長(zhǎng)治地區(qū)一次暴雨的物理量診斷分析

摘要? ? 利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料和Micaps實(shí)況物理量場(chǎng)資料，對(duì)長(zhǎng)治市2017年7月26—29日的暴雨天氣過程的環(huán)流背景、影響系統(tǒng)和物理量條件進(jìn)行診斷分析。結(jié)果表明，500 hPa低壓槽、低層切變線和副熱帶高壓為此次暴雨天氣過程提供了有利的環(huán)流背景;在有利的天氣形勢(shì)背景下，垂直速度、散度、水汽通量散度、相對(duì)濕度的有利配置和能量鋒區(qū)的存在均有利于中、小尺度系統(tǒng)的發(fā)展，致使強(qiáng)降水的出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞? ? 暴雨;物理量;診斷分析;山西長(zhǎng)治

中圖分類號(hào)? ? P458.1+21? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2020）21-0213-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

暴雨是我國(guó)夏季多見的一種災(zāi)害性天氣，是在有利的大尺度背景下誘發(fā)中尺度系統(tǒng)強(qiáng)烈發(fā)展造成的[1-2]。局地暴雨發(fā)生的空間尺度小、時(shí)間短，并且突發(fā)性強(qiáng)、成因復(fù)雜，因而可預(yù)報(bào)性差，是預(yù)報(bào)和研究的難點(diǎn)[3-5]。暴雨常造成突發(fā)性災(zāi)害，給人民生活生產(chǎn)造成嚴(yán)重的不利影響，威脅人民和國(guó)家的財(cái)產(chǎn)安全。山西省地形以山地為主，是強(qiáng)降水的多發(fā)省份，長(zhǎng)治市強(qiáng)降水也有其自身的特點(diǎn)。本文針對(duì)2017年7月長(zhǎng)治市的一次暴雨天氣過程，開展了物理量診斷分析，并對(duì)其成因進(jìn)行探討，從而為今后此類暴雨的預(yù)報(bào)提供一定的參考。

1? ? 天氣過程概述

2017年7月26—29日山西省逐日降水量分布情況見圖1。從圖1可以看出，強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在山西中南部，降水分布不均勻，27日長(zhǎng)治市降水量最大。各縣站過程降水量介于34.8～134.6 mm之間，過程最大降水量出現(xiàn)在襄垣縣南底，為185.9 mm;最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在襄垣南底，為75.5 mm。此次降水性質(zhì)為混合性降水。

此次天氣過程發(fā)生于兩槽一脊的環(huán)流背景下，500 hPa低壓槽帶來(lái)的干冷空氣和副熱帶高壓帶來(lái)的暖濕空氣在長(zhǎng)治市上空不斷交匯、對(duì)峙，700 hPa和850 hPa均有切變線影響長(zhǎng)治市，且具有一定的前傾結(jié)構(gòu)。探空?qǐng)D上有明顯的上干冷、下暖濕不穩(wěn)定層結(jié)，再加上各物理量的有利配合，均為此次強(qiáng)降水提供了有力的動(dòng)力、水汽和不穩(wěn)定條件。

2? ? 物理量場(chǎng)分析

2.1? ? 動(dòng)力條件分析

強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是強(qiáng)降水產(chǎn)生的重要條件[6-8]。從襄垣的垂直速度時(shí)間剖面圖（圖2）可以看出，26—28日襄垣上空均為深厚的上升氣流區(qū)（100 hPa以下均為上升運(yùn)動(dòng)區(qū)），其中27日上升運(yùn)動(dòng)達(dá)到最強(qiáng)，最大上升速度達(dá)到-40×10-3 hPa/s，表明該地區(qū)有明顯的上升運(yùn)動(dòng)，低層大氣輻合有利于此次強(qiáng)降水的產(chǎn)生。29日后隨著系統(tǒng)東移減弱，降水結(jié)束。

從散度時(shí)間剖面圖（圖3）可以看出，27日低層輻合最強(qiáng)，對(duì)應(yīng)高層有輻散，且為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，這種低層輻合、高層輻散（對(duì)稱結(jié)構(gòu)）相互耦合加劇了低層暖濕氣流的垂直上升運(yùn)動(dòng)，為暴雨產(chǎn)生提供了有利的動(dòng)力條件[9-10]。29日后垂直速度和散度減弱，降水趨于結(jié)束。

