2021年汛期松遼流域首場(chǎng)強(qiáng)降雨過程分析

牛立強(qiáng)，周 炫

（松遼水利委員會(huì)水文局（信息中心），吉林長(zhǎng)春130021）

0 引言

松遼流域地處中高緯度，夏季暴雨、強(qiáng)對(duì)流天氣多發(fā)，具有空間分布不均、突發(fā)性強(qiáng)、雨強(qiáng)大、降水時(shí)間集中等特點(diǎn)，大范圍強(qiáng)降雨和局地暴雨均可能造成嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，危害人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全。針對(duì)我國(guó)東北地區(qū)暴雨有很多學(xué)者進(jìn)行了研究：孟慶濤等[1]將東北地區(qū)夏季暴雨分為6類，分別為臺(tái)風(fēng)與西風(fēng)帶系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離相互作用、登陸臺(tái)風(fēng)北上與西風(fēng)帶系統(tǒng)相互作用、臺(tái)風(fēng)直接暴雨、低槽冷鋒暴雨、低空切變型暴雨、東北低渦暴雨。孫力等[2]對(duì)1998 年松嫩流域東北冷渦暴雨過程進(jìn)行診斷分析，指出東亞阻高、西太平洋副高和東北冷渦及它們?cè)趶?qiáng)度和位置上的最佳配置構(gòu)成了松嫩流域持續(xù)性暴雨的大尺度環(huán)流背景。姬菊枝等[3]對(duì)東北地區(qū)中北部的一次區(qū)域暴雨天氣進(jìn)行了分析，指出暴雨和雷暴天氣發(fā)生區(qū)與MCC冷云相對(duì)應(yīng)。下文主要應(yīng)用天氣學(xué)分析和物理量診斷方法，利用NCEP（美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心）的1°×1°逐6 h 再分析資料和降水實(shí)況資料，從環(huán)流形勢(shì)、物理量場(chǎng)特征等方面對(duì)2021 年汛期松遼流域首場(chǎng)強(qiáng)降雨過程進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 降水實(shí)況

2021年6月1—5日，嫩江、黑龍江干流、第二松花江、松花江干流、圖們江、遼河干流、渾太河、鴨綠江等地降大到暴雨，局地大暴雨，并伴有短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣，最大點(diǎn)雨量為第二松花江山麻河四道溝站（吉林省-吉林市-樺甸市）159.2 mm，主要降水時(shí)段為6 月2 日，1 h 最大雨強(qiáng)為第二松花江伊通河湖西路站（吉林省-長(zhǎng)春市-朝陽區(qū)）51.2 mm，出現(xiàn)在6 月2 日15 時(shí)。面雨量較大的有：第二松花江69.1 mm，東遼河60.7 mm，綏芬河53.1 mm，渾太河49.7 mm，鴨綠江46.6 mm，圖們江43.5 mm，遼河干流41.2 mm。由此可見，此次降雨過程具有持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、影響范圍廣、累積雨量大、小時(shí)雨強(qiáng)大等特點(diǎn)。

2 環(huán)流形勢(shì)

6 月 1 日 20 時(shí)，500.0 hPa 中高緯度環(huán)流呈經(jīng)向型分布，貝加爾湖北側(cè)和鄂霍次克海到日本海一帶各有一個(gè)高壓脊。極地冷空氣沿貝加爾湖北側(cè)高壓脊脊前偏北氣流輸送至內(nèi)蒙古呼倫貝爾西部，受鄂霍次克海到日本海一帶阻塞高壓阻擋影響，冷空氣不斷堆積，發(fā)展成東北冷渦。溫度槽落后于高度槽，表明斜壓性較強(qiáng)，冷渦處于發(fā)展階段。2 日20 時(shí)，冷渦中心移至內(nèi)蒙古興安盟附近，強(qiáng)降水發(fā)生在冷渦第一和第四象限。因鄂霍次克海到日本海一帶阻塞高壓穩(wěn)定少動(dòng)，導(dǎo)致高空冷渦東移緩慢，強(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間維持，是此次降雨天氣持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的原因。隨著鄂霍次克海到日本海一帶阻塞高壓的減弱和東退，到5 日14 時(shí)，高空冷渦中心移出松遼流域，降雨過程基本結(jié)束。850.0 hPa高空，6 月1 日20 時(shí)，在尼爾基流域至松花江干流北側(cè)有一切變線導(dǎo)致松遼流域北部出現(xiàn)強(qiáng)降雨，內(nèi)蒙古中部上空受高空槽前正渦度平流影響，有一個(gè)低渦生成并向東向北移動(dòng)。2 日20 時(shí)，低渦中心移至內(nèi)蒙古興安盟附近，松遼流域東南部處于“人字形”切變中，風(fēng)速大于12 m/s 的偏南急流將黃海、渤海水汽不斷向松遼流域中南部輸送。松遼流域中南部處于暖平流區(qū)，不斷地積聚能量，形成“上冷下暖”高低空配置，有利于強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生。5 日14 時(shí)，低渦中心移出松遼流域，降雨過程基本結(jié)束。地面則表現(xiàn)為蒙古氣旋發(fā)展加強(qiáng)，中心強(qiáng)度由1 005.0 hPa 降至987.5 hPa，地面冷鋒橫穿松遼流域，產(chǎn)生強(qiáng)降雨。

