2014與2015年陜西首場暴雨對比分析

屈麗瑋，姚　靜，井　宇，郭大梅

(陜西省氣象臺，西安　710014)

?

2014與2015年陜西首場暴雨對比分析

屈麗瑋，姚靜，井宇，郭大梅

(陜西省氣象臺，西安710014)

摘要：利用常規觀測資料、NCEP1°×1°再分析資料、FY-2E衛星資料、漢中多普勒雷達資料，對2014 和2015 年陜西春季首場暴雨過程進行對比分析，結果表明：兩次暴雨過程的環流形勢和影響系統均屬典型的陜西春季暴雨形勢“南北雙槽型”；2014年暴雨過程水汽輻合強度較弱，700 hPa和850 hPa水汽輻合中心均位于陜南，2015年暴雨過程850 hPa水汽輻合較強，是水汽的主要來源；2014年暴雨過程動力條件稍差，大氣層結表現為對流穩定，是穩定性降水，2015年暴雨過程為對流性降水，與夏季暴雨過程相似，其能量條件和動力條件較好；從衛星云圖和雷達回波上看，2014年過程以層狀云降水為主，維持時間較長，2015年暴雨過程中尺度對流云團在陜南西部停留時間較長，漢中不斷有新的云團生成，為明顯的積層混合云降水。

關鍵詞：春季暴雨；高空急流；水汽條件；上升運動

暴雨是影響陜西的主要災害性天氣之一。陜西的暴雨主要發生在6—10月，出現在春汛期(4—5月)的暴雨較少，因而對暴雨的研究也多集中于夏季[1-7]，關于春季暴雨的研究較少[8-10]。2014、2015年連續兩年陜西春季出現暴雨，因其預報難度大且服務敏感度高，因此有必要進行研究。利用常規觀測資料、NCEP1°×1°再分析資料對2014年和2015年連續兩年出現的首場春季區域性暴雨過程進行動力學和熱力學診斷分析，并利用漢中雷達和FY-2E衛星云圖資料進行分析，分析總結陜西春季首場暴雨的特征，為此類天氣的預報提供參考。

1過程概況

2014年陜西首場暴雨過程(以下簡稱2014年過程)出現在4月10日08:00—11日08:00，其中，寧強降水量70.3 mm、漢中65.8 mm、南鄭61.4 mm、鎮巴51.9 mm、勉縣51.8 mm。主要降水時段為10日夜間至11日凌晨，最大小時雨強出現在寧強(10日21:00—22:00降水量為14.5 mm)。盡管雨強不大，但持續時間較長。

2015年3月31日20:00—4月1日20:00陜西關中、陜南出現區域性暴雨天氣過程(以下簡稱2015年過程)。這次暴雨過程是自1961年以來陜西出現區域性暴雨最早的一次，影響范圍較大，41縣區出現大雨以上降水，其中5站暴雨，1站大暴雨(南鄭103.5 mm，佛坪88.8 mm，漢中82.7 mm，乾縣56.6 mm，城固52.9 mm，洋縣52.0 mm)，主要降水時段為1日08:00—20:00。最大小時雨強出現在南鄭(1日12:00—13:00降水量為25.3 mm)。

對比兩次暴雨過程實況可以發現兩次過程降水特征有明顯差別，2014年過程降水維持時間較長，小時雨強較小，雨強分布較均勻。2015年過程發生時間早，且范圍更大，降水量分布不均勻，逐小時雨量差別較大，降水集中時間較短，但小時雨強更強，07時至14時小時雨強維持在10 mm以上。

2環流形勢對比分析

2.1500 hPa位勢高度場

2014年4月10日08：00，500 hPa天氣圖上，高緯度新疆東部有一弱槽區，貝加爾湖附近為寬廣的脊區，日本海北部有一低渦，中緯度青海中部和四川北部各有一淺槽，20：00(圖1a)，青海東部淺槽東移，四川北部淺槽北縮，兩槽在隴東—川北合并形成西風槽。2015年3月31日20:00，500 hPa天氣圖上，高緯度上空為兩槽一脊型，新疆北部有一低槽，貝湖以西為高脊，東北以東為一淺槽區。中緯度青海東部有一高原槽。4月1日08:00(圖1b)，新疆低槽與青海東部高原槽合并加強，形成深厚的西風槽，陜西位于西風槽前。

