龍美希, 胡 欣, 肖天貴, 陳偉斌

（1.成都信息工程學(xué)院大氣科學(xué)學(xué)院,四川成都 610225;2.綿陽市氣象局,四川綿陽 621000;3.中國氣象局公共氣象服務(wù)中心,北京 100081;4.廣西自治區(qū)氣象臺(tái),廣西南寧 530022）

1 引言

2008年9月22-27日,綿陽地區(qū)出現(xiàn)了歷史同期罕見的特大暴雨天氣過程,其過程持續(xù)時(shí)間、單日降雨量、過程總雨量皆達(dá)到了歷史之最。過程的降水主要集中在“5.12”四川大地震的重災(zāi)區(qū)及附近區(qū)域,包括江油市全境、北川縣大部、平武縣南部、安縣東部和北部,以及梓潼縣、綿陽城區(qū)的部分地方,其中北川地區(qū)連續(xù)5天出現(xiàn)了暴雨。此次暴雨過程造成21人死亡,40余人失蹤,綿陽地區(qū)直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)18億元,不僅給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了巨大的損失,更在一定程度上對(duì)地震災(zāi)區(qū)造成了再次破壞。因此,分析、研究此類極端天氣的過程特征、發(fā)生原因以及預(yù)報(bào)著眼點(diǎn),將對(duì)災(zāi)區(qū)重建工作產(chǎn)生巨大的影響,對(duì)于做好災(zāi)區(qū)重建的氣象服務(wù)保障工作具有重要意義。利用實(shí)測(cè)資料、NCEP/NCAR再分析資料、T213分析資料（海平面K指數(shù)、相對(duì)濕度）,對(duì)此次過程的降水特征、環(huán)流形勢(shì)、影響系統(tǒng)以及物理量場(chǎng)特征進(jìn)行分析,并計(jì)劃在下一步工作中利用新資料（雷達(dá)、衛(wèi)星）對(duì)綿陽市2008年9月22-27日的持續(xù)性暴雨過程進(jìn)行再分析。

2 綿陽“9.22-9.27”持續(xù)性暴雨概況及階段性特征

根據(jù)22日08時(shí)到27日08時(shí)連續(xù)5天的過程累計(jì)降雨量統(tǒng)計(jì):北川599.6mm、唐家山堰塞湖582.7mm,江油316.9mm、馬角491.6mm、重華404.0mm、雁門357.7mm等,均創(chuàng)綿陽地區(qū)9月下旬過程降雨總量的歷史最大記錄。

根據(jù)綿陽各縣逐日降雨量直方圖（圖1a）可以看出,9月22日至27日的過程降水中先后出現(xiàn)了兩次區(qū)域降水集中時(shí)段:第一降水時(shí)段為22日08時(shí)到24日中午,綿陽北部地區(qū)（北川、平武、江油、安縣圖1b）降雨量較多,雨強(qiáng)大,并且局地出現(xiàn)了強(qiáng)烈的雷暴;第二降水時(shí)段是從25日至27日08時(shí),全市各縣降水量接近,雨強(qiáng)小但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),綿陽中部（綿陽）、南部地區(qū)（梓潼、三臺(tái)、鹽亭）的過程降雨量主要集中在這個(gè)時(shí)段當(dāng)中。在整個(gè)降水過程中,從23日08時(shí)到24日08時(shí),北川和江油兩地的日降雨量皆大于100mm（分別為195.3mm和208.46mm）,為過程日降水量之最。在降水過程初期,也即第一降水時(shí)段,綿陽地區(qū)南部的三臺(tái)、鹽亭等地幾乎無降水。此外,在兩個(gè)降水時(shí)段之間將近一天的時(shí)間內(nèi)（24日下午至晚上）,全區(qū)雨勢(shì)減弱、停止,僅有個(gè)別地區(qū)降水維持,為降水最弱期。故此,以后的分析中將著重對(duì)兩個(gè)降水集中時(shí)段的特征進(jìn)行討論。

