沈陽桃仙機場一次大暴雨過程分析

李磊

（民航東北空管局氣象中心，遼寧沈陽110043）

沈陽桃仙機場一次大暴雨過程分析

李磊

（民航東北空管局氣象中心，遼寧沈陽110043）

采用NCEP再分析資料對2016年7月25日～26日大暴雨過程進行分析，本次降水是一次混合性降水過程，持續時間長，降水量大，降水過程中伴隨有降水形態變化。分析表明：850hPa環流場調整引發降水從不穩定向穩定轉變；低空急流的建立保證了充足的水汽輸送；副熱帶高壓的維持延長了本次降水時間；物理量分析一致表明，不穩定能量和對流天氣時段吻合；關注抬升條件的變化有助于對降水形態的把握。

大暴雨；分析；形勢場

沈陽桃仙國際機場（ZYTX）位于北緯41°39'，東經123°29'，單日降水量超過100mm的大暴雨年均僅0.1次，單次過程最大降水量139.8mm（2010年），單日最大降水量117.9mm（1994年）。2016年7月桃仙機場出現2次大暴雨過程，21～22日過程降水量108.6mm，其中21日單日降水量98.6mm，25日至26日降水量132.0mm，25日單日降水量110.2mm。21～22日降水過程以穩定性降水為主，基本未對航班飛行造成影響，而25～26日過程中出現了短時大雨以及雷暴的強對流天氣，對航班產生長時間影響，共造成25架次航班備降，2架次航班返航，12架次航班延誤，17架次航班取消和補班。以下對2016年7月25～26日大暴雨過程進行分析，采用的資料為NCEP再分析資料。

1 天氣過程簡述

本次過程降水時段為25日00時35分～01時10分，05時11分～13時37分，17時11分～26日10時16分降水過程結束，累計降水時間26小時6分，其中，中雨出現9次總計時長4小時31分，中雨時段比較分散。大雨總計時長17分，出現在25日08時37分～08時54分。25日單日降水量110.2mm，單日降水達大暴雨量級，26日單日降水量21.8mm，過程累計降水量132.0mm。降水期間出現雷暴天氣，雷暴時段為25日07時40分～08時15分及20時05分～21時44分，雷暴累計時長2小時14分。降水期間最低主導能見度1000米。降水前期，地面風向以東南風為主，其中，25日08時～09時受雷暴輻散氣流影響出現東北風，21時后由于地面形勢場調整，地面風轉為偏西風，整個降水過程期間本場最大風速為5m/s。

本次降水過程降水時間特別長，降水量很大，降水強度變化快，頻次多，本次降水屬于混合型降水，長時間的降水過程伴有強對流天氣，但雷暴時段不長，風力也不大。

2 環流形勢

圖12016年7月25日02:00時次（左）和20:00時次（右）500hPa位勢高度場和風場分布圖

如圖1，從2016年7月25日02:00時次500hPa圖可看到，500hPa高度北部存在閉合環流，低壓中心位于東經118°，北緯55°附近，低壓槽延伸至內蒙古中部。低壓中心南側約5個緯度存在一支急流，最大風速達22m/s。桃仙機場上空處于低槽前部西南氣流影響，風速約10～12m/s。此時副高588hPa高度線位于本場南側1個緯度附近。隨著低壓中心緩慢東移，低壓中心數值逐漸提高，中心附近急流于20:00時次后減弱，低槽逐漸收縮，44°N以南風向逐漸趨向平直，同時588hPa線開始出現迅速南退，20∶00后移出遼寧境內，26日08:00時后移至山東半島南側。同時，副高的迅速撤離導致低壓中心東移加速，降水帶于26日午前撤出本場上空。

