王春玲，崔 力，杜麗婭，許慶娥

(濮陽(yáng)市氣象局，河南濮陽(yáng)457000)

短歷時(shí)強(qiáng)降水通常伴有雷暴大風(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣，往往與暴雨同時(shí)出現(xiàn)，由于降水強(qiáng)度大，容易形成災(zāi)害。做好對(duì)流性天氣的預(yù)報(bào)、預(yù)防對(duì)流性天氣的突然襲擊，對(duì)防災(zāi)、減災(zāi)意義重大［1］。對(duì)于短時(shí)強(qiáng)降水的研究，許多氣象專家從不同的角度進(jìn)行過(guò)分析，并得到了有意義的結(jié)論［2－5］。但由于地域的區(qū)別、天氣形勢(shì)的不同，每次天氣過(guò)程都有其不同的特點(diǎn)。筆者利用常規(guī)天氣圖、NCEP全球分析資料(FNL)、自動(dòng)站觀測(cè)資料、新一代多普勒雷達(dá)資料等，從環(huán)流形勢(shì)、水汽條件、大氣層結(jié)等方面，對(duì)2013年7月18日發(fā)生在濮陽(yáng)市的一次短歷時(shí)強(qiáng)降水天氣過(guò)程進(jìn)行綜合分析，為以后該地做好強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)提供一些有價(jià)值的結(jié)論。

1 過(guò)程概況

2013年7月18日05:00～19日10:00濮陽(yáng)市出現(xiàn)了一次區(qū)域性暴雨天氣過(guò)程，自動(dòng)雨量站記錄顯示，50 mm以上的站有30個(gè)，最大降水量121.1 mm出現(xiàn)在濮陽(yáng)市區(qū)政府;5個(gè)縣測(cè)站降水量均在60 mm以上，臺(tái)前縣最大，為76.4 mm(表1)。主要降水量集中在18日05:00～09:00和20:00～23:00，因?yàn)榈?時(shí)段降水強(qiáng)度明顯大于第2時(shí)段，所以此次分析重點(diǎn)針對(duì)第1時(shí)段。05:00～09:00臺(tái)前、清豐、范縣站出現(xiàn)短歷時(shí)強(qiáng)降水，其中臺(tái)前縣18日05:00～06:00降水量達(dá)52.0 mm。

2 環(huán)流形勢(shì)特征分析

2.1 500 hPa環(huán)流背景 17日20:00，副熱帶高壓(以下簡(jiǎn)稱副高)主體588 dagpm等位勢(shì)高度線位于我國(guó)東南方海上，其沿128°E 的高壓脊外圍北伸至47.3°N，584 dagpm 線位于敦化、長(zhǎng)春、樂(lè)亭、太原、安康、宜賓到西昌一線，濮陽(yáng)在584 dagpm線控制下，在商都、榆林、平?jīng)?、宏遠(yuǎn)、甘孜到那曲有一切變線，濮陽(yáng)位于切變線右側(cè)和584 dagpm線內(nèi)邊緣的西南氣流疊加區(qū);另在貝加爾湖東北方有一低渦，從低渦中心經(jīng)蒙古國(guó)中部、內(nèi)蒙西部到青海的西北部有一低槽，槽后冷平流明顯，未來(lái)將加強(qiáng)發(fā)展。18日08:00(圖1)，副高主體588 dagpm線穩(wěn)定，暖高脊仍位于128°E附近，584 dagpm線東退了3個(gè)經(jīng)度，位于白山、樂(lè)亭、惠民、開封、南陽(yáng)、恩施到南寧一線，濮陽(yáng)位于584 dagpm線外圍南西南風(fēng)與西南風(fēng)的暖濕氣流輻合區(qū)，T－Td≤2℃，貝湖南伸的西風(fēng)帶槽區(qū)位于102°E，向南壓了3個(gè)緯度，溫度槽落后于高度槽，說(shuō)明大氣具有斜壓性;原位于商都、榆林、平?jīng)?、宏遠(yuǎn)、甘孜到那曲的切變線移至平?jīng)?、武都、?jiǎn)陽(yáng)到巴塘，也向南壓了3個(gè)緯度。西風(fēng)槽在東移南壓的過(guò)程中，擴(kuò)散冷空氣，迫使584 dagpm線東撤，在584 dagpm線邊緣出現(xiàn)了2℃左右的負(fù)變溫區(qū)，有利的形勢(shì)配置為短時(shí)強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供了有利條件。

