延安盛夏一次強降水天氣過程成因分析

袁 媛，董金芳，陳小婷，胡 皓(.陜西省氣象臺，西安 7004；.陜西省農業遙感信息中心，西安 7004)

延安盛夏一次強降水天氣過程成因分析

袁 媛1，董金芳2，陳小婷1，胡 皓1
(1.陜西省氣象臺，西安 710014；2.陜西省農業遙感信息中心，西安 710014)

利用NCEP1°×1°的6 h再分析資料對2013年延安地區盛夏一次強降水天氣過程進行診斷分析。結果表明：暴雨發生時，延安地區上空高層反氣旋性渦度，低層氣旋性渦度及700 hPa以上強烈的上升運動為該地區持續性強降水的發生、發展提供了動力條件。暴雨前期700 hPa水汽一部分沿副高外圍從南海進入陜西境內，另一部分來自孟加拉灣；暴雨后期延安地區水汽一部分來自孟加拉灣，另一部分來自臺風蘇力外圍的偏東氣流。等θse線密集區集中在延安附近，是不穩定能量集中的區域，為延安地區出現強降水提供了充足的能量。

強降水；渦度；垂直速度；水汽；延安

1 雨情概況

2013年7月11日08時至14日08時，延安地區普遍出現強降雨天氣過程。暴雨落區主要集中在延安北部，累計降雨量最大為延川縣198.1 mm，其次是延長縣152.5 mm，再次為延安縣134.9 mm。分析延川、延長、延安三站的逐小時雨量發現(圖略)，強降水發生時段主要集中在11日夜間到12日白天。延川站暴雨日為11日08時—12日08時，雨量為131 mm；延長站的暴雨日為12日08時—13日08時，雨量為91.9 mm；延安暴雨日為兩天，分別為11日08時—12日08時和12日08時—13日08時，雨量分別為62.2 mm和64.5 mm。延安地處黃土高原，年降雨量少，出現暴雨日少，由于地質特點和防雨能力較差，一旦發生持續性強降水就容易引發災害，因此很有必要對延安持續性強降水進行研究。井喜等[1]分析了遠距離臺風影響陜北突發性暴雨成因，結果表明：子長特大暴雨是由于β中尺度強對流云團在子長重復出現而產生的。朱海利等[2]通過對發生在陜北子長特大暴雨過程的各種要素現象分析，認為此次特大暴雨是由β中尺度強對流云團產生的，具有典型的對流單體形成過程的特征。劉慧敏等[3]對2007年秋季陜北一次極端連陰雨過程的環流形勢、動力結構、水汽輸送等進行了分析。盧珊等[4]對2011年7月上旬先后發生在陜北和陜南的兩次暴雨天氣過程的大尺度環流特征進行對比分析。這些研究成果為科研人員對延安暴雨的機理認識打下了良好的基礎。本文分析總結2013年7月11日—14日強降水天氣過程，試圖找到此類天氣的成因和形成機理，為今后延安持續性強降水預報提供有益的預報思路。

