山東省夏季2次副高邊緣低槽冷鋒暴雨形勢(shì)分析

王玉龍

摘要 利用常規(guī)天氣資料和加密自動(dòng)站觀測(cè)資料，對(duì)2016年7月12—13日和8月24—25日2次暴雨過(guò)程進(jìn)行分析對(duì)比。結(jié)果表明，2次暴雨過(guò)程都是低槽冷鋒類暴雨過(guò)程。從環(huán)流形勢(shì)、物理量場(chǎng)等方面應(yīng)用常規(guī)氣象觀測(cè)資料進(jìn)行診斷分析，2次過(guò)程雖然均是低槽冷鋒暴雨，但兩者存在不同之處，通過(guò)對(duì)比2次過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)以及物理量場(chǎng)的差異，以期為開展低槽冷鋒形勢(shì)的降水預(yù)報(bào)提供參考。

關(guān)鍵詞 暴雨；低槽冷鋒；副高邊緣；山東??；夏季

中圖分類號(hào) P458.1+21.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）12-0220-03

造成山東省暴雨的天氣系統(tǒng)，主要分為氣旋暴雨、低槽冷鋒暴雨、切變線暴雨和臺(tái)風(fēng)暴雨[1]。研究表明，氣旋暴雨、切變線暴雨和臺(tái)風(fēng)暴雨區(qū)域范圍一般較大，而低槽冷鋒類暴雨范圍較為零散。在實(shí)際業(yè)務(wù)中，有些低槽冷鋒由于低層系統(tǒng)不明顯，強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)往往被忽略[2]，且每次由于天氣系統(tǒng)配置的差異，暴雨強(qiáng)度和落區(qū)較難把握，故此類暴雨預(yù)報(bào)存在相當(dāng)大的難度，以致突發(fā)性暴雨災(zāi)害時(shí)有發(fā)生[3]。因此，加強(qiáng)此類暴雨的研究尤為重要，本文通過(guò)對(duì)2016年2次低槽冷鋒暴雨過(guò)程進(jìn)行分析比較，進(jìn)一步探討低槽冷鋒暴雨的強(qiáng)度以及落區(qū)，以期為今后的預(yù)報(bào)提供可靠參考。

1 天氣實(shí)況

受高空低槽和地面冷鋒影響，2016年7月12—13日和8月24—25日，山東省均出現(xiàn)了暴雨天氣過(guò)程，部分地區(qū)出現(xiàn)大暴雨。7月12—13日的過(guò)程，強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在魯西和魯南部分地區(qū)，而8月24—25日的過(guò)程，強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在魯西北地區(qū)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，“7·12”過(guò)程全省平均降水量14 mm，其中大雨8站次、暴雨8站次、大暴雨1站次，最大降水量出現(xiàn)在嶧城（114.6 mm）；“8·24”過(guò)程全省平均降水量16.9 mm，其中大雨21站次、暴雨12站次、大暴雨1站次，最大降水量出現(xiàn)在寧津（113.8 mm）。從圖1、2可以看出，“8·24”過(guò)程出現(xiàn)強(qiáng)降水的范圍要明顯大于“7·12”過(guò)程。

另外，從圖2（a）可以看出，“7·12”暴雨過(guò)程主要分為2段，以12日20：00為分界點(diǎn)，12日20：00之前有3站次出現(xiàn)暴雨，12日20：00之后有5站次出現(xiàn)暴雨，1站次出現(xiàn)大暴雨。強(qiáng)降水從魯西開始，逐漸向魯南方向移動(dòng)，其中最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在13日2：00臺(tái)兒莊（49.6 mm），過(guò)程最大降水量為114.6 mm，出現(xiàn)在嶧城。此次過(guò)程暴雨落區(qū)較為分散、局地性強(qiáng)、雨量分布不均，且強(qiáng)降水過(guò)程中略有間歇，分為2個(gè)時(shí)間段。由圖2（b）可以看出，“8·24”暴雨過(guò)程，魯西北大部分地區(qū)均出現(xiàn)了暴雨，強(qiáng)降水時(shí)間段較為集中，主要在25日4：00—12：00。其中，最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在25日7：00寧津（49.8 mm），過(guò)程最大降水量為113.8 mm，也出現(xiàn)在寧津。此次過(guò)程暴雨區(qū)比“7·12”過(guò)程分布廣，且落區(qū)和強(qiáng)降水時(shí)段較為集中，整體降水強(qiáng)度較強(qiáng)。

