2017年丹東地區突發暴雨天氣過程分析

孫瑩++白華++徐金秀++夏志剛++王浩

摘要 利用實況資料對丹東地區2017年夏季的一次局地突發暴雨過程的高低空、地面形勢場，散度場、比濕場、對流有效位能、云圖資料進行分析。結果表明，此次過程是受東北冷渦底部擴散冷空氣東移南下影響，200 hPa處于急流出口輻散區，低空有較強的急流和弱冷空氣配合，由于水汽充足，抬升明顯，造成了短時間強降水的產生。

關鍵詞 突發暴雨；天氣過程；高低空急流；對流有效位能；遼寧丹東；2017年

中圖分類號 P458.1+21.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）23-0221-03

強對流天氣是在有利的大尺度環流背景下產生的中小尺度天氣系統的產物。一般伴隨雷暴、大風和局地暴雨，有時還伴有冰雹和龍卷風，是一種具有短時破壞力巨大的天氣，常給國民經濟和人民生命財產造成嚴重的威脅。由于強對流天氣具有時空尺度小、發展速度快、持續時間短的特點，因而難以準確預測。

為了表述強對流天氣發生、發展的環境，經常用到各種對流參數，而物理意義明確的能量、動力和熱力穩定度參數最為常用。王詠薇等[1]指出，根據CAPE時空分布特征，可以初步判斷暴雨發生的區域和降水強度，有利于更好地揭示強對流天氣。林 麗等[2]認為，在分析大尺度環流背景和主要影響系統的前提下，要充分利用各種動力和能量參數的特性，制作強對流天氣的落區和強度預報。孫建華等[3]研究發現，北方地區高低空急流與中低緯度系統共同配合有利于暴雨的產生。曹士民等[4]對區域性暴雨的水汽路徑進行了研究。

本文通過對2017年丹東地區突發暴雨天氣過程的高低空、地面形勢場，散度場、比濕場、對流有效位能、云圖資料進行分析，旨在尋找對預報有益的思路，從而提高暴雨的預報水平。

1 暴雨過程概況

受冷空氣和偏南暖濕氣流共同影響，2017年7月14日9：00至15日8：00，丹東市區、東港市、寬甸縣普降大到暴雨，鳳城市小到中雨。全市81個自動氣象站中，有10個站出現暴雨（超過50 mm）；全地區平均降水量22.9 mm（圖1）；全市4個常規站的降水量分別為丹東61.4 mm、東港76.8 mm、鳳城9.6 mm、寬甸51.2 mm；自動站最大降水量出現在東港市椅圈鎮，為91.3 mm。

此次降水過程有2個特點：一是降水空間分布不均，雨帶呈東北—西南向，東南部的沿江沿海地區出現了大雨到暴雨，西北部地區僅出現了小雨；二是降水時段集中，多在6 h內達到暴雨量級（圖2），其中東港17：00—18：00 1 h降水量達到了61.1 mm。由于東港和丹東市區強降水時段正值下班時間，短時強降水造成了城區交通癱瘓，城市低洼地區積水深度達50 cm，部分地區出現了滑坡現象。由于尺度小、強降水的范圍小，各種數值預報產品均出現了漏報，預報難度較大。

2 環流形勢

2.1 高低空形勢

從高低空形勢可以看出，此次過程500 hPa環流背景為副熱帶高壓主體位置偏南，中緯度地區為偏西氣流控制，呈現兩槽一脊的環流形勢。東北地區北部冷渦穩定維持，渦后不斷有冷空氣沿偏北路徑南下，影響東北地區。

7月13日20：00（圖3），200 hPa高空急流位于東北地區中部，東北冷渦底部有冷空氣擴散南下；850 hPa高空槽分南、北2支，北支到達遼寧西部地區，南支槽北端位于山東河北交界處。7月14日8：00（圖4），200 hPa急流繼續穩定維持，最大風速為36 m/s，東北冷渦強度加強，中心氣壓556 hPa，冷渦中心南落到黑龍江北部，北支槽東移到遼寧東部，槽前急流強度加強，低空急流最大風速達到了16 m/s。丹東地區位于高空急流出口區的右側、低空急流的左側，隨著弱冷空氣的侵入，觸發了強烈的上升運動，同時南支槽前低空急流將水汽源源不斷地輸送到上升區，造成了丹東地區短時間內出現了強降水。7月14日20：00（圖5），隨著低空急流的迅速減弱移出，強降水結束。

2.2 地面形勢

受850 hPa槽前低空急流影響，在朝鮮半島北部地面氣壓降低，逐漸有一倒槽生成并向北伸展到丹東地區（圖6）。而內蒙古中部受槽后冷空氣下沉影響，生成一個高壓中心，并在強降水時段穩定維持，高壓北部的偏北風不斷將弱冷空氣輸送到降水區，降水后期，隨著低空急流南落，倒槽減弱，水汽輸送中斷，降水結束。

