2013年7月1～2日鐵嶺暴雨過程成因分析

摘要 采用常規資料、衛星云圖資料、自動站資料等，對2013年7月1～2日鐵嶺地區出現的暴雨到大暴雨天氣過程進行診斷分析。結果表明，700和850 hPa低渦、切變線使中低層輻合加強，形成較強的動力和水汽輻合；副熱帶高壓穩定加強與不斷加深的高空槽共同作用，導致副熱帶高壓后部深厚的暖濕氣流與西風槽前冷空氣在本交綏，加強了垂直切變，對鐵嶺地區暴雨、大暴雨的形成具有重要作用。華北氣旋是產生暴雨的主要天氣類型，低空急流、切變線、深厚的濕區、強而深厚的上升運動為此次暴雨提供了有利的水汽、熱量和動力條件。

關鍵詞 暴雨過程；副熱帶高壓；診斷分析；成因；鐵嶺地區

中圖分類號S161.6文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）30-10604-05

作者簡介龐麗英（1965- ），女，遼寧鐵嶺人，高級工程師，從事短期天氣預報服務工作。

2013年7月1～2日受華北氣旋倒槽和高空槽的共同影響，鐵嶺地區出現區域性暴雨、部分地區大暴雨天氣過程。各地觀測站降水量分別為鐵嶺101.8 mm、開原92.5 mm、西豐67.7 mm、昌圖50.7 mm、調兵山107.4 mm，其中全市111個區域自動氣象觀測站中，有27個站點雨量超過100.0 mm，主要分布在鐵嶺西部、昌圖西南部以及調兵山地區，最大雨量出現在鐵嶺縣鎮西堡鎮，為143.1 mm（圖1）。 此次降水過程從1日早晨開始至2日14：00前后結束，主要降水時段出現在1日夜間到2日上午，降水時空分布不均，夜間降水集中出現在鐵嶺新城、銀州區、調兵山市、鐵嶺縣、昌圖縣、開原市西南部地區，2日白天降水主要在西豐縣、開原市東部山區。此次暴雨過程以穩定降水為主，圖1鐵嶺市2013年7月1日08：00～2日14：00降雨量降水時段集中，影響范圍廣。依據《遼寧省氣象災害評估方法》，此次降水為一級暴雨，屬于最嚴重級別。但由于降水最強地區位于鐵嶺西部、昌圖西南部平原，因此未出現災情，只有市區低洼路段出現積水。筆者利用地面加密自動站資料、常規探空資料、衛星云圖以及T639物理量、日本、歐洲數值預報產品輸出資料，對此次降水過程的成因進行了分析，通過環流背景、高低空系統配置、中尺度、物理量場診斷分析及對多家數值預報結果進行檢驗，以期總結區域暴雨和大暴雨產生的原因及預報方法。

1環流背景分析

1.1500 hPa環流形勢7月1日08：00 500 hPa（圖2a），中高緯度為2個低渦，歐亞地區鄂海阻塞高壓崩潰，貝湖以西高緯度地區冷渦繼續維持，渦后不斷有冷空氣南下東移，中緯度維持緯向環流，內蒙至東北地區北部為一低渦，中心在120°E、48°N附近，遼寧處在低渦南部高空槽前，副高北脊線穩定在31°N左右，溫度槽落后于高度槽，有利于系統的進一步發展。隨著貝湖冷空氣東移南下，中緯度環流徑向度加大，1日20：00～2日08：00副高加強西伸北抬，貝湖高脊建立，海上高壓加強，高壓脊伸向130°E、60°N，形成高壓壩，致使冷空氣在遼寧堆積，2日08：00達到最強，有利高空槽加深（圖2b、c）。遼寧處在加深的槽前西南流場中，正的渦度平流使上升運動加強，為暴雨形成提供有力的動力條件，槽加深的過程也是鐵嶺地區降水加強的過程，2日 20：00低渦東移，強降水結束（圖2d）。

