2016年7月26日撫順短時(shí)大暴雨的中尺度特征分析

全美蘭 葛權(quán)哲 馬曉晨 沈斌 李俊樂(lè) 李若楠 鄭國(guó)偉 劉多文 李炳昆

摘要 利用FY-2E衛(wèi)星紅外輻射亮度溫度資料、加密自動(dòng)站資料、NECP再分析資料和常規(guī)觀測(cè)資料對(duì)2016年7月26日發(fā)生在撫順西北部的一次短時(shí)大暴雨過(guò)程的中尺度特征進(jìn)行分析。結(jié)果表明，在有利的天氣尺度背景形勢(shì)下，地面中尺度輻合線加強(qiáng)，及其東側(cè)形成東北風(fēng)、偏北風(fēng)和偏南風(fēng)3股氣流的輻合中心，造成了撫順西北部的強(qiáng)降水。中尺度特征在云圖TBB資料顯示，強(qiáng)降水開(kāi)始發(fā)生在中尺度對(duì)流云團(tuán)發(fā)展東移時(shí)，最強(qiáng)降水出現(xiàn)在TBB梯度的大值區(qū)，強(qiáng)降水隨著TBB梯度區(qū)移動(dòng)，撫順市區(qū)短時(shí)大暴雨與TBB梯度大值區(qū)在撫順西北部上空滯留有關(guān)。分析中還發(fā)現(xiàn)，低空急流、強(qiáng)的風(fēng)速輻合的位置及700 hPa到500 hPa的明顯前傾結(jié)構(gòu)，對(duì)此次強(qiáng)降水提供了有利的條件。

關(guān)鍵詞 撫順;短時(shí)大暴雨;中尺度

中圖分類(lèi)號(hào)：P458.3?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：2095-3305（2019）06-085-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.06.031

Analysis on Mesoscale Characteristics of Shorttime Heavy Rain in Fushun on July 26，2016

QUAN Mei-lanet al（Fushun Meteorological Bureau in Liaoning Province，F(xiàn)ushun，Liaoning 113006）

Abstract?Using FY2E satellite infrared brightness temperature data，automatic station data，NECP reanalysis data and conventional observation data，the mesoscale characteristics of a shortterm heavy rain on July 26，2016 in the northwest of Fushun were analyzed. The results showed that under favorable weather scale background，the convergence line of surface mesoscale was strengthened，and the convergence center of northeast wind，northerly wind and southerly wind was formed in the East，which resulted in heavy rainfall in the northwest of Fushun. The mesoscale characteristics of TBB data showed that the strong precipitation began to occur when the mesoscale convective cloud cluster developed eastward，and the strongest precipitation appeared in the large value area of TBB gradient. The strong precipitation moved with the TBB gradient area，and the shortterm heavy rain in Fushun City was related to the large value area of TBB gradient staying in the northwest of Fushun.It was also found that the low level jet，the strong convergence of the wind speed and the obvious forward structure of 700 hPa to 500 hPa provided favorable conditions for the heavy rainfall.

Key words Fushun;Shorttime heavy rain;Mesoscale

暴雨是中小尺度系統(tǒng)的直接產(chǎn)物。中尺度天氣系統(tǒng)對(duì)暴雨有2個(gè)作用，一是可直接造成強(qiáng)烈暴雨，二是中尺度天氣系統(tǒng)對(duì)積云對(duì)流活動(dòng)有明顯的組織和增強(qiáng)作用[1]。中尺度天氣系統(tǒng)水平尺度在幾十到幾百千米之間，生命期幾個(gè)小時(shí)，其地面輻合量級(jí)可達(dá)10-4/s，降水強(qiáng)度達(dá)到或超過(guò)10 mm/h，從而幾個(gè)小時(shí)連續(xù)降水就可造成短時(shí)暴雨或大暴雨，因其具有突發(fā)性、降水強(qiáng)度大、降水量集中等特點(diǎn)，經(jīng)常導(dǎo)致嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害。正是由于短時(shí)暴雨會(huì)造成巨大災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，許多學(xué)者對(duì)短時(shí)暴雨的中小尺度系統(tǒng)特征進(jìn)行了大量研究。紀(jì)曉玲等[2]對(duì)寧夏北部一次短時(shí)暴雨中尺度對(duì)流系統(tǒng)特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)暴雨是受東北冷渦后部橫槽和低值系統(tǒng)影響，由2個(gè)相對(duì)較強(qiáng)的對(duì)流單體先后影響而后合并維持造成的。王嘯華等[3]對(duì)南京地區(qū)一次短時(shí)大暴雨過(guò)程的中尺度特征進(jìn)行了分析，表明在有利的天氣尺度背景形勢(shì)下，多個(gè)中尺度對(duì)流系統(tǒng)在南京地區(qū)合并，合并后的中尺度對(duì)流系統(tǒng)強(qiáng)度強(qiáng)、移速慢，造成了南京地區(qū)的強(qiáng)降水。金琪等[4]對(duì)2008年5月發(fā)生在湖北老河口短時(shí)暴雨的中尺度天氣系統(tǒng)進(jìn)行診斷分析，發(fā)現(xiàn)干線、500 hPa冷溫度槽、冷切尾部輻合區(qū)和中低層濕區(qū)及地面風(fēng)場(chǎng)輻合線等中尺度天氣系統(tǒng)的活動(dòng)與暴雨發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。

