兩次不同降水性質(zhì)的天氣過程對比分析

鞏憲偉　聶黎　孫穎

摘要：該文利用常氣象規(guī)觀測資料，對2013年6月25日～7月2日月連續(xù)發(fā)生在四平地區(qū)的兩次暴雨天氣過程進行了對比分析，結(jié)果表明：兩個過程降水性質(zhì)不同，過程一以對流性降水為主，過程二以穩(wěn)定性降水為主;過程一為暖區(qū)切變降水，形成了整層的不穩(wěn)定層結(jié)，過程二為江淮氣旋北上，不穩(wěn)定能量較小;兩個過程的水汽輸送都以渤海為主，兩次暴雨過程比濕都超過了10 g/kg;兩次過程的動力機制不同，過程一為低層動力觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，形成的垂直上升運動，過程二是以高空強輔散為主，形成的垂直上升運動;各家數(shù)值預(yù)報對對流性降水偏差較大，對大范圍穩(wěn)定性降水預(yù)報的量級以及穩(wěn)定性上都表現(xiàn)較好。

關(guān)鍵詞：暴雨??降水性質(zhì)??水汽??動力機制?數(shù)值預(yù)報

中圖分類號：P412.25?文獻標(biāo)識碼：A???文章編號：1672-3791（2022）02（a）-0000-00Comparative?Analysis?of?Two?Weather?Processes?with?Different?Precipitation?Properties

Abstract：?Based?on?the?observation?data?of?normal?weather?gauge，?this?paper?makes?a?comparative?analysis?of?two?consecutive?rainstorm?weather?processes?in?Siping?area?from?June?25?to?July?2，?2013.?The?results?show?that?the?precipitation?properties?of?the?two?processes?are?different.?The?first?process?is?mainly?convective?precipitation?and?the?second?process?is?mainly?stable?precipitation;?The?first?process?is?shear?precipitation?in?the?;warm?region，?forming?a?whole?layer?of?unstable?stratification.?The?second?process?is?that?the?Jianghuai?cyclone?moves?northward?with?less?unstable?energy;?The?water?vapor?transport?of?the?two?processes?is?mainly?in?the?Bohai?Sea，?and?the?specific?humidity?of?the?two?rainstorms?exceeds?10g?/?kg;?The?dynamic?mechanisms?of?the?two?processes?are?different.?The?first?process?is?the?vertical?upward?movement?formed?by?the?unstable?energy?release?triggered?by?the?low-level?power，?and?the?second?process?is?the?vertical?upward?movement?formed?mainly?by?the?high-altitude?strong?auxiliary?dispersion;?Each?numerical?forecast?has?a?large?deviation?from?convective?precipitation，?and?performs?well?in?the?magnitude?and?stability?of?large-scale?stable?precipitation?forecast.

Key?Words：?Rainstorm;?Nature?of?precipitation;?Steam;?Dynamic?mechanism;?Numerical?prediction

四平市地處中高緯，屬于溫帶半濕潤季風(fēng)氣候。暴雨是四平市夏季常見的災(zāi)害性天氣之一，且多出現(xiàn)在7月上旬至9月上旬，尤其以7月中旬至8月中旬最多。近年來，許多氣象工作者對暴雨做了較為全面的分析[1]，研究表明：暴雨的發(fā)生與水汽的輻合、大氣不穩(wěn)定層結(jié)、位勢不穩(wěn)定釋放機制和高低空急流及其耦合作用等密切相關(guān)，它們的不同配置和演變決定著暴雨過程的降水強度[2-4]。

隨著對暴雨認識的提高，不少氣象工作者對兩次或多次暴雨過程進行了對比分析：楊利群等人對比分析了貴州南部兩次局地大暴雨的異同[5]，指出兩次過程副熱帶高壓強度不同;盧衛(wèi)星等人分析了低空東南風(fēng)急流影響的兩次暴雨過程，指出兩次過程均伴有低空東南風(fēng)急流，不同的是邊界層超地轉(zhuǎn)特征存在差異;施望芝等人對比分析湖北省兩次區(qū)域性暴雨過程表明[6]，兩次過程具有相似的環(huán)流背景及強低層輻合、高層輻散，且都受冷空氣影響，不同點在于副熱帶高壓、西南風(fēng)急流強度差別較大。以上對比研究的暴雨過程間隔時間相對較長或暴雨持續(xù)時間較長，而對短時間內(nèi)接連發(fā)生的兩場大暴雨的比較研究相對較少。為了提煉此類暴雨的前期征兆和預(yù)報著眼點，提高暴雨預(yù)報能力和準(zhǔn)確率，該文以2013年6月26日和7月2日連續(xù)發(fā)生在四平地區(qū)的兩場暴雨過程為例，從環(huán)流形勢、水汽條件、不穩(wěn)定條件和動力條件等方面，對這兩次過程進行比較分析，以期對提高此類強降水天氣的預(yù)報準(zhǔn)確率有所幫助。