1.2850 hPa環流形勢1日08：00 700 hPa和850 hPa圖上，遼寧處在東北低渦底部，中心位于120°E、48°N附近，EN-SW向切變線位于遼寧西部河套至蒙古一帶，850 hPa 144 dagpm線呈EN-SW走向西伸到撫順-渤海灣，急流不明顯。1日20：00～2日08：00 700 hPa和850 hPa圖上（圖3），低渦南掉加強，鐵嶺地區為低渦控制；850 hPa 144 dagpm線東退海上，切變線移至遼寧，經山東半島伸向遼寧中部，冷暖空氣交綏，使水汽強烈幅合上升，850 hPa錦州、沈陽、大連風速分別達12、16、14 m/s，西南急流生成（圖3b）。西南急流的建立為暴雨的產生提供了充沛的水汽條件。另外2日08：00在遼寧西部（錦州）偏北風為16 m/s、而沈陽西南風達20 m/s，存在較大的風速切變，風速輻合有利于水汽和能量堆積，促進上升運動發展，這也為暴雨的產生提供了有利條件。

1.3地面形勢降水前期，海上高壓強大，河套到廣大的蒙古地區在低壓環流之中，隨著冷空氣的滲入，貝湖至蒙古高壓建立（圖4），1日20：00貝蒙高壓打通，東北地區輻合明顯，使河套地區低壓發展為華北氣旋，2日02：00中心氣壓為995 hPa，位于河北地區，2日08：00低中心移至遼寧中部，中心992.5 hPa，發展最強；與此同時1日23：00蒙古高壓加強范圍擴大，輻合區東移加強與華北氣旋相遇，遼寧北部、西北部強降水開始。暴雨和大暴雨落區基本上在氣旋切變的北端，這個區域是高空北支的偏西氣流與低空的西南急流疊加的地方，高低空急流的耦合促進了地面氣旋的輻合發展，使暴雨得以加強和維持。

由圖5可見，1日20：00抬升凝結高度較低，為981 m，說明暖云層較厚，云底較低；從探空資料的物理量中可以看出，降水開始前后，K指數在29～36 ℃，具有不穩定的潛勢，但沙氏指數>0 ℃、假相當位溫垂直變化很小，Cape值也很小，表明此次降水以穩定性水為主。1日20：00地面至850 hPa 的相對濕度在85%以上，600～700 hPa有干層，至2日08：00，干層消失，地面至500 hPa相對濕度均在85%以上，比濕700 hPa以下大于10 g/kg，近地層接近15 g/kg，說明水汽充沛濕層較厚。

3物理量診斷分析

3.1水汽條件對于大范圍的強降雨天氣，源源不斷的水汽供應是必不可少的重要條件之一。從水汽通量散度場沿123.52°E、42.18°N（鐵嶺站）時間高度剖面圖（圖6）可以看出，1日20：00鐵嶺上空925～400 hPa水汽通量散度為負值，負值中心在500 hPa，高層有弱的水汽通量輻合，此時鐵嶺市區、鐵嶺縣陸續開始出現降水天氣；2日08：00，水汽通量散度中心的數值逐漸增大，輻合中心位于700～850 hPa，強度為-2.9×10-6 g/（cm2·hPa·s），隨著輻合的加強，降水強度加強，500 hPa以上基本為水汽通量輻散區。隨著輻散區

3.2動力條件從1日08：00～3日08：00垂直速度場沿123.52°E、42.18°N（鐵嶺站）時間高度剖面（圖7）可以看出，整個降水過程，從高層至低層均位于上升運動區；1日20：00鐵嶺站垂直速度為-300×10-4 hPa/s，而后經歷一個上升運動先加強后減弱的過程；在2日08：00，上升運動達到最大值，為-850×10-4 hPa/s，大值中心位于400～500 hPa，說明中低層有很強的上升氣流，強烈的上升運動導致鐵嶺地區出現強降水[1]，昌圖通江口小時雨量為35.3 mm。可見，強降水區具有強而深厚的上升運動，這對降水的強度與落區預報有較好的指示意義[2-3]。