圖1 “9.22-27”過程綿陽地區(qū)氣象地理分區(qū)及主要代表站降水演變

3 降水過程環(huán)流特征分析

500hPa形勢(shì)圖（略）上,從9月18日開始隨著西太平洋副高西進(jìn),四川處于584線控制當(dāng)中,天氣晴好,氣溫緩慢上升。20日,副高588線開始控制四川大部地區(qū),高原到盆地天氣晴好,是一個(gè)明顯的暖區(qū),其中500hPa高度上區(qū)域氣溫始終大于0℃,并且暖區(qū)范圍還在不斷地?cái)U(kuò)大。到21日,副高東退至盆地邊緣,東南氣流沿著副高588線從南海向盆地輸送水汽,同時(shí)高原西南季風(fēng)也將孟灣水汽向盆地輸送,形成了兩條明顯的水汽通道,中低層,盆地為偏南暖濕氣流控制,濕度較大。暴雨前期,整個(gè)四川地區(qū)是一個(gè)明顯的高溫高濕區(qū)域,具有巨大的不穩(wěn)定能量。與此同時(shí),500hPa從20日開始高緯新西伯利亞冷槽明顯分裂小槽東移,攜帶冷空氣南下。到21日08時(shí)（圖2a）,新西伯利亞冷槽前的分裂小槽已東移南壓至貝加爾湖地區(qū),形成貝湖低槽,冷鋒已到達(dá)內(nèi)蒙古拐子湖至甘肅烏梢?guī)X一線。此外,從鄂霍次克海西部至日本海地區(qū)也存在一冷低槽,其中心位于俄羅斯的恰格達(dá)附近。

3.1 第一時(shí)段降水的環(huán)流特征（9月22-24日）

22日08時(shí),500hPa圖上高緯為兩槽一脊型,隨著貝湖低槽東移,新西伯利亞斜槽南壓至巴湖地區(qū)（圖2b）,地面冷空氣繼續(xù)向南侵襲,已經(jīng)控制了青海及甘陜大部地區(qū)。盆地為副高邊緣偏南氣流控制,兩條水汽通道維持,孟灣向盆地的水汽輸送有所增強(qiáng)。中低層,四川地區(qū)仍是一個(gè)明顯的低壓暖中心。22日20時(shí)左右隨著弱冷空氣入川,盆地西北部的局部地區(qū)出現(xiàn)了-1℃到-5℃的負(fù)變溫,冷暖氣流在此交匯,產(chǎn)生明顯的對(duì)流抬升運(yùn)動(dòng),致使綿陽北部地區(qū)開始出現(xiàn)降水。

23日,隨著“黑格比”臺(tái)風(fēng)的北抬登陸（圖2c）,副高脊線移至北緯25°,東經(jīng)103°附近。從南海到四川的暖濕氣流受到這兩個(gè)系統(tǒng)的擠壓,風(fēng)力明顯加大,源源不斷地向盆地輸送水汽。同時(shí),孟灣向高原輸送的水汽也明顯加強(qiáng),盆地水汽條件良好。盆地西北部地區(qū)在500hPa高度上表現(xiàn)為強(qiáng)輻散,中低層則為輻合,有良好的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng),層結(jié)極不穩(wěn)定。隨著冷空氣進(jìn)一步南下與暖濕氣流匯合,盆地西北地區(qū)發(fā)生了強(qiáng)烈的中尺度對(duì)流運(yùn)動(dòng)。由于臺(tái)風(fēng)和副高的北抬維持,在盆地西北地區(qū)形成了堵塞降水,很多地方出現(xiàn)暴雨甚至大暴雨天氣。同時(shí),盆地不穩(wěn)定能量觸發(fā)釋放,發(fā)生劇烈雷暴。之后,臺(tái)風(fēng)減弱西移,地面冷空氣加強(qiáng)南下,副高開始東退,降水輻合區(qū)向川東北地區(qū)移動(dòng)。24日下午,冷空氣主要控制川東地區(qū)。在850hPa上有一支偏南氣流沿著臺(tái)風(fēng)外圍向川西高原輸送水汽,與孟灣的水汽輸送在高原東北邊緣交匯,因此盆地西北部部分地方濕度較大,局地仍有小擾動(dòng)而維持小到中等強(qiáng)度的降水,包括綿陽的北川。盆地其它地方由于無明顯影響機(jī)制降水減小或停止。

