李明 牛雪梅

摘 要：該文利用NCEP/NCAR再分析資料和安徽省氣象自動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)資料對(duì)北京時(shí)間2009年7月22日發(fā)生在阜陽(yáng)市沿淮地區(qū)強(qiáng)降水過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)、地面流場(chǎng)、散度及水汽通量散度進(jìn)行了空間上與時(shí)間上的綜合分析。結(jié)果表明：副高勢(shì)力較強(qiáng)，其在南北位置上較為穩(wěn)定少移，有利于西南暖濕氣流吹向淮河流域，與之前的西北干冷空氣匯合，促使降水開始增大；低空輻合引起垂直運(yùn)動(dòng)，隨之出現(xiàn)強(qiáng)烈的輻合輻散，引發(fā)垂直對(duì)流產(chǎn)生，是此次暴雨過(guò)程產(chǎn)生的啟動(dòng)機(jī)制；在整個(gè)降水過(guò)程中，散度與強(qiáng)降水有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，降水最大時(shí)刻，對(duì)應(yīng)低層強(qiáng)輻合，高層強(qiáng)輻散，散度作為強(qiáng)迫項(xiàng)激發(fā)了地面中尺度系統(tǒng)的發(fā)展與次級(jí)環(huán)流的形成，同時(shí)水汽的大量輻合為強(qiáng)降水提供了豐富的水汽條件，使得此次暴雨得以發(fā)展與維持。

關(guān)鍵詞：淮河流域；暴雨；診斷分析

中圖分類號(hào) P458 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）13-0143-04

近年來(lái)，我國(guó)許多地方都出現(xiàn)了極端天氣氣候事件[1]，引發(fā)了干旱、洪澇、水土流失、滑坡、泥石流等自然災(zāi)害，給我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重的損失，對(duì)人民生活產(chǎn)生了很大的影響。這些極端天氣事件中，暴雨的大范圍發(fā)生，影響尤其重大。

淮河位于我國(guó)南北方過(guò)渡帶[2-3]，歷年來(lái)就容易發(fā)生暴雨洪澇災(zāi)害，近幾年更是頻繁發(fā)生。這類極端天氣的發(fā)生，首先與淮河流域自然地理?xiàng)l件復(fù)雜、氣候多變有很大的關(guān)系，同時(shí)也是大氣的外部強(qiáng)迫因子和內(nèi)部動(dòng)力過(guò)程的異常共同作用的結(jié)果。暴雨的發(fā)生發(fā)展是由不同天氣尺度的系統(tǒng)造成的，在穩(wěn)定的形勢(shì)下，氣旋等天氣系統(tǒng)或會(huì)造成短期的暴雨，在一定的天氣系統(tǒng)影響下，中、小尺度對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展也會(huì)造成短時(shí)期的暴雨[4-11]。

本文通過(guò)對(duì)2009年7月22日阜陽(yáng)市沿淮流域的一次暴雨過(guò)程進(jìn)行綜合分析，從環(huán)流形勢(shì)、動(dòng)力和水汽等方面探討分析此次過(guò)程的發(fā)生發(fā)展，以期得到一些有益的結(jié)果。

1 資料及方法

本文使用安徽省氣象自動(dòng)觀測(cè)網(wǎng)資料，以及NCEP/NCAR推出的逐6h等壓面再分析資料集（每日4次平均，水平格距為1°×1°），位勢(shì)高度（h），溫度（t），緯向風(fēng)（u）和經(jīng)向風(fēng)（v）為26層，相對(duì)濕度（rh）為（1 000～300hPa） 21層，垂直速度（ω）為（1 000～100hPa） 21層。通過(guò)實(shí)況降水量、500hPa高度場(chǎng)及溫度場(chǎng)、地面流場(chǎng)、散度場(chǎng)剖面圖和700hPa水汽通量散度對(duì)2009年7月22日影響安徽省阜陽(yáng)市的一次暴雨天氣過(guò)程做出綜合分析。

2 天氣實(shí)況

2009年7月21—23日，受冷空氣影響，阜陽(yáng)地區(qū)自北向南先后出現(xiàn)了一次明顯降水天氣過(guò)程，7月21日16時(shí)到22日16時(shí)，除太和縣外，阜陽(yáng)地區(qū)其它縣、市大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨量都達(dá)到50mm以上。阜陽(yáng)、阜南、臨泉、潁上部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)共9個(gè)雨量站點(diǎn)雨量達(dá)100mm以上，其中臨泉宋集193mm、老集139mm，阜南王店111mm，阜陽(yáng)老廟114mm，潁上中東部大部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨量超過(guò)100mm，其中謝橋175mm、湯店123mm。7月22日19時(shí)到22時(shí)，阜陽(yáng)市城區(qū)再次出現(xiàn)大于90mm的強(qiáng)降水，主要城區(qū)發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)澇。在此次強(qiáng)降水過(guò)程中，阜南縣降水量達(dá)252.9mm，受災(zāi)人口達(dá)156 000人，全縣受災(zāi)面積1萬(wàn)hm2，倒塌房屋28間，直接經(jīng)濟(jì)損失80萬(wàn)元，其中洪河橋鎮(zhèn)、王化鎮(zhèn)、中崗鎮(zhèn)、田集鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)受災(zāi)嚴(yán)重，王家壩鎮(zhèn)水位逼近設(shè)防水位。安徽省2009年7月22日20時(shí)到7月23日02時(shí)降水量實(shí)況見(jiàn)圖1，6h累積降水量阜陽(yáng)71.6mm、潁上90.6mm、阜南則達(dá)到了212.4mm。

