東北冷渦背景下錦州地區大暴雨過程分析

婁芳蕾++溫舟++史虹婷++白雪++趙碩++周福然++劉靖楠

摘要 本文利用自動站觀測數據、探空資料以及數值產品，應用天氣分析方法對2016年7月20—21日錦州地區大暴雨天氣過程進行綜合分析。結果表明，此次過程是在有利的大尺度天氣系統下產生的，高空冷渦、地面江淮氣旋的發生發展為產生暴雨到大暴雨提供有利背景條件，鄂海阻高的維持使得冷渦移動緩慢，冷暖空氣在遼寧上空交匯，副高西側及低空急流為此次降水提供充足水汽條件，高空急流入口區右側的抽吸作用及地形抬升作用為暴雨的形成創造了強烈的輻合上升運動。紅外云圖分析表明，錦州地區不斷有強降水云團生成并發展，其發展旺盛階段對應強降水時段。

關鍵詞 暴雨；東北冷渦；低空急流；數值預報；遼寧錦州

中圖分類號 P458.1+21.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）23-0184-03

暴雨作為一種主要的氣象災害，由其引發的洪澇、泥石流等自然災害每年都有發生，給人民的生命、財產等帶來很大威脅。因此，暴雨的研究和預報一直受到政府和氣象部門的高度重視，是氣象工作者關注的重要課題。大量研究事實表明，中國夏季的暴雨頻率有明顯的年代際變化特征、準周期特征及氣候傾向[1-5]。關于東北地區暴雨的影響系統和降水的氣候特征，孫 力等[6]分析了1961—1995年東北地區夏季異常降水的時空分布特點，得出東北地區夏季降水異常的空間分布既有整體的一致性特點，也存在著區域的差異性特點；同時表現出多雨、少雨或波動等變化特征，即1960年代中期至1980年代初降水突變，降水量明顯減少，1980年代降水量有一定程度的增加，1990年代則變成旱澇交替的波動振蕩狀態。東北暴雨主要是由東北冷渦與其他天氣系統相互作用所產生。東北冷渦是在東北地區發生、發展的較為深厚的冷性渦旋，是中國東北地區特有的天氣系統，可以給我國東北部地區帶來持續暴雨、異常低溫、洪水等突發性強對流天氣。錦州地區強降水多發于7—8月，且暴雨天氣過程都與副熱帶高壓位置、低空急流等密切相關。本文利用2016年7月20—21日的MICAPS的實況資料和歐洲中心數值產品對此次錦州地區局地大暴雨降水情況、環流形勢、水汽條件、動力條件進行了分析，用以提高今后工作中把握重要天氣變化的能力和決策服務能力。

1 天氣實況

2016年7月20日15：00開始，錦州市自南向北陸續出現降雨天氣，21：00后雨強逐漸加大，截至21日14：00，全市普降暴雨到大暴雨，據全市108個自動觀測站數據顯示：降大暴雨的鄉鎮有71個，其中超過200 mm的鄉鎮有3個，分別為義縣石匣子207.0 mm、黑山白廠門200.8 mm、北鎮市區204.3 mm；超過100 mm的鄉鎮有69個，主要集中在沿海地區、市區、凌海市、義縣南部、北鎮市和黑山東部和西部地區，累積雨量在100～186 mm之間，其他地區降暴雨，大部分地區雨量在70～100 mm之間，小部分地區雨量在60～70 mm之間；最大降水出現在義縣石匣子，累積雨量為207 mm，最大雨強為28.8 mm/h。各城區降水情況如下：市區158.7 mm，凌海125.3 mm，義縣88.3 mm，北鎮204.3 mm，黑山100.9 mm。其中錦州市區、北鎮市區突破有氣象記錄以來7月最大日降水極值（錦州158.3 mm、北鎮157.1 mm）。

2 主要環流形勢

2.1 高空環流形勢

本次暴雨過程的主要影響系統是高空冷渦。從圖1可以看出，20日8：00， 500 hPa華北地區有一低渦，鄂海及以西地區阻高開始建立，副高西脊線位于23°N附近，副高勢力強盛，中心強度達5 920 gpm；至20日20：00，低渦略有北抬，副高脊線北跳至25°N附近，錦州地區位于584 dagpm西側，同時850 hPa西南急流已建立，為錦州地區源源不斷地提供暖濕空氣。冷渦后部的冷空氣迫使南來的暖濕空氣上升，促使水汽凝結，使得錦州地區開始出現明顯降雨。錦州地區位于急流軸右側，急流最大風速達20 m/s；至21日8：00，形勢變化不大，副高脊線位于26°N附近，低渦繼續北抬，錦州地區位于急流軸左側出口區；至21日20：00，低渦消散，副高脊線北跳至31°N附近，急流減弱東移。錦州地區降水基本結束。此次錦州地區局地暴雨過程出現在冷渦發展階段。