2 大尺度環流特征及影響系統分析

7月10日20時500 hPa高空圖上(圖略)，歐亞中高緯度呈“兩槽一脊”型，高壓脊位于貝加爾湖附近，兩低槽分別位于西伯利亞和鄂霍次克海附近。新疆東部有低槽東移，高原上多短波槽活動，副高588 dagpm線控制長江下游地區，584 dagpm線控制陜北南部到隴南一帶，陜西受副高外圍西南氣流控制，臺風蘇力位于我國以東洋面,臺風中心位于135°E、25°N附近。700 hPa高空圖(圖略)上，河套—隴東—四川有一切變線。7月11日08時500 hPa高空圖(圖1)上，西伯利亞槽底部分裂的冷空氣向南擴散到內蒙中東部地區，內蒙中部到青海一線有一低槽，副高584 dagpm線穩定略西伸，控制陜北南部，經隴南到高原東部一帶，588 dagpm線西伸到長江中下游附近。臺風蘇力西伸北抬，阻礙副高東退南落，使得副熱帶高壓長時間穩定少動，低槽后部的冷空氣與副高外圍的暖濕氣流在陜北上空交綏。700 hPa高空圖(圖略)上陜北—寧夏—隴南有一切變，從孟加拉灣到延安南部有明顯的偏南氣流，風速為8～10 m/s。850 hPa高空圖(圖略)上四川東北部到陜南一帶有偏南風輻合和弱切變。12日08時500 hPa圖上(圖略)西伯利亞槽減弱東南移到貝加爾湖附近，中高緯度低槽向東南移動到達青海東部，副高588 dagpm線東退到河南中部到湖北中部地區，臺風蘇力移動到臺灣以東，臺風中心位于127°E、27°N附近。13日20時，500 hPa高空圖(圖略)上，新疆東部到青海西部有低槽生成，高原有低值系統維持，低槽前部東移到陜西西部地區，副高584 dagpm線在40°N附近，588 dagpm線略有東退，臺風蘇力中心位于福州附近。

分析可知:7月11日08時至14日08時副高外圍的暖濕氣流與西風槽帶來的冷空氣在陜北上空交綏，低層有切變線相配合，造成延安持續性強降水天氣。

圖1 2013-07-11T08 500 hPa高度場(實線，單位為dagpm)和溫度場(虛線，單位為K)

3 物理量場分析

3.1 渦度

從沿110°E渦度垂直剖面圖可以看出，10日20時36°N上空500 hPa以下為正渦度，500 hPa以上為負渦度。12日08時36°N暴雨區上空，正渦度區從500 hPa上升到400 hPa，其中心位于600 hPa，數值為6×10-5s-1(圖2)，這種形勢一直維持到13日08時。分析逐小時雨量分布可以看出延川、延長、延安三站的降水峰值都出現在12日。13日14時開始，36°N上空正渦度所在的高度下降，降水隨之減弱。由垂直渦度的空間配置與降水量峰值的關系看出：高層反氣旋性渦度，低層氣旋性渦度，這種配置長時間維持在延安上空，對延安暴雨的發生、發展提供了動力條件，有利于低層渦旋、切變線的生成，是暴雨發生的必要條件。

圖2 2013-07-12T08沿110°E渦度垂直剖面圖(單位：10-5s-1)

3.2 垂直速度

2013年7月11日08—20時沿110°E垂直速度剖面圖(圖略)上,暴雨發生區域在37°N附近，700 hPa以下為上升運動。12日08時(圖3)，暴雨區上空有一深厚的上升運動區,上升運動從800 hPa伸展到250 hPa,最大中心位于450 hPa處，中心值為-1.8×10-3hPa/s。12日午后上升速度所在高度下降，降水減弱。14日02時上升速度的最大高度為450 hPa，延川站14日06時1 h降水量為12.6 mm。由以上分析得出強烈的上升運動觸發不穩定能量釋放, 為大暴雨產生和維持提供動力條件，并與強降水時段相吻合。

圖3 2013-07-12T08沿110°E垂直速度垂直剖面圖(單位：10-3 hPa/s)

3.3 水汽

分析各層水汽通量矢量演變圖(圖略)可以看出，延安暴雨過程的水汽主要來自700 hPa。700 hPa的水汽通量矢量圖(圖略)上,11日08時延安水汽通量一部分自副高外圍從南海進入陜西境內，一部分由孟加拉灣進入。11日20時(圖4a)陜北南部水汽通量增大到9 g/(cm·hPa·s)，水汽通量散度為-4×10-7g/(cm2·hPa·s)。11日20時至12日14時水汽通量散度輻合大值區一直維持在陜北南部，充足的水汽條件使陜北南部在12日出現暴雨峰值，延川、延長、延安三站小時降雨量均超過10 mm/h。12日午后水汽通量散度在陜北南部減弱(圖略)，降水也隨之減弱。12日20時(圖略)臺風蘇力西進北上，13日14時水汽通量矢量圖(圖略)上，水汽隨著臺風蘇力外圍偏東氣流與孟加拉灣向北輸送的水汽一起輸送到陜西。臺風蘇力開始遠距離影響陜北暴雨的形成，其外圍的偏東氣流為暴雨提供水汽條件。14日02時的水汽通量矢量圖(圖4b)上,延安暴雨的水汽一部分來自孟加拉灣，一部分來自臺風蘇力外圍的偏東氣流。水汽通量散度在陜北南部達到-2×10-7g/(cm2·hPa·s)，偏東氣流和偏南氣流帶來的水汽在陜北南部輻合，使得強降水在14日凌晨又一次出現，延川14日05時出現短時強降水，1小時降水量為12.6 mm。

