劉慧敏，王 云，張建康，申永麗，田紅衛(wèi)

(1.榆林市氣象局，陜西榆林 719000；2.吳堡縣氣象局，陜西吳堡 718200)

陜西北部地處干燥的西北內陸，屬溫帶干旱半干旱季風氣候區(qū)，當夏季東南季風暴發(fā)時，會有暴雨甚至大暴雨產生，而且具有局地性、突發(fā)性和歷時短的特點，往往造成山洪暴發(fā)和城市內澇，破壞性極大。關于陜北暴雨，國內學者進行了大量研究，劉勇等[1-2]認為700 hPa西南風急流為大暴雨提供了充沛的水汽和能量，低空急流是大暴雨產生的主要原因，850 hPa偏東、偏南氣流為大暴雨提供了充沛的水汽，200 hPa 高空急流和700 hPa低空急流耦合產生的次級環(huán)流為大暴雨提供了持續(xù)強勁的上升運動。畢旭等[3]認為對流體中低層輻合、高層輻散情況下出現(xiàn)中層輻合區(qū)特征可作為強降雨出現(xiàn)時段和地點的一個指示,在短時臨近預警時可作為強降雨預警重點區(qū)域考慮，低層偏東急流是區(qū)域性暴雨天氣的觸發(fā)者。劉慧敏[4]認為高對流有效位能為大暴雨積累了能量條件，850 hPa的“人”字型切變和地面中尺度低壓加強了暴雨區(qū)輻合上升運動，干線過境觸發(fā)了強對流天氣的爆發(fā)。上述研究分別從高低空急流、能量、高低層系統(tǒng)配合、觸發(fā)條件等方面分析了陜北暴雨的成因，這些分析的共同點都離不開水汽條件的診斷分析，可見水汽的輸送和輻合抬升是形成陜北暴雨和大暴雨的關鍵因素。2016年8月11—16日，陜西北部榆林市出現(xiàn)連續(xù)5天大范圍對流性大暴雨天氣，雨區(qū)覆蓋6區(qū)縣，過程最大累計降水量達242.3 mm，小時最大降水量達73.5 mm，大暴雨范圍和小時雨強均突破建站以來歷史極值。本文利用地面自動站和區(qū)域氣象站常規(guī)觀測數(shù)據(jù)、MICAPS天氣圖、NCEP 1°×1°再分析數(shù)據(jù)和FY-2E衛(wèi)星云圖、榆林多普勒雷達產品，對陜西北部連續(xù)對流性大暴雨天氣進行水汽條件綜合分析，為該地區(qū)區(qū)域性大暴雨預報提供參考。

1 暴雨概況

2016年8月11日20時—16日20時，榆林市自北向南出現(xiàn)連續(xù)5 d對流性暴雨和大暴雨天氣。過程降雨量大于100 mm的降水區(qū)位于榆林市北部和東部6區(qū)縣，其中神木縣、府谷縣、吳堡縣有3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)累計雨量在200 mm以上，神木縣喬岔灘鎮(zhèn)降雨量最大為242.3 mm；56個鄉(xiāng)鎮(zhèn)累計降水量為100～200 mm；76個鄉(xiāng)鎮(zhèn)累計降水量為50～100 mm(圖1)。單日最大降水量出現(xiàn)在14日20時—15日20時，主要降水時段為14日20時—15日08時，榆陽區(qū)小紀汗降水量達161.3 mm；小時最強降水量出現(xiàn)在16日04時—05時，吳堡縣73.5 mm；3小時最大降水量是16日04時—07時，吳堡縣123.8 mm。這次連續(xù)對流性大暴雨范圍、持續(xù)天數(shù)、累計雨量、小時雨量均創(chuàng)建國以來歷史新高。

圖1 2016-08-11T20—16T20榆林市降水量分布圖(單位為mm)