表1 2013年7月18～19日濮陽(yáng)市5縣測(cè)站降水實(shí)況 mm

2.2 700和850 hPa環(huán)流形勢(shì) 17日20:00 700 hPa，在陜西中南部經(jīng)四川中部到青藏高原東側(cè)有一條切變線，在邢臺(tái)和濟(jì)南之間也有一切變線，濮陽(yáng)處在切變線右側(cè)西南氣流中;隨著系統(tǒng)的東移，于18日08:00(圖2)，2條切變線打通形成了一條近似“人”字形的切變線，位于山西省南部經(jīng)河南北部到山東省西南部和山西省南部伸向陜西省西南部。17日20:00 850 hPa“人”字形切變線與700 hPa“人”字形切變線幾乎重合，濮陽(yáng)均處在“人”字形切變線東段的暖切變線附近、T－Td≤2℃的暖濕氣流飽和區(qū)內(nèi)，有利于暖濕氣流的輻合及上升，易產(chǎn)生對(duì)流性天氣。高空三層形勢(shì)的有利配置，造成濮陽(yáng)市大部分地區(qū)于18日08:00前后出現(xiàn)1 h降水量超過(guò)20 mm的短歷時(shí)強(qiáng)降水。

圖1 2013年7月18日08:00 500 hPa形勢(shì)

圖2 2013年7月18日08:00 700 hPa形勢(shì)

2.3 地面形勢(shì) 地面圖上，17日20:00，四川到陜南為低壓倒槽，東海經(jīng)華北南部到青海為高壓脊，高壓脊西部邊緣與暖空氣接觸區(qū)域伴有雨區(qū)，濮陽(yáng)受此高壓脊控制;隨著西南倒槽的北擴(kuò)，高壓脊北抬，18日05:00在天津經(jīng)河北東部、河南北部到河南西南部有一條地面輻合線，河南北部和西南部開始出現(xiàn)降水;18日08:00(圖3)，四川到陜南的低壓倒槽擴(kuò)展至華北南部，高壓脊也北抬至朝鮮經(jīng)華北中部到河套北部一帶，濮陽(yáng)處于冷暖空氣交匯處，具有較大的斜壓性。3 h變壓圖顯示，在強(qiáng)降水開始之前，濮陽(yáng)處于負(fù)變壓區(qū)，說(shuō)明西南倒槽向東北伸展，地面暖濕氣流增強(qiáng)，輻合上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，使地面降壓顯著，強(qiáng)降水開始之后濮陽(yáng)轉(zhuǎn)為正變壓區(qū)，說(shuō)明華北有冷空氣向南擴(kuò)散，抬升了地面的暖濕空氣，觸發(fā)了強(qiáng)降水的發(fā)生。

3 水汽條件分析

圖3 2013年7月18日08:00地面形勢(shì)

一般來(lái)說(shuō)，850 hPa圖上水汽通量值的分布與暴雨區(qū)量級(jí)和落區(qū)相關(guān)性最佳，水汽通量等值線的密集區(qū)通常是暴雨發(fā)生區(qū)，低層水汽通量散度＜0 g/(cm2·hPa·s)，水汽輻合，有利于暴雨發(fā)生［2］。分析18日08:00 850 hPa的水汽通量和水汽通量散度分布發(fā)現(xiàn)，低層有一個(gè)明顯的水汽輸送帶，16 g/(cm·hPa·s)的中心位于貴州與湖南的交界處，濮陽(yáng)處在輸送帶的頂端等值線密集區(qū)內(nèi)7 g/(cm·hPa·s)的等值線上;河南沿黃河及以北地區(qū)有一個(gè)水汽通量散度為－10×10－7g/(cm2·hPa·s)的輻合中心，濮陽(yáng)位于輻合區(qū)的邊緣－6×10－7g/(cm2·hPa·s)等值線上。說(shuō)明濮陽(yáng)上空有明顯的水汽輸送及較強(qiáng)的水汽輻合。