撫順地處遼寧東部山區(qū)，屬長(zhǎng)白山支脈西南延續(xù)部分，地處渾河河谷出口[5]。由于地形地勢(shì)和氣候環(huán)境等原因，極易發(fā)生強(qiáng)度大，時(shí)間、范圍集中的災(zāi)害性暴雨[6]。呂志紅等[5]對(duì)2010年7月31日撫順特強(qiáng)暴雨產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，指出天氣系統(tǒng)輻合上升和撫順山地的抬升作用觸發(fā)了撫順的強(qiáng)降雨，低層暖濕舌左前方和水汽通量散度最大梯度帶是此次特強(qiáng)暴雨的落區(qū)點(diǎn)。吳春英等[7]分析了2013年8月16日撫順特大暴雨過(guò)程，指出撫順“8.16”特大暴雨過(guò)程是一次極端降水過(guò)程，地面蒙古氣旋、低層切變線、500 hPa西風(fēng)槽和副熱帶高壓是強(qiáng)降水的主要影響系統(tǒng)，強(qiáng)降水是在有利的環(huán)流背景和地形共同作用下產(chǎn)生的。筆者利用常規(guī)、加密自動(dòng)氣象站及NCEP 1°×1°再分析等資料，采用動(dòng)力診斷分析方法，對(duì)2016年7月26日撫順短時(shí)大暴雨的中尺度特征進(jìn)行分析，以期為撫順地區(qū)此類(lèi)短時(shí)暴雨天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考。

1?降水實(shí)況

2016年7月26日撫順西北部地區(qū)出現(xiàn)了一次短時(shí)暴雨到大暴雨天氣過(guò)程，25日20：00至26日03：00，撫順市區(qū)降水量超過(guò)100 mm，市區(qū)有19個(gè)自動(dòng)站降水量超過(guò)100 mm，最大的南陽(yáng)自動(dòng)站降水量達(dá)到136.9 mm，最大雨強(qiáng)為50 mm/h，22：00—23：00出現(xiàn)在蘭山鄉(xiāng)自動(dòng)站（圖1～2）。此次暴雨具有明顯的突發(fā)性和局地性，中尺度特征明顯，受其強(qiáng)降水影響市區(qū)出現(xiàn)大面積積水，個(gè)別低洼地區(qū)積水深度達(dá)2 m，房屋被淹，交通受阻，房屋、庫(kù)房、圍墻倒塌等。短時(shí)間內(nèi)降水強(qiáng)度之大，屬歷史罕見(jiàn)。

2?環(huán)流形勢(shì)演變特征和主要影響系統(tǒng)

2.1?環(huán)流形勢(shì)演變特征

暴雨過(guò)程前期，500 hPa高度在中高緯度維持兩槽一脊的形勢(shì)，高壓脊穩(wěn)定于貝加爾湖西側(cè)，副熱帶高壓脊線北界在40°N附近擺動(dòng)，撫順處于副熱帶高壓西北側(cè)的西南暖濕氣流中。7月25日08：00，貝加爾湖東側(cè)冷渦發(fā)展加深，其伴隨的高空槽可延伸至河北北部。25日20：00，隨著副高持續(xù)南撤，冷渦中心逐漸向東南方向移動(dòng)，槽線快速向偏東方向移動(dòng)，冷空氣沿槽后西北氣流擴(kuò)散南下（圖3）。26日08：00，冷渦繼續(xù)南壓，再次補(bǔ)充冷空氣，撫順地區(qū)強(qiáng)降水出現(xiàn)在584 gpm線南落過(guò)程中。