綜上所述，2次過(guò)程均是低槽冷鋒影響，“7·12”和“8·24”2次暴雨過(guò)程最大小時(shí)雨強(qiáng)接近，前者為49.6 mm，后者為49.8 mm；過(guò)程最大降水量也基本相同，前者為114.6 mm，后者為113.8 mm。不同之處在于2次過(guò)程在暴雨落區(qū)分布上有所差異，前者小而分散，后者明顯比前者范圍廣且暴雨站點(diǎn)較為集中，暴雨站點(diǎn)也比前者多。2次過(guò)程的共同點(diǎn)是均有較強(qiáng)的局地性，同時(shí)雨區(qū)的移動(dòng)具有一定的方向性。

2 天氣形勢(shì)及影響系統(tǒng)

2次暴雨過(guò)程，中高緯度均為“兩槽一脊”形勢(shì)，高空槽東移發(fā)展，同時(shí)對(duì)應(yīng)地面冷鋒南壓，副高邊緣有冷空氣南下，系統(tǒng)相互作用，暖濕空氣受鋒面抬升，形成鋒前暖區(qū)暴雨，以鋒面降水為主。從圖3可以看出，這2次過(guò)程低層系統(tǒng)并不明顯，沒有低空急流配置。2次過(guò)程環(huán)流形勢(shì)存在幾點(diǎn)不同之處：①副高位置不同?！?·12”過(guò)程副高位置偏南，內(nèi)陸588 dagpm線在30°N以南，副高勢(shì)力偏弱；而“8·24”過(guò)程副高位置明顯偏北，588 dagpm線在魯中一帶，且西脊點(diǎn)延伸至70°E以西，副高勢(shì)力強(qiáng)盛。②冷空氣源地和強(qiáng)度不同?！?·12”過(guò)程冷空氣源地在東西伯利亞北部，位于125°E，70°N的冷渦有-28 ℃的冷中心配合，冷中心較為靠北，對(duì)山東省影響偏弱；“8·24”過(guò)程冷空氣源地在貝加爾湖以東，位于120°E，55°N的冷渦有-22 ℃的冷中心配合。③冷鋒路徑不同?！?·12”過(guò)程冷空氣取西路進(jìn)入山東省，而“8·24”過(guò)程冷空氣取西北路南下。④冷鋒移速不同?！?·12”過(guò)程冷鋒移動(dòng)速度較慢，而“8·24”過(guò)程冷鋒移動(dòng)速度較快。⑤“8·24”過(guò)程冷鋒過(guò)境時(shí)帶來(lái)魯西北地區(qū)沿海以及內(nèi)陸的東北大風(fēng)，而“7·12”過(guò)程未有明顯的大風(fēng)天氣。

3 水汽條件

高的比濕和充沛的水汽是形成暴雨的基本條件[4]。從850 hPa比濕場(chǎng)可知，2次過(guò)程發(fā)生強(qiáng)降水區(qū)域的水汽條件相當(dāng)，暴雨區(qū)的比濕均在14～15 g/kg的范圍內(nèi)。2次過(guò)程在主要降水時(shí)段水汽條件充足，且維持時(shí)間較長(zhǎng)，有利于產(chǎn)生較強(qiáng)降水，2次過(guò)程的高濕區(qū)與降水實(shí)況對(duì)應(yīng)也較好。隨著系統(tǒng)發(fā)展，2次過(guò)程后期比濕明顯下降，水汽條件明顯減弱，降水過(guò)程結(jié)束。從2次過(guò)程850 hPa水汽通量也可以得知，“7·12”過(guò)程在冀魯豫交界處存在水汽通道（水汽通量大值區(qū)），水汽通量中心偏西，位于河北河南交界處，中心值達(dá)到16 g/（cm·hPa·s）；而“8·24”的水汽通道位于河北中南部，水汽通量中心位于河北與魯西北交界處，中心值為17 g/（cm·hPa·s）。雖然2次過(guò)程水汽通道和水汽通量中心值均不在山東境內(nèi)，但仍可以看出后者水汽輸送條件好于前者。