3.2 第二時(shí)段降水的環(huán)流特征（9月25-27日）

25日的500hPa圖上,巴湖和咸海之間的冷低壓中心開始分裂多波動(dòng)槽補(bǔ)充冷空氣南下。臺(tái)風(fēng)西移減弱,副高東退到了北緯32°,東經(jīng)111°附近。南海水汽沿著臺(tái)風(fēng)邊緣向四川輸送。東北大槽向南加深,中低層有明顯冷空氣向四川東部回流（圖2d）。

26日,補(bǔ)充冷空氣翻越秦嶺大舉入川,與回流冷空氣匯合,在川中、東部地區(qū)與暖濕氣流發(fā)生對(duì)流抬升運(yùn)動(dòng),從而形成降水。由于輻合區(qū)主要位于四川中部和川東北的地區(qū),因此比起上一次降水時(shí)段,25-26日的降水區(qū)域要偏東一些。綿陽中、南部地區(qū)在此次過程中的主要降水就集中在這一時(shí)段。

圖2 天氣形勢(shì)圖

27日,冷空氣基本控制盆地,東南向水汽通道隨著臺(tái)風(fēng)的消亡、副高的東退而消失,盆地降水自西到東逐漸減小結(jié)束。

4 降水主要影響系統(tǒng)分析

通過上述的環(huán)流特征分析,可以提出此次暴雨天氣過程形成和持續(xù)的主要影響系統(tǒng)是西太平洋副高、冷空氣、兩條水汽通道以及臺(tái)風(fēng)。

4.1 西太平洋副高

此次過程中,副高主要發(fā)揮的作用:前期,副高控制四川地區(qū),盆地天氣晴好、氣溫較高,持續(xù)的高溫使其成為一個(gè)明顯的暖區(qū),累積了巨大的不穩(wěn)定能量;后期,沿副高邊緣的西南氣流源源不斷地將水汽從南海向盆地輸送（兩條水汽通道中重要的一條）,為暴雨降水提供了充足的水汽;此外,副高對(duì)降水系統(tǒng)有一定的阻塞作用,延長(zhǎng)了降水時(shí)間,有利于形成暴雨。

4.2 冷空氣

此次過程中,不斷南下的冷空氣與西南暖濕氣流相遇,產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)流抬升運(yùn)動(dòng),使盆地不穩(wěn)定能量釋放,是暴雨、雷暴的重要觸發(fā)機(jī)制。但在兩個(gè)降水時(shí)段中,冷空氣的組成及其對(duì)盆地的影響形式卻不盡相同:第一個(gè)降水時(shí)段中,主要是通過新西伯利亞斜槽東移南壓攜帶冷空氣南下,冷空氣從西北方向經(jīng)高原南下影響盆地,冷暖氣流輻合區(qū)偏西偏北,降水主要集中在綿陽北部地區(qū);第二個(gè)降水時(shí)段,新西伯利亞冷低中心補(bǔ)充冷空氣南下,其與東北低壓冷槽回流的冷空氣合并,共同影響四川中部和東北部地區(qū)（與暖溫氣流的輻合區(qū)較上一時(shí)段偏東）,由于冷空氣的持續(xù)南下,綿陽全區(qū)都出現(xiàn)降水,南部幾縣的降水就主要集中在這一時(shí)段。

4.3 水汽

暴雨形成的第一個(gè)重要條件就是充分的水汽供應(yīng),在此次過程中存在兩條明顯的水汽通道:一條從孟加拉灣地區(qū)經(jīng)高原向盆地輸送（圖3a）。高原西南季風(fēng)的存在,使得孟灣水汽向盆地的輸送變得可能。另一條重要通道是從南海向盆地的水汽輸送（圖3b）。其中,22-24日的南海水汽通道主要是由副高邊緣的偏南氣流形成的;25-26日,“黑格比”臺(tái)風(fēng)邊緣的偏南氣流形成南海水汽通道。孟灣、南海兩條水汽通道為暴雨降水提供了充足的水汽,其持續(xù)不斷地水汽輸送保證了降水的持續(xù)。