2.2?β中尺度影響天氣系統(tǒng)

7月25日20：00，隨著高空槽東移，高層冷空氣沿槽后西北氣流快速南下，同時(shí)850 hPa撫順上空西南低空急流迅速發(fā)展加強(qiáng)，中心強(qiáng)度達(dá)到22 m/s，建立起一條由江淮至東北的水汽通道，將黃海、渤海的水汽沿副熱帶高壓西北側(cè)輸送到撫順地區(qū)，且強(qiáng)的風(fēng)速輻合剛好在撫順西北部，即850 hPa風(fēng)速由22 m/s減弱為12 m/s（圖略）。25日20：00，從高低空配置來(lái)看，從700 hPa到500 hPa出現(xiàn)了明顯的前傾結(jié)構(gòu)，這使得大氣層結(jié)不穩(wěn)定能量得到了聚集，25日14：00撫順西部已經(jīng)出現(xiàn)了CAPE值大于1 400 J/kg的位勢(shì)不穩(wěn)定高能區(qū)（圖略）。25日夜間，隨著低空切變線東移，觸發(fā)不穩(wěn)定能量得以釋放，使得撫順西北部低空水汽強(qiáng)烈輻合上升，導(dǎo)致?lián)犴樁虝r(shí)暴雨到大暴雨天氣的發(fā)生。

2.3?近地面中尺度輻合系統(tǒng)

利用NCEP/NCAR FNL客觀分析資料，分析近地面10 m風(fēng)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，7月25日08：00，隨著華北氣旋北上，近地面流場(chǎng)上，遼寧西南部存在明顯的氣旋性切變，在其附近出現(xiàn)了降水（圖4a）。25日14：00，隨著地面倒槽北上和西北冷空氣東南壓，在遼寧西部出現(xiàn)了一條風(fēng)場(chǎng)輻合線（圖4b）。25日20：00，風(fēng)場(chǎng)輻合線向東南移動(dòng)，輻合線所經(jīng)地區(qū)均產(chǎn)生了強(qiáng)降水（圖4c）。25日夜間隨著輻合線繼續(xù)南壓，開(kāi)始影響撫順地區(qū)，強(qiáng)輻合中心位于撫順西北部，形成東北風(fēng)、偏北風(fēng)和偏南風(fēng)3股氣流的輻合中心，導(dǎo)致?lián)犴樜鞅辈恳粭l西北-東南向的中尺度對(duì)流雨帶，此時(shí)在撫順市區(qū)形成了降水效率極高的中尺度對(duì)流雨帶，雨量中心1 h降水50 mm。26日08：00，中尺度的輻合風(fēng)場(chǎng)輻合線繼續(xù)東移南壓，且強(qiáng)度減弱，伴隨強(qiáng)降水也東南移并減弱，逐步移出撫順市區(qū)（圖4d）。

以上分析表明，中尺度雨團(tuán)的演變過(guò)程與地面中尺度輻合線的演變過(guò)程有著很好的對(duì)應(yīng)。此次暴雨過(guò)程具有的局地性和突發(fā)性等中尺度特征，是地面中尺度輻合系統(tǒng)造成的。南移的中尺度輻合線東側(cè)，地面風(fēng)場(chǎng)輻合顯著增強(qiáng)，形成東北風(fēng)、偏北風(fēng)和偏南風(fēng)3股氣流的輻合中心，直接造成撫順西北部強(qiáng)降水進(jìn)一步加強(qiáng)和維持，從而導(dǎo)致?lián)犴樁虝r(shí)暴雨。

