王文，程攀，2

(1．氣象災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南京信息工程大學(xué))，江蘇南京210044;2．中國(guó)人民解放軍94906部隊(duì)氣象臺(tái)，江蘇 蘇州215157)

0 引言

陜西省由于其獨(dú)特的地理位置經(jīng)常有暴雨發(fā)生。諸多研究表明，西太平洋副熱帶高壓西邊緣帶來的暖濕空氣與貝加爾湖冷渦分裂南下的冷空氣交匯對(duì)峙，在相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)流形勢(shì)下提供了有利的大尺度環(huán)流背景，暴雨往往具有局地性和突發(fā)性的特點(diǎn)(畢寶貴等，2004;胡淑蘭等，2009;張宏等，2011;梁俊生和馬曉華，2012)。除此之外，郭大梅等(2008)對(duì)一次陜西暴雨過程分析認(rèn)為，500 hPa中尺度切變線、700 hPa低渦是該次暴雨產(chǎn)生的直接原因。許新田等(2012)對(duì)2006年6月陜西一次持續(xù)性強(qiáng)對(duì)流天氣過程分析時(shí)指出，β中尺度雹暴云團(tuán)和α中尺度颮線云團(tuán)是其產(chǎn)生的主要原因。紀(jì)曉玲等(2010)指出，在“西高東低”的環(huán)流背景下，對(duì)流單體合并發(fā)展也可以引起短時(shí)暴雨。段昌輝和武麥鳳(2012)認(rèn)為，高空西風(fēng)風(fēng)速脈動(dòng)與低層南風(fēng)風(fēng)速脈動(dòng)耦合形成的中尺度次級(jí)環(huán)流圈的上升支，可以為強(qiáng)降水提供足夠的動(dòng)力抬升條件。

中尺度重力波常與雨帶、颮線、強(qiáng)雹暴和暴雪等天氣現(xiàn)象相伴;對(duì)流、密度脈動(dòng)、地轉(zhuǎn)調(diào)整、地形強(qiáng)迫等是大振幅中尺度重力波產(chǎn)生的重要機(jī)制和波能來源。Uccellini and Koch(1987)發(fā)現(xiàn)重力波對(duì)降水強(qiáng)度和分布有明顯影響。另外，對(duì)流運(yùn)動(dòng)對(duì)重力波的激發(fā)、維持和發(fā)展至關(guān)重要(Schneider，1990;Powers and Reed，1993)。許小峰和孫照渤(2003)對(duì)2000年6月一次梅雨鋒暴雨過程分析時(shí)指出，西太平洋副熱帶高壓的西伸北跳可以造成局部地轉(zhuǎn)平衡被破壞，引起環(huán)流的適應(yīng)調(diào)整，以建立新的平衡，在此過程中會(huì)出現(xiàn)與之相適應(yīng)、配合的低空急流和重力波發(fā)生，導(dǎo)致西南低空急流增幅和水汽通量輻合增強(qiáng)，從而加強(qiáng)梅雨鋒暴雨。劉峰等(2009)發(fā)現(xiàn)，在靜力穩(wěn)定的大氣層結(jié)中，由明顯風(fēng)速垂直切變?cè)斐傻臄_動(dòng)產(chǎn)生氣塊的上下振蕩，在浮力和重力的共同作用下可以產(chǎn)生重力波。肖天貴等(2010)指出，強(qiáng)降水過程產(chǎn)生于波包擾動(dòng)能量積累的高值時(shí)段或處于高位相階段。王文等(2011)指出，中尺度重力波能夠促進(jìn)對(duì)流發(fā)展并對(duì)暴雨的發(fā)生起到主要作用。錢鵬等(2012)指出，高空急流的位置對(duì)暴雨的落區(qū)有明顯的指示作用。由于重力波和對(duì)流運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系復(fù)雜，高空急流與重力波的配置在個(gè)例分析中的結(jié)果不盡相同，重力波在暴雨發(fā)生發(fā)展過程中扮演何種角色，目前尚不完全明確，所以值得進(jìn)一步研究。