1實況

在6月25日～7月4日吉林省產(chǎn)生了分布不均的降水過程，7月1日前，在鄂霍次克海以西一直有阻塞形勢維持，上游每有一次小槽的活動就伴隨一次降水過程，6月26～27日，伴隨小槽的發(fā)展加深，配合低空切變，四平地區(qū)形成了出現(xiàn)了較大的降水。公主嶺36小時降水量達到106 mm，伊通47 mm，其他地區(qū)均達到中雨或大雨。7月2日開始江淮氣旋北上，引發(fā)我省中部區(qū)域性暴雨，四平兩站暴雨，其他三站也都有超過40 mm降水。后期東北冷渦一直維持在吉林省北部，使得四平市持續(xù)有分布不均的陣雨出現(xiàn)。

在此次持續(xù)的降水過程中，6月26～27日，7月2日，降水較為集中，下面分別對這兩次過程進行分析。

2?6月27日過程分析

2.1降水性質(zhì)

從雷達回波圖上看，此次降水過程為混合型降水，以對流性降水為主，回波強度較大處達到40 dbz，最大處達到50 dbz。從降水的集中時段看，27日10時至12時，公主嶺3小時降水51.6 mm，亦標(biāo)志降水以對流性為主。

2.2大尺度環(huán)流

從26日08時至從27日08時，鄂霍次克海以西一直有阻塞形勢維持，500 hPa西北-東南方向的橫槽發(fā)展加深，584線穩(wěn)定少動，850 hPa一直維持人字形切變，其中橫在吉林省中部的暖式切變是此次過程主要影響系統(tǒng)，其引導(dǎo)低層暖濕空氣不斷北上，溫度梯度加大，暖鋒鋒生，不穩(wěn)定能量積聚加強，在暖式切變向北移動過程中，四平地區(qū)產(chǎn)生較大降水。

2.3不穩(wěn)定條件

從27日08時長春站來看，具有較好的不穩(wěn)定層結(jié)，cape值達到772，K指數(shù)達到35 ℃，不穩(wěn)定層結(jié)較厚，從地面至700 hPa都為假相當(dāng)位溫隨氣壓增大的不穩(wěn)定區(qū)域。從K指數(shù)實況來看，四平大部分都超過34 ℃。從27日08時的中尺度分析來看925 hPa的暖脊穿過吉林省中部，比濕大于11 g/kg的大值區(qū)也位于吉林省中部，在此種高溫高濕的不穩(wěn)定條件下，配合高低層較陡立的切變，地面的輔合線的觸發(fā)，促使本次強降水的形成?。

2.4水汽條件

水汽的輸送過程十分明顯，降水前期，濕度大于10 g/kg的區(qū)域位于遼寧及以南，隨著暖式切變西南氣流的加強，建立了從渤海至吉林省的水汽通道，至27日08時，吉林省大部分的比濕都已經(jīng)達到10 g/kg。從水汽通量散度來看，27日11時，公主嶺、伊通形成-40的區(qū)域，中心達到了-72。從GPS/MET水汽圖上來看，在11～13時四平市大氣可降水汽總量PWV一直都維持在37 mm以上，公主嶺甚至達到了40 mm。

2.5動力條件

從垂直速度來看隨著低空暖式切變北上，27日11時，四平東北出現(xiàn)-48的大值中心，加之地面輔合線的北移，觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放。