3 天氣形勢(shì)特征分析

3.1 環(huán)流形勢(shì)分析 從500hPa高度場(chǎng)和溫度場(chǎng)看，如圖2所示，環(huán)流形勢(shì)主要是兩槽一脊型，分別在貝加爾湖的東部和西部，在貝湖附近有持續(xù)穩(wěn)定的高壓在控制，高壓脊的位置出現(xiàn)在東經(jīng)100°E左右，形勢(shì)較為穩(wěn)定，為這次暴雨的持續(xù)時(shí)間提供了穩(wěn)定的大尺度環(huán)境場(chǎng)。從巴湖到我國(guó)東部地區(qū)，經(jīng)向環(huán)流明顯，受東經(jīng)100°E低壓影響，副高主體斷為兩部分，大陸副高受東亞低槽影響，分裂成幾個(gè)高壓，巴湖處不斷有冷空氣分裂南下，受其影響，大陸高壓明顯減弱。綜合看，副高勢(shì)力較強(qiáng)，雖然受冷空氣和熱帶低壓影響副高斷裂，而副高在南北位置上較為穩(wěn)定少移，有助于西南暖濕氣流沿西南方向吹向淮河流域，與之前的西北干冷空氣匯合，促使降水開始增大。

3.2 地面流場(chǎng)分析 由圖3可以看出，2009年7月22日20：00的10m流場(chǎng)，在阜陽(yáng)地區(qū)西南方向有一個(gè)明顯輻合中心，到了23日02：00這個(gè)輻合中心向東北方向移動(dòng)到阜陽(yáng)以北地區(qū)。在此過(guò)程中，輻合中心橫穿整個(gè)阜陽(yáng)地區(qū)，給阜陽(yáng)大部分地區(qū)帶來(lái)了大到暴雨，說(shuō)明在這次暴雨過(guò)程中，地面輻合的存在是一個(gè)可能的啟動(dòng)機(jī)制，暴雨一直發(fā)生在輻合中心附近，最大雨量發(fā)生的位置處于輻合中心的后方。

3.3 物理量分析 物理量診斷分析是近代天氣學(xué)中用以定量分析天氣過(guò)程物理機(jī)制的一種研究方法。它應(yīng)用氣象要素場(chǎng)資料，對(duì)描述支配各種天氣現(xiàn)象和天氣系統(tǒng)的物理和動(dòng)力過(guò)程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程各項(xiàng)進(jìn)行定量計(jì)算和分析。下文主要從散度場(chǎng)和水汽通量散度這兩個(gè)診斷量對(duì)此次降水過(guò)程進(jìn)行較詳細(xì)分析。

3.3.1 散度及三維風(fēng)矢緯向剖面圖 散度是衡量速度場(chǎng)輻散、輻合強(qiáng)度的物理量，輻散時(shí)為正，輻合時(shí)為負(fù)[8-11]，如圖4取降水帶所在的緯度大約32.5°N，經(jīng)度范圍為110～122°E，計(jì)算了1 000h～100hPa的散度場(chǎng)垂直剖面分布情況，粗黑線部分對(duì)應(yīng)為強(qiáng)降水區(qū)域。

觀察降水前后散度和三維風(fēng)矢的緯向剖面圖，由圖4a可以看出，在強(qiáng)降水發(fā)生前6h，負(fù)散度最大中心在114°E；圖4b和4c分別顯示了22日20：00和23日02：00的散度剖面情況，隨著負(fù)散度中心東移，地面輻合不斷加強(qiáng)，范圍加大，上升氣流也發(fā)展強(qiáng)盛，在此時(shí)間段內(nèi)降水大大加強(qiáng)，暴雨區(qū)的上空出現(xiàn)了很強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，一直持續(xù)到高層，并且在低層伴隨著風(fēng)的氣旋性切變，暴雨區(qū)兩側(cè)則是反氣旋性切變，激發(fā)了地面中尺度系統(tǒng)的發(fā)展；圖4d顯示強(qiáng)降水時(shí)刻之后的6h，輻合中心東移并減弱，而強(qiáng)降水中心的輻合全面減弱。