在比濕場(chǎng)上，18日08:00，濮陽(yáng)地區(qū)850 hPa等飽和比濕值高達(dá)14 g/kg，700 hPa等飽和比濕值高達(dá)9 g/kg，說(shuō)明濮陽(yáng)當(dāng)?shù)刂械蛯铀亢艽笄揖哂幸欢ǖ暮穸?。相?duì)濕度場(chǎng)顯示，從我國(guó)的云、貴、川經(jīng)湖南、湖北、河南、河北為一條東北—西南向?qū)拸V大范圍的相對(duì)濕度大值區(qū)，18日08:00濮陽(yáng)地區(qū)850和700 hPa的相對(duì)濕度均在90%左右，低層空氣接近飽和狀態(tài)，對(duì)產(chǎn)生強(qiáng)降水非常有利。

綜上所述，在濮陽(yáng)上空有充分的水汽輸送及強(qiáng)烈的水汽輻合，使濮陽(yáng)市產(chǎn)生了一次暴雨天氣，其中伴有兩段短歷時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)，尤其是第1時(shí)段(05:00～09:00)，一天中氣溫較低、能量較小、相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)流最弱的時(shí)間段，在有利形勢(shì)的配合下，產(chǎn)生了1 h降水量在20 mm以上的短時(shí)強(qiáng)降水。

4 大氣層結(jié)分析

4.1 探空資料 使用上海訂正探空軟件，用臺(tái)前05:00氣溫和露點(diǎn)溫度對(duì)18日08:00邢臺(tái)探空?qǐng)D進(jìn)行訂正。從圖4可以看出，05:00 720～350 hPa T－Td≤3℃，濕層較厚，有利于強(qiáng)降水產(chǎn)生［3］，但720 hPa以下T －Td＞5 ℃，上濕下干，又不利于對(duì)流單體的生成，產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣的可能性較?。?］;本站CAPE值高達(dá)1 382 J/kg，說(shuō)明濕對(duì)流不穩(wěn)定能量較大;K指數(shù)為34℃，LI=－3.5℃，說(shuō)明氣層具備熱力不穩(wěn)定條件，只要有抬升機(jī)制，便可產(chǎn)生對(duì)流天氣［3］。700 hPa以下風(fēng)向隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流侵入，并有西北風(fēng)與東南風(fēng)的垂直風(fēng)切變存在。在濕度層結(jié)深厚且具有熱力不穩(wěn)定、對(duì)流不穩(wěn)定的氣層中，又有垂直風(fēng)切變的觸發(fā)，18日08:00前后濮陽(yáng)市出現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降水，伴有雷暴。

4.2 假相當(dāng)位溫 18日08:00沿36°N假相當(dāng)位溫垂直剖面(圖5a)顯示，115°～116°E(濮陽(yáng)市所在的區(qū)域)為 θse等直線密集區(qū)，且隨高度向西傾斜，925 hPa以下為高能帶，925～650 hPa為低能帶，等θse密集區(qū)是位勢(shì)不穩(wěn)定和斜壓不穩(wěn)定的集中區(qū)域，說(shuō)明有強(qiáng)的水平能量鋒區(qū)存在;θse值隨高度降低，說(shuō)明氣層屬于對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)，均有利于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生和發(fā)展［5］。

圖4 2013年7月18日08:00邢臺(tái)站探空訂正圖

18日08:00沿116°E假相當(dāng)位溫垂直剖面(圖5b)顯示，在36°N以南有一個(gè)大范圍的高能區(qū)，從地面擴(kuò)展到650 hPa附近，650 hPa以上為一個(gè)低能區(qū)，說(shuō)明θse隨高度是降低的，屬于對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生和發(fā)展;同時(shí)在37°N以北有一個(gè)大范圍的低能區(qū)，從地面擴(kuò)展到750 hPa附近，36°～37°N為2個(gè)高、低能量區(qū)的過(guò)渡帶，等θse線密集且近于直立，說(shuō)明能量梯度很大，大氣具有很強(qiáng)的濕斜壓性［6］，濮陽(yáng)處于等θse線密集帶南部邊緣的θse大值區(qū)內(nèi)，斜壓性大，有利于氣旋性渦度發(fā)展，致使上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，從而使得降水強(qiáng)度增大。實(shí)況顯示，08:00前后，在濮陽(yáng)市中東部(36°N 、116°E)出現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降水。