由以上分析可以得出，暴雨前期700 hPa水汽一部分沿副高外圍從南海進入陜西境內，一部分來自孟加拉灣。暴雨后期臺風蘇力西進北上，延安暴雨的水汽一部分來自孟加拉灣，一部分來自臺風蘇力外圍偏東氣流。

3.4 能量場

7月10日20時850 hPa等θse圖上(圖略)陜南到關中北部都是高能區，中心值為80℃，高能軸位于陜南—河南中部—山東一線，成東北—西南向。代表了高溫、高濕且不穩定的暖氣團。內蒙中部—銀川—西寧沿線以北為θse的低值區，代表了干冷氣團。從圖上可以看出來自北部的干冷氣團夾擠著陜西中南部暖濕氣團，形成不同屬性氣團的激烈交匯，等θse線密集區集中在延安附近，是位勢、濕斜壓不穩定能量集中的區域，蘊藏著可供中尺度對流發展所必須的不穩定能量，為延安地區出現強降水提供了充足的能量。等θse線密集區這種能量場分布維持到13日08時，之后能量鋒區減弱，降水減弱結束。

圖4 2013-07-11T20(a)和2013-07-14T02(b)700 hPa水汽通量矢量(單位：g/(cm·hPa·s))和水汽通量散度(單位：10-7 g/(cm2·hPa·s)圖

4 結論

(1)西風槽帶來的冷空氣與副高外圍的暖濕氣流在陜北上空交綏，低層有切變線相配合，造成延安持續性強降水。

(2)暴雨發生時，高層反氣旋性渦度，低層氣旋性渦度，這種配置長時間維持在延安上空，對延安暴雨的發生、發展提供了動力條件，有利于低層渦旋、切變線的生成，是暴雨發生的必要條件。

(3)暴雨過程的水汽主要來自700 hPa。暴雨前期700 hPa水汽一部分沿副高外圍從南海進入陜西境內，另一部分來自孟加拉灣。暴雨后期隨著臺風蘇力的西進北上，延安暴雨的水汽一部分來自孟加拉灣，一部分來自臺風蘇力外圍的偏東氣流。

(4)等θse線密集區集中在延安附近，為延安地區出現強降水提供了充足的能量。

[1] 井喜，賀文彬，畢旭，等.遠距離臺風影響陜北突發性暴雨成因分析[J].應用氣象學報，2005，16(5):655-662.

[2] 朱海利，杜毓龍，雷崇典.中-β尺度對流單體造成局地特大暴雨分析[J].咸陽師范學院學報，2004(2):48-51.

[3] 劉慧敏，魏娜，萬宏衛.陜北一次秋季連陰雨過程的天氣動力分析[J].陜西氣象，2010(1)：12-13.

[4] 盧珊，賀皓，李建科，等.2011年7月上旬陜西兩次暴雨過程對比分[J].陜西氣象，2012(2)：7-12.

袁媛，董金芳，陳小婷，等.延安盛夏一次強降水天氣過程成因分析[J].陜西氣象，2014(2)：6-9.

1006-4354(2014)02-0006-04

2014-01-16

袁媛(1983—)，女，漢族，河北正定人，碩士，工程師，從事短期預報及研究。

中國氣象局預報員專項項目(CMAYBY2014-069);陜西省氣象局預報員專項項目(2014Y-20)

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