呼倫貝爾一次暴雨的物理量診斷分析

楊保成

摘? 要：利用NCEP再分析資料、區(qū)域自動(dòng)站資料，從環(huán)流配置、物理量配置等對(duì)2018年7月呼倫貝爾地區(qū)一次暴雨天氣進(jìn)行了診斷，結(jié)果表明：在環(huán)流形勢(shì)穩(wěn)定的前提下，充沛的水汽輸送，螺旋度的大值落區(qū)及高溫高濕的能量鋒區(qū)在暴雨區(qū)匯集，這樣的物理量配置利于中、小尺度系統(tǒng)的發(fā)展，有助于暴雨產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：暴雨;垂直螺旋度;能量鋒區(qū)

中圖分類號(hào)：P458.1+21.1? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）25-0064-03

Abstract： Using NCEP reanalysis data and regional automatic station data， a stormy weather in Hulunbuir area was diagnosed in July 2018 from circulation configuration and physical quantity configuration. The results show that under the premise of stable circulation， abundant water vapor transport， the high value falling area of helicity and the energy front area of high temperature and high humidity gather in the rainstorm area， which is beneficial to the development of medium- and small-scale systems and to the occurrence of torrential rain.

Keywords： torrential rain; vertical helicity; energy front

引言

內(nèi)蒙古地區(qū)的暴雨雖然不如濕潤(rùn)地區(qū)的頻繁，但雨量集中，強(qiáng)度大，突發(fā)性強(qiáng)，是內(nèi)蒙古主要災(zāi)害性天氣之一[1]。近年來(lái)，很多學(xué)者都對(duì)夏季內(nèi)蒙古暴雨進(jìn)行了診斷分析[2-3]，對(duì)于呼倫貝爾地區(qū)的暴雨研究總體上不夠深入。鑒于此，本文以呼倫貝爾地區(qū)一次暴雨天氣過(guò)程為例，重點(diǎn)對(duì)此次暴雨進(jìn)行物理量診斷，期望能夠?yàn)楸┯晏鞖膺^(guò)程提供科學(xué)合理的參考依據(jù)。

1 資料選取與研究方法

1.1 資料選取

本文利用NCEP資料（網(wǎng)格距1°×1°經(jīng)緯度，6h一次全球再分析資料）;觀測(cè)資料選用呼倫貝爾氣象觀測(cè)站資料。

1.2 研究方法

本文將借助于螺旋度，研究本次暴雨過(guò)程的動(dòng)力學(xué)特征。其在等壓坐標(biāo)系中，垂直螺旋度可以寫成如下形式：

其中：u，v，w分別為等壓坐標(biāo)系中x方向，y方向和垂直方向的速度，？灼為垂直方向上的渦度。

Hz螺旋度公式表明，垂直螺旋度是垂直速度與渦度垂直分量的乘積，由于在強(qiáng)天氣區(qū)有強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)（w>0），如果渦度為正，則有正螺旋度;如果渦度為負(fù)，則有負(fù)螺旋度。

2 天氣過(guò)程簡(jiǎn)述

2018年7月7日-8日，呼倫貝爾地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣過(guò)程，其中38個(gè)氣象站出現(xiàn)暴雨，最大降水量為阿榮旗興隆水庫(kù)83.5mm。根據(jù)民政局統(tǒng)計(jì)，本次暴雨洪澇災(zāi)害共造成直接經(jīng)濟(jì)損失3141.3萬(wàn)元，受災(zāi)人口10584人，農(nóng)田受災(zāi)16181.8公頃，成災(zāi)12262.4公頃。

3 環(huán)流形勢(shì)特征

分析7日08：00 500hPa高度場(chǎng)，亞洲北部為一槽一脊型，貝加爾湖地區(qū)有一深厚的低槽，槽后冷中心溫度達(dá)-24℃，偏北風(fēng)風(fēng)力較大，預(yù)示槽將進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)，下游阻塞高壓異常強(qiáng)盛，使得冷渦穩(wěn)定。8日08：00（圖1a）槽發(fā)展成冷渦，呼倫貝爾東南部處于西南氣流之中，200hPa高空急流抽吸作用明顯，利于暴雨產(chǎn)生。20：00冷渦維持，9日08：00呼倫貝爾地區(qū)低層逐漸被干冷空氣控制，降水趨于結(jié)束。

低層850hPa（圖1b）呼倫貝爾西部維持一低渦，同時(shí)低空急流在暴雨區(qū)形成，利于水汽和能量的匯集，有助于暴雨出現(xiàn)。

4 物理量分析

4.1 水汽條件分析

4.1.1 比濕

8日08：00 850hPa比濕圖（圖略），呼倫貝爾市東南部比濕達(dá)到11g·Kg-1，同時(shí)偏南風(fēng)急流達(dá)到18m·s-1，水汽沿著急流區(qū)向北聚集，14：00，11g·Kg-1的比濕大值區(qū)東移，暴雨區(qū)風(fēng)速減弱至4m·s-1～8m·s-1。20：00，比濕大值區(qū)進(jìn)一步東北移，由于冷空氣的滲透，呼倫貝爾中南部轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)，比濕值進(jìn)一步減小，水汽通道進(jìn)一步阻斷直至降水結(jié)束。

