高郵市一次強降水過程的環(huán)流背景特征分析

收稿日期：2024-02-01

作者簡介：顧宇（1992—），男，江蘇揚州人，工程師，主要從事綜合氣象業(yè)務(wù)工作。

摘 要：利用ERA5逐小時再分析資料，對2023年7月6—7日高郵市一次強降水過程進行了綜合分析。結(jié)果表明：（1）高空急流分流區(qū)輻散作用、中緯度500 hPa冷渦系統(tǒng)及西風(fēng)槽東移、中低層切變線南壓以及西南低空急流水汽輸送都與本次強降水過程有著密切的聯(lián)系，冷渦后部冷空氣與低空急流暖濕水汽的持續(xù)性交匯有利于暴雨天氣的產(chǎn)生；（2）高空急流分流、深厚的冷渦系統(tǒng)及西風(fēng)槽、低層切變線造成整層的持續(xù)抽吸作用，為垂直上升運動的發(fā)展增強提供了有利的動力條件。

關(guān)鍵詞：暴雨；東北冷渦；急流

中圖分類號：P458 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）04–0-03

暴雨是我國最常見的災(zāi)害性天氣之一，具有突發(fā)性高、強度大等特點，極易造成嚴重的氣象災(zāi)害[1]。近年來，專家學(xué)者主要是從水汽輸送特征、環(huán)流形勢和中尺度系統(tǒng)特征等方面進行暴雨研究[2-5]。同時，多位學(xué)者認為近些年厄爾尼諾事件或副熱帶高壓異常偏強是極有利的氣候背景[6-7]，低空急流對于暴雨的形成，起著輸送水汽和能量的作用，有助于維持必要的動力學(xué)條件[8]。本文對2023年7月6日至7日江蘇省高郵市地區(qū)一次極端暴雨事件的形勢場、水汽條件等方面進行

研究。

1 資料與方法

使用了ERA5（2023年7月6—7日）逐小時再分析資料，包括位勢高度場、風(fēng)場、比濕、渦度及散度，水平分辨率為1°×1°。

2 降水概況

2023年7月6日14：00至7日14：00，江淮地區(qū)出現(xiàn)了明顯的系統(tǒng)性強降水天氣過程。高郵市出現(xiàn)了大暴雨天氣，日降水量為226.2 mm。主要降水時段出現(xiàn)在7月6日夜間至7日凌晨，最大小時雨強為41.5 mm/h。

3 降水成因分析

3.1 環(huán)流背景分析

本次強降水過程為梅雨后期偏南深厚冷渦和低空急流共同影響產(chǎn)生的天氣過程。在大尺度的環(huán)流背景下，向華東地區(qū)輸送的南海暖濕氣流與偏南冷渦后部的冷空氣交匯，形成強降水天氣。高郵市位于江蘇省中部地區(qū)，受系統(tǒng)影響較為明顯?；诟鲗哟涡蝿輬龅淖兓^程來分析此次強降水天氣的環(huán)流背景特征。

3.1.1 對流層高層形勢分析

由圖1可知，7月6日20：00，江淮流域北側(cè)高空急

流明顯，我國東北地區(qū)的氣旋中心略有偏南，更有利于引導(dǎo)冷空氣南下，同時在我國東部35°N以南受帶狀高壓控制，在高壓北部和氣旋南面底部的共同影響下，高空的西風(fēng)急流逐漸加強，整個江蘇中南部正好位于加強的西風(fēng)急流的右側(cè)，并且有明顯的分流區(qū)，有利于該地區(qū)長時間維持高空輻散，從而加強垂直上升運動，為強降水過程提供有利的動力條件。

至7日02：00，高空急流發(fā)展至最強，最大風(fēng)速達45 m/s，高郵市位于急流右側(cè)及分流區(qū)最為明顯的位置，上空的高空急流邊緣風(fēng)速最大，其經(jīng)向分量也最大。至7日08：00，高空急流強度有所減弱，高郵至江蘇南部地區(qū)高空分流區(qū)開始消失，與其相關(guān)的輻散作用所帶來的持續(xù)垂直上升運動也開始減弱，強降水過程也隨之減弱并趨于結(jié)束。

3.1.2 對流層中低層形勢分析

由圖2可知，7月6日20：00，500 hPa東北冷渦已經(jīng)建立并逐步發(fā)展東移，且冷渦的位置略有偏南，其南側(cè)南壓至42°N左右。西伸副高成帶狀，副高脊線位于27°N左右，588 dagpm線北部邊緣位于浙江中部，與東北冷渦遙相對峙，導(dǎo)致冷渦后部有冷空氣被引導(dǎo)南下。700 hPa東北地區(qū)有低壓中心生成，江蘇北部至山東地區(qū)有切變線發(fā)展并南壓，低空西南急流建立并不斷增強，為江淮地區(qū)強降水的發(fā)生提供了充足的動力條件，同時850 hPa東北地區(qū)也有低壓中心生成，并且從南海至江淮地區(qū)的水汽通道建立，西南暖濕氣流源源不斷地向江淮地區(qū)輸送水汽，與高空西風(fēng)槽引導(dǎo)南下的冷空氣交匯，強降水的水汽條件得到了保證。高郵市位于副高北側(cè)邊緣并處于暖式切變線的南側(cè)暖區(qū)一側(cè)，同時又位于低空水汽急流軸的頂端，水汽不斷堆積，同時有冷暖空氣的交匯，也為短時強降水等強對流天氣提供了十分有利的條件。