圖3 水汽通量圖

4.4 臺(tái)風(fēng)

在此次過程中,臺(tái)風(fēng)主要發(fā)揮了兩個(gè)作用:堵塞、水汽輸送。23日20時(shí),臺(tái)風(fēng)“黑格比”登陸福建并逐漸北上西移,其與西太平洋副高形成了明顯擠壓,一方面加強(qiáng)了南海水汽的輸送,另一方面則形成了明顯的阻塞,使降水系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)。24日隨著臺(tái)風(fēng)西移減弱,偏南氣流沿臺(tái)風(fēng)云系邊緣自南海向盆地輸送水汽,形成了四川地區(qū)東南方向新的水汽通道。

5 物理要素場(chǎng)分析

5.1 不穩(wěn)定能量

從能量學(xué)的角度考慮,強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生、消散,實(shí)際上是大氣中能量聚積和消散過程。不穩(wěn)定能量越大,對(duì)流天氣越強(qiáng)烈。在此主要運(yùn)用以下兩個(gè)指數(shù)對(duì)不穩(wěn)定度進(jìn)行判斷:

5.1.1 沙氏指數(shù)（SI）

據(jù)研究[1],沙氏指數(shù)與對(duì)流性天氣的對(duì)應(yīng)關(guān)系（標(biāo)準(zhǔn)）有:SI＞+3℃,發(fā)生雷暴的可能性很小或沒有;0℃＜SI＜+3℃,有發(fā)生陣雨的可能;-3℃＜SI＜0℃,有發(fā)生雷暴的可能性;-6℃＜SI＜-3℃,有發(fā)生強(qiáng)雷暴的可能性;SI＜-6℃,有發(fā)生嚴(yán)重對(duì)流性天氣（如龍卷風(fēng)）的危險(xiǎn)。

為了解綿陽地區(qū)在此次暴雨天氣過程中不穩(wěn)定能量的變化情況,又由于探空站個(gè)數(shù)的有限性,在此選取了5個(gè)探空站的沙氏指數(shù)進(jìn)行比較（表1）。表中的紅原、溫江、達(dá)州、武都、漢中5站分別代表了川西、川中、川東北、甘南、陜南的沙氏指數(shù)水平,從而形成一個(gè)以綿陽為中心、可供評(píng)估的能量區(qū)域。

從表1可以看到:23日到25日,是過程不穩(wěn)定能量最大的時(shí)期,并且能量主要集中在盆地西北部地區(qū),與實(shí)況降水、雷暴的區(qū)域相對(duì)應(yīng)。22-23日,各站不穩(wěn)定能量不斷增大,到23日20時(shí)溫江站沙氏指數(shù)達(dá)到-3.1℃,表明四川中、北部地區(qū)的層結(jié)處于極不穩(wěn)定處態(tài),具備發(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣的條件。當(dāng)晚,盆地西北部出現(xiàn)強(qiáng)烈雷暴、暴雨天氣,實(shí)際情況與沙氏指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)所標(biāo)示的對(duì)流天氣程度相符合,說明該標(biāo)準(zhǔn)在四川地區(qū)有一定的可用性。24日08時(shí),溫江、達(dá)州、武都站沙氏值仍小于零,四川中、北部強(qiáng)對(duì)流天氣持續(xù)。24日20時(shí),盆地中部地區(qū)由于長(zhǎng)時(shí)間的劇烈雷暴損耗了大量能量,因而溫江站的沙氏指數(shù)值較昨日同一時(shí)刻小,但其余各站的不穩(wěn)定度都大于昨天同一時(shí)次,四川北部仍具有明顯不穩(wěn)定能量。25日,只在溫江和達(dá)州地區(qū)有 SI＜0℃的不穩(wěn)定能量,盆地東部地區(qū)開始出現(xiàn)降水,說明不穩(wěn)定能量有東移南壓的趨勢(shì),川中、北地區(qū)降水持續(xù),但強(qiáng)度較之前減弱。需要指出的是,25日20時(shí)溫江站的沙氏指數(shù)值達(dá)到-3.2℃,川中地區(qū)層結(jié)不穩(wěn)度仍然較大,但是由于天氣系統(tǒng)的不配合,對(duì)流強(qiáng)度明顯減小。26-27日,各站沙氏指數(shù)值不斷增大,并始終＞3℃（除紅原站外）,盆地層結(jié)趨于穩(wěn)定,降水過程逐漸結(jié)束。

