2021年6月2日錦州地區(qū)強(qiáng)降水診斷分析

常姝婷 楊桂娟 史虹婷 曲梓祎 王 淼

（錦州市氣象局，遼寧錦州 121000）

錦州地區(qū)位于遼寧省西北部，屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，降水集中在夏季，主汛期出現(xiàn)在7月下旬至8月上旬，夏季全地區(qū)降水日數(shù)達(dá)30 d以上，約占全年降水的1/2。陳 明等[1]利用1951—2010年錦州市常規(guī)氣象資料分析了錦州市降水變化特征，結(jié)果表明：20世紀(jì)50年代后期、80年代及90年后期以來錦州地區(qū)處于明顯少雨階段，60年代處于多雨階段，70年代降水接近常年；但進(jìn)入90年代后降水變化幅度開始增大，降水極大值和極小值均出現(xiàn)在90年代。

東北冷渦與低空急流是影響遼寧降水的主要大尺度天氣系統(tǒng)，高空冷渦帶來的冷空氣與低空急流引導(dǎo)的暖濕氣流在遼寧交匯，形成有利于強(qiáng)降水發(fā)生的大尺度形勢場。夏季東北冷渦常造成東北、華北和內(nèi)蒙古的雷陣雨天氣。其西部有冷空氣不斷補(bǔ)充南下，有利于在冷渦的西、西南、南到東南部發(fā)生雷陣雨天氣[2-3]。陳傳雷等[4]研究表明，副熱帶高壓西側(cè)低空急流持續(xù)輸送的充沛暖濕空氣與高空干冷空氣在同一地點長時間相互作用，為強(qiáng)降水的發(fā)生和維持提供了有利的環(huán)境背景條件。婁芳蕾等[5]發(fā)現(xiàn)，2007—2017年5—10月錦州地區(qū)短時強(qiáng)降水過程共有158次，其中冷渦背景下有56次，占35%；導(dǎo)致錦州地區(qū)降水的主要是中間渦和北渦，南渦最少。陳紅磊等[6]對2019年5月26—27日盤錦市局地暴雨天氣過程進(jìn)行分析，結(jié)果表明，低空和超低空急流在遼寧中東部建立并加強(qiáng)，將海上水汽向北輸送，形成明顯降水的天氣形勢，從而造成遼寧西部的盤錦市出現(xiàn)局地暴雨。本文利用自動站數(shù)據(jù)對2021年6月2日錦州地區(qū)強(qiáng)降水過程形勢場、探空條件、雷達(dá)特征等進(jìn)行綜合分析，旨在加強(qiáng)對錦州地區(qū)強(qiáng)降水機(jī)理的了解，完善錦州地區(qū)對強(qiáng)降水天氣的快速響應(yīng)機(jī)制，及時研判應(yīng)對局地強(qiáng)降水天氣過程。

1 降水實況

受東北冷渦和低空急流影響，6月2日4：00—20：00，錦州大部分地區(qū)普降中到大雨，降水量超過25 mm的有25個站，降水量在10～25 mm之間的有60個站。最大降水量為39.1 mm，出現(xiàn)在凌海市雙羊鎮(zhèn)。本次降水屬于對流性降水，降水較分散。整體來看，本次降水過程中最強(qiáng)降水時段和強(qiáng)降水區(qū)較分散，降水強(qiáng)度較小。

2 形勢場與水汽條件分析

從大尺度形勢場（圖1）可以看出，6月2日8：00錦州地區(qū)處于高空急流中心附近，500 hPa位于高空冷渦前側(cè)，高空冷渦引導(dǎo)冷空氣進(jìn)入遼寧??；850 hPa，受低空急流影響，冷暖空氣在遼寧省上空交匯，與冷渦帶來的冷空氣形成上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)，并伴隨垂直上升運動產(chǎn)生降水；地面，錦州地區(qū)處于低壓前側(cè)，并且有較密的等壓線穿過遼寧省，說明該時刻氣壓梯度較大、地面風(fēng)力較強(qiáng)，且地面存在風(fēng)場輻合線。從850 hPa比濕場可知，低空急流源源不斷輸入水汽，使得錦州地區(qū)存在良好的水汽條件。分析6月2日8：00錦州站上游臺站的溫度對數(shù)壓力可知，對流層低層700～1 000 hPa存在良好的水汽條件，中層有冷空氣侵入，具有上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)。

