朔州一次秋季連陰雨天氣過(guò)程分析

胡桃花 朱彩芬 趙玉 杜蘭蘭 田粉平

摘 要：本文對(duì)2015年9月27—31日朔州市的一次連陰雨天氣過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)深入分析，重點(diǎn)從天氣形勢(shì)、環(huán)流特點(diǎn)、物理量場(chǎng)、等方面總結(jié)了此類天氣過(guò)程的預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)及分析思路。結(jié)果表明：強(qiáng)烈的水汽輻合、冷暖空氣的不斷交匯、對(duì)流層中低層的切變輻合、副高勢(shì)力的加強(qiáng)維持是這次連陰雨過(guò)程形成的有利環(huán)流形勢(shì)和背景條件。分析結(jié)果以期為本地秋季連陰雨天氣的預(yù)報(bào)或預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的趨利避害做貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞： 連陰雨；天氣形勢(shì)；預(yù)報(bào)

秋季連陰雨天氣在中國(guó)北方來(lái)講相對(duì)出現(xiàn)得比較少，天氣特點(diǎn)主要表現(xiàn)為影響范圍大、降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、日照時(shí)數(shù)少并具有明顯的季節(jié)性。國(guó)內(nèi)對(duì)連陰雨研究已有不少工作，如林紓分析總結(jié)了西北地區(qū)中東部連陰雨的候平均環(huán)流特征；魏鋒分析了甘肅省近35年來(lái)連陰雨的時(shí)空分布特征；史寶秀、蔡忠蘭分別分析了2001年和2000年甘肅省秋季連陰雨發(fā)生的環(huán)流背景；方建剛分析了陜西省2003年秋季連陰雨降水的特征和形成秋季連陰雨天氣的天氣學(xué)、熱力學(xué)特點(diǎn)；王秀文分析指出阻塞高壓形勢(shì)且貝加爾湖附近伴有冷渦是造成北方連陰雨天氣最主要的環(huán)流特征；黃慧君對(duì)2008年云南省秋季連陰雨天氣的環(huán)流及水汽特征進(jìn)行了分析。

2015年9月27—31在朔州全市范圍內(nèi)出現(xiàn)的這次連陰雨天氣過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)五天，其中35%的縣區(qū)五天內(nèi)無(wú)日照。過(guò)程內(nèi)主要以穩(wěn)定性降水為主，空間分布也比較均勻，全市降雨量介于34.1—44.9.mm，降水時(shí)段主要集中在27日、29-30日。本文就這次連陰雨天氣過(guò)程的特殊性從預(yù)報(bào)流程的思路上展開(kāi)分析，以期對(duì)此類過(guò)程預(yù)報(bào)能力的提高有所幫助。

一、資料和方法

資料取自DVB-S衛(wèi)星廣播接收系統(tǒng)所下發(fā)的FY2C實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的紅外云圖及地面、高空等常規(guī)觀測(cè)資料，包括1000—200hpa各標(biāo)準(zhǔn)等壓面的位勢(shì)高度、溫度、渦度、水汽等。從天氣學(xué)條件、物理量這次連陰雨天氣過(guò)程的形勢(shì)特點(diǎn)和物理成因，力求加強(qiáng)對(duì)該類天氣過(guò)程的認(rèn)識(shí)，為實(shí)際業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)提供一種有益的參考。

1.散度

散度：指流體運(yùn)動(dòng)時(shí)單位體積的改變率簡(jiǎn)單地說(shuō)，流體在運(yùn)動(dòng)中集中的區(qū)域?yàn)檩椇希\(yùn)動(dòng)中發(fā)散的區(qū)域?yàn)檩椛ⅰＳ靡员硎镜牧糠Q為散度，值為負(fù)時(shí)為輻合，此時(shí)有利于天氣系統(tǒng)的的發(fā)展和增強(qiáng)，為正時(shí)表示輻散，有利于天氣系統(tǒng)的消散。表示輻合、輻散的物理量為散度，單位：秒（s-1）。散度的重要性在于，可用表征空間各點(diǎn)矢量場(chǎng)發(fā)散的強(qiáng)弱程度。

一般地， 設(shè)某向量場(chǎng)由 A（x， y， z）=P（x， y， z）i+Q（x， y， z）j+R（x， y， z）k 給出， 其中P， Q， R具有一階連續(xù)偏導(dǎo)數(shù)， S是場(chǎng)內(nèi)的一片有向曲面， n是S上點(diǎn)（x， y， z）處的單位法向量， 則叫做向量場(chǎng)A的散度， 記作div A， 即，本文所采用的是在某一等壓面上水平風(fēng)的散度，定義為：。

2.渦度

表示曲線、流體等旋轉(zhuǎn)程度的量[10]。氣象上渦度ζ 常用的是p坐標(biāo)中的水平風(fēng)的渦度，也就是渦度的垂直分量：。

其物理意義是單位面積內(nèi)空氣旋轉(zhuǎn)速率的平均情況。ζ>0表示氣旋式旋轉(zhuǎn)，ζ<0表示反氣旋式旋轉(zhuǎn)。單位：秒（s-1），天氣尺度的量級(jí)為10-5。通常用來(lái)表征天氣系統(tǒng)渦旋度之強(qiáng)度。