圖1　500 hPa風場和位勢高度場(單位為dagpm；a 2014-04-10T20:00，b 2015-04-01T08:00)

研究表明，陜西初夏大降水過程的500 hPa形勢主要歸納為南北雙槽型和副高高原槽型，南北雙槽型的降水關鍵在于西風槽東移過程和高原槽的結合[11]。這兩次過程都有南北雙槽結合的過程，這一形勢為陜西春季暴雨的典型形勢。兩個過程的區別在于2014年過程西風槽較淺，而2015年過程西風槽較深。

2.2高、低空急流

從高空急流和低空急流的分布特征上來看，2014年4月10日20:00，200 hPa高空急流位于西藏—黃河下游一帶，陜南位于急流軸中部，漢中、安康風速達到52 m/s，700 hPa風速較小，850 hPa陜南為8 m/s的偏東氣流；11日08:00，四川東部—陜南南部形成低空急流。2015年4月1日08:00，200 hPa高空急流有兩支，北支位于蒙古國東部—遼寧，南支位于云南—貴州，距離陜西較遠。影響陜西的為位于隴東的一支強度相對偏弱的偏南風氣流，武都、榆中風速超過30 m/s。700 hPa，陜西中南部有一支較強的偏南風急流，延安風速為22 m/s，甘肅中部有一低渦，低渦底部低槽延伸至四川南部。850 hPa，河南中部—陜南為偏東風急流。可見，2015年過程高空急流相對較弱，而低空急流較強。

2.3地面場

地面圖上，2014年過程開始前，河套—內蒙有一低壓倒槽，陜西處于暖低壓內，貝加爾湖以東—東北以西有地面冷高壓存在，山西、河南已有降水發生。10日20：00，東北地面冷高壓南移侵入暖區，冷暖空氣交匯產生降水。11日08：00，西南地區仍有暖低壓發展，陜南位于倒槽中，降水持續，之后冷空氣東移減弱，降水趨于結束。2015年過程開始前，青海東部—四川東部有一低壓存在，中心氣壓值為995 hPa，同時，內蒙東部有地面冷高壓，地面冷鋒呈西北—東南走向，位于內蒙以西—華北。4月1日08：00，西南低壓倒槽繼續加強向北發展，低壓中心降至992.5 hPa，地面冷高壓進一步南壓，地面氣壓場經向度加大，陜西受南北向鋒區控制，冷暖空氣對峙形成強烈的溫濕梯度區，有利于形成暴雨。

2014年過程，冷暖空氣勢力相當，降水維持時間較長，降雨量積累而產生暴雨天氣。2015年過程西南暖低壓勢力較強，弱冷空氣入侵后產生強降水，從而形成暴雨，但冷空氣快速減弱東退，降水持續時間較短。

3物理量對比分析

3.1水汽條件

2014年暴雨過程開始前，10日20:00，700 hPa天氣圖上四川盆地東部存在一弱的氣旋，對應(10～15)×10-6g/(s·hPa·cm2)的水汽輻合區。850 hPa，四川盆地東部有切變存在，水汽輻合區較700 hPa偏南。11日08:00(圖2a)，700 hPa漢中西部有一切變線，四川盆地—安康有西南風急流形成，最大風速為16 m/s，水汽輻合中心在陜南東部，中心值為25× 10-6g/(s·hPa·cm2)左右。850 hPa，陜南南部有輻合存在，中心值為33× 10-6g/(s·hPa·cm2)。

2015年暴雨過程開始前，3月31日20:00，700 hPa河套—內蒙有一支東南急流建立，甘肅民勤風速為24 m/s，此時水汽輻合的大值區偏北，位于青海東南部；850 hPa，陜西東部為較強偏東氣流，陜西已形成水汽通量輻合區，中心位于寶雞，為(15～25)×10-6g/(s·hPa·cm2)。4月1日08:00(圖2b)，偏南急流持續輸送水汽，700 hPa延安、銀川風速達22 m/s，850 hPa東風急流在陜西、甘肅、四川三省的交界地區形成強水汽輻合區，中心極大值達到44.9×10-6g/(s·hPa·cm2)。漢中地區存在較強水汽輻合，整個區域的水汽通量散度為(35～45)×10-6g/(s·hPa·cm2)。

圖2　700 hPa(長虛線)和850 hPa(短虛線)水汽通量散度(單位為10-6 g/(s·hPa·cm2)；a 2014-04-11T08:00， b 2015-04-01T08:00)

