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        2013年魯西南地區(qū)一次暴雨天氣過程分析

        2015-12-22 01:49:12黃玉芳席曉彤山東省菏澤市氣象局山東菏澤74000民航山東空管分局氣象臺山東濟(jì)南5007
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年12期
        關(guān)鍵詞:落區(qū)魯西南菏澤市

        黃玉芳,席曉彤,王 瑋,趙 熙(.山東省菏澤市氣象局,山東菏澤74000;.民航山東空管分局氣象臺,山東濟(jì)南5007)

        魯西南是氣象災(zāi)害多發(fā)、頻發(fā)地區(qū)之一,其中暴雨引發(fā)的災(zāi)害占很大的比重,對人民的生命財產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。由于其突發(fā)性和局地性均比較強(qiáng),因此難以預(yù)報和追蹤,且近年來隨著經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和城市擴(kuò)大,由暴雨形成的災(zāi)害常造成越來越大的生命財產(chǎn)損失,成為氣象預(yù)報服務(wù)的重點和難點。許多氣象工作者對此做了大量工作,如雷雨順等分析指出特大暴雨的發(fā)生條件之一是從地面到300 hPa為準(zhǔn)飽和深厚濕層[1]。近年來對影響山東暴雨相關(guān)研究較多[2-6],如曹鋼鋒等研究表明臺風(fēng)外圍或登陸減弱后的低壓環(huán)流影響山東時,常與中緯度系統(tǒng)結(jié)合,更易引發(fā)暴雨和大暴雨,雨量常達(dá)100~200 mm[4];趙宇等通過診斷和數(shù)值模擬的方法分析了登陸北上臺風(fēng)造成山東暴雨的形成機(jī)制[5-7],臺風(fēng)的遠(yuǎn)距離作用有時也會導(dǎo)致山東暴雨[8-11];孫興池等對緯向切變線的暴雨落區(qū)進(jìn)行了精細(xì)分析,認(rèn)為雖然低層切變線的位置對暴雨落區(qū)很重要,但不是判斷暴雨落區(qū)的唯一依據(jù),影響系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)及冷暖空氣的相互作用對暴雨落區(qū)的精細(xì)預(yù)報至關(guān)重要[12]。筆者在此利用常規(guī)天氣圖資料、觀測資料和NCEP 1°×1°再分析資料對2013年5月25~27日魯西南罕見的降雨天氣特征和中尺度系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展特點進(jìn)行分析,探討產(chǎn)生持續(xù)強(qiáng)降水的中尺度系統(tǒng)特征,為進(jìn)一步認(rèn)識該類天氣提供一定依據(jù)。

        1 天氣實況

        1.1 降水實況 2013年5月25日14:00~27日02:00,由于受江淮氣旋影響,菏澤地區(qū)出現(xiàn)暴雨,其中成武和單縣為大暴雨,全市平均降水量為82.4 mm,50~100 mm的有97個自動站,超過100 mm的有47個自動站,成武的孫寺降水量最大,為 126.3 mm(圖1)。

        1.2 降水特點

        1.2.1 降水持續(xù)時間長。從25日16:00開始,到26日21:00結(jié)束,持續(xù)時間達(dá)29 h;全市平均小時降水量>3 mm主要集中在26日08:00~17:00,長達(dá)8 h。

        1.2.2 范圍廣。暴雨覆蓋整個菏澤地區(qū),降水最少縣站為鄄城(57.1 mm),最多是成武(112.7 mm),全市8 縣全部達(dá)到暴雨這種個例并不多見。

        1.2.3 降水量大。菏澤、鄆城、巨野、成武、單縣5站降水量突破本站5月份降水量歷史極值。

        2 影響天氣系統(tǒng)

        2.1 高空環(huán)流形勢特點

        2.1.1 500 hPa環(huán)流形勢。25日08:00(圖2a),貝湖西北部有一較深低渦,分裂冷空氣擴(kuò)散南下,推動長江中上游地區(qū)的西南氣流北上,北支西風(fēng)帶和緯向鋒區(qū)在38°N以北,太原濟(jì)南以北為西風(fēng),以南為偏西風(fēng)帶,兩股氣流在38°N附近構(gòu)成反氣旋切變,580線位于青島-徐州-武漢,呈東北—西南走向。

        2.1.2 700 hPa環(huán)流形勢。24日08:00,西南地區(qū)有小的渦旋,河套有一冷舌,冷空氣從渦旋的西北部侵入,在高空低槽與冷空氣的共同作用下發(fā)展;25日08:00發(fā)展成為西南渦(圖2b),低渦生成后沿引導(dǎo)氣流向東北方向移動,于26日08:00移至江淮(圖2c),地面發(fā)展成為江淮氣旋。

        2.1.3 地面形勢。24日地面東西倒槽已經(jīng)形成,隨著北部冷空氣侵入,南部暖濕氣流加強(qiáng),25日倒槽逐漸發(fā)展成氣旋。

        2.2 高低空急流的耦合作用 分析26日08:00 200 hPa高空急流和850 hPa低空急流(圖3)可見,菏澤正好位于在200 hPa高空急流入口區(qū)右側(cè)的輻散區(qū)和850 hPa低空急流出口區(qū)的左前方的輻合區(qū)耦合,這樣產(chǎn)生了高低空正的次級環(huán)流,次級環(huán)流的上升支正位于地面氣旋右前方,二者相互作用,使上升氣流更加強(qiáng)盛。

