2020年8月18日—19日沈陽地區(qū)暴雨天氣過程分析

劉 青，李 典，吳宇童，李琳琳，徐 爽，張 琳

（1.沈陽市氣象局，遼寧 沈陽 110168；2.遼寧省生態(tài)氣象和衛(wèi)星遙感中心，遼寧 沈陽 110166；3.遼陽市氣象局，遼寧 遼陽 111000）

受高空槽和副熱帶高壓（下文簡稱“副高”）外圍暖濕氣流的共同影響，2020 年8 月18 日—19 日（北京時，下同）沈陽地區(qū)出現(xiàn)了暴雨，局部大暴雨天氣，全地區(qū)平均降水量78.6 mm，最大降水量169.7 mm，出現(xiàn)在康平縣東關小城子站。此次強降水過程呈現(xiàn)范圍大、持續(xù)時間長、強度大等特點，降水給城市防汛帶來了巨大的挑戰(zhàn)，同時給市民出行也帶來了極大的不便。

1 天氣形勢分析

高空形勢顯示，2020 年8 月17 日20 時，副高逐漸南撤，但幅度不大，這有利于暖濕空氣向北輸送。18 日08 時—20時，副高明顯北抬，且北界已達沈陽中部地區(qū)附近。18 日08時，500 hPa 高空槽東移下擺，槽后偏北氣流引導冷空氣南下。850 hPa 切變線位于遼寧西北部，冷暖空氣在切變線附近交匯，等溫線梯度加大，這有利于斜壓鋒生，鋒面次級環(huán)流有利于降水的進一步發(fā)展。18 日08 時—14 時，由于副高穩(wěn)定少動，導致切變線穩(wěn)定維持，這使環(huán)流場處于幾乎靜止狀態(tài)，迫使強回波在沈陽北部地區(qū)長時間維持，形成強降水。

地面形勢顯示，2020 年8 月18 日08 時，低壓中心位于黑龍江東北部，遼寧處于冷鋒前部。18日08時—19日02時，低壓系統(tǒng)向東北方向移動，冷鋒向東南方向移動，降水位于鋒面前側暖區(qū)部分。19 日02 時后，鋒面附近的系統(tǒng)性降水開始增強，但強度相對較弱。

2 探空資料分析

2020 年8 月18 日08 時，沈陽地區(qū)K 指數(shù)在32℃～36℃，對流有效位能（Convective Available Potential Energy，CAPE）在1 000～1 500 J·kg-1，大氣層結不穩(wěn)定；18 日20 時，K 指數(shù)在32℃～40℃，CAPE 在200 J·kg-1以下。降水實況監(jiān)測顯示，18日08 時—19 日02 時降水以對流性為主，雨量分布不均勻。19日02時—14時降水以穩(wěn)定性為主。

3 物理量診斷分析

3.1 動力條件

降水期間，700 hPa 垂直上升運動經(jīng)歷了從弱到強的發(fā)展階段。2020 年18 日08 時—19 日02 時，沈陽西北地區(qū)垂直速度在-8～-4 Pa·s-1，強烈上升運動將低層水汽、能量抬升到高層，形成了發(fā)展旺盛的對流云。18日20時，850 hPa沈陽北部地區(qū)輻合最為明顯，19日08時東南部地區(qū)輔合明顯。

從各層次風場可以看出，沈陽地區(qū)上空存在西南低空急流和超低空急流。

3.2 熱力條件

2020 年18 日08 時假相當位溫（θse）在67℃～72℃，之后進一步增大；18日20時沈陽地區(qū)θse在72℃～77℃，存在不穩(wěn)定能量，有利于強降水發(fā)生。18 日沈陽地區(qū)的θse 高于遼寧省暴雨預報物理量最低閾值（64℃）。

3.3 水汽條件

2020 年18 日02 時—19 日22 時大氣可降水量均在50mm以上，整層空氣中的絕對水汽含量充沛。

2020 年18 日08 時，沈陽 地區(qū)850 hPa 比濕在12～14 g·kg-1，19 日08 時，沈陽北部地區(qū)逐漸減小，而東南部地區(qū)逐漸增大，最大值在14～16 g·kg-1。降水期間，沈陽地區(qū)850 hPa比濕均大于遼寧省暴雨預報物理量最低閾值（12 g·kg-1）。