表1 2008年9月22-27日紅原等5個(gè)探空站點(diǎn)的沙氏指數(shù)值

5.1.2 海平面K指數(shù)

K指數(shù)又稱為氣團(tuán)指標(biāo),對(duì)氣團(tuán)的潮濕度、穩(wěn)定度有一定判別能力,即低空水汽愈充沛,層結(jié)愈不穩(wěn)定。并且當(dāng)K＞35℃時(shí),具備大片雷雨的條件[2]。

20日08時(shí)到26日08時(shí),四川盆地的K指數(shù)值始終＞36℃,具備較好的降水條件。其中,從23日08時(shí)開始盆地大部地區(qū)（包括廣元-綿陽-成都-樂山-宜賓一線）K指數(shù)值陡升,普遍增大到40℃以上,成都地區(qū)更大于48℃,具有極大的不穩(wěn)定能量,低空水汽條件良好。23日20時(shí),綿-德-成-樂-宜地區(qū)海平面K指數(shù)值普遍大于44℃,此時(shí)盆地西部不穩(wěn)定能量達(dá)到過程最大值,一觸即發(fā)。24日08時(shí),盆地西北部地區(qū)仍處于大于40℃的K指數(shù)區(qū),成都大于44℃,這說明盆地水汽條件良好,層結(jié)仍處于極不穩(wěn)定狀態(tài),此時(shí)雷暴、暴雨天氣持續(xù)且強(qiáng)烈,K指數(shù)與實(shí)況對(duì)應(yīng)良好。26日20時(shí),36℃區(qū)南退,綿陽被28℃線控制,已不具備出現(xiàn)大范圍降水的條件。

5.2 水汽條件

5.2.1 相對(duì)濕度

22日08時(shí),四川大部分地方的中高層都處于80%相對(duì)濕度區(qū)控制,是一個(gè)明顯濕區(qū);而高原濕度更大一些（90%）,這與孟灣的水汽輸送是密不可分的。此時(shí),綿陽地區(qū)天氣晴朗,氣溫較高,是一個(gè)相對(duì)的低濕度中心（70%-80%）。20時(shí),高原濕區(qū)東移,成都地區(qū)到綿陽西北部都逐漸轉(zhuǎn)為90%的相對(duì)濕度,整層水汽含量較高。23日08時(shí)到24時(shí)08時(shí),500hPa上四川地區(qū)始終處于大于80%的相對(duì)濕度大值區(qū)控制,其中四川中、北部地區(qū)（成都、綿陽、德陽等）相對(duì)濕度一直為90%,為暴雨過程提供了良好的水汽條件（圖略）。26日20時(shí),500hPa高度上四川地區(qū)的水汽含量明顯減少,只有綿陽東南部至盆地東南部還處于相對(duì)濕潤區(qū)中（80%）,四川的其余地方相對(duì)濕度皆為60%左右。700hPa高度上四川為80%相對(duì)濕度區(qū)控制,無明顯的大值或小值區(qū)。在這次過程中,850hPa高度上盆地始終被相對(duì)濕度大值區(qū)（80%）所控制,低層水汽條件較好。