4.1.2 水汽通量、水汽通量散度

8日08：00 850hPa水汽通量（圖2a），渤海灣的水汽沿著偏南風(fēng)急流向呼倫貝爾東部輸送，水汽通道完整，中心值達(dá)到20·cm-1·hPa-1·s-1;14：00（圖2b）水汽通道進(jìn)一步東移，水汽中心位于呼倫貝爾東北部地區(qū);08：00水汽通量散度場(chǎng)在呼倫貝爾東南部出現(xiàn)了輻合，中心值為-8×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1;14：00，水汽輻合中心進(jìn)一步北移，中心值增大為-14×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1;14：00沿124°E做相對(duì)濕度剖面，在強(qiáng)降雨區(qū)上從1000hPa至700hPa為相對(duì)濕度大值區(qū)（大于80%），同時(shí)風(fēng)向隨高度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，表明對(duì)流層低層存在暖平流，在700hPa至550hPa之間則相對(duì)濕度較小，說(shuō)明對(duì)流層中層較干，差動(dòng)濕度平流有利于不穩(wěn)定的發(fā)展，利于降雨的加強(qiáng)。

4.2 動(dòng)力條件分析

8日08：00 850hPa垂直螺旋度（圖3a），螺旋度正值大值區(qū)呈近似橢圓狀南北走向，中心值達(dá)到120×10-6m·s-2，暴雨站1處于螺旋度正值大值區(qū)之中，對(duì)比實(shí)況降雨，05：00-08：00站1的降雨量達(dá)到35.2mm，表明垂直螺旋度大正值落區(qū)與短時(shí)強(qiáng)降雨落區(qū)比較一致。

沿124°E做剖面圖（圖3b），在強(qiáng)降雨區(qū)上空850hPa有一正值中心，中心強(qiáng)度達(dá)到120×10-6m·s-2， 正值區(qū)域垂直伸展在950hPa-600hPa之間，同時(shí)隨高度向高緯地區(qū)傾斜發(fā)展，表明大氣斜壓性較強(qiáng)，垂直螺旋度伸展較高，正渦度與垂直速度都比較大，利于短時(shí)強(qiáng)降雨的產(chǎn)生。

4.3 熱力不穩(wěn)定條件分析

4.3.1 K指數(shù)

8日08：00 850hPa K指數(shù)圖（圖略），K指數(shù)大于35℃的區(qū)域集中在呼倫貝爾東南部地區(qū)，其中站1的值更是接近37.5℃，表明此時(shí)對(duì)流層低層大氣層結(jié)極不穩(wěn)定，易出現(xiàn)對(duì)流性天氣;14：00 K指數(shù)大于35℃的區(qū)域進(jìn)一步東移，站2仍處于這一不穩(wěn)定區(qū)域中，對(duì)比實(shí)況降雨可知，13：00-14：00，站2降雨量為17.1mm，強(qiáng)降雨區(qū)與K指數(shù)大于35℃的區(qū)域比較一致。

4.3.2 假相當(dāng)位溫

假相當(dāng)位溫的分布能夠反映大氣中濕斜壓能量的分布，假相當(dāng)位溫的高值區(qū)為高溫高濕的高能區(qū)，等值線的密集區(qū)為能量鋒區(qū)，8日08：00 850hPa假相當(dāng)位溫（圖4a），呼倫貝爾地區(qū)東南至西北存在一條高能舌區(qū)，中心值已達(dá)到334K，屬于一個(gè)高能中心;14：00的剖面圖（圖4b），在強(qiáng)降雨區(qū)域上空存在一條能量鋒區(qū)，同時(shí)，在900hPa-700hPa之間假相當(dāng)位溫隨高度減小，不穩(wěn)定條件明顯，說(shuō)明在中低層高溫高濕的有利環(huán)境下，暖濕空氣的輻合抬升促進(jìn)了不穩(wěn)定能量的發(fā)展，形成強(qiáng)降雨。

5 結(jié)論

（1）高空冷渦穩(wěn)定少動(dòng)，鄂霍茨克海形成阻塞形勢(shì)，使得地面至500hPa冷渦底部冷空氣南下與槽前暖濕氣流在呼倫貝爾地區(qū)交綏，利于增強(qiáng)西南水汽向呼倫貝爾地區(qū)輸送。（2）比濕大于10g·Kg-1的區(qū)域如果有偏南風(fēng)速急流（低空急流）配合，一般會(huì)有暴雨產(chǎn)生，如果對(duì)流層低層到達(dá)或接近飽和，而對(duì)流層中層較干，則這樣的差動(dòng)濕度平流利于不穩(wěn)定的發(fā)展，利于暴雨的產(chǎn)生。（3）K指數(shù)達(dá)到或超過(guò)35℃，該地區(qū)易出現(xiàn)暴雨。（4）暴雨一般位于假相當(dāng)位溫高能舌區(qū)（能量鋒區(qū)），能量鋒區(qū)上方存在不穩(wěn)定層結(jié)，利于暖濕空氣的輻合抬升，對(duì)于暴雨形成正反饋機(jī)制。（5）垂直螺旋度正值區(qū)對(duì)于暴雨的落區(qū)具有較好的指示意義。

參考文獻(xiàn)：

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