2019年5月初寧夏一次連陰雨過(guò)程分析

張澤瑾

摘要 利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料、NCEP/NCAR再分析資料（2.5°×2.5°）等，應(yīng)用天氣學(xué)原理和天氣動(dòng)力學(xué)診斷分析方法，從環(huán)流背景、系統(tǒng)發(fā)展演變、物理量場(chǎng)等方面，對(duì)2019年5月5—8日寧夏一次連陰雨天氣過(guò)程進(jìn)行分析。結(jié)果表明：500 hPa烏拉爾山高壓脊和巴爾喀什湖低渦的穩(wěn)定存在和“東高西低”形勢(shì)的建立與維持為連陰雨過(guò)程提供了大尺度環(huán)流背景，中低層持續(xù)的切變線活動(dòng)有利于降水的持續(xù)，符合寧夏連陰雨的預(yù)報(bào)模型。低層能量鋒區(qū)和不穩(wěn)定層結(jié)的存在、下負(fù)上正的渦度平流垂直分布和整層持續(xù)的上升運(yùn)動(dòng)，提供了良好的熱動(dòng)力機(jī)制;地面洄流形勢(shì)和偏東南大風(fēng)速帶對(duì)水汽有較好的輸送作用。

關(guān)鍵詞 連陰雨;環(huán)流背景;系統(tǒng)演變;物理量場(chǎng)

中圖分類號(hào)：P458.121 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2022）04–0062–03

連陰雨是大尺度環(huán)流背景下，關(guān)鍵地區(qū)天氣系統(tǒng)影響的結(jié)果[1]。在西風(fēng)帶、副熱帶、熱帶天氣系統(tǒng)的相互作用下，北支干冷氣團(tuán)與南支暖濕氣團(tuán)穩(wěn)定交綏于寧夏上空，使寧夏出現(xiàn)連續(xù)陰雨的天氣。降雨量的多少取決于系統(tǒng)間的配置及其強(qiáng)度變化。夏季發(fā)生連陰雨天氣過(guò)程往往伴有低溫，會(huì)對(duì)寧夏灌區(qū)的水稻生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生較大影響[2]。在前人研究的基礎(chǔ)上，從多方面對(duì)2019年5月5—8日寧夏一次連陰雨過(guò)程進(jìn)行分析，揭示此次過(guò)程的形成機(jī)理，以期為寧夏初夏連陰雨預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。

1 天氣實(shí)況

2019年5月5—8日，寧夏出現(xiàn)了一次連陰雨天氣過(guò)程。5日08：00—8日20：00，全區(qū)累計(jì)降水量在7～96.5 mm之間，其中，雨量大于75 mm的站點(diǎn)有7個(gè)、50～75 mm的共50個(gè)站點(diǎn)、25～50 mm的共133個(gè)站點(diǎn)。最大累計(jì)雨量出現(xiàn)在涇源縣老龍?zhí)毒皡^(qū)，為96.5 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在彭陽(yáng)縣紅河鄉(xiāng)常溝村，為13.9 mm（6日09：00）。

如圖1所示，逐12 h累計(jì)降水量在大部分時(shí)段內(nèi)，山區(qū)（黑色線）普遍大于川區(qū)（紅色線），南部山區(qū)主要出現(xiàn)在過(guò)程前期，且隨著降水過(guò)程的發(fā)生而逐漸減小;川區(qū)主要出現(xiàn)在過(guò)程中后期，與南部山區(qū)相比，川區(qū)降水總體較平穩(wěn)，沒(méi)有較明顯的變化趨勢(shì)[1]。

2 環(huán)流背景分析

2.1 500 hPa環(huán)流特征和高度距平場(chǎng)

如圖2所示，5—8日500 hPa高度場(chǎng)上烏拉爾山和鄂霍茨克海有高壓脊維持，兩高之間的巴爾喀什湖有低槽，西伯利亞上空有低壓活動(dòng)，新疆到河西走廊維持“東高西低”的形勢(shì)，有利于產(chǎn)生連陰雨天氣。烏拉爾山為正距平，有利于阻塞高壓的加強(qiáng)和維持，且不斷有冷空氣沿脊前西北氣流下滑，使巴爾喀什湖低壓槽發(fā)展加深且維持較久，高原東側(cè)到河西為負(fù)距平，有利于槽脊東移。

2.2 影響系統(tǒng)及其配置分析

5日08：00，500 hPa烏拉爾山有阻高建立，巴爾喀什湖有低渦存在，高原上有一寬廣的低壓槽，槽前偏南氣流影響寧夏;河西走廊到內(nèi)蒙有高壓壩形成，形成穩(wěn)定少動(dòng)的“東阻”形勢(shì)，高壓脊發(fā)展，寧夏受脊區(qū)控制;500～700 hPa河西地區(qū)多切變活動(dòng)，850 hPa東北冷渦后部有穿脊冷空氣下滑，低層無(wú)明顯水汽輸送。20：00烏山阻高、巴湖低渦維持，高原波動(dòng)?xùn)|移發(fā)展，“東阻”形勢(shì)加強(qiáng)，高壓脊加強(qiáng)并向北延伸;500 hPa和700 hPa甘南地區(qū)切變繼續(xù)維持，700 hPa和850 hPa在東或東南方向存在有較明顯的低空大風(fēng)速帶，提供了較好的水汽輸送條件。