2012年7月26—27日陜北遭遇暴雨襲擊，從開始到結(jié)束只有十幾個(gè)小時(shí)，降水區(qū)域集中，降水強(qiáng)度大，具有明顯的中小尺度天氣系統(tǒng)特征。本文利用新一代中尺度數(shù)值模式WRF(Weather Research Forecasting)輸出的精細(xì)化資料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料以及FY-2E相當(dāng)黑體溫度，進(jìn)行動(dòng)力診斷分析，對(duì)此次暴雨的發(fā)生發(fā)展機(jī)制進(jìn)行深入探討。

圖17月26日18時(shí)—27日12時(shí)累計(jì)降水量(a;單位:mm)以及暴雨中心附近(110.6°E，38.1°N)逐時(shí)降水量變化(b)Fig．1 (a)Distribution of observed accumulated precipitation(units:mm)and(b)hourly precipitation variation at storm center(38.1°N，110.6°E)from 18:00 BST 26 to 12:00 BST 27 July 2012

1 暴雨過程及環(huán)流背景

1.1 暴雨過程

2012年7月26日晚至27日白天，陜西北部出現(xiàn)了歷時(shí)短、強(qiáng)度高、量級(jí)大的暴雨過程(圖1a)，榆陽、橫山、靖邊、神木、佳縣、米脂、子洲等7縣區(qū)56個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雨超過50 mm，21個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)超過100 mm，暴雨中心區(qū)24 h降雨量達(dá)到200 a一遇。僅榆林市，就造成12縣區(qū)41.3萬人受災(zāi)，因?yàn)?zāi)死亡18人、失蹤12人，農(nóng)作物受災(zāi)面積54 372 hm2，倒塌房屋1 507間，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6.33億元。

由圖1a可見，7月26日18時(shí)—27日12時(shí)(北京時(shí)間，下同)降水集中在 109 ～112°E、37 ～39°N之間，強(qiáng)降水主要呈東西走向，在主降水區(qū)西北及東南方向也有零星降水。在暴雨中心附近(110.6°E，38.1°N)，由中國(guó)自動(dòng)站與CMORPH降水產(chǎn)品融合的逐時(shí)降水量可看出，降水從27日02時(shí)開始，05時(shí)達(dá)到頂峰，12時(shí)基本停止(圖1b)。

1.2 環(huán)流背景

暴雨的形成離不開有利的大尺度環(huán)流形勢(shì)。從500 hPa高度場(chǎng)可看出，暴雨期間亞洲中高緯度受兩槽一低壓控制(圖2a、b)。兩槽分別位于巴爾喀什湖以西及東亞地區(qū)，低壓位于貝加爾湖。暴雨區(qū)處于西太平洋副熱帶高壓西北邊緣帶與貝加爾湖低壓之間，貝加爾湖至河套地區(qū)以緯向環(huán)流為主。

從700 hPa流場(chǎng)可看出，27日02時(shí)貝加爾湖低壓帶來的偏西氣流與西太平洋副熱帶高壓帶來的西南氣流在暴雨區(qū)東北部匯合，陜北處于副高邊緣的西南氣流中(圖2c)。這種大尺度環(huán)流系統(tǒng)穩(wěn)定少動(dòng)，西南氣流在暴雨區(qū)占主導(dǎo)地位，一直持續(xù)到暴雨后期(圖2d)。

圖27 月 27 日02 時(shí)(a，c)、08 時(shí)(b，d)500 hPa高度場(chǎng)(a，b;單位:dagpm)和700 hPa流場(chǎng)(c，d)Fig．2 (a，b)Distributions of geopotential height(units:dagpm)at 500 hPa and(c，d)flow fields at 700 hPa at(a，c)02:00 BST and(b，d)08:00 BST 27 July 2012