3?中尺度對(duì)流云團(tuán)的活動(dòng)特征

利用FY-2E衛(wèi)星紅外輻射亮溫（TBB）資料分析撫順此次短時(shí)暴雨過(guò)程，發(fā)現(xiàn)7月25日20：00，撫順地區(qū)有一個(gè)TBB低于210 k的中尺度對(duì)流云團(tuán)（圖5a），撫順強(qiáng)降水開(kāi)始產(chǎn)生，20：00—21：00最大降水量32.7 mm，出現(xiàn)在哈達(dá)。隨著撫順地區(qū)上空中尺度對(duì)流云團(tuán)東移減弱，在遼寧西北部有一條西北-東南向的TBB大梯度帶開(kāi)始東南壓（圖5c）。23：00，TBB大梯度區(qū)壓到撫順北部（圖5d），撫順降水強(qiáng)度達(dá)到最大，小時(shí)雨強(qiáng)50 mm。整個(gè)過(guò)程中強(qiáng)降水開(kāi)始發(fā)生在中尺度對(duì)流云團(tuán)發(fā)展東移時(shí)，最強(qiáng)降水出現(xiàn)在TBB梯度的大值區(qū)，從小時(shí)降水空間分布圖可知強(qiáng)降水隨著TBB梯度區(qū)移動(dòng)，撫順市區(qū)短時(shí)大暴雨與TBB梯度大值區(qū)在撫順西北部上空滯留有關(guān)。

4?水汽條件

水汽是暴雨發(fā)生發(fā)展必不可少的因素。7月25日20：00，從低層到200 hPa溫度露點(diǎn)差≤4℃，撫順暴雨區(qū)位于整層飽和的濕區(qū)中。7月25日夜間，隨著冷空氣東南壓，撫順市區(qū)500 hPa上空溫度露點(diǎn)差變?yōu)?0℃，700 hPa及以下溫度露點(diǎn)差為0.3℃，濕層明顯變薄。從700 hPa以下各層水汽通量散度分析可見(jiàn)，在此次短歷時(shí)大暴雨過(guò)程中，20：00，

925 hPa以下?lián)犴樖袇^(qū)處于中心≤-4×10-8 g/（cm2·hPa·s）的水汽輻合帶中，為強(qiáng)降水發(fā)生發(fā)展提供了充足的水汽來(lái)源。在此次短歷時(shí)暴雨過(guò)程中，濕層較為深厚，且撫順西北部處于水汽輻合中心，兩者共同作用為暴雨提供了有利的水汽條件。

5?結(jié)論

（1）此次撫順短時(shí)暴雨發(fā)生在有利的天氣尺度環(huán)流背景下，副熱帶高壓、高空槽、低空切變線、強(qiáng)盛的低空急流、地面中尺度輻合線是此次暴雨的主要影響系統(tǒng)。從700 hPa到500 hPa明顯的前傾結(jié)構(gòu)，為撫順暴雨區(qū)大氣層結(jié)不穩(wěn)定能量的聚集創(chuàng)造了條件。地面中尺度輻合線的東移南壓，直接觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，導(dǎo)致?lián)犴樜鞅辈慷虝r(shí)暴雨到大暴雨天氣的發(fā)生。

（2）此次過(guò)程中中尺度雨團(tuán)的演變過(guò)程與地面中尺度輻合線的演變過(guò)程有著很好的對(duì)應(yīng)。此次暴雨過(guò)程具有的局地性和突發(fā)性等中尺度特征，是地面中尺度輻合系統(tǒng)造成的。南移的中尺度輻合線東側(cè)，地面風(fēng)場(chǎng)輻合顯著增強(qiáng)，形成東北風(fēng)、偏北風(fēng)和偏南風(fēng)3股氣流的輻合中心，直接造成撫順西北部強(qiáng)降水進(jìn)一步加強(qiáng)和維持，從而導(dǎo)致?lián)犴樁虝r(shí)暴雨。

（3）云圖TBB資料上，此次過(guò)程強(qiáng)降水開(kāi)始與TBB低于210 k的中尺度對(duì)流云團(tuán)相對(duì)應(yīng)。強(qiáng)降水的加強(qiáng)和持續(xù)時(shí)間與TBB大梯度帶的位置和持續(xù)時(shí)間相關(guān)。整個(gè)過(guò)程中強(qiáng)降水開(kāi)始發(fā)生在中尺度對(duì)流云團(tuán)發(fā)展東移時(shí)，最強(qiáng)降水出現(xiàn)在TBB梯度的大值區(qū)，強(qiáng)降水隨著TBB梯度區(qū)移動(dòng)，撫順市區(qū)短時(shí)大暴雨與TBB梯度大值區(qū)在撫順西北部上空滯留有關(guān)。

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責(zé)任編輯：鄭丹丹