2014年過程水汽輻合強度較弱，但700 hPa和850 hPa水汽輻合中心均位于陜南。2015年過程700 hPa和850 hPa水汽輻合都較強，但700 hPa水汽輻合區位置偏北，850 hPa位置偏南，對降水的主要貢獻來自于850 hPa。

3.2能量條件及穩定度分析

從850 hPa的θse場來看，2014年4月10日08:00，陜北以南地區為一高能舌，陜南θse為52～54 ℃；20:00(圖3a)，暴雨發生時，東北路冷空氣入侵，高能軸向西略移動，陜南θse為53～56 ℃，沒有明顯增大。2014年過程從開始到結束，漢中沙氏指數為1～3 ℃，為正值。2015年3月31日20:00，θse高能脊位于寧夏—隴南—陜南，陜南在高能區內部，θse為50～62 ℃，能量值和能量梯度較2014年過程偏高，4月1日08:00(圖3b)，暴雨開始，高能區發展加強為高能舌，高能軸線呈南北走向，內蒙古—甘肅西部、內蒙中東部—山西北部分別存在兩個低能區，代表冷空氣向南擴散，能量場呈Ω型，陜南位于高能區中，θse為60～63 ℃，這只由南向北伸展的高能區代表一股高能的暖濕氣流，由低層偏南氣流向北輸送形成，向暴雨區輸送了大量的水汽和能量。4月1日08:00暴雨發生時，漢中沙氏指數為-0.7 ℃，為對流性降水。比較兩次過程，2014年過程整體能量較低，漢中大氣層結較為穩定，而2015年過程能量較高，能量場梯度大，高能鋒區附近降水強。

圖3　850 hPa θse能量場(單位為℃；a 2014-04-10T20:00, b 2015-04-01T08:00)

3.3動力條件

2014年4月10日08:00，散度場上強輻散層在250 hPa附近，位于陜南西南部，而最強輻合發生在700～850 hPa。2015年4月1日20:00，200 hPa輻散最強，中心在四川北部—陜南中部，最強輻合層在850～925 hPa。兩次過程輻合層和輻散層的高度有都利于上升運動發生發展，沿強降水中心(32.5°N)做垂直速度剖面，2014年4月10日08:00，陜南700 hPa和850 hPa垂直速度為正值，整個區域為下沉運動。20:00(圖4a)，陜南地區垂直速度轉變為負值，整個區域為上升運動，最大上升速度為20×10-3hPa/s。2015年4月1日08：00(圖4b)，陜南上空對流層內維持上升運動，500 hPa垂直速度最大，大值區位于107°E附近，較2014年過程偏東4個經度，更接近漢中和南鄭一帶；20:00，陜南中部仍維持上升運動區，最大垂直速度層在700 hPa，強度大于2014年降水過程。與2014年過程相比，2015年過程在漢中地區最大上升速度的高度更高，強度較強。

圖4　沿32.5°N垂直速度剖面(單位為10-3 hPa/s；a 2014-04-10T20:00，b 2015-04-01T08:00)

4衛星云圖和雷達資料對比分析

衛星云圖對中尺度天氣系統的變化過程具有較好的顯示, 對夏季暴雨中的近地面層冷空氣活動的監測有著十分重要的作用[12],因此對暴雨天氣的臨近預報具有很好的指示意義。

2014年4月10日02：00，位于隴南的云團東移，強度和尺度較小，為零散的層狀云，云頂亮溫低于-32 ℃，云團不斷發展東移，造成持續降水。11日00：00(圖5a，圖見第11頁)，云頂亮溫降低，漢中局地低于-41 ℃，同時降水強度增大，加密站小時雨強超過10 mm的有10站，02：00有17站雨強超10 mm；08：00強降水趨于結束。此次過程云頂亮溫較高，沒有強對流云團生成且發展，整個過程以層狀云降水為主。