2 中尺度對(duì)流云團(tuán)分析

相當(dāng)黑體溫度(black-body temperature，TBB;tbb)可以較為直觀地展示出中尺度對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展過程。圖3為此次暴雨過程中FY-2E氣象衛(wèi)星TBB演變實(shí)況。27日02時(shí)，暴雨中心附近出現(xiàn)兩個(gè)中尺度對(duì)流云團(tuán)，tbb≤－10℃，此時(shí)有降水開始產(chǎn)生，降水強(qiáng)度在10 mm·h－1以下(圖3a);03時(shí)，這兩個(gè)對(duì)流云團(tuán)匯合，形成西北—東南走向的帶狀云團(tuán)，系統(tǒng)開始劇烈發(fā)展，tbb≤－42℃，降水量卻沒有明顯增大(圖3b);04時(shí)，云團(tuán)進(jìn)一步發(fā)展，由帶狀發(fā)展為近似圓形，中心tbb≤－52℃，降水也迅速增強(qiáng)，為30 mm·h－1(圖3c);05—07時(shí)，云團(tuán)開始向東伸展，tbb≤－52℃的區(qū)域隨之增大，當(dāng)出現(xiàn)tbb≤ －60 ℃時(shí)，降水強(qiáng)度達(dá) 70 mm·h－1(圖 3d、e、f);08時(shí)開始，云團(tuán)開始消亡，tbb≤－52℃的范圍逐漸收縮(圖3g);至10時(shí)基本消失，降水強(qiáng)度迅速減少到10 mm·h－1(圖3i)。10時(shí)之后云團(tuán)進(jìn)一步消散，降水逐漸停止(圖略)。

圖32012 年 7 月 27 日 TBB 演變圖(單位:℃) a．02:00;b．03:00;c．04:00;d．05:00;e．06:00;f．07:00;g．08:00;h．09:00;i．10:00Fig．3 TBB evolution on 27 July 2012(units:℃) a．02:00 BST;b．03:00 BST;c．04:00 BST;d．05:00 BST;e．06:00 BST;f．07:00 BST;g．08:00 BST;h．09:00 BST;i．10:00 BST

從以上分析可以看出，暴雨過程存在云團(tuán)自組織現(xiàn)象。隨著小云團(tuán)合并，中尺度對(duì)流系統(tǒng)迅速有組織地進(jìn)行發(fā)展，當(dāng)形成較為規(guī)則的圓形后，系統(tǒng)劇烈發(fā)展，持續(xù)時(shí)間在6 h以上。云團(tuán)中心出現(xiàn)tbb≤－52℃后，降水顯著增強(qiáng);當(dāng)tbb≤－60℃時(shí)，降水強(qiáng)度達(dá)到極大值。云團(tuán)從自組織開始發(fā)展到圓形約為3 h，降水強(qiáng)度最大值出現(xiàn)在自組織完成前1 h。自組織完成后，強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間約為7 h。云團(tuán)從初始生成到消亡，整個(gè)過程(生命史)約為10 h，其中從生成到自組織開始約為5 h，完成自組織到消亡約為6 h。終態(tài)自組織云團(tuán)面積約為10萬km2。TBB能夠較好地反映出暴雨區(qū)域和強(qiáng)度的變化，可作為暴雨未來趨勢(shì)預(yù)報(bào)的重要參考指標(biāo)。

3 數(shù)值模擬與檢驗(yàn)

為了探究本次暴雨形成原因，下面對(duì)暴雨過程進(jìn)行數(shù)值模擬，并利用其輸出的高分辨率資料進(jìn)行診斷分析。

3.1 數(shù)據(jù)及模式設(shè)計(jì)

使用了NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料，選取2012年7月26日08時(shí)作為初始時(shí)間，模擬時(shí)段為2012年7月26日08:00—27日14:00，共30 h，時(shí)間步長(zhǎng)選取 180 s。模式區(qū)域中心為 109.3°E、38.7°N，垂直方向分為28層。使用中尺度數(shù)值模式WRF(V3.3)，采用三層嵌套方案進(jìn)行模擬。經(jīng)過多次模擬實(shí)驗(yàn)，選取較優(yōu)結(jié)果，具體方案如表1所示。

表1 數(shù)值模擬的參數(shù)設(shè)置Table 1 The parameter settings of numerical simulation