3 物理量場(chǎng)特征

因1 h最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在第二松花江伊通河湖西路站，且6月2日湖西路站降雨量為124.8 mm，因此以湖西路站暴雨為例，分析其各種物理量場(chǎng)特征。

3.1 動(dòng)力條件

從散度分布來看，6月2日14時(shí)，湖西路站上空500.0～850.0 hPa散度場(chǎng)均為負(fù)值，表明中低層輻合較強(qiáng)，最大輻合中心位于550.0 hPa 附近，中心強(qiáng)度增強(qiáng)至-8×10-5/s，同時(shí)350.0 hPa附近有一個(gè)8×10-5/s輻散中心與之對(duì)應(yīng)，這種中低層輻合、高層輻散形勢(shì)，有利于暴雨產(chǎn)生。從渦度來看，6 月2 日14時(shí)，湖西路站從近地面至550.0 hPa 上空為正渦度，大值中心位于650.0 hPa 附近，強(qiáng)度達(dá)9×10-5/s，說明從近地面至中層有強(qiáng)烈的抽吸作用，有利于暴雨的產(chǎn)生。

3.2 熱力條件

從假相當(dāng)位溫看，6 月2 日14 時(shí)，湖西路站上空700.0 hPa 以下假相當(dāng)位溫隨高度遞減，往上隨高度遞增，即700.0 hPa 以下有較強(qiáng)的對(duì)流不穩(wěn)定，加上900.0 hPa 以下比濕值大于10 g/kg，為暴雨的產(chǎn)生提供了有利的熱力和水汽條件。2 日20 時(shí)，短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生后，能量釋放，假相當(dāng)位溫迅速減小。

3.3 水汽條件

從水汽通量來看，6 月2 日14 時(shí)，水汽主要來源于渤海和黃海，松遼流域中南部水汽通量均大于 8 g/（s·hPa·cm），最大值達(dá)20 g/（s·hPa·cm），850.0 hPa偏南急流將黃海、渤海水汽不斷向松遼流域中南部輸送，為暴雨的發(fā)生提供了較好的水汽供應(yīng)。從水汽通量散度看，6月2日14時(shí)，湖西路站上空500.0～900.0 hPa都有水汽通量輻合，并且最大輻合中心位于850.0 hPa，強(qiáng)度達(dá)-4×10-8g/（s·cm2·hPa），表明湖西路站上空有較強(qiáng)的水汽通量輻合。

3.4 Q 矢量鋒生函數(shù)

6 月1 日20 時(shí)，松遼流域西部開始有鋒生出現(xiàn)并向東移；6 月2 日14 時(shí)鋒生區(qū)逐漸東移并覆蓋松遼流域中南部地區(qū)，強(qiáng)度增強(qiáng)，此時(shí)降雨也隨之增強(qiáng)；15時(shí)湖西路站小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)51.2 mm，伴隨強(qiáng)降雨的發(fā)生，鋒生開始減弱；20 時(shí)鋒生區(qū)移出吉林省長(zhǎng)春地區(qū)，湖西路站降雨量也開始明顯減小。由此可見，鋒生導(dǎo)致降雨加強(qiáng)，鋒消降雨開始減弱，二者之間存在較好的相關(guān)性。因此，850 hPa 的Q 矢量鋒生函數(shù)對(duì)強(qiáng)降雨的發(fā)生具有較好的預(yù)報(bào)指示意義。

4 結(jié)語

通過以上分析可知，由東北冷渦配合地面蒙古氣旋強(qiáng)烈發(fā)展引發(fā)了此次強(qiáng)降雨過程，且動(dòng)力、熱力和水汽條件均有利于暴雨的產(chǎn)生。850.0 hPa的Q 矢量鋒生函數(shù)對(duì)強(qiáng)降雨的發(fā)生具有較好的預(yù)報(bào)指示意義。因此，在今后的暴雨洪水預(yù)報(bào)中可將850.0 hPa 的Q 矢量鋒生函數(shù)作為一個(gè)重要的預(yù)報(bào)因子。