3.3熱力條件從1日08：00～2日20：00假相當位溫場（圖8）可看出，1日20：00假相當位溫高值區近似緯向型分布，大值中心（>80 ℃）位于黃河下游地區，鐵嶺地區位于假相當位溫大值中心西北部的高能舌之中；2日08：00，能量軸（假相當位溫線密集區）是由東北移動并逐漸南壓的過程，假相當位溫密集區集中在山東半島至渤海灣，位于呈東北-西南走向，鐵嶺地區位于高能舌頂部強而寬的假相當位溫鋒區中，低層高濕的不穩定能量與中層向下滲透的冷空氣，導致中低層位勢不穩定建立，為此次強降水過程提供了一定的熱力條件[4]。

4中尺度分析

4.1中尺度預報潛勢分析1日08：00～2日08：00為500 hPa冷渦底部槽加深過程，冷空氣源源不斷向遼寧輸送，1日注：a.1日08：00；b.1日20：00；c.2日08：00；d.2日20：00。

4.2紅外云圖分析兩部分云系影響，導致鐵嶺地區出現暴雨、大暴雨天氣。由圖10可見，1日08：00紅外云圖110°～130°E范圍內云帶分散，河套地區、東北地區為分散的云團，鐵嶺地區處在云帶頂端弱云區內；14：00后河套地區云團合并東移，華北氣旋生成沿渤海灣東北移動，氣旋頂部和后部輻合加強，有中尺度云團生成，偏東移動，19：00進入遼寧渤海灣后迅速發展，并沿副高外圍東北移動，與低空急流軸向基本一致；22：00～23：00云團移至遼寧中北部地區，強降水開始影響鐵嶺縣大部、調兵山及中東部地區鄉鎮。與此同時遼寧西北部的高空槽云系，隨氣旋移動而北抬東移，并產生尺度較小但強度較強的云團（22：30圖像），影響昌圖地區，致使昌圖西北地區小時雨量達20～35 mm；2日02：30，云帶的西南側又有中尺度云團生成，由于整個云帶隨副熱帶高壓東擺偏東北移動，因此鐵嶺市西部、西北部及中部地區降水再次加大，2日05：30云團東移與高空槽云系合并影響鐵嶺市東部、東北部地區，此時全市大部均已出現暴雨；07：00～08：00云系東移，強降水主要集中在鐵嶺市東部地區，西部降水減弱，11：00～14：00氣旋逐漸移出鐵嶺市，東部地區降水減弱到結束。

5數值預報產品檢驗

對于此次過程各家形勢場預報與實況基本吻合，但降水量級、降水落區有偏差。歐洲預報形勢穩定，日本降水量級預報鐵嶺站33 mm較實況偏小，強降水落區北部沒報出來；國家局指導預報，東部地區暴雨范圍，有較高的實用價值；T639預報產品多、空間和時間尺度細，有利于精細化預報，可以作為預報依據。

6結論

（1）副高的盤踞與高空偏北低渦中擴散南下的冷空氣、東北東部高脊的穩定發展、華北氣旋加強東北移動是造成此次區域性暴雨和大暴雨的有利環流形勢。700和850 hPa低渦、切變線使中低層輻合加強，形成較強的動力和水汽輻合；副熱帶高壓穩定加強與不斷加深的高空槽共同作用，導致副熱帶高壓后部深厚的暖濕氣流與西風槽前冷空氣在鐵嶺地區交綏，加強了垂直切變，對該地區暴雨、大暴雨的形成具有重要作用。

（2）華北氣旋是造成遼寧夏季暴雨的天氣類型之一，把握氣旋的強度、路徑及系統的配置是準確預報暴雨的關鍵。

（3）低空急流不但能把水汽、熱量向北輸送，且能在其前方產生強大的輻合上升運動，為這次暴雨提供了有力的動力條件。

（4）強降水區具有強而深厚的上升運動，對降水的強度與落區預報有較好的指示意義。鐵嶺地區位于高能舌頂部強而寬的假相當位溫鋒區中，低層高濕的不穩定能量與中層向下滲透的冷空氣，導致中低層位勢不穩定建立，為此次強降水過程提供了一定的熱力條件。

參考文獻

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