4 動(dòng)力條件——散度和垂直速度

“7·12”過(guò)程選取了臨清（115.7°E，36.8°N）和嶧城（117.8°E，34.8°N）2個(gè)站，分別對(duì)應(yīng)此次過(guò)程的2個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段，“8·24”過(guò)程強(qiáng)降水時(shí)段較為集中，只選取寧津（116.8°E，37.7°N）1個(gè)站，通過(guò)分析對(duì)比3個(gè)站在強(qiáng)降水時(shí)段各層的散度以及垂直速度，探討動(dòng)力條件對(duì)強(qiáng)降水的影響[5-7]。

對(duì)比分析2次過(guò)程各高度層的散度（圖4），寧津在低層以下高度存在強(qiáng)輻合，8月25日8：00 1 000 hPa魯西北一帶有強(qiáng)輻合中心，散度值達(dá)到為-7.0×10-5 s-1，對(duì)應(yīng)150 hPa有強(qiáng)輻散中心，散度值達(dá)到7.0×10-5 s-1。低層強(qiáng)輻合，高層強(qiáng)輻散，抽吸作用明顯。而臨清和嶧城2個(gè)站各層散度，其低層輻合較弱，中心最大值為-3.0×10-5 s-1，200 hPa輻散中心散度值為4×10-5 s-1。對(duì)比2次過(guò)程，“7·12”低層輻合及高層的輻散均較“8·24”明顯偏弱，輻合輻散層高度也小于后者，而且“7·12”輻合輻散層并不連續(xù)，中間有斷層?？梢姟?·24”過(guò)程中整層的抽吸作用明顯要強(qiáng)于“7·12”過(guò)程?！?·24”過(guò)程在低層強(qiáng)輻合和高層強(qiáng)輻散的動(dòng)力條件下，必然形成強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，從圖5中2次過(guò)程垂直速度場(chǎng)就可以看出。“8·24”過(guò)程寧津站最大上升速度位于700 hPa，中心強(qiáng)度為-8 Pa/s，而“7·12”過(guò)程最大上升速度位于700 hPa，中心強(qiáng)度為-4 Pa/s，“8·24”的上升運(yùn)動(dòng)比“7·12”強(qiáng)1倍。

5 熱力條件

假相當(dāng)位溫（θse）表征大氣溫、濕、壓的綜合特征[8]，同時(shí)考慮了氣壓和水汽的凝結(jié)蒸發(fā)對(duì)溫度的影響，其水平分布常用來(lái)反映大氣中潛在的能量分布，其高值區(qū)即高溫高濕能量區(qū)。2次過(guò)程在強(qiáng)降水開始前，低層θse逐漸增大，并有高能舌出現(xiàn)，高能舌從地面伸展到700 hPa附近，等θse線分布變密集；700 hPa以下為不穩(wěn)定層結(jié)，隨著高能舌的消失，低層不穩(wěn)定層結(jié)逐漸轉(zhuǎn)為中性層結(jié)，降水逐漸減弱直至停止。

6 結(jié)論

低槽冷鋒是造成山東省暴雨的主要影響系統(tǒng)之一，本文選取了2016年2次低槽冷鋒暴雨過(guò)程，從高空環(huán)流形勢(shì)以及物理量場(chǎng)進(jìn)行分析對(duì)比，得出以下結(jié)論：

（1）2次過(guò)程在環(huán)流形勢(shì)上較為接近，沒有明顯低空急流配合，高空槽略偏后于冷鋒，而冷鋒位置與850 hPa切變位置接近，強(qiáng)降水出現(xiàn)在鋒面附近，同時(shí)雨區(qū)與鋒面移動(dòng)路徑也有較好對(duì)應(yīng)。

（2）“7·12”冷鋒為偏西路徑，冷空氣偏弱，移速較慢，強(qiáng)降水的區(qū)域也較為分散；而“8·24”為西北路徑，移速較快，整體降水也較前者偏強(qiáng)，強(qiáng)降水的地區(qū)也較為集中，且過(guò)程中魯西北地區(qū)還有東北大風(fēng)。

（3）2次過(guò)程強(qiáng)降水開始之前，低層大氣高溫、高濕，從地面到低層均有高能舌伸展，有能量的積聚，具有層結(jié)不穩(wěn)定性；降水過(guò)后能量得到釋放，形勢(shì)趨于穩(wěn)定。

（4）“8·24”過(guò)程整層的抽吸作用明顯強(qiáng)于“7·12”過(guò)程，在強(qiáng)降水時(shí)段，“8·24”過(guò)程整層的垂直上升運(yùn)動(dòng)比“7·12”過(guò)程也明顯偏強(qiáng)。

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