2.2? ? 水汽條件分析

強(qiáng)降水的發(fā)生，必然有充足的水汽供應(yīng)。水汽通量散度是表示輸送來(lái)的水汽集中程度的物理量，負(fù)值區(qū)為通量輻合，絕對(duì)數(shù)值越大，越有利于對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展和強(qiáng)降水的產(chǎn)生。從山西長(zhǎng)治地區(qū)強(qiáng)降水中心襄垣的水汽通量散度時(shí)間剖面圖（圖4）可以看出，26日20：00的850 hPa以下為水汽輻合層，700 hPa為輻散層，這種上干下濕的結(jié)構(gòu)造成了26日20：00前后的強(qiáng)對(duì)流天氣。27日在700～850 hPa之間水汽輻合最強(qiáng)，對(duì)應(yīng)27日長(zhǎng)治市較強(qiáng)降水天氣過程。從襄垣水汽通量散度時(shí)間剖面圖和相對(duì)濕度時(shí)間剖面圖（圖5）都可以看出，27日后濕層變深厚，轉(zhuǎn)為穩(wěn)定性降水。充足的水汽條件為暴雨的發(fā)生創(chuàng)造了條件，而隨著系統(tǒng)東移減弱，水汽條件變差，降水趨于結(jié)束。

2.3? ? 熱力條件和穩(wěn)定度分析

假相當(dāng)位溫是守恒的綜合物理量，其結(jié)合了溫度、氣壓和濕度等重要?dú)庀笠蛩?，適宜用于對(duì)大氣熱力性質(zhì)的分析。假相當(dāng)位溫值較高，表示區(qū)域的溫度和濕度較高。由于濕位渦守恒，當(dāng)θse面傾斜，大氣水平風(fēng)垂直切變或濕斜壓性增加，引起垂直渦度的發(fā)展。暴雨的產(chǎn)生和消失都對(duì)應(yīng)著能量的集聚與釋放，θse場(chǎng)中等值線密集表示區(qū)域內(nèi)能量鋒區(qū)，這也是暴雨發(fā)生的必要條件[11-13]。

此次降水過程700 hPa假相當(dāng)位溫和24 h降水量疊加圖見圖6。從圖6可以看出，7月26日20：00到27日20：00的700 hPa有高能舌伸展到山西中南部，與副熱帶高壓西北側(cè)向北輸送的西南暖濕氣流相配合，極易釋放對(duì)流不穩(wěn)定能量造成強(qiáng)降水;而且強(qiáng)降水落區(qū)與假相當(dāng)位溫等值線密集區(qū)相對(duì)應(yīng)，更進(jìn)一步驗(yàn)證了能量鋒區(qū)的存在有利于強(qiáng)降水的發(fā)生。

大氣溫度和濕度在垂直方向上的分布情況決定了大氣層結(jié)穩(wěn)定度[14-15]。夏季暴雨多是從積雨云里產(chǎn)生的，其發(fā)生不但要有強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)和高溫、高濕條件，還要有不穩(wěn)定的大氣層結(jié)。K指數(shù)是反映大氣層結(jié)穩(wěn)定度和低層濕度條件的診斷量，K指數(shù)越大說明大氣層結(jié)越不穩(wěn)定，產(chǎn)生降水的可能性越大[16-17]。按照山西暴雨常規(guī)預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)：K指數(shù)大于35 ℃，對(duì)產(chǎn)生暴雨十分有利。26日20：00，山西中南部地區(qū)K指數(shù)介于36～42 ℃之間，說明長(zhǎng)治市上空已經(jīng)具備產(chǎn)生暴雨的不穩(wěn)定層結(jié)條件，實(shí)況證明，26日強(qiáng)對(duì)流天氣過程中強(qiáng)降水落區(qū)與K指數(shù)大值區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3? ? 結(jié)語(yǔ)

分析結(jié)果表明，500 hPa低壓槽、低層切變線和副熱帶高壓為此次暴雨天氣過程提供了有利的環(huán)流背景。強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)和充足的水汽條件是暴雨發(fā)生的必備條件[18-19]。此次降水低層輻合、高層輻散（對(duì)稱結(jié)構(gòu)）相互耦合加劇了低層暖濕氣流的垂直上升運(yùn)動(dòng)，為暴雨的產(chǎn)生提供了非常有利的動(dòng)力條件。上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)結(jié)構(gòu)造成了2017年7月26日20：00前后的強(qiáng)對(duì)流天氣，隨后濕層變深厚，轉(zhuǎn)為穩(wěn)定性降水，降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，達(dá)到了暴雨量級(jí)。垂直速度、散度、水汽通量散度、相對(duì)濕度、假相當(dāng)位溫和K 指數(shù)的有利配合對(duì)長(zhǎng)治市強(qiáng)降水的發(fā)生有較好的指示意義。高能舌與副熱帶高壓西北側(cè)向北輸送的西南暖濕氣流相配合，極易釋放對(duì)流不穩(wěn)定能量造成強(qiáng)降水，而且強(qiáng)降水落區(qū)與假相當(dāng)位溫等值線密集區(qū)、K指數(shù)大值區(qū)相對(duì)應(yīng)，更進(jìn)一步驗(yàn)證了能量鋒區(qū)的存在有利于強(qiáng)降水的發(fā)生，強(qiáng)降水落區(qū)與K指數(shù)大值區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

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作者簡(jiǎn)介? ?李晶晶（1989—），女，山西長(zhǎng)治人，工程師。研究方向：短期天氣預(yù)報(bào)、氣象服務(wù)和氣候變化。

收稿日期? ?2020-06-22