3.2 模擬結(jié)果分析

圖4a為7月26日18時(shí)—27日12時(shí)模擬累計(jì)降水量。可以看出，降水落區(qū)主要在108～112°E、37.5～39°N之間，以東西向?yàn)橹?。與實(shí)況相比，降水量基本相當(dāng)，降水落區(qū)略微偏南偏西，降水量略大。

由模擬的7月27日02時(shí)500 hPa高度場(chǎng)及700 hPa風(fēng)場(chǎng)(圖4b)可看出，暴雨區(qū)處于西太平洋副熱帶高壓西北邊緣帶上，受西南氣流影響，北部等高線為緯向型，較平直;低空急流向暴雨區(qū)的東北方向匯合。模擬的天氣形勢(shì)與實(shí)況基本相符，因此認(rèn)為模擬較真實(shí)，可以利用輸出結(jié)果進(jìn)行診斷分析。

4 診斷分析

4.1 水汽通量

26日23時(shí)前，陜北上空水汽通量較小，小于0.1 g·cm－1·hPa－1·s－1。來自孟加拉灣的水汽向東向北輸送時(shí)，經(jīng)云貴地區(qū)向西北方向轉(zhuǎn)折，分別造成青藏高原東南部和東部?jī)商幍乃枯^大(圖5a)。沿 105°E作水汽通量的垂直剖面(圖5c)，可以看出，青藏高原東南部與東部之間在700 hPa以下有一條明顯的水汽輸送通道，25～30°N有一大值區(qū)，在經(jīng)向風(fēng)的作用下向北輸送，由于地形抬升作用，在甘肅東部累積增大。在西南氣流的引導(dǎo)下，水汽不斷向陜北地區(qū)輸送。

圖4 2012年7月26日18時(shí)—27日12時(shí)模擬的累計(jì)降水量(a;單位:mm)以及27日02時(shí)500 hPa高度場(chǎng)(等值線;單位:dagpm)和700 hPa風(fēng)場(chǎng)(箭矢;單位:m·s－1)(b)Fig．4 (a)Distribution of simulated accumulated precipitation(units:mm)from 18:00 BST 26 to 12:00 BST 27 July 2012 and(b)geopotential height field(units:dagpm)at 500 hPa and wind field(units:m·s－1)at 700 hPa at 02:00 BST 27 July 2012

7月27日05時(shí)陜北地區(qū)出現(xiàn)了水汽通量大于0.1 g·cm－1·hPa－1·s－1的區(qū)域，部分地區(qū)甚至超過了0.2 g·cm－1·hPa－1·s－1，由此形成了充足的水汽供應(yīng)(圖5b)。此時(shí)，由孟加拉灣向青藏高原東南轉(zhuǎn)折輸送的水汽減小，從水汽通量的垂直剖面(圖5d)可看出，原來在25～30°N的水汽通量大值區(qū)已經(jīng)移到了30°N以北，30°N以南的水汽通量基本小于 0.1 g·cm－1·hPa－1·s－1，從青藏高原東南部向東部的水汽輸送開始減弱，從而導(dǎo)致陜北的水汽供應(yīng)減少，強(qiáng)降水也隨之迅速減弱(圖1b)。

圖5 2012年7月26日23時(shí)(a，c)、27日05時(shí)(b，d)700 hPa水汽通量分布(a，b;黑色陰影表示大于3 km的地形)以及沿105°E的水汽通量垂直剖面(c，d)(圖中箭頭表示水汽輸送方向和大小;單位:g·cm－1·hPa－1·s－1)Fig．5 (a，b)Distributions of water vapor flux at 700 hPa and(c，d)vertical profiles of water vapor flux along 105°E at(a，c)23:00 BST 26 and(b，d)05:00 BST 27 July 2012(The black shandings in Fig．5a-b show the terrain more than 3 km．The arrows show the water vapor transport direction and size．Units:g·cm －1·hPa－1·s－1)

上述分析表明，700 hPa附近的水汽輸送為本次暴雨提供了充足的水汽來源，在大尺度環(huán)流作用下，孟加拉灣對(duì)青藏高原東南部水汽輸送的變化，會(huì)導(dǎo)致青藏高原東部水汽輸送的改變，從而影響到本次陜北暴雨的發(fā)展演變。所以，只有綜合考慮孟加拉灣對(duì)青藏高原東南部及東部水汽輸送的變化，才能更好地掌握本次陜北暴雨的發(fā)展趨勢(shì)。

