多源觀測資料在盤錦地區一次對流天氣中的應用

袁潮 易希延 馬湘宜

摘要 ? ?利用衛星、風廓線雷達、地波雷達、GPS水汽以及地面加密自動氣象站等資料分析了2019年8月2—3日在盤錦地區出現的對流天氣過程的天氣特征。結果表明，此次暴雨為典型的副高后部對流性暴雨，500 hPa高空槽與副高西北部之前強位勢梯度使得低空急流穩定維持，槽前正渦度平流的輻散作用使得低層減壓及低空急流中的切變渦度擾動是低空低渦形成的重要機制，在地面有β-中尺度低壓發展，強降水主要出現在低渦的前側、地面倒槽頂部斜壓性最強的地區。風廓線雷達對對流開始及結束時間有著較好指示意義，地波雷達很好地反映了地面中尺度環流的演變過程，GPS水汽的強烈變化與強對流時段有很好的相關性。衛星顯示在急流軸附近不斷有MCC生成并沿著副高外圍向東北方向移動，表現出一定的“列車效應”機制。

關鍵詞 ? ?暴雨;對流天氣;多源觀測;低空急流;低空低渦;遼寧盤錦

中圖分類號 ? ?P458.12 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）13-0192-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

中國是強對流多發的國家，隨著空間探測技術以及遙感探測技術的不斷提高，多源觀測資料針對不同尺度天氣的研究得到了廣泛應用[1-2]。本文利用衛星、多普勒雷達、風廓線雷達、地波雷達、GPS水汽以及地面加密自動氣象站等非常規資料，對2019年8月一次中尺度低渦發生發展機制及其引發的暴雨及強對流天氣成因進行分析，以期為今后預報提供科學依據。

1 ? ?降雨實況及資料方法

2019年8月2日11：00至3日8：00，受低渦切變和副熱帶高壓的共同影響，盤錦市出現暴雨天氣。降水量分別為大洼站78.6 mm，盤山站63.8 mm，興隆臺區84.8 mm，雙臺子區80.0 mm，全市平均60.0 mm，共31個站出現暴雨，最大降水量87.4 mm，在大洼區唐家鎮，有8級以上瞬時大風。

2 ? ?天氣尺度系統分析

2.1 ? ?高空及地面形勢場分析

由2日20：00 500 hPa圖可知，歐亞大陸環流呈現緯向環流，河套地區存在高空槽，副高北抬，北界達到山東半島附近，其穩定少動。整體為東高西低的形勢，盤錦市位于高空槽前，850 hPa存在低渦，從山東沿渤海東北上，低渦前部有急流，最大風速18 m/s。隨著低空低渦沿副高外圍不斷東移北上，強度明顯加強，在3日凌晨給盤錦市帶來強降水，3日8：00低渦系統移出，盤錦市降水基本結束。

2.2 ? ?地面形勢分析

本次過程地面氣壓場較弱，地面圖上遼寧地區整體為高壓控制，但從風場上可以看到山東半島西部到渤海灣南部地面存在β-中尺度氣旋性環流，沿渤海灣向東北方向移動，20：00北部地面高壓較強，對中低壓的東移北上起到阻擋作用，2：00高壓東退，降水系統移速加快[3]。

3 ? ?多源觀測資料的應用

3.1 ? ?地波雷達對降水系統的跟蹤

利用再分析資料，分析盤錦地區主要降水時段高空形勢，高層系統發展深厚，呈東北-西南走向，略后傾，高空槽前正渦度平流造成地轉偏差輻散，對應槽兩側產生明顯的次級環流，在低層激發出氣旋性環流，降水主要出現在低渦中心及暖切一帶。3日2：00 850 hPa風場顯示，遼寧西南部沿海有低渦生產，具有很強的正曲率渦度，其東南象限存在一支低渦急流，出口區左側強輻合作用對上升運動的加強起到至關重要的作用。從圖1也可以看出，3日2：00低層存在垂直速度的大值區，最大值達到-1 Pa/s。