2 環(huán)流形勢

2.1 副熱帶高壓與西風槽

2016年8月11日08時500 hPa天氣圖(圖略)上，歐亞大陸中高緯度呈兩高一低型：烏拉爾山為一寬廣的高脊，脊區(qū)北伸到格陵蘭島；貝加爾湖為一深厚低渦，低渦中心位于貝湖南側，中心值為560 dagpm, 冷渦后部冷中心溫度為-16 ℃，冷渦底部有冷槽從蒙古國中部伸向甘肅西部，槽前從甘肅西部到華北地區(qū)為大片的西南氣流區(qū)，平均風速達12 m/s；副熱帶鋒區(qū)呈東西向位于40°N ～50°N；我國東部為西太平洋副熱帶高壓與西風帶長波脊疊加向北伸出的高壓脊，脊區(qū)向北伸至60°N。中低緯度副高588 dagpm線西伸到青藏高原東側，我國110°E以東、朝鮮半島、日本南部被592 dagpm線包圍。20時，烏山高脊前下滑的冷槽在蒙古國西部形成了又一個冷渦，副高穩(wěn)定在我國大陸，高空鋒區(qū)南壓至40°N附近。12日08時，烏山高脊形成阻高，脊前不斷有冷空氣下滑，受其影響位于蒙古國西部和貝湖的兩個冷渦穩(wěn)定維持。榆林處在副高588 dagpm外圍與西風帶長波槽前的偏南氣流中，形成西低東高的環(huán)流形勢，副高帶來的高能高濕為陜西北部對流性大暴雨提供了有利的水汽條件(圖2)。13日08時，貝湖東部冷渦東移到我國東北地區(qū)，原位于東北的高脊東移至海上，我國上空轉為緯向型氣流，但是受貝湖附近雙冷渦穩(wěn)定維持的影響，副熱帶鋒區(qū)加強，表現(xiàn)為等溫線變得更加密集。14日08時起，受冷渦底部冷空氣擴散南下影響，副高588 dagpm線南退，陜西北部上空環(huán)流形勢由前期副高西風槽主導型轉為大陸高壓和西風槽配置，西風帶環(huán)流的徑向度增大，冷空氣對降水的影響增大。16日08時，副高588 dagpm線退到35°N以南，陜西北部的水汽通道中斷，降水趨于減弱。

(實線，等高線，單位為dagpm；虛線，等溫線，單位為℃；粗實線，槽線)圖2 2017-08-12T08 500hPa環(huán)流形勢

2.2 高空急流

11日08時200 hPa天氣圖(圖略)上，我國大陸為南亞高壓控制，高壓中心位于長江流域。南亞高壓北側和貝湖冷渦南側之間有西風帶高空急流建立，急流軸位于44°N，急流最大風速為50 m/s，急流南邊界位于40°N。高空急流與高空鋒區(qū)的位置相重合，榆林上空位于急流右側的輻散區(qū)。20時，因青藏高原的加熱作用，南亞高壓繼續(xù)加強，并且高值中心向高原方向移動，同時貝湖冷渦因極地冷空氣從烏山脊前下滑而得到加強。高空急流在兩個高低系統(tǒng)的夾擠下穩(wěn)定增強，陜西北部上空高層的反氣旋性曲率增大，高空輻散更有利于低層擾動的發(fā)展。11—16日，受持續(xù)的加熱作用，南亞高壓一直穩(wěn)定在我國上空，呈緯向型的高空急流穩(wěn)定在40°N～50°N。當副高減弱東退后，南亞高壓北抬，高空急流北退，陜北北部上空輻散作用減弱，不利于降水發(fā)展。

2.3 中低層低值系統(tǒng)

11日20時，700 hPa有一支20 m/s的偏東風急流沿副高592 dagpm線南側由東海經浙江沿長江向西移動到達湖北，在湖北折向北行，在陜西北部形成了西南氣流，這條急流在向西向北移動中風速逐漸減小，到達陜西的風速僅6 m/s。西南氣流與冷渦底部的西北氣流在陜北上游地區(qū)(額濟納旗和拐子湖)形成東北—西南向切變。