4.2 散度、渦度

散度場(chǎng)與渦度場(chǎng)的水平結(jié)構(gòu)分布能夠較為直觀地判斷重力波的存在(朱莉等，2010)。在強(qiáng)降水開始前3 h(26日23時(shí))，200 hPa高空散度場(chǎng)出現(xiàn)一條東北—西南走向的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)(圖6a，黑粗線表示);比較渦度場(chǎng)(圖6b)可看出，沿散度鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)一帶，正渦度和正散度的位置存在半個(gè)位相差渦度零線處于輻合中心。根據(jù)重力波的散度、渦度結(jié)構(gòu)分布特征，可初步判斷重力波的存在(壽紹文等，2003)。

沿37.85°N作散度場(chǎng)的垂直剖面，可見，26日23時(shí)(圖6c)，200 hPa高空在 109.6°E 和 110.1°E有兩個(gè)散度正值區(qū)，向下則負(fù)值、正值交替排列，并向西傾斜，低層多為輻合區(qū);而高空重力波未到達(dá)的地區(qū)(110.5°E以東)，則沒有明顯的對(duì)流輻合發(fā)生。27日00時(shí)(圖6d)，200 hPa的正值區(qū)已經(jīng)向東略向下移動(dòng)，變?yōu)?個(gè)正值中心，110.5°E以東的兩中心下方多處開始出現(xiàn)輻合區(qū)。從散度場(chǎng)的垂直剖面可看出，200 hPa的重力波能量下傳，使下層輻合發(fā)展，引起對(duì)流運(yùn)動(dòng)，觸發(fā)暴雨生成。

4.3 穩(wěn)定度及云水含量分析

圖7為假相當(dāng)位溫、云水含量沿110.9°E的垂直剖面。27日01時(shí)前，大氣處于穩(wěn)定層結(jié)狀態(tài)，沒有形成大于0.1 g·kg－1的云水柱。隨著重力波東移，低層輻合開始增強(qiáng)，到了27日01時(shí)(圖7a)，高層重力波影響到暴雨中心上空，輻合上升運(yùn)動(dòng)使云水含量增多，在37.7°N附近出現(xiàn)了兩個(gè)較強(qiáng)的云水柱，具有明顯的中γ尺度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征，并且云水產(chǎn)生了明顯的振蕩(圖7b、c)，對(duì)流系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展，云水高度達(dá)到400 hPa;在暴雨中心，假相當(dāng)位溫曲線出現(xiàn)倒V型，低層已轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定層結(jié)。

圖6 2012年7月26日23時(shí)200 hPa散度場(chǎng)(a;粗線表示重力波的鏈?zhǔn)椒植?單位:10－5s－1)、渦度場(chǎng)(b;單位:10－5s－1)以及26日23時(shí)(c)和27日00時(shí)(d)散度場(chǎng)沿37.85°N 的垂直剖面(單位:10－5s－1)Fig．6 Distributions of(a)divergence(the thick line represents its chain distribution;units:10 －5s－1)and(b)vorticity(units:10 －5s－1)at 200 hPa at 23:00 BST 26 July 2012，and vertical profiles of divergence(units:10 －5s－1)along 37.85°N at(c)23:00 BST 26 and(d)00:00 BST 27 July 2012

圖72012年7月27日01:00(a)、02:00(b)、03:00(c)和05:00(d)假相當(dāng)位溫(等值線;單位:K)、云水含量(陰影;單位:g·kg－1)沿110.9°E 的垂直剖面Fig．7 Distributions of pseudo-equivalent potential temperature(contour;units:K)and cloud water content(shadings;units:g·kg－1)along 110.9°E at(a)01:00 BST，(b)02:00 BST，(c)03:00 BST，and(d)05:00 BST 27 July 2012

對(duì)流發(fā)展之后，大氣層結(jié)轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定狀態(tài)，兩個(gè)中γ尺度系統(tǒng)相連接，形成了中β尺度對(duì)流系統(tǒng)，暴雨開始。