至7日02：00，500 hPa東北冷渦與副高脊線位置幾乎沒有變化，位于東北地區(qū)的準正壓深厚低壓系統(tǒng)發(fā)展加強，西風(fēng)槽在副高的阻擋下東移緩慢，有利于系統(tǒng)性降水的高空形勢繼續(xù)維持，兩者之間的西南氣流發(fā)展至最強，700 hPa在江西南部至江蘇西南部一帶形成急流軸，隨著切變線的進一步南壓，江淮地區(qū)強降水的垂直運動持續(xù)增強，同時850 hPa的水汽輸送條件達到最旺盛的時刻。高郵市位于水汽急流軸頂端，隨著切變線的南壓，出現(xiàn)了大范圍的大暴雨天氣。

7日08：00，500 hPa東北冷渦開始減弱，其后部冷空氣引導(dǎo)氣流隨之減弱。700 hPa切變線條件消失，低空急流減弱，850 hPa水汽急流明顯變?nèi)?，水汽條件開始變差，降水開始逐漸減弱趨于結(jié)束。

本次強降水過程是在東北冷渦偏南及副高北部邊緣的大氣環(huán)流背景下產(chǎn)生的，高層輻散作用、中緯度西風(fēng)槽東移、中低層切變線南壓以及西南低空急流水汽輸送與本次強降水過程具有密切的聯(lián)系，同時深厚東北冷渦系統(tǒng)為高郵市上空的風(fēng)速輻合提供了條件，其后部冷空氣與低空急流暖濕水汽的持續(xù)性交匯也有利于暴雨天氣的產(chǎn)生。

3.2 動力條件

為了更好地分析強降水發(fā)生的落區(qū)、時間及其中的動力因素，對高郵市周圍不同經(jīng)度和緯度下垂直方向的渦度和散度進行了分析。圖3分別為7月6日20：00高郵市南側(cè)（25°N）、本地（32°N、北側(cè)（40°N）以及西側(cè)（110°E）、本地（120°E）、東側(cè)（130°E）垂直剖面渦度和散度場。

從圖3a～圖3c可以看到高郵市西部總體已經(jīng)開始呈現(xiàn)高空負渦度、低空正渦度的特征，隨著冷渦及高空槽的東移，預(yù)示著降水天氣的到來；而在北側(cè)自西到東高空是較強的正渦度區(qū)，不利于垂直運動的發(fā)展和維持。從散度場上可以看到，高郵市上空沿32° N緯線西側(cè)已經(jīng)開始呈現(xiàn)高層輻散低層輻合的特征，隨著系統(tǒng)東移，高郵市出現(xiàn)降水的動力條件逐漸轉(zhuǎn)好。從圖3d～f也可以看到高郵市西側(cè)自北向南均呈現(xiàn)出較弱的高空負渦度、低空正渦度的渦度場特征，而高郵市上空500 hPa至對流層頂為明顯的負渦度輻散區(qū)、中低層為正渦度輻合區(qū)，這樣的高低空渦度散度配置有利于抽吸作用的發(fā)生和維持，從而增強垂直運動，為此次強降水提供了有利的動力條件。

由此可見，本次強降水過程是強動力條件下形成的，高層高空急流、深厚的冷渦系統(tǒng)及西風(fēng)槽、低層切變線都為高郵市上空垂直上升運動的持續(xù)發(fā)展提供了有利的條件。隨著西風(fēng)槽的東移，強降水區(qū)逐漸向東移動，配合著西南低空急流源源不斷地輸送南海暖濕氣流，高郵市出現(xiàn)了大暴雨、局部特大暴雨的強降水天氣。隨著系統(tǒng)東移入海及急流的明顯減弱，該市上空的動力條件變差，此次大暴雨天氣過程趨于結(jié)束。

4 結(jié)論

（1）高層輻散作用、500 hPa冷渦系統(tǒng)及西風(fēng)槽東移、中低層切變線南壓及西南低空急流水汽輸送與本次強降水過程具有密切的聯(lián)系，同時深厚東北冷渦系統(tǒng)為高郵市上空的風(fēng)速輻合提供了條件，該系統(tǒng)的前傾特征能夠造成不穩(wěn)定能量的積累，其后部冷空氣與低空急流暖濕水汽的持續(xù)性交匯有利于暴雨天氣的產(chǎn)生。

（2）高層高空急流分流、深厚的冷渦系統(tǒng)及西風(fēng)槽、低層切變線造成整層的持續(xù)抽吸作用，為高郵市上空垂直上升運動的發(fā)展增強提供了有利的動力條件。

參考文獻

[1] 陶詩言.中國之暴雨[M].北京：科學(xué)出版社，1980.

[2] 丁一匯.暴雨和中尺度氣象學(xué)問題[J].氣象學(xué)報，1994（3）： 274-284.

[3] 錢維宏，蔣寧，杜鈞.中國東部7類暴雨異常環(huán)流型[J].氣象，2016，42（6）：674-685.

[4] 孫繼松，雷蕾，于波，等.近10年北京地區(qū)極端暴雨事件的基本特征[J].氣象學(xué)報，2015，73（4）：609-623.

[5] 俞小鼎.2012年7月21日北京特大暴雨成因分析[J].氣象， 2012，38（11）：1313-1329.

[6] 畢寶貴，張小玲，代刊.2016年超強厄爾尼諾背景下的強對流和極端降水天氣特點[J].科學(xué)通報，2017，62（9）：928-937.

[7] 張萍萍，孫軍，車欽，等.2016年湖北梅汛期一次極端強降雨的氣象因子異常特征分析[J].氣象，2018，44（11）：1424-1433.

[8] 陸漢城.江淮以南地區(qū)暴雨和強降水的中尺度天氣動力學(xué)研究進展[J].暴雨災(zāi)害，2019，38（5）：440-449.