2011年9月陜西關中一次連陰雨中暴雨過程機理分析

胡啟元，馬曉華，侯建忠

(陜西省氣象臺，西安 710014)

2011年9月陜西關中一次連陰雨中暴雨過程機理分析

胡啟元，馬曉華，侯建忠

(陜西省氣象臺，西安 710014)

利用常規觀測資料、NCEP1°×1°再分析資料、衛星云圖資料等，對陜西關中2011年9月5—6日的連陰雨中的暴雨過程進行診斷分析，結果表明：700 hPa切變線、隴南低渦、西南急流和地面冷鋒為此次暴雨的主要影響系統；水汽主要來源于700 hPa；影響系統建立先于強對流云團發展3 h以上；對流云團沿著700 hPa切變線分布區域發展；暴雨時段始終維持強傾斜上升運動；暴雨區落區位于對流云團西側θse值密集區附近，降水強度隨著云頂亮溫的降低而增強；700 hPa暖濕氣流沿850 hPa冷墊爬升，冷暖交匯偏北，強降水發生在冷平流區。

區域性暴雨；中尺度切變線；云頂亮溫；θse分布；溫度平流；陜西關中

秋季連陰雨經常造成嚴重的洪澇災害，而發生在連陰雨中的暴雨會加重洪澇的嚴重程度。因而秋季暴雨的產生機理受到眾多學者研究[1-6]。孫欣等[7]認為暴雨發生在能量鋒區和強上升運動重疊區，當高空鋒區與上升氣流不重疊時降水趨于結束。張曉東[8]研究發現低層暖鋒鋒生產生強上升運動，使對流不穩定性增大，冷空氣從低層入侵并抬升暖濕氣流，使上升運動加強降水增幅，從而產生秋季暴雨。王志超等[9-11]認為鋒生函數表明了冷、暖空氣聚集的程度，對診斷強降雨的發生時段和落區有一定的指示意義。

本文利用常規觀測資料、NCEP1°×1°再分析資料，對2011年9月4—7日陜西連陰雨中5—6日關中區域性暴雨進行分析，為關中秋季暴雨預報提供參考。

1 降水概況

2011年9月4—7日陜西省出現連陰雨天氣過程，其中9月5-6日陜西中部(關中地區)出現區域性暴雨，暴雨持續時間長，降水最強時段出現在5日下午到6日凌晨，降水量呈東西帶狀分布(圖1)。5日08：00—6日08：00，關中地區過程降水量30～100 mm，31縣(區)降水量超過50 mm，最大為寶雞眉縣100.8 mm；350鄉鎮降雨量超過50 mm，最大為咸陽乾縣123.4 mm，暴雨自西向東影響寶雞、咸陽、西安、渭南等地區。

圖1 2011-09-05T08—2011-09-06T08陜西省降水量(單位為mm)

2 天氣形勢及水汽條件

5日08時500 hPa天氣圖上，歐亞中高緯度為兩槽一脊型，河北北部為高壓脊，貝加爾湖西側與東北地區東側為低壓槽，副熱帶高壓(下簡稱副高)中心位于長江中游湖北、重慶一帶，陜西處于副高北側西南氣流中，貝加爾湖低槽底部不斷分裂短波槽東移影響陜西中北部地區；6日08時500 hPa副高主體南退至華南，貝加爾湖低槽南下，西風短波槽加深，槽前西南氣流與副高外圍西南氣流合并加強影響陜西關中地區。

700 hPa天氣圖上，5日08：00(圖2)隴南存在一低渦系統，低渦東側關中地區上空存在中尺度東西向切變線，切變線南側為4～8 m/s的偏南風，有利于水汽在暴雨區輻合。分析700 hPa水汽通量散度可知，水汽主要堆積于寶雞、咸陽西部一帶。區域性暴雨所需水汽條件比較充足，雨區位置基本與水汽輻合區一致。5日20時，低渦底部氣流和副高外圍西南暖濕氣流合并加強為急流，最大風速達到12 m/s，吹向關中的偏東氣流最大風速為6～8 m/s，中尺度切變已加強發展為“人”字形切變，關中大部分地區處在急流左前側，動力、水汽條件十分有利，形成強度為(-2～-6)×10-7g/(cm2·hPa·s)水汽輻合中心，水汽輻合強烈。地面圖上5日08：00—6日08：00冷鋒維持在陜西中部附近，低壓倒槽穩定在四川，鋒區附近降水明顯，暴雨落區基本分布在鋒線后部。

可以看出，西風短波槽、700 hPa切變線、隴南低渦及低渦前的西南急流和地面冷鋒是此次陜西中部暴雨的主要影響系統。水汽輸送主要集中在700 hPa。

圖2 2011-09-05T08和2011-09-05T20 700 hPa高度場(單位為dagpm)與風場

3 云頂亮溫

分析FY2E衛星的TBB分布(圖3)可知，云團總體上是自西北向東南方向移動發展。5日08時，云團初生，對流云團位于隴南地區，云團中心tBBlt;-30 ℃，云團東側有強對流云團產生，這時700 hPa關中上空中尺度切變線已經建立；14時對流云團發展旺盛，覆蓋關中大部分地區，且基本分布在700 hPa切變線附近，云團中心tBBlt;-40 ℃，暴雨區主要出現在寶雞、咸陽西部；20時對流云團有所減弱并且范圍縮小為狹長帶狀，云團中心tBBlt;-20 ℃，降雨強度減弱為2～3 mm/h；6日02時云團再次發展加強，云團中心tBBlt;-50 ℃，降水再次加強，出現短時暴雨。