4.4 波導(dǎo)作用

26日23時(shí)(圖8a)，Td曲線呈現(xiàn)出波動(dòng)性，除在700 hPa和450 hPa層T－Td數(shù)值較小外，其他高度均較大;近地面的對(duì)流有效位能(convective available potential energy，CAPE)為零，抬升指數(shù)(lifting index，LI)為1，數(shù)值較小，為弱穩(wěn)定層結(jié)，而上空750 hPa為不穩(wěn)定層結(jié)，說明近地面比750 hPa更接近中性。27日00時(shí)(圖8b)，由于上層不穩(wěn)定層結(jié)的輻合作用，水汽向上混合，T－Td逐漸減小，500 hPa達(dá)到飽和，近地面CAPE增加到19 J，LI為零，大氣為中性層結(jié)，沒有明顯對(duì)流混合。根據(jù)Lindzen and Tung(1976)的波導(dǎo)理論，當(dāng)大氣層結(jié)基本接近于中性時(shí)，氣層將會(huì)更有效地?cái)r截重力波能量的垂直傳播。從高空下傳的重力波能，被近地面的中性層結(jié)吸收，導(dǎo)致近地面大氣的對(duì)流有效位能迅速增加到709 J，LI為－2，激發(fā)對(duì)流發(fā)展(圖8c)。到了02 時(shí)(圖8d)，CAPE 已經(jīng)到了843 J，LI為 －3，對(duì)流運(yùn)動(dòng)使400 hPa以下水汽達(dá)到飽和，形成強(qiáng)降水。4.5 高空急流對(duì)重力波的作用

引起重力波的因素很多，其中因?qū)α饕鸬闹亓Σㄗ畛Ｒ?。從上述穩(wěn)定度及云水含量的分析中可以看出，重力波出現(xiàn)之前大氣基本處于穩(wěn)定層結(jié)，但沒有顯著的云水產(chǎn)生。所以，重力波先于對(duì)流發(fā)生。在高空急流的出口區(qū)往往由于非地轉(zhuǎn)平衡產(chǎn)生重力波(Ferretti et al．，1988)，可使用非線性平衡方程(nonlinear balance equation，NBE)對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)的非地轉(zhuǎn)平衡特征進(jìn)行表示，并作為分析氣流不平衡的定量指標(biāo)，由此可診斷是否有大振幅的重力波發(fā)生(李麥村，1978)。

非線性平衡方程的表達(dá)式為

圖82012年7 月 26日23:00(a)、27日00:00(b)、01:00(c)、02:00(d)暴雨中心附近(110.9°E，37.85°N)T-lnp圖(圖中左側(cè)曲線為露點(diǎn)，右側(cè)曲線為溫度)Fig．8 The T-lnp maps at storm center(37.85°N，110.9°E)at(a)23:00 BST 26，(b)00:00 BST 27，(c)01:00 BST 27，and(d)02:00 BST 27 July 2012(The dew point curve line is on the left and the temperature curve line is on the right)

其中:Φ為位勢(shì)高度;▽2為二維拉普拉斯算子;u、v為風(fēng)速分量;J為雅可比算子;f為地轉(zhuǎn)參數(shù);ζ為相對(duì)渦度;β=?f/?y。在強(qiáng)烈輻散的高空急流出口區(qū)，可以根據(jù)非線性平衡方程左邊四項(xiàng)之和是否有明顯的非零值(單位:10－8s－2)，來判斷有無可能產(chǎn)生大振幅的重力波。為便于分析說明，以下將非線性平衡方程左邊四項(xiàng)之和稱為NBE。

