遼寧省東南部一次暴雨過程動力診斷分析

李吉 楊晶 王俊超 趙雷 王麗麗 曲驊倩 朱津輝 馮冬蕾

摘要 [目的]對2015年8月2～4日遼寧東南部地區一次由東北冷渦引起的大范圍持續性暴雨過程進行動力診斷分析。[方法]采用FNL一日4次再分析資料，分辨率為1°×1°，結合Micaps格式地面、高空觀測資料，分析2015年8月2～4日遼寧東南部地區一次持續性暴雨過程的降水實況、環流背景和動力條件。[結果]東北地區上空有深厚低壓系統，東側阻塞高壓和南側副熱帶高壓阻止其東移南壓；暴雨發生地區位于強盛的低空急流出口左側區域、高空急流入口區的右側，低空急流促使底層風場切變輻合，高空急流使得高空存在一個明顯的“抽吸”作用；低空輻合、高空輻散的散度場分布有利于空氣的上升運動；暴雨發生地區存在廣義濕位渦正異常區，且廣義濕位渦正異常區域與未來6 h暴雨區域及暴雨強度有良好的對應關系。[結論]該研究為暴雨預報提供指示性因子。

關鍵詞 東北冷渦；暴雨；環流背景；動力條件；廣義濕位渦

中圖分類號 S161.6 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）34-300-03

東北冷渦是我國東北地區特有的天氣系統，鄭秀雅等[1]在《東北暴雨》中定義為：在500 hPa天氣圖上115°～145°E、35°～60°N的范圍內出現的等高線閉合圈，且有冷中心或冷槽配合，持續3 d或3 d以上的低壓環流系統。陶詩言[2]將出現在50°～60°N、40°～50°N、35°～40°N的東北冷渦分別定義為北渦、中渦、南渦。東北冷渦一年四季均可能出現，孫力等[3]根據1956～1990年資料統計得出，4～10月東北地區天氣37%受冷渦影響，特別是夏季受冷渦影響的天氣達42%。冷渦活動有明顯的季節變化[4]，6月最多，平均多達44.19%。東北低壓或冷渦型是我國主要暴雨的大形勢之一[2]，常給東北地區、華北北部造成暴雨。冷渦在生成初期產生的區域性降水以穩定性或混合性為主，在整個過程中均

可伴有暴雨、雷暴、冰雹、短時大風，甚至龍卷等強對流天氣。

筆者在此采用FNL一日4次再分析資料，分辨率為1°×1°，并結合Micaps格式地面、高空觀測資料，從降水實況、環流背景和動力條件方面，對2015年8月2～4日遼寧東南部地區一次由東北冷渦引起的大范圍持續性暴雨過程進行診斷分析，探究此次較大范圍的暴雨降水天氣過程的動力成因。

1 降水實況

在東北冷渦的影響下，2015年8月2～4日遼寧東南部地區有持續性降水天氣過程，主要降水時段集中在3日20：00～4日08：00。由圖1可見，3日20：00～4日02：00暴雨出現在大連地區和本溪地區，4日02：00～08：00暴雨區域從大連地區至本溪地區呈帶狀分布，出現暴雨的區域明顯擴大，出現特大暴雨的區域也增多。

2 環流背景分析

由3日20：00 500 hPa高度場（圖2a）可知，在我國東北地區有一高空冷渦即東北冷渦，其中心位于東北地區北部，中心最低值達5 560 gpm。由該低值系統伸出一深槽延伸至華北地區，副熱帶高壓西伸北抬覆蓋了我國的華東和華南地區。穩定少動的副熱帶高壓和高空槽阻止東北冷渦的東移，冷渦長時間停留在東北地區，有利于降水的維持。

從3日20：00 850 hPa高度場（圖2b）可以看到與500 hPa相對應的影響系統（東北冷渦和副熱帶高壓），且這2個系統的位置與500 hPa高度場基本一致，說明高低空配置一致，是深厚的天氣系統，移速緩慢且持續時間長，有利于暴雨的發生。