3 物理量分析

3.1 高空強輻散

對散度場分析發現，在降水發生時中低層散度場物理量指標并不明顯，而200 hPa卻有明顯的輻散區配合（圖7、圖8），7月13日20：00，200 hPa強輻散中心位于吉林西部，遼寧東南部地區為輻合區。7月14日8：00，隨著200 hPa高空急流南壓，強輻散中心到達遼寧東南部地區，輻散中心強度超過了18×10-5/s，抽吸作用明顯，造成強烈的上升運動，短時出現了較強的降水。從以上分析發現，200 hPa輻散區的位置的移動可以作為暴雨落區預報的一個重要指標。

3.2 水汽充足

底層850 hPa存在南、北2支槽，槽前均有強烈的低空急流配合，北支槽將黃海北部海面的水汽輸送到遼寧東南部地區，造成降水區有充足的水汽聚集。從7月14日比濕場可以看出，丹東地區自500 hPa以下均為大比濕區，其中850 hPa比濕場（圖9）比濕中心超過了15 g/kg。

3.3 對流有效位能

近年來，對流有效位能越來越多地被用于對流天氣的分析和預報業務中[5-7]。有效位能的含義是指可能轉換為動能的位能。當氣塊的重力與浮力不相等且浮力大于重力時，一部分位能可以釋放，氣塊可從正浮力做功而獲得能量，因這部分能量對大氣有著積極作用，并有可能轉化成氣塊的動能，故稱其為對流有效位能。

13日20：00，丹東站的對流有效位能<200 J/kg；14日8：00，CAPE值增大到705 J/kg（圖10）。隨著不穩定度的增大，丹東上空的不穩定能量得以明顯積蓄，這為強對流暴雨的產生提供了大量的動能轉化能量。由于冷空氣的觸發，位能轉化為動能，足夠多的動能轉化能量為暴雨的持續提供了動力。14日20：00，由于降雨的產生，CAPE值迅速減小為197 J/kg。

4 云圖分析

從降水發生時段的紅外云圖可以看出，在14日11：00（圖11）隨著干冷空氣的南下以及暖濕氣流的水汽補充，在冷暖空氣交界處，靠向暖平流一側有對流單體生成，出現了零散的雷陣雨天氣。14日15：30（圖12）丹東東北部地區的對流單體強度明顯加強，此時寬甸地區已經出現了小時雨強超過20 mm的短時強降水，同時冷空氣主體不斷分裂冷空氣，產生新的對流單體。14日17：00（圖13）隨著新的對流單體的不斷并入以及高空急流的抽吸作用明顯，位于丹東東北部地區的對流單體繼續加強，并發展為超級單體，主體南落到丹東至東港地區，其西北側靠近冷空氣一側邊界清晰、對流旺盛，造成強降水的產生，此時最大小時降水超過了60 mm。14日19：30（圖14）超級單體主體繼續向西移動，此時沒有冷空氣并入，其前部的邊界不清楚，強度開始明顯減弱，強降水時段結束。

5 結論

（1）此次降水過程的環流配置為200 hPa處于急流出口區右側的強輻散區；500 hPa位于東北冷渦底部，不斷有冷空氣擴散南下；850 hPa為南北槽的形勢，槽前有明顯的低空急流，丹東處于低空急流的左側輻合區，在隨著弱冷空氣的侵入，觸發了上升運動，由于水汽條件充足，產生了強降水。

（2）從物理量分析也可以看出，強降水時段高層輻散明顯，底層比濕較大，降水前期對流有效位能明顯增強，對流不穩定。

（3）紅外云圖中，在降水期間，遼寧北部地區不斷有冷空氣補充南下，造成暖濕空氣一側對流云團不斷生成合并加強，在對流發展最旺盛地區產生了短時強降水。

6 參考文獻

[1] 王詠薇，壽紹文，閻鳳霞.E（CAP）等環境參數在強對流天氣分析中的應用[J].南京氣象學院學報，2005，28（6）：129-136.

[2] 林麗，李榮，張霞，等.一次短時暴雨天的的穩定度和能量參數分析[J].氣象與環境科學，2007，30（4）：45-48.

[3] 孫建華，趙思雄，傅慎明，等.2012年7月21日北京特大暴雨的多尺度特征[J].大氣科學，2013，37（3）：705-718.

[4] 曹土民，楊文艷.遼寧一次區域暴雨水汽輸送分析[J].安徽農業科學，2009（19）：9047-9049.

[5] 潘杰麗，朱明.2006年4月7—8日突發暴雨天氣成因分析[J].氣象研究與應用，2007（增刊1）：16-19.

[6] 張弘，梁生俊，侯建忠.西安市兩次突發暴雨成因分析[J].氣象，2006（5）：80-86.

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