短臨預報更依賴地面觀測資料，此次過程地面中低壓從渤海向遼寧地區移動，利用常規地面觀測難以監測，故地波雷達對降水影響系統的監測起到至關重要的作用（圖2）。2：00地波雷達在葫蘆島沿海地區分析出低壓及輻合線，與再分析資料系統位置較為一致，但切變方向有所差別。隨后低壓東北上，5：00低壓進入內陸，海上轉為偏北風為主。

3.2 ? ?風廓線雷達分析

降水時段內，可見地面偏北風及高空西南風。此次降水時間較長，故前期風廓線均顯示弱的上升運動，降水主要時段為3日2：00—4：00，雨強接近20 mm/h，在風廓線上該時段整層上升運動明顯加強，在3～4 km存在上升運動大風速核，之后出現較強下沉運動，并出現對流性大風天氣，5：30整層轉為弱的下沉運動，之后降水逐漸減弱，降水結束（圖3）。

2日20：00盤錦市上空CAPE達500 J/kg左右，最優抬升指數BLI達-3 ℃，說明盤錦市上空存在較強的不穩定能量，同時副高外圍的急流具有高溫高濕的特征，表明此次暴雨過程具有較強的不穩定能量，存在一定的對流性質。

3.3 ? ?GPS水汽監測對強降水的指示意義

20：00盤錦市上空850 hPa比濕達到了12 g/kg，大氣整層可降水量達到了60 mm以上，均已超過盤錦市暴雨的物理量指標，強降水開始時盤錦市上空GPS可降水量為大值中心，達到62.4 mm，從比濕擴線可以發現其為強降水的產生提供了良好的水汽條件[4]。

由GNSS大氣可降水量變化來看，22：00盤錦地區可降水量出現突然上升的現象，增幅達5 mm。這表明強降水發生前，存在水汽輻合抬升運動，值得指出的是，在7月3日開原市龍卷風，臺風利奇馬殘留造成的8月15日本溪以及8月16日沈陽強對流前均出現水汽含量突增的現象。

4 ? ?衛星資料分析

從衛星云圖的資料可以明顯看出，降水云系位于高空槽前及副高西北界之間，不斷有MCC在急流帶內生成并沿副高外圍向東北方向移動，3日1：00起，隨著低層低渦的加強發展，降水云系也隨之發展起來，并呈現出“列車效應”，致使盤錦市在夜間出現較強降水，3日7：00隨著低渦向東北移出，降水云系明顯減弱，降水隨之減弱并趨于停止。

5 ? ?結論

（1）此次暴雨為典型的副高后部對流性暴雨，500 hPa高空槽與副高西北部之前強位勢梯度使得低空急流穩定維持，槽前正渦度平流的輻散作用使得低層減壓及低空急流中的切變渦度擾動是低空低渦形成的重要機制，在地面有β-中尺度低壓發展，降水及強對流主要出現在低渦的前側、地面倒槽頂部斜壓性最強的地區。

（2）風廓線雷達對對流時間及強度有著較好的指示意義，地波雷達很好地反映了地面中尺度環流的演變過程，GPS水汽的強烈變化與強降水時段有很好的相關性。

（3）衛星顯示在急流軸附近不斷有MCC生成，并沿著副高外圍向東北方向移動，表現出一定“列車效應”機制。

6 ? ?參考文獻

[1] 鄭媛媛，張小玲，朱紅芳，等.2007年7月8日特大暴雨過程的中尺度特征[J].氣象，2009，35（2）：3-7.

[2] 曹小崗，張吉，王慧，等“080825”上海大暴雨綜合分析[J].氣象，2009，35（4）：51-59.

[3] 郁凌華.2018年春末滁州地區強對流天氣過程分析[J].現代農業科技，2020（4）：187-190.

[4] 張濤，方翀，朱文劍，等.2011年4月17日廣東強對流天氣過程分析[J].氣象，2012，38（7）：814-818.