3 動力與熱力條件分析

由圖2可以看出，10：00，輻合中心和垂直上升中心位于東經(jīng) 119°、北緯 39°～40°對流層中層，此時遼寧與河北交界的沿海地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)回波。同時，東經(jīng)119°、北緯 41°～42°低層存在風(fēng)場輻合中心，東經(jīng)119°、北緯 41°～43°低層為假相當(dāng)位溫密集區(qū)，東經(jīng)119°、北緯42°附近為假相當(dāng)位溫的高值區(qū)，中層為中性層結(jié)，高層為穩(wěn)定性層結(jié)。以上說明該區(qū)域存在較強(qiáng)的對流不穩(wěn)定能量，為觸發(fā)強(qiáng)降水系統(tǒng)提供了良好的動力和熱力條件。12：00，第一輪對流系統(tǒng)向東南移動到東經(jīng) 121°、北緯 40°～41°，對流層中層存在輻合中心和垂直上升中心。同時，東經(jīng)121°、北緯42°～43°附近存在風(fēng)場輻合中心和假相當(dāng)位溫的高值區(qū)，且該區(qū)域存在良好的動力和熱力條件，因而此區(qū)域易觸發(fā)強(qiáng)對流系統(tǒng)。

4 雷達(dá)分析

圖 3 為 6 月 2 日 8：00、10：00、12：00、14：00、16：00、18：00 遼寧地區(qū)雷達(dá)回波。 10：00 之前，影響錦州地區(qū)的回波強(qiáng)度較弱，未造成錦州地區(qū)較大降水；10：00，有線性對流系統(tǒng)在遼寧的西北部形成，并自西向東影響錦州地區(qū)，雷達(dá)回波整體呈東北—西南走向，故錦州地區(qū)東北部首先出現(xiàn)降水；12：00，在第一輪回波形成位置的東北部又有新一輪線狀對流形成，并自西向東移動，造成錦州地區(qū)第二輪降水，新一輪回波較第一輪強(qiáng)度更大、維持時間更長；18：00，回波主體逐漸移出錦州地區(qū)，降水趨于結(jié)束?？偨Y(jié)本次降水的回波特征可知，遼寧省西北部分別在2日的10：00和12：00出現(xiàn)線性對流，并南下造成錦州地區(qū)的兩輪強(qiáng)降水。

5 地形對降水的影響

錦州地區(qū)位于遼寧省西南部，遼寧省西部大部分地區(qū)主要為平均海拔約500 m的丘陵山地，并逐漸往西面的內(nèi)蒙古高原過渡，屬于中溫帶半干旱氣候區(qū)。錦州地區(qū)位于遼西南部，南臨渤海，與營口市和大連市對望，屬于暖溫帶半濕潤氣候，與遼寧省西部其他城市相比，降水量較多[7]。胡 明等[8]、常姝婷等[9]研究表明，低空急流引導(dǎo)南來暖濕氣流，使遼寧地區(qū)西南部水汽含量高、濕度條件好；而李江波等[10]研究表明，冷渦長期徘徊在蒙古國與我國華北北部，遼寧的西北部向北與內(nèi)蒙古接壤，在高空冷渦的背景下，冷渦帶來的北方干冷空氣導(dǎo)致內(nèi)蒙古水汽含量相對較低、濕度較差。因此，在高空冷渦和低空急流的形勢下，遼寧省朝陽、阜新地區(qū)南部為水汽含量高值區(qū)，北部為水汽低值區(qū)，朝陽、阜新地區(qū)處于干濕過渡區(qū)，易有干線形成。干線是一種中尺度天氣系統(tǒng)觸發(fā)機(jī)制，其所處的干濕過渡區(qū)向上幾平呈垂直的結(jié)構(gòu)。當(dāng)它和低空中尺度氣流輻合結(jié)合時，在干線上常有積雨云帶出現(xiàn)，并且發(fā)展成為對流風(fēng)暴[11]。丁一匯[12]研究表明，干線與冷鋒的交點是最可能觸發(fā)對流的地點。根據(jù)假相當(dāng)位溫、CAPE以及8：00地面氣象要素可以判斷，自遼寧的西北部至陜西北部存在地面冷鋒。10：00，遼寧西北部的地面要素圖上出現(xiàn)東西走向的干線，配合干線南側(cè)存在3 h負(fù)變壓中心，負(fù)變壓中心位于遼寧西部葫蘆島與朝陽的交界附近，地面冷鋒與干線在遼寧西北部相交。同時，干線兩側(cè)存在中尺度風(fēng)場輻合特征，有利于對流的不斷觸發(fā)，形成線狀對流。12：00，分析地面要素可知，第一輪線狀對流回波出現(xiàn)位置的東北部又出現(xiàn)一條自東北向西南走向的干線。干線兩側(cè)存在中尺度風(fēng)場輻合特征，有利于對流系統(tǒng)的形成。同時，干線的南部存在面積較大的3 h負(fù)變壓中心，覆蓋遼寧中東部大部分地區(qū)。錦州地區(qū)位于負(fù)變壓中心區(qū)域，且12：00出現(xiàn)的負(fù)變壓中心強(qiáng)度長時間維持，強(qiáng)度高于10：00。南北兩側(cè)變壓梯度遠(yuǎn)強(qiáng)于第一輪回波，導(dǎo)致第二輪回波強(qiáng)度高于第一輪回波，并且第二輪回波長時間維持。

