上升運動在暴雨宏觀物理條件中的作用

摘 要：暴雨過程的發生要同時滿足兩個最基本的物理條件：一是有較長的持續時間；二是強烈的上升運動；三是有充沛的水汽。暴雨是多種尺度的天氣系統（行星尺度，天氣尺度，次天氣尺度，中尺度，小尺度）及高低層、上下游、中低緯天氣系統相互作用形成的，持續的強烈上升運動與各種尺度的天氣系統及高低層天氣系統的相互配置密切相關。從天氣學角度認為它的形成原因如下：（1）不同尺度系統的疊加作用；（2） 上下層系統的疊置作用。（3） 下游系統的阻塞作用。（4） 地形的強迫抬升作用。

關鍵詞：上升運動；系統疊置；地形抬升；系統阻塞

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.201

1 不同尺度系統的疊加作用

大氣具各種尺度天氣系統所形成的垂直運動的疊加，包括同尺度系統的合并。如在適當的大尺度環流背景下，西風帶的單體小高壓與西太平洋副熱帶高壓脊之間的切變線上，經常會有次天氣尺度和中尺度低渦向東傳播。在這些次天氣尺度和中尺度低渦所經之處，往往出現暴雨中心。又如 “北槽南渦”型暴雨是發生在南北低值系統結合的時候。這可以說明，系統的會合是垂直運動加強的一個有利條件。所以預報員對同一層上的各種尺度的天氣系統進行綜合分析時，要特別注意天氣系統的疊加、合并、相遇等活動過程。在衛星云圖上就可以分析不同（系統）云帶的相對運動及其合并、相遇過程。

較小尺度的天氣系統是在較大尺度天氣系統背景下發生發展的，較大尺度系統對較小尺度系統有制約作用，反過來較小尺度的系統又對較大尺度系統具有反饋作用。盡管目前對各種尺度之間相互作用的物理過程還不甚清楚。暴雨是一種中尺度現象，直接造成暴雨的中、小尺度天氣系統是在這次天氣尺度和天氣尺度系統背景下發生發展的。由于目前高空和地面觀測網的時、空密度，均不能滿足中、小尺度天氣系統分析的需要，在日常預報業務中使用常規天氣圖資料進行中小分析幾乎是不可能的，所以目前臺站業務預報中只好通過以下途徑來粗略地考慮：（1）充分利用區臺、盟（市）臺現有的站點較稠密（包括氣候站在內）的區域流線圖。從這種區域流線圖上分析中尺度輻合線、輻合中心、中尺度渦旋等中系統，這些系統附近往往出現暴雨中心。為提高暴雨預報準確率，對區域流線圖的分析運用還需進一步加強。（2）通過各種類型暴雨的典型個例分析，尋找中尺度系統和雨團發生發展及合并滯留的天氣尺度背景。業務預報中，通過分析天氣尺度、次天氣尺度系統，來定性估計中尺度系統和雨團活動，用以預測暴雨落區。

2 上下層系統的疊置作用

垂直方向上，中低層的低值輻合系統與對流層高層輻散系統的相互疊置。由于高層質量的輻散將使垂直上升運動明顯加強。影響內蒙古的高層輻散系統大多是和高空急流活動相聯系的。內蒙古中西部，暴雨往往發生在高空急流入口區的右側；而東部地區，暴雨往往發生在高空急流出口區的左側。業已證明，這兩個地區的暴雨都發生在高空氣流輻散區。由此可見，暴雨的分析預報，只分析單一層次的天氣形勢和影響系統是遠遠不夠的，必須進行三維分析。不但要分析系統自身的動力和熱力結構，還要分析各層次天氣系統的相互配置，即分析在垂直方向相對運動所形成的具有不同作用的天氣系統的疊置。這在暴雨預報中是不容忽視的。

3 下游系統的阻塞作用

下游大尺度的阻塞系統對上游天氣尺度和次天氣尺度系統的阻塞，造成系統移速的減慢、滯留，迫使強烈上升運動氣流在某地的持續。內蒙古暴雨的發生大多與西太平洋副熱帶高壓脊活動有密切聯系，除副高西緣偏南氣流是低緯水汽向北輸送的通道這一主要作用外，還因為它對西風帶低值系統具有阻塞作用。另外華北高壓脊，日本海高壓脊等大尺度高值系統都具有這種阻塞作用。所以進行暴雨預報，不但要考慮上游有無低值系統移來，還要考慮下游有無高值系統阻塞，這是暴雨預報中的一個重要著眼點。

4 地形的強迫抬升作用

地形的強迫抬升和喇叭口地形對氣流具有收縮輻合作用。在迎風面，山脈對氣流的抬升可以引起天氣尺度的上升運動，其強度可由下式確定：式中為山脈引起的抬升速度，為迎風面的水平風速，為風向與迎風坡法線的交角，為山脈的坡度。

顯然，風速愈大，氣流與山脈愈接近正交，山脈愈陡，抬升速度就越大[1-3]。在暴雨形成過程中，這種大地形的抬升作用是相當顯著的。內蒙古暴雨帶主要位于陰山山脈以南，大興安嶺以東，其重要原因之一就是陰山山脈對偏南氣流的抬升、大興安嶺對偏東氣流的抬升作用所致。另外山脈也是水汽輸送的屏障，造成水汽通量在山前輻合。

中、小尺度的喇叭口地形對暴雨中心的形成，具有重要作用。當氣流恰好由剌叭口吹入的時候，可以使氣流迅速輻合，加大上升運動。

參考文獻：

[1]孫令東，王永清，梁鳳娟等.內蒙古巴彥淖爾市一次強降水過程診斷分析[J].氣象與環境科學，2013，36（03）：34-38.

[2]王永清，張連霞，梁鳳娟等.巴彥淖爾市“8.16”局地大暴雨過程診斷分析[J].內蒙古氣象，2009（04）：9-11.

[3]王永清，韓經緯等.2012年6月狼山腳下罕見大暴雨天氣過程分析[J].內蒙古氣象，2014（03）：3-6.

作者簡介：孫令東（1984-），男，內蒙古呼倫貝爾人，碩士，從事災害性天氣預報技術研究。