如圖3所示，6日08：00，500 hPa“東阻”形勢(shì)維持，脊前西北氣流加強(qiáng)，達(dá)到急流強(qiáng)度，700 hPa上低空急流加強(qiáng)，有明顯的風(fēng)速輻合帶，利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，西南地區(qū)有一低渦，寧夏受東南氣流影響，南海和孟加拉灣兩個(gè)方向有水汽向?qū)幭妮斔?，從地面?00 hPa華北地區(qū)都有高壓中心存在，地面洄流形勢(shì)和低層偏東南大風(fēng)速帶同樣有利于水汽輸送，寧夏形成水汽和能量輻合區(qū)，有利于陰雨天氣持續(xù)。20：00“東阻”形勢(shì)進(jìn)一步發(fā)展，呈西北—東南走向，形成“歪脖子”高壓，河西地區(qū)有低渦生成，該低渦在500 hPa和700 hPa風(fēng)場(chǎng)上均表現(xiàn)明顯，低渦延伸出的暖式切變線位于寧夏南部。

7日08：00，500 hPa“東阻”形勢(shì)東移減弱，700 hPa切變?cè)诤游鞯貐^(qū)呈西北—東南走向，即將影響寧夏，700 hPa西南氣流和850 hPa高壓外圍東南氣流對(duì)水汽有較好的輸送作用，整層配置較好，有利于區(qū)域性降水的發(fā)生。20：00“東阻”形勢(shì)基本消失，高壓壩減弱，位于寧夏西北部的短波槽開始過(guò)境影響，對(duì)應(yīng)川區(qū)有相對(duì)明顯的降水，850 ～500 hPa的切變線集中在河套地區(qū)，寧夏北部受切變線影響，東部地區(qū)位于系統(tǒng)前部，抬升條件較好，且700 hPa西南風(fēng)大風(fēng)速帶東移至陜北，故川區(qū)東部降水量較大;南部山區(qū)位于切變線后部，受偏北氣流控制，降水量減弱。

8日08：00，500 hPa寧夏仍受槽區(qū)控制，北部風(fēng)場(chǎng)上還存在弱切變，使得8日白天川區(qū)北部降水持續(xù);700 hPa高壓轉(zhuǎn)為低渦并東移，系統(tǒng)整體減弱，寧夏受西北氣流控制，全區(qū)大部相對(duì)濕度條件仍較好。20：00 500 hPa寧夏轉(zhuǎn)受西北氣流控制，降水過(guò)程結(jié)束。

3 物理量場(chǎng)分析

選擇銀川站（106.20°E，38.47°N）對(duì)其進(jìn)行物理量場(chǎng)分析。

3.1 動(dòng)力條件

如圖4a所示，5—7日高層為正的渦度平流，低層為負(fù)的渦度平流，其中，700 hPa以下為負(fù)渦度平流，700 hPa及以上為正渦度平流，250 hPa正渦度平流最大，低層輻合、高層輻散，利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。

如圖4b所示，5—7日從低層到高層為一致的上升運(yùn)動(dòng)，500～400 hPa上升速度較大，最大達(dá)到-0.9×10-1 hPa/s 左右，這是由于東高西低形勢(shì)維持，北部位于切變線和短波槽前，整層上升運(yùn)動(dòng)明顯，有較好的抬升條件;隨著東阻形勢(shì)的減弱消失和影響系統(tǒng)東移，8日位于垂直速度正值區(qū)，受西北氣流控制，整層以下沉運(yùn)動(dòng)為主，降水趨于結(jié)束。

下負(fù)上正的渦度平流垂直分布和整層持續(xù)的上升運(yùn)動(dòng)，為此次連陰雨過(guò)程提供了良好的動(dòng)力機(jī)制[2]。

3.2 熱力條件

大氣中的能量大小決定了降水產(chǎn)生的可能性，而層結(jié)的穩(wěn)定性則決定了降水的性質(zhì)和降水量的多少。

如圖5a所示，溫度隨高度的增加而減小，低層暖、高層冷，空氣對(duì)流加強(qiáng)，在此過(guò)程中，后期低層為高溫高濕的下暖濕結(jié)構(gòu)，層結(jié)趨于不穩(wěn)定。如圖5b所示，從低層到高層假相當(dāng)位溫都在40℃以上，有較好的能量條件，東阻形勢(shì)的維持使得高空形勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，中高層θse隨高度增加，氣層穩(wěn)定;而低層等值線更為密集，為能量鋒區(qū)，其中，過(guò)程的白天時(shí)段高能舌明顯，夜間θse減弱，表明能量存在積聚和釋放的過(guò)程，從地面到對(duì)流層中下層假相當(dāng)位溫θse隨高度降低，低層對(duì)流不穩(wěn)定增強(qiáng)，過(guò)程中后期更為明顯，高能區(qū)更明顯，降水量相對(duì)更大。7日白天假相當(dāng)位溫高能舌與高濕區(qū)和水汽輻合區(qū)相對(duì)應(yīng)[3]。

