王 煥,張 晶,姚 文,李 黎,才奎冶 (遼寧省營口市氣象局,遼寧營口115001)
暴雨是夏季的主要自然災(zāi)害之一,持續(xù)性暴雨或短時強(qiáng)降水均有可能引起山體滑坡、泥石流、城市內(nèi)澇等災(zāi)害,對人們的生產(chǎn)生活有很大的影響。暴雨預(yù)報一直是夏季氣象工作的重點(diǎn)和難點(diǎn),人們對暴雨的研究也由來已久,很多氣象工作者通過大量的暴雨個例就不同的環(huán)流背景、中尺度特征、觸發(fā)機(jī)制等進(jìn)行了大量的研究[1-7],積累了很多預(yù)報經(jīng)驗(yàn)。2014年8月23日夜間到25日早晨,營口地區(qū)普降中到大雨、局部大暴雨,最大降水量出現(xiàn)在什字街鎮(zhèn),為115 mm(圖1)。筆者在此從環(huán)流背景、物理量特征、雷達(dá)回波等方面對此次局地暴雨過程進(jìn)行了分析。
1.1 高空環(huán)流形勢演變
1.1.1 500 hPa。23日08:00歐亞地區(qū)中高緯為兩脊一槽型,貝湖地區(qū)為槽區(qū),新疆北部和東北地區(qū)為脊區(qū),遼寧受弱脊控制,貝湖槽東移南下;23日20:00貝湖槽分裂為兩部分,北部槽北抬減弱,南部槽繼續(xù)南下,移至河套地區(qū)北部;24日08:00貝湖槽南壓,并在貝湖北形成一個閉合的低渦中心,槽已移至河北北部和遼寧省西部交界;24日20:00南部槽繼續(xù)東移南壓,營口地區(qū)降水趨于結(jié)束。
1.1.2 850 hPa。23日08:00蒙古與山西北部交界有一條切變線建立;23日20:00切變東移至河北西北部與蒙古交界處,遼寧省為偏南氣流,為強(qiáng)降水提供水汽條件;24日08:00切變隨槽的東移向東移動,已移至遼寧西北部,強(qiáng)降水的水汽條件和動力抬升條件已經(jīng)具備;24日20:00,切變繼續(xù)東移并加強(qiáng),從黑龍江的西南一直伸至遼寧省南部;25日08:00開始切變東移減弱。
1.2 地面形勢場分析 23日08:00東北地區(qū)東北部受低壓控制,遼寧省處于低壓中心前部,遼西已經(jīng)出現(xiàn)降水;23日20:00,河北北部生成一個低壓,2個低壓同時存在,營口地區(qū)處于低壓帶前部;24日08:00低壓發(fā)展東移,營口已經(jīng)處于低壓內(nèi)部;24日20:00低壓北抬,南部低壓加強(qiáng),營口地區(qū)處于其頂部,營口地面持續(xù)偏南風(fēng);到25日08:00,低壓中心偏離遼寧省,營口降水基本結(jié)束。
1.3 中尺度分析 23日20:00(圖2a),遼寧省受槽底部影響,全省K指數(shù)>30℃,大氣層結(jié)不穩(wěn)定;東部地區(qū)相對濕度較大,水汽條件較好。到24日08:00(圖2b),受高空槽影響,全省K指數(shù)>30℃,大氣層結(jié)不穩(wěn)定,相對濕度較大,水汽條件較好,西部地區(qū)受低層切變影響,抬升觸發(fā)條件較好。24日20:00(圖2c),遼寧省受低空切變線影響,且伴隨高空冷平流影響,高低空熱力不穩(wěn)定度較大,大氣層結(jié)十分的不穩(wěn)定,K指數(shù)>32℃,且受切變前部偏南急流影響,全省中部地區(qū)水汽條件更為充沛,可降水量達(dá)40 mm以上,十分有利于短時強(qiáng)降水發(fā)生。受中低空切變和熱力不穩(wěn)定影響,全省存在觸發(fā)條件。25日08:00(圖2d),低空切變線東移至遼寧省中部地區(qū),白天中東部地區(qū)大氣層結(jié)較不穩(wěn)定,K指數(shù)>32℃;受切變前部偏南急流影響,中東部地區(qū)可降水量達(dá)40 mm,上干下濕水汽層結(jié)明顯,且受低空切變影響,抬升觸發(fā)條件較好。