2.6數(shù)值預(yù)報檢驗

在此次混合型降水過程中，除wrf外，各家數(shù)值預(yù)報的降水預(yù)報表現(xiàn)都差強人意，即使是在26日20時起報的12～24小時降水也都誤差較大，日本格點在吉林省西北報出15 mm以上的大值區(qū)，德國在吉林省北部和通化地區(qū)報出15 mm以上降水，wrf在遼源、吉林、延邊西報出大雨區(qū)，與實況較為吻合，但在吉林省西北部也存在大雨空報的現(xiàn)象。從wrf逐小時降水預(yù)報來看，降水時段與實況對應(yīng)較好，但總體量級過于偏小。從6日20時起報的逐小時對流有效位能來看，有效位能大值區(qū)的形成和消散與強降水的起始時間有著相當(dāng)好的吻合度，有很好的實用價值。

3?7月2日過程分析

3.1降水性質(zhì)

從此次降水的雷達回波圖上可以看出，此次也為混合型降水，但以穩(wěn)定性降水為主，最大回波處也僅為35 dbz左右，且回波均勻，梯度較小。從降水時段來看（以四平為例），主要集中在2日05時至14時，除6時降水18 mm外，其他時段降水都較為均勻。

3.2大尺度環(huán)流

1日20時，584線位于山東半島，吉林省處于高空槽前，850 hPa上，在華北和貝湖以東分別為兩個低空低渦，急流穿過我省中部。2日08時，584線略有南撤，高空槽明顯加深，位于華北的低渦加強北上，中心已經(jīng)位于遼寧中部，2日20時，584線穩(wěn)定少動，高空槽劃過吉林省，并形成低渦，中心位于吉林黑龍江交界處，低空低渦北上，穿過吉林省中部。從地面圖上看，華北氣旋也有一個明顯北上的過程，并且在北上過程中，明顯加強。

3.3水汽條件

從四平站比濕的時空剖面圖上看，1日20時至2日20時有一個明顯加強而后減弱的過程，在2日08時達到最大，并且高比濕延伸的高度較高，可降水量較大。從2日08時的比濕和水汽通量散度來看，吉林省的中南部都存在一個明顯的大值區(qū)。從GPS/MET水汽圖上來看，在5～8時四平市大氣可降水汽總量PWV一直都維持在46 mm以上，公主嶺甚至達到了50 mm。

3.4動力條件

從1日20點至2日08時，吉林省中部一直處于高空急流的右側(cè)，低空急流的左側(cè)。從四平站散度的時空剖面圖上看，存在明顯的低層輔合高層輔散，從垂直速度的時空剖面圖上看，整層都為上升區(qū)，在600 hPa達到最大。從700 hPa的垂直速度圖（如圖1所示）上來看，大值區(qū)也都集中在吉林省的中南部。

3.5數(shù)值預(yù)報檢驗

從各家數(shù)值預(yù)報6月30日20時起報的48小時預(yù)報來看，日本格點在集安報出了超過50mm的大值區(qū)，但整體偏東，偏南，在實際降水的大值區(qū)僅僅報出20 mm左右的降水。德國在吉林省中部報出超過40 mm的相對大值區(qū)，有一定指示意義。從wrf的1日08時起報來看，與實況吻合度較高，只是整體稍微偏東一點。從wrf逐小時預(yù)報來看，對主要降水時段的把握較為準(zhǔn)確，以梨樹為例，預(yù)報為4～11時降水較大，實況在4～13時產(chǎn)生了明顯降水。

集合動力因子中，q矢量散度和垂直螺旋度都在主要降水時段報出了與之吻合的大值區(qū)，有很強的指示意義。

4結(jié)語

（1）兩次過程都為混合型降水，前一過程以對流性為主，后一過程以穩(wěn)定性降水為主。

（2）兩次過程的比濕都達到了10 g/kg，說明比濕大于此值就有產(chǎn)生暴雨的可能。

（3）兩次過程都顯示，不能單純關(guān)注850 hPa的垂直速度，整層的動力抬升條件才更有指示意義。

（4）從各家數(shù)值預(yù)報來看，對于區(qū)域性暴雨，有一定的指導(dǎo)意義，對于對流性降水，偏差較大。

（5）wrf對降水的起始時間和主要降水時段把握較好，對流有效位能對對流性降水有很強的指示意義，集合動力因子對于較強降水過程也有一定的指示意義。

參考文獻

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作者簡介：鞏憲偉（1987—），男，本科，工程師，主要從事預(yù)報服務(wù)、氣象保障工作。

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