3 動力場成因分析

3.1 高低空急流

研究表明，中尺度低空急流輸送的水汽及水汽輻合使低層維持準飽和狀態，為強對流風暴的發生發展提供了低層濕層條件[5-6]。同時低空急流的出現有利于空氣進行輻合抬升運動，因此暴雨過程多伴有風速>12 m/s的低空急流。由圖3a1可見，4日02：00 850 hPa西南低空急流非常強盛，從江淮流域一直延伸至遼寧省東南部，且位于山東半島北部的急流中心風速達20 m/s以上；該低空急流軸位于副熱帶高壓的西北側，遼寧省東南部地區位于低空急流出口的左側區域。低空急流軸兩側有較強的風速水平切變，它使風場輻合，有利于遼寧東南部空氣的垂直上升運動。

4日02：00、08：00 200 hPa高度場上有高空急流（圖3b），從我國華北地區至東北地區東部有風速>48 m/s的強盛的高空急流；遼寧東南部地區位于高空急流入口區的右側，在高空存在一個明顯的“抽吸”作用，有利于空氣的垂直上升運動，為暴雨的發生提供了有利條件。

高空急流入口、出口區與低空急流的相對位置很大程度上決定了強天氣的

落區，低空急流位于高空急流入口區的右側，同時高空急流

3.2 散度分布

由圖4可見，4日08：00低空850 hPa遼寧東南部地區均處于輻合地區，且遼寧東部山區有大于10-4 s-1的強烈輻合運動；同一時刻高空500 hPa散度圖上輻散區域在遼寧東南部地區呈條帶狀分布，輻散也比較明顯。低空輻合、高空輻散有利于空氣的上升運動，強烈的上升運動是暴雨發生的重要動力條件之一，且低空輻合、高空輻散區域與降水實況中的暴雨區域基本一致。

雨過程的研究中，把水汽梯度效應與大氣動力過程聯系起來，廣義濕位渦的異常可以類似于濕位渦那樣作為暴雨天氣發生的動力識別示蹤物。一般來說，廣義濕位渦出現正異常與暴雨天氣存在聯系，在此取廣義濕位渦的值>1.5 PVU為正異常。

由圖5可見，3日20：00廣義濕位渦出現正異常的區域在遼寧省南部地區呈帶狀分布，廣義濕位渦最大值達2.0 PVU，4日02：00廣義濕位渦正異常區主要位于整個遼寧省東南部地區，廣義濕位渦最大值增大至2.5 PVU，且存在大連地區和遼寧東部山區2個廣義濕位渦大值中心。與降水實況對比，發現廣義濕位渦正異常區域與未來6 h暴雨區域及暴雨強度有良好的對應關系，因此可以考慮把廣義濕位渦作為暴雨預報的指示性因子之一。

4 結論

（1）此次東北冷渦天氣過程的環流形勢為：冷渦位于東北北部，其前部鄂霍茨克海有阻塞高壓，其南部有穩定少動的副熱帶高壓，阻止冷渦東移南壓。高低空配置基本一致，為深厚系統，有利于暴雨天氣的形成。

（2）遼寧省東南部暴雨地區位于強盛的低空急流出口的左側區域、高空急流入口區的右側。低空急流軸兩側較強的風速水平切變使風場輻合，高空急流使得遼寧省東南部地區在高空存在一個明顯的“抽吸”作用，有利于空氣的垂直上升運動，為暴雨的發生提供了有利條件。

（3）遼寧省東南部暴雨發生地區的散度呈現出850 hPa低空輻合、500 hPa高空輻散的形勢，低空輻合、高空輻散有利于空氣的上升運動，為暴雨的發生提供了重要條件。

（4）遼寧省東南部地區存在廣義濕位渦正異常區，廣義濕位渦正異常區域與未來6 h暴雨區域及暴雨強度有良好的對應關系，因此可以考慮把廣義濕位渦作為暴雨預報的指示性因子之一。

安徽農業科學 2015年

參考文獻

[1] 鄭秀雅，張延治，白人海.東北暴雨[M].北京：氣象出版社，1992：19-43.

[2] 陶詩言.中國之暴雨[M].北京：科學出版社，1980：225.

[3] 孫力，鄭秀雅，王琪.東北冷渦的時空分布特征及其與東亞大型環流系統之間的關系[J].應用氣象學報，1994，5（3）：297-303.

[4] 黃秀娟，朱其文，劉實.前夏東北冷渦活動期東亞阻塞形勢的特征分析[C]//東北冷渦研究文集.沈陽：遼寧出版社，1997：30-34.

[5] 陳力強，陳受鈞，周小珊，等.東北冷渦誘發的一次MCS結構特征數值模擬[J].氣象學報，2005，63（2）：173-183.

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