4 雷達回波分析

2020 年18 日02 時—19 日22 時，沈陽地區(qū)出現(xiàn)暴雨過程是受高空槽和副熱帶高壓外圍暖濕氣流共同影響，主要是由于高空槽東移與副高南退相疊加，為中尺度對流系統(tǒng)的發(fā)生提供了大尺度的背景場。

2020 年18 日02 時—08 時，副高邊緣地區(qū)形成局地雷陣雨，回波區(qū)主要位于遼中區(qū)和渾南區(qū)。18 日08 時，對流云團在露點鋒附近偏濕空氣一側觸發(fā)，且向東北方向移動，康平縣上空形成東西向的帶狀對流系統(tǒng)。對流云團于18 日12 時移至康平縣上空并發(fā)展加強，且在此對流單體后側不斷有新單體生成向東北移動，新生單體沿西南氣流北上。強回波移速快、組織化程度并不強，以零散的塊狀回波為主。18 日09時—15時回波始終維持在康平縣，15時后回波南壓。

2020年18日18時，強回波區(qū)主要位于沈陽地區(qū)東部，形成了組織化的弓狀回波，移動快，18 日18 時18 分，主體移出法庫縣，進入沈陽市區(qū)，此時由于垂直風切變大值區(qū)位于遼寧西北，市區(qū)垂直風切相對較小，加之地面露點減小，對應高空CAPE 下降，均不利于對流長時間維持和發(fā)展。進入沈陽市區(qū)后，回波南部開始減弱消散。

2020年19日02時—22時，隨著切變線和鋒面南壓，系統(tǒng)性降水開始增強。

5 模式預報偏差分析

數(shù)值模式降水量預報分為大尺度降水預報和對流性降水預報。大尺度降水預報是格點微物理過程結果，反映的槽或切變線產(chǎn)生的系統(tǒng)性降水，偏差來源于降水系統(tǒng)預報的誤差。對流性降水預報是次網(wǎng)格對流參數(shù)化結果，根據(jù)每個格點的溫、壓、濕、風反算出來的，結果僅作為對流條件判斷。

第一階段（副高外圍對流降水）500 hPa 副高位置預報穩(wěn)定，低渦底部槽預報略偏弱且偏北。850 hPa 切變線位置及兩側的風速預報基本一致。模式預報偏差不是系統(tǒng)誤差造成的，主要來源于對流性降水的預報偏差；東北中尺度數(shù)值模式（Weather Research and Forecasting，WRF）預報的降水量存在一定參考意義，但降水時段存在明顯滯后性。

第二階段（鋒面降水）500 hPa 副高位置預報穩(wěn)定，但584線上短波槽預報偏弱；低渦底部槽預報偏弱且偏北，導致槽前正渦度平流減弱，使輻合抬升作用減小；850 hPa 切變線位置預報基本一致，但兩側的風速預報偏小（見表1）。

表1 ECMWF模式預報風速和實況風速對比Tab.1 Comparison of ECMWF model forecast wind speed and actual wind speed

ECMWF 預報整層水汽含量為56～57 mm，實況監(jiān)測為54～60 mm，預報和實況相差不多。

模式預報的風速偏小，并沒有導致明顯的水汽條件減弱，很可能使輻合抬升條件變差，進而導致模式大尺度降水預報略偏小。

6 結論

（1）本次降水過程發(fā)生在高空槽和副熱帶高壓外圍暖濕氣流的共同影響下，降水以對流性為主，伴有雷電、短時強降水和局地的雷暴大風，具有強降水范圍大，降水持續(xù)時間長的特點。

（2）降水共分為2 個階段：第一階段為副高邊緣對流降水，降水量達到了大到暴雨、局部大暴雨；第二階段為鋒面降水，降水量達到了中到大雨。

（3）降水過程中模式預報均出現(xiàn)偏差：第一階段模式預報的偏差不是系統(tǒng)誤差造成的，主要來源于對流性降水的預報偏差；第二階段（鋒面降水）模式預報偏差主要來源于系統(tǒng)預報誤差，低渦底部槽預報偏弱且偏北，切變線兩側的風速預報偏小，使輻合抬升條件變差，導致模式降水預報略偏小。