分別選取兩輪線狀對流回波形成時其上游臺站的三線圖（氣溫、氣壓、濕度）。 可以看出，10：00，第一輪回波在遼寧西北部形成，赤峰站露點存在明顯下降，但溫度沒有明顯變化，且10：00之后赤峰站氣壓顯著上升；12：00，第二輪回波形成；12：00 后，奈曼站露點顯著下降，氣壓存在一定的上升。三線圖進(jìn)一步印證了干冷空氣侵入造成遼寧西北部與內(nèi)蒙古接壤區(qū)域露點降低，與南部形成露點不連續(xù)線，并導(dǎo)致干濕過渡區(qū)的形成。干濕過渡區(qū)上空對應(yīng)深厚的垂直上升區(qū)和風(fēng)場輻合區(qū)，故6月2日兩輪強(qiáng)降水主要為干線觸發(fā)，在干濕過渡區(qū)形成線狀對流。綜合上述分析可知，遼寧省西北部緊鄰內(nèi)蒙古，有利于干線的形成，如果水汽條件較好，且遼寧西北部干線與冷鋒和中尺度風(fēng)場輻合線相互配置，易在遼寧西北部觸發(fā)對流系統(tǒng)。該對流系統(tǒng)在高空風(fēng)引導(dǎo)下，沿著變壓梯度逐漸南移，導(dǎo)致錦州地區(qū)形成降水。

6 結(jié)語

受東北冷渦和低空急流影響，2021年6月2日4：00—20：00，錦州大部分地區(qū)普降中到大雨。本次降水過程中最強(qiáng)降水時段和強(qiáng)降水區(qū)較分散，降水強(qiáng)度較小。

6月2日8：00，錦州地區(qū)位于高空冷渦前側(cè)，高空冷渦引導(dǎo)冷空氣與低空急流帶來的暖空氣在遼寧省上空交匯，形成上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)。地面，錦州地區(qū)處于低壓前側(cè)，地面風(fēng)力較強(qiáng)，并存在風(fēng)場輻合線。

低空急流向遼寧省源源不斷地輸入水汽，錦州地區(qū)低層具備良好的水汽條件。兩輪對流系統(tǒng)的觸發(fā)區(qū)域都存在較強(qiáng)的對流不穩(wěn)定能量，為觸發(fā)強(qiáng)降水提供了良好的動力和熱力條件。

遼寧省西北部緊鄰內(nèi)蒙古，有利于干線的形成，如果水汽條件較好，且遼寧西北部干線與冷鋒和中尺度風(fēng)場輻合線相互配置，易在遼寧西北部觸發(fā)對流系統(tǒng)。該對流系統(tǒng)在高空風(fēng)引導(dǎo)下，沿變壓梯度逐漸南移，造成了錦州地區(qū)降水。