秦瑜 于天寵 曲驊倩 崔曜鵬
摘要 利用高空、地面等常規氣象觀測資料分析2016年5月2—4日本溪地區暴雨天氣過程的成因。結果表明,此次暴雨受高空槽低渦和黃淮氣旋的共同影響,具有范圍廣、持續時間長、降水強度分布不均等特點。高空強輻散的抽吸作用促進低層輻合上升運動的維持和加強,穩定的水汽源地和強低空急流的引導作用為此次暴雨天氣過程提供了充足的水汽條件,大氣的不穩定能量為降水提供了有利的觸發條件。
關鍵詞 持續性暴雨;環流形式;中尺度分析;遼寧本溪;2016年5月2—4日
中圖分類號 P458.1+21.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2018)03-0215-02
長期以來,暴雨預報是天氣預報工作的重點和難點。諸多學者研究表明,暴雨和強對流天氣是在一定的大尺度環流形勢下的中小尺度系統直接造成的[1]。慕建利等[2]、李 博等[3]通過具體實例分析了冷暖切變線對強降水的作用和誘發低渦過程中動力熱力作用的貢獻;池再香等[4]研究發現西南渦切變線發展動力學機制為暴雨區高、低空正渦度中心的疊加和耦合;此外,諸多學者從其他角度出發,研究了暴雨的成因,并得出一定價值的研究成果[5-6]。
受黃淮氣旋暴發性發展的影響,2016年5月2日8:00至4日20:00本溪地區出現區域性暴雨、局部大暴雨天氣,主要降水時段為5月2日15:00至4日17:00,西南部雨量較大。全市平均降水量為69 mm、市區降水量為85 mm、本溪縣降水量為71 mm、桓仁縣降水量為53 mm,最大降水量出現在本溪市趙家村,為122 mm,具體降水量如圖1所示。本文利用本溪市高空、地面等常規氣象觀測資料,主要從天氣尺度和物理量場等方面對此次暴雨形成機理進行了診斷分析。
1 天氣尺度系統分析
1.1 500 hPa環流背景高空形勢
5月2日8:00,500 hPa高度上貝加爾湖有冷空氣南下,并在河套地區形成大槽,槽后不斷有冷空氣堆積,使其穩定發展。2日20:00大槽開始東移至華北地區,并且溫度場落后于高度場,斜壓性增強,降水系統將加強。本溪市處于槽前西南氣流控制,逐漸出現降水天氣。3日8:00,溫度槽繼續落后高度槽,西風槽持續東移并加強,在渤海形成低渦,中心值為544 dagpm,本溪市處于低渦前部,降水明顯加強。3日20:00低渦緩慢東移北上,中心值加強為536 dagpm,本溪市位于低渦中心后部,降水持續。4日8:00低渦繼續東移北上,移出本溪地區,本溪市降水基本結束。
1.2 850 hPa環流背景高空形勢
5月2日8:00 850 hPa高度上高壓后部受西南氣流控制,在山東半島形成低渦,但強度較弱,發展之勢已經基本建立。2日20:00低渦加強北移至海峽,來自強暖濕區的偏南急流為本溪地區此次暴雨天氣過程提供了充足的水汽條件和動力條件。3日8:00,低渦明顯的加強,本溪市位于低渦中心的北部,為暖濕氣流與較冷西北冷氣流交匯處,對本溪市降水十分有利。3日20:00低渦繼續東移北上,本溪市處于低渦后部,轉為西北氣流控制。4日8:00低渦逐漸移出遼寧省,降水逐漸減弱。
1.3 地面形勢
5月1日夜間,河套地區中部的低壓與來自南海的熱帶系統相互影響,并形成強水汽輸送帶。遼寧省受低壓前部西南氣流的控制并穩定維持。2日夜間,海平面低壓中心移動到山東半島,與高空低值中心形成相互引導作用,形成了穩定發展的氣旋系統,本溪市位于氣旋系統北側,之后氣旋迅速增強并向緩慢東移北上。日本海維持穩定高壓,其后部的偏南風形成了穩定的水汽輸送帶,降水落區位于遼寧省。5月3日白天,海平面氣壓中心位于渤海海峽,低壓系統穩定少動,來自南海的熱帶系統為遼寧省提供持續、穩定的水汽條件,本溪地區降水逐漸增大。西太平洋上一熱帶系統北上,日本海高壓逐漸東移,氣旋于5月4日逐漸移出遼寧省。
2 物理條件診斷
2.1 動力條件
5月2日20:00,低層輻合、高層輻散的配置形成抽吸作用,并持續到3日20:00,該時段為強降水集中出現時段。高層輻散增強了動力抽吸作用和次級環流,有助于增強和維持低層上升運動,增大降水強度。高低空急流的相互影響和制衡,使低層氣旋性旋轉與高層反氣旋性旋轉同時增強,形成動力條件配置,為本溪地區此次強降水天氣過程的發生發展提供了有力的動力條件(圖2~5)。
2.2 水汽條件
由2日20:00至3日20:00 700 hPa相對濕度場可以看出,遼寧省大部分地區濕度條件較好,特別是在本溪市,相對濕度達到了100%,水汽達到飽和,充沛的水汽條件為持續性降水提供了有利條件,對流潛式基本形成,不穩定能量較強(圖6~8)。4日8:00隨著系統東移,本溪市水汽條件減弱,降水逐漸減弱(圖9)。
3 結論與討論
2016年5月2—4日本溪地區暴雨天氣過程受黃淮氣旋和高空低渦的共同影響。貝加爾湖冷空氣南下,在河套地區形成大槽,大槽在東移過程中不斷加強,在渤海地區形成低渦,低渦繼續東移北上影響本溪地區。地面上河套地區生成的氣旋不斷東移北上并迅速加強,配合850 hPa西南急流為本溪市提供源源不斷的水汽,為強降水的發生和發展提供了有利條件。在預報工作中,利用數值產品能夠分析出天氣系統的演變過程,但對于天氣系統的細節分析把握不準確,同時對數值預報物理量場、系統特點以及落區和強度的分析還不全面。
4 參考文獻
[1] 中國氣象局科教司.省地氣象臺短期預報崗位培訓教材[M].北京:氣象出版社,1998:150-160.
[2] 慕建利,王建捷,李澤椿,等.2005年6月華南特大連續性暴雨的環境條件和中尺度擾動分析[J].氣象學報,2008,66(8):437-451.
[3] 李博,趙思雄.2007年入梅期由橫槽與低渦切變引發淮河流域強降水的診斷研究[J].大氣科學,2009,33(3):1148-1164.
[4] 池再香,杜正靜,趙群劍,等.中尺度西南渦切變線對“07.7”貴州西部暴雨影響的分析與模擬[J].高原氣象,2010,29(4):929-938.
[5] 陳茂強,顧清源,汪延波,等.一次西南低渦特大暴雨的中尺度對流云團特征[J].高原氣象,2008,28(4):66-71.
[6] 李強,王中,白瑩瑩,等.一次區域性大暴雨過程中尺度診斷分析[J].氣象科技,2011,39(4):453-461.