5.2.2 水汽通量散度

充足的水汽是暴雨形成的重要條件之一。暴雨的發(fā)生不但要求有很好的局地水汽條件,還要有源源不斷的水汽補(bǔ)充。只有大量的水汽在降水區(qū)輻合（水汽在當(dāng)?shù)丶衅饋恚?暴雨才有可能發(fā)生。表示這種輸送來的水汽集中程度的物理量就是水汽通量散度A,當(dāng) A＞0則水汽通量是輻散的（水汽因輸送出去而減少）,若 A＜0則水汽通量是輻合的（水汽因輸送進(jìn)來而增加）[1]。

綿陽地區(qū)各時(shí)刻水汽通量散度圖如圖4所示。從圖4可看出:降水期間,低層為明顯的水汽輻合,高層則對(duì)應(yīng)著明顯的水汽輻散,整層水汽的配置條件良好,有利于降水的產(chǎn)生及維持。此次過程當(dāng)中,低層水汽輻合主要集中在850hPa左右的高度上,而高層輻散則在650hPa左右。此外,降水量與高、低空水汽的輻合強(qiáng)度及深度相對(duì)應(yīng),強(qiáng)的水汽低空輻合及高空輻散有利于產(chǎn)生強(qiáng)烈降水。過程最強(qiáng)降水時(shí)刻（24日02時(shí)圖4a）對(duì)應(yīng)著過程中最強(qiáng)的低層水汽匯入（其水汽通量散度為-7×10-5g/（s?cm2?hPa））和高空水汽輻散（4×10-5g/（s?cm2?hPa））;隨著低層水汽輻合和高層水汽輻散值的逐漸減小,水汽條件減弱,降水也相應(yīng)地逐漸減小結(jié)束。值得提出的是,在降水后期低層水汽輻合高度會(huì)降低,地面水汽含量大大增強(qiáng)（圖4b）。

圖4 綿陽地區(qū)水汽通量散度圖

通過綿陽地區(qū)水汽通量散度的時(shí)間序列圖可以看出:第一降水時(shí)段的低層水汽匯入量明顯大于第二降水時(shí)段,其中,24日凌晨和26日凌晨分別為兩個(gè)時(shí)段的水汽最豐富期（圖4c）,同時(shí)對(duì)應(yīng)著較強(qiáng)的高空輻散（3.8×10-5g/（s?cm2?hPa）、3.7×10-5g/（s?cm2?hPa））（圖 4d）,對(duì)應(yīng)實(shí)況,這兩個(gè)時(shí)次分別出現(xiàn)了過程最大、次大降水期。降水發(fā)生前,當(dāng)?shù)氐蛯铀幸粋€(gè)明顯的匯聚上升過程,到達(dá)頂峰后降水發(fā)生,其峰值影響著降水強(qiáng)度及降水量。降水發(fā)生后,從最強(qiáng)階段到降水結(jié)束,區(qū)域的水汽含量呈明顯的下降趨勢(shì),降水結(jié)束后區(qū)域的水汽輻合量達(dá)到最小。此外,第一降水時(shí)段綿陽北部各縣的水汽輻合量較大,第二降水時(shí)段南部各縣水汽輻合量則有明顯提高（圖略）,水汽輻合大值區(qū)表現(xiàn)出自北向南移的趨勢(shì)。

5.3 垂直運(yùn)動(dòng)