二、天氣形勢(shì)分析

500hpa高空?qǐng)D上，27日20時(shí)（圖1）亞洲中高緯環(huán)流形勢(shì)主要表現(xiàn)為兩槽一脊型，東部槽脊區(qū)主要位于我國(guó)東部及沿海地區(qū)，徑向橫跨尺度小，西部則表現(xiàn)為一很寬廣的槽區(qū)，這個(gè)東亞大槽即是造成朔州持續(xù)降水的主要影響系統(tǒng)。降水初期東亞大槽所攜帶的冷空氣主體位于巴爾喀什湖一帶，同時(shí)其前部不斷有小股弱冷空氣分裂東移，其中貝加爾湖附近的一股冷空氣已隨著大槽前的平直氣流波動(dòng)輸送至河套地區(qū)，朔州市即位于此短波槽前出現(xiàn)明顯降水。而南部的主要影響系統(tǒng)副熱帶高壓分為東西兩環(huán)，呈緯向分布，東環(huán)副高主要控制長(zhǎng)江中下游及其以南地區(qū)，584線北端位于山西南部，其環(huán)流與東亞大槽連為一體，因此冷暖空氣的交匯是造成朔州這次連陰雨天氣過(guò)程降水量厡因。27日20時(shí)（圖2）貝湖冷空氣東移至鄂霍次克海，環(huán)流形勢(shì)調(diào)整為兩槽兩脊型，西環(huán)副高在冷空氣沖擊下斷裂，東環(huán)副高北抬至山西南界，28日08時(shí)至30日20時(shí)，隨著巴湖冷空氣主體的東移，副高有所東移南壓，朔州處于大槽前與副高邊緣西南暖濕氣流的控制下，受其共同影響降水再次增強(qiáng)，且等溫線落后于等高線，預(yù)示著未來(lái)槽區(qū)將加深，加強(qiáng)，588線北端隨著冷槽后脊區(qū)向西北伸展，槽后脊前比較強(qiáng)盛的西北或偏北氣流引導(dǎo)冷空氣爆發(fā)南下，但因?yàn)殇h區(qū)位置偏北偏東，所以強(qiáng)冷空氣影響范圍限于朔州北部。

700hpa圖上，27日20時(shí)，從貝湖東側(cè)至河套為一南北向的豎槽，貝湖西側(cè)至烏拉爾山則為一東西向橫槽 ，兩槽之間脊區(qū)不明顯，因此這兩次冷空氣緊緊相連、持續(xù)影響，使朔州出現(xiàn)了連陰雨天氣。29日20時(shí)橫槽轉(zhuǎn)豎，冷空氣南下，是29—30日降水的主要?jiǎng)恿l件。

從850hpa和地面圖上也可以很清楚地看到：這次連陰雨天氣過(guò)程實(shí)際上兩次較強(qiáng)冷空氣的連續(xù)活動(dòng)影響所造成的，前一次冷空氣地面中心氣壓達(dá)1032.5hpa，主要在貝湖東南側(cè)堆積；后一次冷空氣來(lái)自西西伯利亞，東移并在貝湖西側(cè)堆積，中心最高氣壓達(dá)1045hpa。

1.物理量場(chǎng)

和天氣系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，27日20時(shí)（圖5）29日08時(shí)（圖6）的700hpa渦度場(chǎng)上，從內(nèi)蒙中東部至河西分別存在一個(gè)東北-西南向的正值中心帶，特別是29日20時(shí)中心值達(dá)40*10-6/S，處于呼和浩特東部地區(qū)，我區(qū)值域?yàn)?0*10-6/S左右。29日08時(shí)20*10-6/S的大值中心在河套西部，因此上游地區(qū)大的正渦度中心預(yù)示著本區(qū)未來(lái)的明顯降水。

這種低層輻合、高層輻散、并且輻散大于輻合的配置，有利于垂直上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展和維持。同時(shí)上游地區(qū)的低層高輻合中心、高層高輻散中心對(duì)本區(qū)強(qiáng)降水也有重要指示性。

2.水汽因子

從27—30日850hpa、700hpa、500hpa水汽通量場(chǎng)可以看出，本區(qū)上空持續(xù)正值區(qū)。尤其在強(qiáng)降水時(shí)段700—500hpa水汽通量值達(dá)10g.（cm.hpa.s）-1以上，27日20時(shí)、在山西及以東、山西及其西南部存在大值中心，副高勢(shì)力的維持使得本區(qū)五天內(nèi)500hpa水汽充足 。因此連陰雨時(shí)段內(nèi)本區(qū)存在比較深厚的濕層，一旦有冷空氣侵入即帶來(lái)較強(qiáng)降水。同時(shí)27日20時(shí)在低層從內(nèi)蒙中東部到河套為大范圍的水汽通量輻合區(qū)，本區(qū)上空其值達(dá)-1.0×10-8g.cm-2.hpa-1.s-1，這對(duì)水汽及能量的積累極為有利

三、結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析，9月27—31日發(fā)生在朔州的這次連陰雨天氣過(guò)程主要表現(xiàn)為如下特征：

（1）27日—31日低層明顯的輻合或切變?yōu)檫B陰雨期間兩次較大降水時(shí)段提供了有利的動(dòng)力條件。

（2）副高勢(shì)力盤(pán)踞，其北側(cè)偏西氣流或西北側(cè)西南氣流的維持是連陰雨天氣過(guò)程形成的有利環(huán)流形勢(shì)。

（3）當(dāng)中低層有冷空氣入侵時(shí)，副高西北側(cè)的西南氣流發(fā)展強(qiáng)盛，垂直形勢(shì)配置場(chǎng)轉(zhuǎn)為有利，系統(tǒng)發(fā)展深厚，冷暖空氣在本區(qū)交匯常對(duì)應(yīng)有較大降水。

參考文獻(xiàn)：

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[7] 黃慧君 李慶紅 高月忠.《2008年云南省秋季連陰雨天氣的環(huán)流及水汽特征分析》.干旱氣象，2007，25（1）：58—62.

作者簡(jiǎn)介：胡桃花（1969-），女，漢族，山西右玉人，本科學(xué)歷，工程師，主要從事氣象專業(yè)服務(wù)預(yù)報(bào)工作。