2015年4月1日凌晨起，西南暖濕氣流發展旺盛，對流云團從四川北部向陜南西部發展。03:00，陜西、甘肅、四川交界處出現一中尺度對流云團，最強云頂亮溫為-61 ℃。之后云團向東北方向移動，且冷云區面積不斷擴大。1日07:00，-53 ℃冷云區主體進入陜西，其南北長450 km,東西寬260 km，降水強度最大的區域位于陜南漢中市一帶。隨后對流云團緩慢向東北方向移動。08：00(圖5b，圖見第11頁)，對流云團云頂亮溫為-61 ℃的冷云區面積達1×104km2，對流云團發展成為中尺度對流復合體。同時，16站小時雨強超過20 mm。09:00開始，對流云團面積縮小；12:00,-53 ℃冷云區呈東北—西南向帶狀分布，位于銅川—西安—漢中一帶；13：00,-53 ℃冷云區仍維持帶狀分布，縮小至漢中—寶雞東部， 13:00,有5站降水量超過30 mm；14：00—19：00，-53 ℃冷云區減弱為圓形，陜南西部雨強減弱。此次過程中尺度對流云團在陜南西部停留時間較長，在漢中不斷有新的云團生成并維持，造成了陜南西部的強降水。

另外，從這兩次過程的雷達回波圖可以看出，2014年過程產生降水的回波強度在35 dBz以下，以層云降水為主。而2015年過程產生降水的絮狀回波的最大反射率因子超過50 dBz，為明顯的積層混合云降水。

5結論

(1) 兩次暴雨過程的環流形勢均屬典型的陜西春季暴雨形勢—南北雙槽型。2014年暴雨過程水汽輻合強度較弱，700 hPa和850 hPa水汽輻合中心均位于陜南；2015年暴雨過程850 hPa的水汽輻合位于陜南，對降水主要貢獻來自于850 hPa。

(2) 2014年暴雨過程動力條件稍差，大氣層結表現為對流穩定，屬穩定性降水。2015年暴雨過程為對流性降水，與夏季暴雨過程相似，其能量條件和動力條件較好。

(3) 從衛星云圖和多普勒雷達回波看出，2014年過程以層狀云降水為主，維持時間較長。2015年過程為明顯的積層混合云降水，中尺度對流云團在陜南西部停留時間較長，低渦切變造成的輻合抬升與水汽條件共同作用，在漢中不斷有新的對流云團生成，產生了暴雨天氣。

參考文獻：

[1]許新田, 郭大梅, 陶建玲.2002年6月8日陜西暴雨高低空急流特征及地面中尺度系統分析[J].陜西氣象,2006(2):14-19.

[2]郭大梅，許新田，劉勇，等.陜西中南部一次突發性大暴雨過程分析[J].氣象,2008,34(9):40-46.

[3]趙強，程路，孫軍鵬.陜南一次暴雨天氣過程的診斷分析[J].陜西氣象,2008(5):17-20.

[4]段桂蘭,裴玉俠,胡啟元.2011年7月兩次區域性暴雨天氣過程對比分析[J].陜西氣象,2012(6):10-15.

[5]郭大梅，李萍云，胡浩，等.一次春季暴雨與盛夏暴雨物理量對比分析[J].陜西氣象,2014(6):8-10.

[6]馬曉華，梁生俊，井宇，等.近海臺風影響下陜北兩次區域性暴雨對比分析[J].陜西氣象，2015(5):1-9.

[7]黃少妮，井宇，袁媛.延安盛夏一次局地暴雨中尺度特征分析[J].陜西氣象,2015(3):1-5.

[8]胡燕平，梁鈺，程錦霞，等.河南省兩次春季暴雨過程的對比[J].氣象與環境科學,2011,31(5):646-651.

[9]陳超，程正泉，梁曉祥，等.廣東省二次首場暴雨過程的特征分析[J].廣東氣象,2014,36( 5): 7-13.

[10]梁軍，李英，隋洪起，等.兩次大連春季暴雨的環流特征和診斷分析[J].高原氣象,2011,30(5):1243-1254.

[11]杜繼穩，侯明全，梁生俊，等.陜西省短期天氣預報技術手冊[M].北京:氣象出版社.2007:72.

[12]巴德 M J，福布朗 G S，格蘭特 J R，等.衛星與雷達圖像在天氣預報中的應用[M].北京:科技出版社,1998.

文章編號：1006-4354(2016)03-0001-06

收稿日期：2015-08-18

作者簡介：屈麗瑋(1984—)，女，陜西西安人，碩士，工程師，從事天氣預報業務與研究。

基金項目：陜西省氣象局科研成果業務化項目(2014T-6)

中圖分類號：P458.121.1

文獻標識碼：A

屈麗瑋，姚靜，井宇，等. 2014與2015年陜西首場暴雨對比分析[J].陜西氣象，2016(3)：1-6.