由于垂直運(yùn)動(dòng)可以引起水汽、熱量、動(dòng)量、渦度的垂直輸送,并使大氣層結(jié)不穩(wěn)定能量釋放,因此其對(duì)天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展影響極大[1]。首先,通過垂直速度的層結(jié)剖面圖,可對(duì)此次過程中主要降水時(shí)次進(jìn)行比較:24日凌晨為過程最強(qiáng)降水時(shí)期,與之相對(duì)應(yīng),24日02時(shí)（圖5a）,綿陽地區(qū)整層都為明顯的對(duì)流上升運(yùn)動(dòng),最大上升速度（-0.8Pa/s）區(qū)位于750hPa高度上。到24日08時(shí),暴雨、雷暴天氣持續(xù),此時(shí)整層仍為垂直上升氣流,但最大上升速度減小（-0.5Pa/s）并下降到850hPa;同時(shí),地面上升速度由02時(shí)的接近于0 Pa/s增長(zhǎng)到-0.2～-0.15 Pa/s（圖5b）。在過程第二降水時(shí)段中,氣流的垂直輸送明顯減弱,對(duì)應(yīng)著以層狀云為主的持續(xù)降水。其中,26日02時(shí)（圖5c）為本時(shí)段最強(qiáng)降水時(shí)刻,其上升氣流從900hPa維續(xù)到 550hPa,最大上升速度達(dá)-0.75Pa/s（700hPa）,最大下沉速度達(dá)到0.2 Pa/s（400hPa）。根據(jù)以上比較可得出:此次過程當(dāng)中,最大垂直上升速度區(qū)基本都集中在700hPa高度上下;降水強(qiáng)度與垂直上升速度值以及上升氣流深度成正比,強(qiáng)降水時(shí)段對(duì)應(yīng)著整層的強(qiáng)上升氣流;第一降水時(shí)段垂直上升氣流明顯強(qiáng)于第二時(shí)段,這與實(shí)況降水相對(duì)應(yīng);從降水鼎盛時(shí)期到衰弱期,垂直上升速度值、對(duì)流上升高度逐漸減小,同時(shí)低層風(fēng)力加大、高空下沉氣流加強(qiáng)。

圖5 綿陽地區(qū)垂直速度層結(jié)剖面圖

其次,比較兩個(gè)降水時(shí)段（以兩個(gè)代表時(shí)刻的最大上升速度所在層結(jié)進(jìn)行比較））:24日02時(shí)（第一降水時(shí)段）,四川東北部地區(qū)為垂直上升氣流區(qū)（其中心在廣元附近）,暴雨降水區(qū)域（包括綿陽）位于上升區(qū)的西北側(cè)（圖6a）。26日02時(shí)（第二降水時(shí)段）,上升區(qū)域移到四川中部地區(qū),以都江堰為中心,此時(shí)綿陽南部（三臺(tái)、鹽亭等地）接近速度密集區(qū)（圖6b）,有利于對(duì)流運(yùn)動(dòng)。此時(shí)段的降水區(qū)位于上升區(qū)的東北方,應(yīng)該與回流冷空氣在川東北輻合有關(guān),同理,第一時(shí)段冷空氣從盆地西北部入侵輻合而觸發(fā)了上升區(qū)西北側(cè)的降水區(qū)域,這也印證了前面的分析。

圖6 不同時(shí)間不同等壓面垂直速度（Pa/s）分布（圖中黑點(diǎn)處為綿陽各縣位置）

5.4 散度

對(duì)流云與低空輻合區(qū)有密切關(guān)系,強(qiáng)的高空輻散更對(duì)風(fēng)暴的發(fā)生和維持有重要作用[3],因此散度分析常是暴雨分析中不可少的一部分。本次過程當(dāng)中,綿陽地區(qū)的水平速度輻合基本都集中在850hPa高度。其中,24日02時(shí)為過程暴雨、雷暴天氣最強(qiáng)烈時(shí)期,850hPa圖上（圖7a）四川東北部為以廣元為中心的明顯輻合區(qū),綿陽地區(qū)位于其西北側(cè)的速度密集區(qū),其散度介于-2×10-5～-5×10-5s-1之間;500hPa綿陽地區(qū)為水平速度輻散區(qū)（0～1.5×10-5s-1）,其與低空輻合區(qū)對(duì)應(yīng)并向東北方向傾斜;300hPa高空綿陽地區(qū)輻散強(qiáng)度增加到1×10-5～2×10-5s-1（圖7b）,輻散強(qiáng)度隨高度的增加使得高層氣流加快流出,對(duì)流得以維持和增強(qiáng)。24日08時(shí),暴雨、雷暴過程仍在持續(xù),此時(shí)綿陽地區(qū)低層輻合已明顯減?。?1×10-5～-2×10-5s-1圖7c）,高空輻散介于0～+1×10-5s-1之間,整層對(duì)流減弱。26日02時(shí),隨著低層弱冷空氣回流,出現(xiàn)新一輪降水,低層綿陽南部為速度輻合中心（圖7d）,輻合強(qiáng)度最大達(dá)-3×10-5s-1。但與第一降水階段不同的是高層輻散并不是呈逐層增大的形式,高層輻散主要集中在500hPa,300hPa高度上輻散極弱,其實(shí)況降水明顯小于第一時(shí)段。在本次過程中,氣流的輻散高度除在23日晚至24日早上（此次暴雨過程的最大降水時(shí)段）到達(dá)300hPa層次以上外,其余降水時(shí)段基本上都僅到500hPa以上。這說明輻合對(duì)流深度以及高空輻散強(qiáng)度與暴雨降水強(qiáng)度有較好地相關(guān)性。此外,輻合輻散區(qū)域?qū)邓鋮^(qū)也有一定的指示作用。