圖5 2013年7月18日08:00沿36°N(a)和116°E(b)假相當(dāng)位溫垂直剖面

5 多普勒雷達(dá)資料分析

18日04:40～05:52 0.5°仰角的基本反射率因子演變顯示，04:40在臺(tái)前南部有一塊普通單體對(duì)流回波，與850 hPa切變線對(duì)應(yīng)，之后在偏南氣流的引導(dǎo)下北抬加強(qiáng)，04:58回波單體上生成分散的、較強(qiáng)一些的小對(duì)流單體，最大回波強(qiáng)度為48 dBz;05:10，較強(qiáng)回波單體控制臺(tái)前縣測(cè)站，此時(shí)回波頂高最大達(dá)14 km，05:28測(cè)站南側(cè)出現(xiàn)中心強(qiáng)度達(dá)53 dBz的強(qiáng)對(duì)流單體，05:34 53 dBz的強(qiáng)對(duì)流單體減弱至48 dBz，05:40之后回波強(qiáng)度迅速減弱東北移，強(qiáng)降水也隨之減弱。垂直累積液態(tài)含水量圖顯示，04:58～05:34其值為最大，持續(xù)維持在13 kg/m2，使臺(tái)前縣05:00～06:00降水量達(dá)52 mm，形成了短歷時(shí)強(qiáng)降水。06:00～07:00清豐最大回波強(qiáng)度≤33 dBz，1 h降水量20.8 mm;07:00～08:00范縣最大回波強(qiáng)度≤43 dBz，1 h降水量34.9 mm，也形成了短歷時(shí)強(qiáng)降水。

6 小結(jié)

(1)造成此次降水的高空影響系統(tǒng)是暖切變線，500、700、850 hPa高空三層?xùn)|西向的暖切變幾乎在濮陽(yáng)市上空重合，既提供了動(dòng)力抬升，又有利于暖濕氣流的輻合及上升，易產(chǎn)生對(duì)流性天氣。

(2)584 dagpm線邊緣的暖濕氣流與對(duì)應(yīng)700和850 hPa西南暖濕氣流疊加，提供了深厚的水汽通道。

(3)地面圖上，濮陽(yáng)處于西南倒槽頂部冷暖空氣交匯處，具有較大的斜壓性，有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生。

(4)水汽通量圖上濮陽(yáng)處在水汽輸送帶的頂端等值線密集區(qū)內(nèi)，水汽通量散度圖上濮陽(yáng)位于輻合中心區(qū)的邊緣，850和700 hPa濮陽(yáng)的相對(duì)濕度均在90%左右，充足的水汽輸送及其在濮陽(yáng)上空的輻合，當(dāng)?shù)赜钟薪陲柡偷臐駥优浜?，?duì)產(chǎn)生強(qiáng)降水非常有利。

(5)在濕度層結(jié)深厚且具有熱力不穩(wěn)定、對(duì)流不穩(wěn)定的氣層中，有垂直風(fēng)切變的觸發(fā)，很容易產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)天氣。

(6)濮陽(yáng)處于等θse線密集帶南部邊緣大值區(qū)內(nèi)，斜壓性大，有利于氣旋性渦度發(fā)展，致使上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，可使降水強(qiáng)度增大。

［1］虎瑩.周口市一次短歷時(shí)強(qiáng)降水天氣過(guò)程分析［R］.河南省2011年度重大天氣過(guò)程總結(jié)，2011:58－68.

［2］馬月枝，王新紅，宋培玲，等.2010年8月豫北一次短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程分析［J］.氣象與環(huán)境科學(xué)，2011，34(4):31 －39.

［3］魏慧娟.短歷時(shí)強(qiáng)降水的形成機(jī)制及預(yù)報(bào)模型［R］.河南省2011年度重大天氣過(guò)程總結(jié)，2012:42－49.

［4］李改琴，吳麗敏，許慶娥，等.河南一次下?lián)舯┝魈鞖獾亩嗥绽绽走_(dá)分析［R］.河南省2011年度重大天氣過(guò)程總結(jié)，2011:75－81.

［5］丁永紅，馬金仁，紀(jì)曉玲.一場(chǎng)大范圍強(qiáng)對(duì)流天氣的成因分析［J］.干旱氣象，2006，24(1):28 －33.

［6］王金蘭，葉東，劉朝亮，等.2011年7月3日暴雨天氣分析［R］.河南省2011年度重大天氣過(guò)程總結(jié)，2011:69－74.