850 hPa上的切變線較700 hPa位置略偏東(位于拐子湖與東勝之間)，切變線兩側濕度差異較大，溫度差異并不顯著。

地面圖上，陜北處于蒙古高壓和副熱帶高壓之間，風場有明顯的氣旋性切變輻合，形成干線。干線兩側無明顯溫度差異，地面溫度為20～23 ℃，但露點溫度卻相差12 ℃。輻合線北側露點溫度是0～5 ℃，南側露點溫度高達19～20 ℃，干濕差異大，這種差異不僅與天氣系統(tǒng)有關，也與不同的下墊面性質有關。干區(qū)一側為毛烏素沙漠，熱容量小，露點溫度低，濕區(qū)一側為黃土高原山區(qū)，黃綿土質，熱容量較大，露點溫度高，易形成地形性露點鋒。陜西北部長城沿線以南均處于干線南側的暖濕區(qū)，干線過境極易觸發(fā)暴雨天氣。

根據(jù)11—16日的平均風場(圖3)可以看出：700 hPa西南風急流與850 hPa南風氣流疊加，形成深厚的水汽通道，在水平方向與冷渦底部的偏北氣流在40°N附近形成輻合場，在垂直方向上與高空急流南側的輻散場形成耦合，有利于暴雨區(qū)水汽的輻合抬升。低層切變線和地面干線過境，觸發(fā)了暴雨和大暴雨天氣，降水出現(xiàn)在切變線暖區(qū)一側。

圖3 2016-08-11T20—16T20 200 hPa高空急流(等值線)和700 hPa風場(矢量)平均圖

3 不穩(wěn)定能量

3.1 θse

θse隨高度的變化能夠反應大氣層結的穩(wěn)定程度，θse隨高度減小，說明層結具有對流性不穩(wěn)定[7-8]。用 NCEP1°×1°間隔6 h再分析資料做38°N、110°E處的θse時間垂直剖面圖(圖4)，可以看到高能區(qū)主要在800 hPa以下，θse大于80 ℃，800～700 hPaθse梯度最大，為能量鋒區(qū)的位置，500～650 hPa是θse低值區(qū)。500～850 hPa的Δθse<-10 ℃。隨著時間推移，低層高值區(qū)能級加大，低值區(qū)能級減少，高度降低，說明有中層冷空氣的侵入使得層結變得更加不穩(wěn)定，15日08時能量梯度達到最大。θse高能區(qū)分別有4個峰值，對應冷空氣的4次活動，分別產生了強降水。

圖4 2016-08-11T20—16T08沿38°N、110°E θse時間垂直剖面圖(單位為℃)

3.2 對流有效位能

對流有效位能CAPE從理論上反映出不穩(wěn)定能量可轉化為對流上升運動可能發(fā)展的最大強度[9]。這次連續(xù)大暴雨天氣與CAPE有很好的對應關系。從CAPE沿110°E隨時間的變化(圖5a)可知，大暴雨期間，CAPE出現(xiàn)4次高峰值，分別是：12日02時—14時，CAPE最大值位于39°N，達到600 J/kg，對應神木喬岔灘2 h降雨量為98 mm；13日08時—20時，CAPE最大值位于38°N，達到800 J/kg，對應綏德韭園2 h降雨量為83.4 mm；14日14時—15日02時，CAPE最大達1 100 J/kg,大值區(qū)位于37.5°N～39°N，最大降水量是榆陽區(qū)小紀汗，4 h降雨量為129.6 mm；15日14時—16日02時，CAPE大值區(qū)位于36°N ～37°N，CAPE最大達1 000 J/kg，吳堡縣3 h降雨量為124.6 mm。