圖22016年7月25日02:00時次（左）和20:00時次（右）850hPa溫度場（單位：℃）和風場分布圖

由25日02:00時次850hPa圖，見圖2，低層出現2個低壓中心，其中北側低壓與500hPa相對應，低壓中心與低溫中心位置接近，等高線和等溫線呈低渦形勢分布，移速及強度變化緩慢。南側低壓中心位于河北西部，東經115°，北緯42°附近，其中南側低壓發展出暖式切變，延伸至本場上空，導致本場開始出現降水，并且對流活動稍強烈，降水活動以陣性為主。隨后南側低壓北上并出現緯向拉伸，暖式切變消退，本場降水出現斷續。20:00時之后，兩個低壓中心形勢場開始融合，南側低壓演變為高空槽并逐漸加深，整體系統開始東移。同時槽前逐漸建立起10～14m/s的西南風低空急流，位于遼寧南部到吉林東部一線，使得本場上空水汽通道打通，充沛的水汽給本場帶來長時間的降水，此時本場基本以穩定性降水為主。低空急流在26日02:00時發展得最為旺盛，其后由于副高的迅速南退，低空急流也開始快速減弱。就溫度場看，整個降水過程溫度場有所調整，但本場上空溫度形勢變化不大，850hPa長期處于18℃附近，冷暖平流活動不強勢，使得本場降水對流性不強。

3 抬升條件

圖32016年7月25日08:00時次（左）和20:00時次（右）的42°N垂直速度剖面圖（單位：10-1Paos-1）

根據2016年7月25日垂直速度剖面圖（見圖3），02：00時次東經118°附近有較強的上升運動區，中心強度-2.5×10-1Paos-1，本場上空上升速度約 -1.0×10-1Paos-1。08:00～14:00 時，上升活動顯著加強，中心強度為-4.0×10-1Paos-1和-3.0×10-1Paos-1左右，上升速度中心位于300hPa到550hPa高度，并東移至東經120°到東經122°，上升速度中心靠近本場，本場上升速度也明顯加強，并且在本場東側東經130°附近出現明顯下沉氣流區域，強度約1.0×10-1Paos-1，有利于本場對流天氣發生。20:00時后，強上升區繼續東移，中心強度明顯減弱至-1.0×10-1Paos-1以下，同時在上升區西側出現下沉氣流，本場上空夜間上升速度低于1.0×10-1Paos-1，對流性降水減少。上升運動強盛時段集中在25日08:00～14:00之間，與本次過程中的雷暴以及短時強降水時間吻合。

圖42016年7月25日08:00時次（左）和20:00時次（右）的42°N水平散度垂直剖面圖（單位：10-6s-1）

根據水平散度垂直剖面圖（見圖4），25日02:00高低層明顯形成低層輻合及高層輻散的分布，500hPa到地面為輻合區，強輻合中心位于900hPa高度，最大散度值-6×10-6s-1，500hPa以上為輻散區，200hPa有強輻散區，最大散度值12×10-6s-1，高層輻散低層輻合的分布有利于對流活動的發展。08:00～14:00，輻合輻散區東移并加深，輻合中心最大散度值-10×10-6s-1左右，輻散中心最大散度值20～25×10-6s-1，低層輻合和高層輻散均加深，上升活動達到巔峰，對流活動旺盛。20:00時后，雖然低層輻合中心最大散度值維持在-10×10-6s-1左右，但輻散場發生調整，高中低層均有輻散氣流出現，并且輻散中心散度降低到10×10-6s-1以下，高低層垂直活動減弱，而中低層平流輸送加強，使得降水趨于穩定。

圖52016年7月25日02:00時次（左）和20:00時次（右）的42°N垂直渦度垂直剖面圖（單位：10-5s-1）

根據垂直渦度垂直剖面圖（見圖5），25日02:00時次本場處于弱的負渦度區，本場上空200hPa高度有負渦度中心，中心值為-10×10-5s-1，本場上游約10個經度有正渦度中心，中心值為2×10-5s-1，高度200hPa到800hPa。隨系統東移，渦度中心強度變化不大，正渦度區逐漸下沉并收縮，低層活動加強而高層活動減弱。到20:00時，正渦度中心收縮到650hPa到900hPa高度，并接近本場上空。20:00時前，本場正渦度加強，利于低層輻合上升活動和高層輻散的發展。20:00后，本場正渦度減弱，低層輻合上升活動和高層輻散活動削弱。26日低層正渦度開始減弱，同時降水開始減弱。本次渦度平流不強，渦度強度調整不大，但與降水強度基本匹配。