3.3 水汽條件

除了合適的熱動(dòng)力條件外，水汽條件也較為關(guān)鍵。

如圖6a所示，連陰雨期間濕度條件好，濕度較大， 濕層深厚，有利于降水的產(chǎn)生，過(guò)程中后期中低層大氣處于飽和狀態(tài)，暖濕氣流明顯，降水持續(xù)。如圖6a所示，對(duì)流層中下層有水汽通量大值區(qū)，濕舌明顯，5—7日700 hPa和850 hPa的偏東或偏東南急流或大風(fēng)速帶，提供了較好的水汽輸送條件;8日白天整層轉(zhuǎn)受西北風(fēng)控制，但水汽條件仍較好。如圖6b所示，前期中高層存在水汽輻合，低層無(wú)水汽輻合區(qū)，過(guò)程中后期6日對(duì)流層中上層、7日整層水汽通量散度為負(fù)值，存在明顯的水汽輻合，有利于連陰雨的維持。

4 結(jié)論

（1）此次降水過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。南部山區(qū)降水主要集中在過(guò)程前期，并隨著過(guò)程的發(fā)生逐漸減小;川區(qū)降水主要出現(xiàn)在過(guò)程中后期，與南部山區(qū)相比，川區(qū)降水總體較平穩(wěn)，沒(méi)有較明顯的變化趨勢(shì)。

（2）環(huán)流形勢(shì)特征為經(jīng)向型。500 hPa烏拉爾山高壓脊和巴爾喀什湖低渦的穩(wěn)定存在和“東高西低”形勢(shì)的建立與維持為連陰雨過(guò)程提供了大尺度環(huán)流背景，中低層持續(xù)的切變線活動(dòng)有利于降水的持續(xù)。

（3）下負(fù)上正的渦度平流垂直分布和整層持續(xù)的上升運(yùn)動(dòng)，為此次連陰雨過(guò)程提供了良好的動(dòng)力機(jī)制。

（4）低層能量鋒區(qū)和不穩(wěn)定層結(jié)的存在為此次過(guò)程提供了較好的熱力條件，且高能舌與高濕區(qū)和水汽輻合區(qū)相對(duì)應(yīng)。

水汽主要來(lái)源于南海和孟加拉灣兩個(gè)方向偏南暖濕氣流的輸送，地面高壓外圍明顯的洄流形勢(shì)、700 hPa和850 hPa高壓外的偏東南急流或大風(fēng)速帶，對(duì)水汽有較好的輸送作用。濕度大、濕層深厚，利于降水產(chǎn)生;中低層大氣處于飽和狀態(tài)，暖濕氣流維持使得降水持續(xù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬篩艷，沈躍琴，楊婧，等.2011年寧夏2次連陰雨天氣對(duì)比分析[J].陜西氣象，2013（1）：5-10.

[2] 周翠芳，石瑞玲，賈宏元，等.寧夏石嘴山地區(qū)初夏2次連陰雨及最強(qiáng)降水時(shí)段特征對(duì)比分析[J].寧夏工程技術(shù)，2014，13（4）：302-308.

[3] 沈躍琴，裴曉蓉，辛堯勝，等.2009-09寧夏連陰雨天氣診斷分析[J].寧夏工程技術(shù)，2011，10（2）：101-105.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of a Continuous Overcast Rain Process in Ningxia in Early May 2019

ZHANG Zejin （Zhongwei Meteorological Bureau， Zhongwei， Ningxia 755000）

Abstract Based on the conventional meteorological observation data and NCEP/NCAR reanalysis data（2.5°×2.5°）， this paper analyzed a continuous cloudy and rainy weather process in Ningxia from May 5 to 8， 2019 from the aspects of circulation background， system development and evolution， physical quantity field and so on. The results showed that the stable existence of 500 hPa Ural Mountain high ridge and the low vortex of Balkash lake and the establishment and maintenance of the situation of “high in the East and low in the west”provide a large-scale circulation background for the continuous rain process. The continuous shear line activity in the middle and low layers was conducive to the continuous precipitation， which was in line with the prediction model of continuous rain in Ningxia. The existence of low-level energy front and unstable stratification， the vertical distribution of lower negative and upper positive vorticity advection and the continuous upward movement of the whole layer provided a good thermal dynamic mechanism; The surface migration situation and the southeast high wind speed belt had a good transport effect on water vapor.

Key words Continuous rain; Circulation background; System evolution; Physical quantity field