        2.3 江淮氣旋 25日08:00沿長江流域為一東西倒槽,到14:00,在云貴地區(qū)開始出現(xiàn)閉合性低壓環(huán)流,隨著高空西南暖濕引導(dǎo)氣流加強(qiáng)北上,地面倒槽逐漸向北發(fā)展,由東西向轉(zhuǎn)為東北-西南向,低壓中心氣壓繼續(xù)下降;26日08:00,低壓中心位于河南東南部,魯西南地區(qū)處在氣旋前部的東南氣流里;26日14:00,氣旋中心位于河南東部地區(qū),受海上高壓阻擋,氣旋東移速度減慢(圖4);11:00~20:00,魯西南地區(qū)一直處在氣旋頂端,該時段與強(qiáng)降水時段相對應(yīng);26日20:00以后,隨著氣旋東北移,菏澤地區(qū)處在氣旋后部偏北風(fēng)里,降雨逐漸減弱到結(jié)束。

        3 物理量診斷分析

        3.1 水汽條件

        3.1.1 水汽通量。由圖5可見,25日20:00在850 hPa有一個水汽通量>0.021 g/(cm·hPa·s)的高值區(qū);到26日08:00,水汽通量增大且迅速向東北伸展,中心數(shù)值在0.035 g/(cm·hPa·s)以上,菏澤市處在高值區(qū)內(nèi),這與暴雨區(qū)的分布基本一致。

        3.1.2 水汽通量散度。因為大暴雨落區(qū)主要集中在34°~37°N、115°~120°E,所以選擇沿115°E 作水汽通量散度的空間垂直剖面圖。由圖6可見,25日20:00在500 hPa以下有2個小于 -0.4 ×10-6g/(cm2·hPa·s)輻合區(qū)域;26 日08:00,輻合中心北移并加強(qiáng),小于 -1.5 ×10-6g/(cm2·hPa·s)強(qiáng)輻合中心集中在900hPa以下,低空水汽強(qiáng)輻合區(qū)與大暴雨落區(qū)基本一致;26日20:00以后,中低層全部為水汽通量輻散場控制,強(qiáng)降水趨于結(jié)束。

        3.1.3 濕度場。25日20:00 850~500 hPa相對濕度較大,到26日08:00相對濕度從地面到300 hPa均達(dá)到飽和,這為菏澤市產(chǎn)生暴雨提供良好的水汽條件。

        3.2 動力熱力條件

        3.2.1 散度、渦度與垂直速度。沿115°E散度垂直剖面(圖7)顯示,25日20:00菏澤市上空700~500 hPa為弱輻合區(qū),到26日08:00自地面到500 hPa全市為輻合區(qū),強(qiáng)輻合區(qū)中心位于800 hPa,500 hPa以上為輻散區(qū),強(qiáng)輻散區(qū)中心位于200 hPa,低層輻合、高層輻散有利于上升運動加強(qiáng)和維持。26日08:00前后魯西南地區(qū)渦度達(dá)最大值,1 000~480 hPa為正渦度,其上為負(fù)渦度,發(fā)展達(dá)到最強(qiáng)(圖8a)。沿115°E做的大氣垂直速度剖面圖(圖8b)顯示,26日08:00垂直上升運動從地面到達(dá)200 hPa,強(qiáng)烈的上升運動與菏澤市大暴雨的實況一致。

        3.2.2 流場分析。水汽的輸送和輻合主要靠風(fēng)的輻合來實現(xiàn),從850和925 hPa流場(圖9)上看,26日08:00在山東省魯南地區(qū)具有十分明顯的氣旋式輻合,促進(jìn)了低層上升運動的發(fā)展和維持。

        3.2.3 假相當(dāng)位溫 θse。從沿115°E做的假相當(dāng)位溫 θse空間垂直剖面圖(圖10)可看出,25日20:00從地面到700 hPa魯西南是一高能舌,26日08:00魯西南處于高能鋒區(qū)中,隨著緯度的增加,鋒區(qū)向北傾斜,降水最大。這與暴雨的落區(qū)對應(yīng)比較好。

        4 云圖

        此次暴雨主要是由層狀混合性云系造成的,云的覆蓋面積較大,渦旋云系由西南向東北移動,使菏澤市自西南向東北先后產(chǎn)生了暴雨到大暴雨天氣。

        5 小結(jié)

        (1)此次暴雨天氣過程是受江淮氣旋影響產(chǎn)生的,高低空急流的耦合和地面江淮氣旋配合較好。

        (2)高低空水汽條件充沛,并有較大的水汽輻合。

        (3)高低空急流的耦合為這次暴雨過程提供了垂直運動動力條件。

        (4)大氣散度、渦度和垂直速度中心與暴雨及大暴雨落區(qū)有較好的對應(yīng)關(guān)系。

        (5)此次暴雨主要是由層狀混合性云系造成的。

        [1]雷雨順,吳寶俊,吳正華.用不穩(wěn)定能量理論分析和預(yù)報夏季強(qiáng)風(fēng)暴的一種方法[J].大氣科學(xué),1978,2(4):297 -306.

        [2]楊成芳,閻麗鳳,周雪松.利用加密探測資料分析冷式切變線類大暴雨的動力結(jié)構(gòu)[J].氣象,2012,38(7):819 -827.

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        [5]趙宇,楊曉霞,孫興池.影響山東的臺風(fēng)暴雨天氣的濕位渦診斷分析[J].氣象,2004,30(4):15 -19.

        [6]趙宇,龔佃利,劉詩軍,等.“99.8”山東特大暴雨形成機(jī)制的數(shù)值模擬分析[J].高原氣象,2006,25(1):951 -954.

        [7]高留喜,叢春華,李本亮.非地轉(zhuǎn)濕Q矢量在北上臺風(fēng)“桃芝”造成山東大暴雨中的應(yīng)用[J].熱帶氣象學(xué)報,2008,24(5):533 -538.

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