3.3.2 水汽通量散度 水汽通量散度是單位時(shí)間、單位體積內(nèi)匯合近來(lái)或者輻散出去的水汽質(zhì)量，通常用來(lái)定量地判斷水汽在某些地區(qū)的匯聚與輻合，是診斷降水條件中比較常用的一個(gè)物理量[12-17]。本文根據(jù)降水帶的位置，計(jì)算了緯度28°～37°N，經(jīng)度110～122°E，700hPa等壓面上水汽通量散度。圖5a顯示了7月22日14時(shí)即強(qiáng)降水發(fā)生前6h，700hPa水汽通量散度負(fù)值最大中心在阜陽(yáng)以北地區(qū)，此時(shí)阜陽(yáng)地區(qū)北部已發(fā)生了較強(qiáng)降水；圖5b和5c分別顯示了22日20時(shí)和23日02時(shí)的700hPa水汽通量散度分布情況，隨著負(fù)散度中心的加強(qiáng)東移，水汽通量散度負(fù)值帶變?yōu)闁|北西南向，且西南風(fēng)明顯加大，表現(xiàn)為一個(gè)強(qiáng)水汽輻合區(qū)，為這個(gè)時(shí)段的強(qiáng)降水提供了大量的水汽；圖5d顯示強(qiáng)降水時(shí)刻之后的6h，700hPa水汽輻合中心東移，而此時(shí)強(qiáng)降水區(qū)域?yàn)槲鞅睔饬?，水汽由輻合變?yōu)檩椛ⅰ?/p>

4 結(jié)論與討論

本文通過(guò)對(duì)此次強(qiáng)降水過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)、地面流場(chǎng)、散度及水汽通量散度進(jìn)行了空間上與時(shí)間上的綜合分析，得出：

（1）副高勢(shì)力較強(qiáng)，其在南北位置上較為穩(wěn)定少移，有助于西南暖濕氣流沿西南方向吹向淮河流域，與之前的西北干冷空氣匯合，促使降水開始增大，同時(shí)穩(wěn)定的環(huán)流形勢(shì)，為這次暴雨的發(fā)生提供了穩(wěn)定的大尺度環(huán)境場(chǎng)。

（2）低空輻合引起垂直運(yùn)動(dòng)，隨之出現(xiàn)強(qiáng)烈的輻合輻散，引發(fā)垂直對(duì)流產(chǎn)生，是此次暴雨過(guò)程產(chǎn)生的啟動(dòng)機(jī)制。

（3）在整個(gè)降水過(guò)程中，散度與強(qiáng)降水有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，降水最大時(shí)刻，對(duì)應(yīng)低層強(qiáng)輻合，高層強(qiáng)輻散，散度作為強(qiáng)迫項(xiàng)激發(fā)了地面中尺度系統(tǒng)的發(fā)展與次級(jí)環(huán)流的形成，同時(shí)水汽的大量輻合為強(qiáng)降水提供了豐富的水汽條件，使得此次暴雨得以發(fā)展與維持。

參考文獻(xiàn)

[1]狄靖月.2007年7月淮河流域一次大暴雨的中尺度觀測(cè)分析和數(shù)值模擬[D].南京：南京氣象學(xué)院，2008.

[2]陶詩(shī)言.中國(guó)之暴雨[M].北京：科學(xué)出版社，1979.

[3]壽紹文，勵(lì)申申，姚秀萍.中尺度氣象學(xué)[M].北京：氣象出版社，2003.

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

[5]壽紹文，勵(lì)申申，王善華，等.天氣學(xué)分析[M].北京：氣象出版社，2002.

[6]丁一匯.天氣動(dòng)力學(xué)中的診斷分析方法[M].北京：科學(xué)出版社，1989.

[7]壽紹文，勵(lì)申申，林開平，等.一次江淮暴雨過(guò)程的中尺度分析[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，1994，5（3）：257-265.

[8]汪鐘興，孫淑清.暴雨系統(tǒng)中環(huán)境渦度場(chǎng)與散度場(chǎng)之間相互關(guān)系[J].氣象學(xué)報(bào)，1988，46（4）：491-496

[9]張小玲，程麟生.“96.1”暴雪期中尺度切變線發(fā)生發(fā)展的動(dòng)力診斷I：渦度和渦度變率診斷[J].高原氣象，2000，19（3）：285-294

[10]傅靈艷，壽紹文，黃億.對(duì)圣帕（SEPAT）臺(tái)風(fēng)暴雨的非地轉(zhuǎn)濕Q矢量的診斷分析[J].氣象科學(xué)，2009，29（6）：727-733

[11]易軍，壽紹文，高守亭，等.一次梅雨鋒暴雨過(guò)程的中尺度特征分析[J].氣象科學(xué)，2009，29（6）：761-767.