由4.2節(jié)中散度場(chǎng)的分析可初步判斷200 hPa重力波存在，下面使用NBE方程等對(duì)其作進(jìn)一步確定。圖9為7月26日23時(shí)200 hPa高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)及NBE數(shù)值的分布?？梢钥闯?，等高線在陜北有氣旋性彎曲，槽線處于暴雨區(qū)上空;對(duì)應(yīng)散度場(chǎng)分布的重力波波列，位于NBE正值區(qū)的北部與負(fù)值區(qū)之間，與零線有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系;而NBE正值區(qū)的西南側(cè)也有負(fù)值區(qū)相連，在此之間卻沒有明顯的重力波波列出現(xiàn)。通過風(fēng)場(chǎng)的分析可看出，風(fēng)場(chǎng)在NBE正值區(qū)北部零線上有較明顯的正交性，在NBE正值區(qū)的西南側(cè)零線上相切。正是由于急流出口區(qū)這種大風(fēng)的作用，造成動(dòng)量和質(zhì)量失衡，激發(fā)出了中尺度重力波。這與Uccellini and Koch(1987)提出的中尺度重力波發(fā)生的天氣學(xué)概念模型中的重力波產(chǎn)生的位置有所差異。在Uccellini and Koch(1987)模型中，重力波出現(xiàn)在槽前急流大風(fēng)出口區(qū)右側(cè)，而從上述分析可看出，槽線上急流大風(fēng)出口區(qū)的右側(cè)也能激發(fā)出中尺度重力波。

5 結(jié)論

1)此次陜北局地暴雨發(fā)生在大尺度環(huán)流形勢(shì)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上。暴雨區(qū)處于西太平洋副熱帶高壓西北邊緣帶與貝加爾湖低壓南部之間，受西南氣流影響。水汽由孟加拉灣經(jīng)青藏高原東部向陜北輸送。

2)FY-2E的相當(dāng)黑體溫度(TBB)直觀地展示了中尺度對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展。系統(tǒng)從兩個(gè)無規(guī)則小云團(tuán)合并，之后自組織形成圓形并向四周擴(kuò)散。云團(tuán)從自組織開始到成形約需3 h，最強(qiáng)降水出現(xiàn)在自組織完成前的1 h，自組織完成后強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間約為7 h。

3)暴雨開始之前，近地面大氣層結(jié)始終處于中性狀態(tài)，有效攔截了重力波能量，并在低層產(chǎn)生重力波;隨著高空重力波能量下傳，低層不斷吸收能量，對(duì)流有效位能(CAPE)數(shù)值增大，抬升指數(shù)(LI)由正值轉(zhuǎn)為負(fù)值，大氣轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)流加強(qiáng)，短時(shí)間內(nèi)觸發(fā)了歷時(shí)短、強(qiáng)度高、量級(jí)大的暴雨。

4)200 hPa高空急流是產(chǎn)生重力波的主要因素。在高空槽線對(duì)應(yīng)的急流大風(fēng)出口區(qū)右側(cè)，大風(fēng)與NBE數(shù)值零線的正交處，由于動(dòng)量和質(zhì)量失衡，激發(fā)出了中尺度重力波。由高空急流產(chǎn)生的重力波先于低層的強(qiáng)對(duì)流發(fā)生，因此可以根據(jù)高空急流和NBE的分布，判斷重力波可能存在的區(qū)域，提前對(duì)暴雨發(fā)生的區(qū)域和時(shí)間作出預(yù)報(bào)。

圖92012年7月26日23時(shí)200 hPa高度場(chǎng)(實(shí)線;單位:gpm)、風(fēng)場(chǎng)(箭矢;單位:m·s－1)和NBE分布(陰影表示NBE為正，虛線表示NBE為負(fù);單位:10－8s－2)Fig．9 Distributions of geopotential height(solid lines;units:gpm)，wind field(arrows;units:m·s－1)and NBE(shadings show positive NBE and dashed lines denote negative NBE;units:10 －8s－2)at 200 hPa at 23:00 BST 26 July 2012

5)在前人提出的高空急流重力波發(fā)生的天氣學(xué)概念模型中，中尺度重力波產(chǎn)生于高空槽前急流大風(fēng)出口區(qū)右側(cè)，而本文個(gè)例的中尺度重力波卻產(chǎn)生于槽線附近大風(fēng)出口區(qū)的右側(cè)。所以，高空急流在槽線上對(duì)中尺度重力波的觸發(fā)作用也值得關(guān)注。

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