2.1 相對渦度 23日20:00 200 hPa渦度場上遼寧省南部高層存在較高的負(fù)渦度大值區(qū),而低層遼寧省西部為正渦度。從24日08:00 200和850 hPa渦度場(圖3)可以看出,遼寧省南部負(fù)渦度區(qū)北伸,并形成閉合的負(fù)渦度中心;營口地區(qū)正處于負(fù)渦度中心。低層,遼寧省中部、西部大部分地區(qū)均為正渦度;高層負(fù)渦度與低層正渦度相配合,有較強(qiáng)的垂直上升運(yùn)動。動力條件較好,有利于系統(tǒng)的維持和發(fā)展。
2.2 假相當(dāng)位溫(θse)23日08:00河北北部有高能舌,位于遼寧省西部邊緣;到20:00(圖4a),高能舌移至遼寧省南部,隨著干冷空氣的不斷靠近,在干冷和暖濕空氣之間逐漸建立能量鋒區(qū)。降水持續(xù)階段,能量鋒區(qū)維持在暴雨區(qū)上空。到24日08:00(圖4b),高能量舌東移北伸,北部能量明顯增強(qiáng);到24日20:00,高能量舌持續(xù)東移,北部閉合中心北抬。
2.3 水汽通量散度 此次暴雨過程水汽低層較好,23日08:00遼寧省處于2個負(fù)水汽通量散度中心之間;到20:00,北部的負(fù)水汽通量散度中心南壓,遼寧省西部為負(fù)值;24日08:00開始,925 hPa水汽通量散度場上營口地區(qū)水汽通量散度為負(fù)值,有利于暴雨的產(chǎn)生,水汽通量散度輻合區(qū)與暴雨區(qū)對應(yīng)關(guān)系較好。
3.1 基本反射率 從營口SA多普勒雷達(dá)0.5°仰角PPI反射率因子強(qiáng)度產(chǎn)品來看,降水過程中回波多呈塊狀或帶狀分布,屬于多單體對流風(fēng)暴,回波強(qiáng)度達(dá)55 dBz以上,有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生。
3.2 回波速度 從0.5°仰角PPI速度產(chǎn)品來看,出現(xiàn)局地短時強(qiáng)降水的時候,出現(xiàn)強(qiáng)降水的地區(qū)出現(xiàn)輻合區(qū),垂直運(yùn)動強(qiáng)烈,同時對流性降水系統(tǒng)后部強(qiáng)烈的下沉氣流到達(dá)低層后輻散,形成較強(qiáng)的輻散風(fēng)。
3.3 風(fēng)廓線 從風(fēng)廓線產(chǎn)品上可以看到,降水初期從低層到高層基本為一致的西南風(fēng);隨后,從高層向下逐漸轉(zhuǎn)為西北風(fēng),低層仍為西南風(fēng),表明有冷暖空氣混合,有利于對流性降水的發(fā)生;同時,在該時間段內(nèi),從低層到高層上均顯示有速度,表示云頂?shù)母叨容^高,對流發(fā)展極為旺盛。
貝湖槽東移南下,冷空氣沿槽前西北氣流南下,配合地面低壓共同作用,為營口地區(qū)降水提供了動力條件,同時850 hPa切變線有利于觸發(fā)強(qiáng)對流天氣的產(chǎn)生,配合有利的水汽條件,進(jìn)而產(chǎn)生局地暴雨過程。
相對渦度、假相當(dāng)位溫(θse)、水汽通量散度等物理量的時空分布情況可以較好地反應(yīng)出強(qiáng)降水發(fā)生的時段和降水強(qiáng)度。渦度因子使高空槽東移加強(qiáng)影響營口地區(qū);暴雨期間暴雨區(qū)上空維持上升運(yùn)動區(qū),暴雨區(qū)兩側(cè)為下沉運(yùn)動區(qū);降水持續(xù)階段,能量鋒區(qū)維持在暴雨區(qū)上空;水汽通量輻合區(qū)與暴雨區(qū)對應(yīng)關(guān)系較好。
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