4 水汽條件

圖62016年7月25日14:00時次（左）和26日02:00時次（右）700hPa比濕（陰影，單位：g/kg）和水汽通量散度〔實線，單位10-7g/（s×hPa×cm2）〕分布圖

分析25日～26日700hPa高度比濕及水體通量散度（見圖6），由25日02:00時次圖來看，河北西部有一條高濕濕舌，比濕超過10g/kg，此時水汽輻散不是很強烈。內蒙古東部有水汽通量輻合區，中心值 -12×10-7g/（s×hPa×cm2），本場位于輻合區外圍。隨著系統東移北上，濕舌逐漸北伸，同時水汽輻合帶東移，本場輻合條件增強，并且在河北到渤海一帶，水汽輸出加強，強濕區位于低空急流左側。由于水汽通道的建立，本場目前處于較高的水汽收益，20：00前本場高空的水汽輻合維持-4×10-7g/（s×hPa×cm2）～-6×10-7g/（s×hPa×cm2）。20：00 后本場逐漸轉變為水汽輸出區，此時本場區域水汽條件較好，比濕達到10g/kg以上。26日白天，水汽輻散進一步增強，達到 -10×10-7g/（s×hPa×cm2），此時比濕條件變差，降水逐漸減弱。本次過程，水汽通道建立及時，河北—渤海—山東一帶提供了充沛的水汽，并且維持時間長，強度夠強，為本場長時間的降水提供了條件。

5 不穩定條件

本次降水過程出現了雷暴和短時強降水過程，因此，對一些不穩定能量的分析，有助于在弱對流情況下的對流預報。

圖72016年7月25日14:00時次（左）和20:00時次（右）抬升指數分布圖

根據抬升指數圖像（見圖7），降水過程中整個區域抬升指數為0～-4間，有可能出現雷暴天氣。對于本場，25日02:00時次抬升指數約-1，08:00時～14:00時最高，也僅達到-2，與雷暴時段吻合，20:00后抬升指數基本維持0以上，降水轉換至穩定性降水。

圖82016年7月25日08:00時次（左）和20:00時次（右）K指數分布圖

根據K指數圖，見圖8，25日02:00時在河北區出現25以上區域，08:00時僅有少許北抬，14:00時發展旺盛，遼寧到吉林大部超過25，20:00時由于低層系統調整，東北西部有一條狹長的高值帶，本場K指數低于25，26日02:00時由于中層比濕提高，本場K指數再次提高，08:00時后由于降水帶迅速東移，能量耗散，整個區域維持20左右的水平。

6 結論

2016年7月25日至26日的大暴雨過程是本年度降水量最強的一次降水過程，降水強度接近歷史極值。本次降水過程有以下特征：

850hPa形勢場的調整是本次過程的關鍵，降水前期850hPa南部暖式切變尾端影響本場，造成本場的雷暴天氣和短時強降水，降水后期轉為高空槽前氣流影響，降水轉為偏穩定性降水。

850hPa低空西南急流的及時建立，為本場長時間的降水提供了充沛的水汽條件，是本次降水量達到大暴雨的必要條件。

對散度等物理量的分析均指明，25日08:00～14:00有較強的上升運動，配合低層不穩定層結條件，與實況的對流天氣時段匹配較好。但整體不穩定能量偏弱，導致雷暴時段比重偏低。

把握好散度和渦度在垂直方向上的調整，有助于對降水形勢變化的判斷。

[1]朱乾根,等.天氣學原理和方法[M].北京:氣象出版社,1992.

P458

A

10.14025/j.cnki.jlny.2017.24.064

李磊，本科學歷，助理工程師，研究方向：氣象預報。