hPa高空槽可造成一股股弱冷空氣南下到江南，而低緯副高也可使西北側(cè)的暖濕氣流為長江中下游地區(qū)提供源源不斷的水汽輸送。因此，北方的弱的干冷空氣和南方的強(qiáng)盛暖濕氣流及副高受臺(tái)風(fēng)“威馬遜”牽制作用，使得副高穩(wěn)定維持在九江上空劇烈交匯，使得對(duì)流性天氣生成的基本形勢，直到副高能量減弱雨帶略有南壓，后期副高能量加強(qiáng)，雨帶北抬，降水結(jié)束。

2.對(duì)流天氣的存在是有條件的。動(dòng)力條件需要有低槽、切變線、西南急流、靜止鋒等等，熱力條件需要水汽的輻合上升和不穩(wěn)定層結(jié)的存在，使得不穩(wěn)定能量能夠釋放。K指數(shù)一般是>34℃會(huì)有不穩(wěn)定層結(jié)，K指數(shù)越大，不穩(wěn)定能量越高，釋放不穩(wěn)定能量時(shí)天氣也會(huì)伴隨越劇烈的現(xiàn)象。

3.多普勒雷達(dá)和衛(wèi)星云圖資料對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)有著明顯的指示意義[4]。從這次過程來看，強(qiáng)云帶在九江地區(qū)上空緩慢東移，在強(qiáng)云帶逐漸增強(qiáng)的時(shí)候，西邊不斷有新生的云團(tuán)東移補(bǔ)充進(jìn)入，使得對(duì)流云團(tuán)加強(qiáng)。使得對(duì)流云團(tuán)生成再到消亡的反復(fù)循環(huán)過程。

4.對(duì)于天氣的預(yù)報(bào)，各個(gè)模式都有一定的指示作用。模式的穩(wěn)定性對(duì)于天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確與否有著至關(guān)重要的意義。要學(xué)會(huì)善加把握各個(gè)預(yù)報(bào)模式，同時(shí)了解當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛玻粩嗟倪M(jìn)行檢驗(yàn)和誤差的分析，才能在今后的預(yù)報(bào)中，尤其是災(zāi)害性天氣，能更加準(zhǔn)確合理地進(jìn)行預(yù)報(bào)分析。

參考文獻(xiàn)：

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[4]李國翠，王麗蓉，多普勒雷達(dá)對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣過程分析，石家莊市氣象臺(tái)，石家莊，050081.