圖7 散度圖（10-5s-1）（圖中黑點(diǎn)處為綿陽各縣）

6 結(jié)論及討論

（1）此次過程根據(jù)降水特征可以分為兩個(gè)降水集中時(shí)段:22日到24日中午,綿陽北部降水時(shí)段,雨強(qiáng)較大并伴隨著強(qiáng)烈的雷暴;25日至27日08時(shí),全區(qū)降水,雨強(qiáng)較小、各縣雨量接近,綿陽中、南部的降水主要集中在這個(gè)時(shí)段。

（2）降水影響系統(tǒng)主要來自四個(gè)方面:西太平洋副高、冷空氣、兩條水汽通道以及臺(tái)風(fēng)。其中,西太平洋副高和臺(tái)風(fēng)在第一降水時(shí)段中充當(dāng)了明顯的暴雨堵塞系統(tǒng);過程中兩條水汽通道始終存在,除了副高、臺(tái)風(fēng)邊緣形成的南海水汽通道外,孟灣的水汽輸送也是在此類暴雨過程中需要注意的;冷空氣是暴雨、雷暴的重要觸發(fā)機(jī)制,冷空氣路徑及其與暖濕氣流輻合區(qū)的位置影響了兩個(gè)時(shí)段的降水落區(qū)。

（3）從沙氏指數(shù)分析可以看出,本次過程中不穩(wěn)定能量有自西北朝東南向逐漸南移減小的趨勢(shì),第一時(shí)段的不穩(wěn)定能量明顯大于第二時(shí)段。沙氏指數(shù)和海平面K指數(shù)值在過程中有一定的指示作用,當(dāng) SI＜-3℃且 K指數(shù)＞35℃時(shí),具備暴雨、雷暴所需的巨大不穩(wěn)定能量及強(qiáng)不穩(wěn)定層結(jié)。這兩個(gè)指數(shù)對(duì)暴雨、雷暴過程能量支撐大小的指示作用,可以嘗試作為暴雨、雷暴的強(qiáng)度預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)之一。

（4）低層持續(xù)強(qiáng)的水汽輻合為暴雨持續(xù)發(fā)生提供了充足的水汽,降水量與高、低空水汽的輻合強(qiáng)度及深度相對(duì)應(yīng),強(qiáng)的低空水汽輻合及高空輻散配置有利于產(chǎn)生強(qiáng)烈降水。第一降水時(shí)段的低層水汽匯入量明顯大于第二時(shí)段,水汽輻合大值區(qū)在過程中有自北向南部的移動(dòng)趨勢(shì)。

（5）過程第一降水時(shí)段的輻合上升強(qiáng)度明顯大于第二時(shí)段。氣流輻合、輻散區(qū)的分布及上升下沉氣流的位置和強(qiáng)度與雨勢(shì)和雨強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系較好,對(duì)暴雨的落區(qū)和強(qiáng)度預(yù)報(bào)有一定指示意義。

[1] 朱乾根,林錦瑞,壽紹文.天氣學(xué)原理和方法[M].北京:氣象出版社,2000.

[2] 陸漢城.中尺度天氣原理和預(yù)報(bào)[M].北京:氣象出版社,2004.

[3] 丁一匯.高等天氣學(xué)[M].北京:氣象出版社,2005.