一次低渦系統(tǒng)引發(fā)的葫蘆島春季透雨成因分析

李 琳，于亞薇，李 崢，張玉源，岳新建，李明慧

(1.遼寧省綏中縣氣象局，遼寧 綏中 125200；2.遼寧省葫蘆島市氣象局，遼寧 葫蘆島 125000)

0 引言

葫蘆島地處遼寧省西部沿海，與錦州為鄰，南臨渤海灣，西與山海關(guān)毗連，北與朝陽(yáng)市接壤，是東北地區(qū)進(jìn)入關(guān)內(nèi)的重要門(mén)戶，根據(jù)遼寧省氣象臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)，全市大部分地區(qū)第一場(chǎng)透雨標(biāo)準(zhǔn)為：第一場(chǎng)大于或等于10 mm降水過(guò)程。

1 資料來(lái)源

本文利用常規(guī)天氣資料，物理量場(chǎng)資料，云圖和雷達(dá)回波以及EC模式預(yù)報(bào)資料，綜合分析此次透雨的環(huán)流背景，物理?xiàng)l件及其衛(wèi)星云圖和雷達(dá)回波特征等，為以后春季第一場(chǎng)透雨提供預(yù)報(bào)思路。

2 降雨實(shí)況

受高空冷渦東移南下與低渦共同影響，葫蘆島市建昌縣最先開(kāi)始降水，2020年4月16日08時(shí)—17日12時(shí)，葫蘆島地區(qū)出現(xiàn)了中雨，局部大雨的天氣過(guò)程，全市平均降水量21.3 mm，全市最大降水量39.1 mm，出現(xiàn)在建昌縣青龍?jiān)刺鞓蚪M，小時(shí)雨強(qiáng)不強(qiáng)，最大小時(shí)降水量9.9 mm，出現(xiàn)在綏中止錨灣，此次降水過(guò)程超過(guò)歷年同期的降水量，同時(shí)也是2020年春季的首場(chǎng)透雨天氣過(guò)程。

3 成因分析

3.1 環(huán)流背景分析

16日20時(shí)，歐亞中高緯處于兩槽一脊的環(huán)流形勢(shì)(圖1)，新疆北部有一槽，脊位于貝加爾湖東部，葫蘆島一帶處于槽前西南暖濕氣流控制，位于冷渦的頂部，低空有一低渦，地面配合華北氣旋，葫蘆島市正處于氣旋頂部，隨著氣旋的不斷東移北抬，有利于水汽向本市輸送，產(chǎn)生降水。同時(shí)由于葫蘆島市的地理位置，當(dāng)存在華北氣旋系統(tǒng)時(shí)葫蘆島市降水充沛。此時(shí)高空冷渦位于河北北部?jī)?nèi)蒙古一帶，而在高空冷渦東南側(cè)京津一帶，低空有低渦切變系統(tǒng)，低渦東南側(cè)有偏南急流輸送大量水汽北上，暖濕氣流拐彎減速輻合，水汽輻合抬升，并且位于高空冷渦東南側(cè)動(dòng)力抬升區(qū)。輻合抬升結(jié)合動(dòng)力抬升引發(fā)強(qiáng)降雨，冷渦逆時(shí)針轉(zhuǎn)，南側(cè)和東側(cè)有偏南暖濕氣流北上，西側(cè)有冷空氣南下，形成冷暖交匯，且冷渦東側(cè)動(dòng)力抬升明顯，因此葫蘆島地區(qū)降水強(qiáng)度大。

圖1 16日20時(shí)500 hPa(a)、16日20時(shí)(b)地面形勢(shì)圖

3.2 能量場(chǎng)分析

此次降水過(guò)程最先由華北地區(qū)展開(kāi)，對(duì)流雨帶呈現(xiàn)南北帶狀，隨冷渦旋轉(zhuǎn)緩慢東移，由于高空冷渦東南側(cè)有冷平流輸送，低空有暖濕氣流北上，上冷下暖的垂直對(duì)流結(jié)構(gòu)明顯，且高空還有正渦度平流輸送如圖2，正渦度平流促使地面輻合抬升增強(qiáng)，有利于產(chǎn)生對(duì)流天氣。盡管從抬升指數(shù)、假相當(dāng)位溫(θse)看，熱力條件一般，但從低空風(fēng)切變、正渦度平流看，動(dòng)力條件非常好，葫蘆島地區(qū)處于低空冷切變處，低空有暖平流，高空有冷平流，高低空冷暖差異大，容易引發(fā)對(duì)流，而且高空還有正渦度平流，利于對(duì)流的發(fā)生。從850 hPa風(fēng)場(chǎng)來(lái)看，16日14時(shí)葫蘆市西部河北秦皇島一帶有明顯的風(fēng)向切變存在，結(jié)合地面華北氣旋，葫蘆島地區(qū)位于華北倒槽頂部，有利于降水的產(chǎn)生，同時(shí)葫蘆島市從14時(shí)產(chǎn)生降水，與風(fēng)向切變的位置保持一致，隨著切變的位置的不斷東移，降水自東向西開(kāi)始。