2.2 地面形勢

圖2為7月20日8：00至21日20：00地面氣壓場，19日20：00長江北部地區有一氣旋存在，之后不斷北移，且移動緩慢，同時氣旋頂部一直存在較強降水區域，至20日20：00，氣旋頂部位于河北東北部地區，之后氣旋減弱，地面為一暖式切變，并不斷向東北移動，至21日8：00，錦州地區正處在切變頂部，至21日20：00，暖式切變基本消失，錦州處于高低壓過渡帶中。

3 物理量分析

3.1 探空資料分析

從19日20：00至20日8：00錦州探空曲線和V-3θ圖可以看出，19日20：00錦州探空曲線為上干下濕型空間分布；至20日8：00，CAPE值逐漸加大，有利于降水的產生；至21日8：00，錦州整層為濕層。CAPE值為0，降水趨于減弱。

從V-3θ圖特征上看，19日20：00，錦州整層都處在不穩定層結中，同時250～300 hPa有一較強超低溫層，同時風為“順滾流”，至20日8：00，錦州仍存在不穩定層結，300 hPa高度仍有超低溫層，同時風為“順滾流”，至21日8：00，層結趨于穩定，低層風速增大，風開始轉為“逆滾流”，降水趨于結束。

3.2 水汽條件

3.2.1 相對濕度。相對濕度反映空氣中水汽量與該氣溫下飽和水汽量的百分比。20日15：00，錦州地區850 hPa相對濕度 >80%；隨著冷渦東移發展，20日20：00，850 hPa相對濕度 >90%，與散度配合有利于低層水汽上升凝結產生降水。

3.2.2 水汽通量。從水汽通量場上看，19日20：00，北部灣至山東北部有一大值區域，之后逐漸北移，至20日20：00，錦州市正處于水汽通量大值區，至21日8：00，該區域東北移，說明降水時段都有較大的水汽輸送，為強降水的產生提供水汽來源。

從水汽通量散度場上看，20日20：00至21日8：00，錦州市一直處于水汽通量負值區，而且從20日20：00至21日8：00，水汽輻合明顯增強。

3.3 動力條件

暴雨產生需要具備動力觸發條件，從500 hPa渦度場看出，20日8：00遼寧省大部分地區處于正渦度區，到20日20：00生成正渦度大值區，在此過程中錦州一直處于正渦度區，渦度不斷增強。

從垂直速度分布發現，暴雨的落區與700 hPa垂直速度中心有相關性。20日14：00至21日20：00，錦州市由正速度區轉為負速度區，由下沉運動轉為上升運動，有空氣的抬升。20日20：00，錦州地區出現一個明顯的上升運動，數值達到40 Pa/s，21日14：00，仍處于上升期，但強度明顯較8：00減弱，降水也趨于結束。暴雨就發生在上升運動強度減小的過程。從散度場上看，同樣是20日20：00至21日8：00，錦州地區850 hPa為負值，有輻合；200 hPa為正值，有輻散，有利于高低空的抽吸作用，為暴雨的產生提供充足的動力條件。

4 數值預報產品應用

從歐洲中心19日20：00高空500 hPa形勢預報、850 hPa風場預報、850 hPa溫度預報與實況分析對比，可以看出，歐洲中心數值預報雨實況分析基本一致。分析地面形勢預報看，歐洲中心的的地面形勢與實況也基本接近。總體來講，對于此次過程，歐洲中心的數值預報可信度較高，可以提供較高的參考使用價值。

同時此次暴雨過程，無論是EC還是T639以及遼寧WRF，在19日20：00及20日8：00 2個時次都對錦州市做出了雨量超過100 mm的預報，與實況接近。

5 衛星應用

7月19日22：00至21日9：00錦州地區降水過程的逐時紅外云圖（圖3）可以看到，錦州地區不斷有強降水云團生成并發展，至21日9：00之后，云團東北移，錦州地區降水趨于結束。

6 結論

通過對2016年7月20—21日錦州地區大暴雨過程分析，得出以下結論。

（1）此次過程的主要影響系統為高空低渦、副熱帶高壓、低空急流及切變線、地面江淮氣旋。本次天氣過程的高低空配置是典型遼寧暴雨的天氣形勢。

（2）副高西側及低空急流為此次降水提供水汽條件及形成中尺度對流云團有較大作用。

（3）此次暴雨過程為年輕預報員建立區域性暴雨天氣預報思路積累了經驗。

7 參考文獻

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