圖3 2011-09-05—06 FY2E衛星云圖TBB分布(單位：℃)

通過分析天氣形勢、衛星云圖及降水分布特征可以看出：中尺度切變線建立先于強對流云團的發展，時間相差3 h以上，暴雨落區位于對流云團西側。降水強度隨著云頂亮溫的降低而增強，對流云團發展路徑基本與700 hPa切變線走向一致。

4 暴雨機制分析

4.1 垂直上升運動

5日08時地面冷鋒位于秦嶺以北。沿108°N的垂直速度剖面圖(圖4)上，中低層32°N～34°N鋒前垂直上升氣流中心強度達-15×10-3hPa/s。34°N上空925 hPa～700 hPa(鋒面上)上升速度由4日20時的-6×10-3hPa/s(圖略)迅速增大到5日08時的-15×10-3hPa/s，而暴雨基本都出現在這一區域，從云圖上看此時對流運動十分旺盛，6日08時垂直上升氣流中心強度減弱、范圍減小且隨高度升高向北傾斜(圖4)，暖濕氣流傾斜爬升加大了冷、暖空氣的交匯面，有利于區域性暴雨或大暴雨的產生。

4.2 假相當位溫

該次天氣過程發生在夏末秋初，相對于盛夏暴雨來說能量條件較差，在對流較弱的背景下中尺度系統的影響對暴雨落區和強度有更加重要的作用。

圖4 2011-09-05T08(a)和2011-09-06T08(b)沿108°N垂直速度 (單位為10-3 hPa·S-1)

5日08時700 hPaθse分布圖(圖5)上,四川—陜南西部為θsegt;70 ℃的寬廣高能區，而在河套北部存在θselt;45 ℃的低能中心，其底部有低能舌伸向陜西中部，35°N附近關中暴雨區位于高、低能之間θse線比較密集的區域，同時能量垂直剖面上暴雨區附近θse500-θse700≤-5 ℃，θse500-θse850gt;-5 ℃，不穩定能量的水平和垂直分布都有利于對流發生。5日20時，高能舌略有南退，暴雨落區位于高能中心北側的能量鋒區中。6日08時，θsegt;70 ℃區域有所南退，而東側θsegt;70 ℃區發展到關中東部，高低能之間的能量鋒區由5日東西走向轉變為6日的西南—東北走向，5日20：00—06日08：00，暴雨分布在鋒區偏北側，可以看出暴雨落區隨著能量鋒區位置走向的變化而變化。

θse場演變分析表明：暴雨發生在能量鋒區中，而不是高能中心。

圖5 2011-09-05T08和2011-09-06T08 700 hPaθse分布(單位為℃)

4.3 溫度平流

9月5日08：00 700 hPa溫度平流圖(圖略)上，陜西中南部受中心為5×10-5℃/s的暖平流控制，暖平流中心呈西南—東北走向，與暖濕氣流運動方向一致，其兩側存在兩股冷平流，分別位于隴南和重慶北部；850 hPa陜北南部到關中西部為-1×10-5℃/s狹長偏東冷平流區，強暖平流中心位于安康附近。5日20：00，700 hPa(圖6)強度為(2～4)×10-5℃/s的暖平流區已覆蓋關中上空大部地區，較08時強度減弱，范圍增大，在暴雨區上空起到暖蓋的作用，關中西部暖平流普遍大于4×10-5℃/s；850 hPa整個關中地區處于0 ℃線附近，即冷暖平流交匯區域，北側偏東冷平流12 h由-1×10-5℃/s發展至(-2～-3)×10-5℃/s，南側暖平流中心減弱為5×10-5℃/s。

分析表明，暴雨期間暖平流主要位于700 hPa，冷平流主要位于850 hPa，而850 hPa冷平流起冷墊作用，700 hPa暖濕氣流沿冷墊爬升與冷平流交匯形成強降水是區域性暴雨產生的主要因素，強降水發生在冷平流區。

圖6 2011-09-05T20溫度平流(單位：10-5 ℃/s)

5 結論

(1) 此次過程發生在貝加爾湖低槽底部小槽南下的背景下，東移加強的西風短波槽、700 hPa切變線、隴南低渦及低渦前的西南急流和地面冷鋒是陜西中部區域性暴雨的主要影響系統。水汽輸送主要集中在700 hPa。

(2) 中尺度切變的建立先于強對流云團的發展，云團發展路徑與700 hPa切變線走向基本一致；暴雨落區位于對流云團西側。降水強度隨著云頂亮溫的降低而增強。

(3) 暴雨發生時維持強勁的傾斜上升運動，暴雨落區位于上升支北側。暴雨大部分分布在θse值密集區附近，而不是高能中心。

(4) 700 hPa暖濕氣流沿850 hPa冷墊爬升，爬升過程中冷暖交匯偏北，強降水發生在冷平流區。

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胡啟元，馬曉華，侯建忠.2011年9月陜西關中一次連陰雨中暴雨過程機理分析[J].陜西氣象，2014(5)：21-25.

1006-4354(2014)05-0021-05

2013-12-24

胡啟元(1989—)，男，陜西西安人，漢族，學士，助理工程師，從事天氣預報及技術研究。

收稿日期：陜西省氣象局預報員專項項目(2013Y-8)

P458

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