圖2 16日14時(shí)正渦度平流(a)、16日14時(shí)低空風(fēng)切變(b)

3.3 水汽條件

葫蘆島地區(qū)處于高空冷渦東南側(cè)，低空存在低渦和切變線，低渦東側(cè)低空存在西南急流輸送水汽，在冷渦東側(cè)動(dòng)力抬升區(qū)以及低渦切變的輻合區(qū)，形成明顯降水。

結(jié)合整層水汽含量來(lái)看(圖3)，葫蘆島地區(qū)一帶的水汽含量下午達(dá)到最大25 mm。對(duì)于春季來(lái)說(shuō)，25 mm水汽含量比歷史同期大，西部山區(qū)、綏中地區(qū)中雨，東部連山一帶小雨，從垂直剖面圖分析，16日午后，低空還有垂直運(yùn)動(dòng)，對(duì)流交換將700～850 hPa的大風(fēng)帶到地面，16日下午到傍晚陣風(fēng)很大，綠色區(qū)表示相對(duì)濕度大，虛線區(qū)表示上升運(yùn)動(dòng)，兩者結(jié)合起來(lái)有利于降水，16日08—20時(shí)葫蘆島地區(qū)具備很好的降水條件，16日14—17時(shí)前后水汽動(dòng)力配合最好，降水最強(qiáng)，16日20時(shí)降水處于尾聲。

圖3 4月16日14時(shí)整層水汽含量(a)、垂直剖面(b)

4 邊界層特征

由于葫蘆島地區(qū)沒(méi)有探空站，所以采用就近的錦州探空站作為參考。分析錦州站探空曲線(圖4)特征發(fā)現(xiàn)，此次過(guò)程，20時(shí)探空曲線呈現(xiàn)700 hPa以下風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，暖平流明顯，700～400 hPa之間呈現(xiàn)風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)為弱冷平流，上干下濕，層結(jié)不穩(wěn)定，08時(shí)邊界層以偏南風(fēng)為主，20時(shí)邊界層以偏東風(fēng)為主，200 hPa以上為西北風(fēng)，0～3 km有明顯的垂直風(fēng)切變。此外，邊界層轉(zhuǎn)為弱的東南風(fēng)，垂直風(fēng)切變進(jìn)一步增大。垂直風(fēng)切變隨邊界層偏東風(fēng)的出現(xiàn)明顯增大，有利于降水和對(duì)流不穩(wěn)定的維持和發(fā)展。

圖4 4月16日08時(shí)(a)、20時(shí)(b)探空?qǐng)D

5 云圖分析和雷達(dá)回波

跟蹤4月16日出現(xiàn)降雨時(shí)段的紅外云圖，可以發(fā)現(xiàn)降水過(guò)程從13時(shí)開(kāi)始，對(duì)流雨帶出現(xiàn)在葫蘆島一帶，從16日15時(shí)雷達(dá)圖看出，降水開(kāi)始加強(qiáng)到降水最強(qiáng)時(shí)段,對(duì)流雨帶呈現(xiàn)南北狀絮狀回波，隨著冷渦旋轉(zhuǎn)，緩慢東移，14時(shí)對(duì)流云團(tuán)開(kāi)始發(fā)展，15時(shí)可以看到對(duì)流云進(jìn)一步發(fā)展，強(qiáng)度達(dá)到40 dBz，該對(duì)流云團(tuán)在葫蘆島上空維持到20時(shí)才開(kāi)始減弱，02時(shí)移到葫蘆島北部錦州一帶。

圖5 16日14時(shí)紅外云圖(a)、16日15時(shí)雷達(dá)回波圖(b)

6 小結(jié)

葫蘆島一帶處于高空冷渦東側(cè)，低空低渦暖切變一帶，暖濕氣流北上后減速拐彎輻合抬升，形成明顯降水，而且冷渦不斷盤(pán)旋，冷暖持續(xù)交匯，導(dǎo)致降水量累計(jì)量大。