從大暴雨時段CAPE的時間演變來看，降水出現(xiàn)在CAPE值由小到大增加時段，CAPE值達到600 J/kg時，地面有較大的降水量，當增大到1 000 J/kg以上時，地面產生了100 mm以上的大暴雨，而且暴雨范圍也增大。說明較大的不穩(wěn)定能量對陜北暴雨的量級和范圍貢獻顯著。CAPE峰值呈兩高兩低波動變化與850 hPa的輻合位置非常一致。圖5a中，11—16日850 hPa一直有輻合線位于38°N～40°N，而700 hPa輻合區(qū)位于40°N～41°N，大暴雨落區(qū)與850 hPa的輻合線相對應，出現(xiàn)在輻合區(qū)南側。與地面降水對比可知，在這次連續(xù)對流性大暴雨中，CAPE高能舌的位置與暴雨中心對應的更好，CAPE的數(shù)值與偏南風速成正比，偏南風越大，CAPE越大。風場輻合中心也是CAPE的大值中心(圖5b、圖5c)。中低層較大的偏南氣流和強輻合系統(tǒng)是不穩(wěn)定能量的提供者。

(粗實線為輻合線，圓圈為輻合區(qū))圖5 2016-08-11T20—16T08CAPE(a單位為J/kg)、700 hPa和850 hPa流場(b、c)

CAPE大值區(qū)與前面分析的θse能量鋒區(qū)和大降水的出現(xiàn)時段有很好的對應關系，由NCEP分析數(shù)據(jù)可以看出，θse峰值與CAPE峰值基本一致。15日08—14時，θse梯度最大，CAPE也達到1 200 J/kg，當日夜間吳堡縣出現(xiàn)73.5 mm/h的強降水，說明冷空氣的侵入是造成強降水的重要因素，θse對冷空氣活動更加敏感。

4 水汽條件和垂直運動

通過NCEP1°×1°間隔6 h再分析資料對陜北北部大暴雨期間水汽輸送、水汽通量輻合和垂直運動進行分析。

4.1 水汽的水平輸送和輻合

11日08時，850 hPa風場和t-td分布表明，水汽大值區(qū)從東海沿長江流域向西輸送到達陜西秦嶺南部后，折向北行到達陜北南部的延安地區(qū)，延安t-td=1 ℃。陜北地區(qū)700 hPat-td<3 ℃，500 hPa及以上t-td>10 ℃。陜北上空層結分布屬于上干下濕的不穩(wěn)定層結。20時，500 hPa天氣圖上(圖略)，588 dagpm線較前期略有北抬，陜北上空濕層增厚到500 hPa，特別是榆林以北增濕更為顯著，位于榆林北部的東勝站t-td達到1 ℃；700 hPa從南海到陜西北部的偏南氣流加強，延安t-td由08時的3 ℃減小到2 ℃，空氣進一步趨于飽和，陜西北部形成水汽通量散度小于-6×10-7g/(cm2·hPa·s)的輻合中心，延安與東勝之間形成西南風與東南風之間的暖式切變。850 hPa東勝與包頭之間形成西南風與北風之間的冷式切變，兩站之間td相差8 ℃，說明北路有冷空氣從低層侵入。11日夜間副高南撤，850 hPa東勝與包頭之間的切變線南壓，北路冷空氣進一步南下，觸發(fā)了榆林北部的強對流暴雨，以府谷縣哈鎮(zhèn)為中心有4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)12 h雨量大于50 mm，哈鎮(zhèn)最大達到69.8 mm。

12日08時，榆林上空低層到500 hPa仍為濕層，且濕度有所增大。850 hPa到500 hPat-td<2 ℃，接近飽和，850 hPa切變線位于東勝與延安之間。由于白天副高增強，而冷空氣持續(xù)南下，所以850 hPa輻合增強，降水量增大，降水大值區(qū)南移到神木縣的喬岔灘鎮(zhèn)，該鎮(zhèn)雨量達到110 mm，大于50 mm的雨量站增加到5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。12日20時—13日08時，副高緯向型加大，850 hPa水汽供應減弱，陜北北部整層t-td增大，水汽飽和度降低，所以降水略有減弱。

13日08時—20時，由于貝湖附近的兩個冷渦穩(wěn)定維持在50°N，中緯度為緯向氣流，副高呈緯向型分布，588 dagpm線北側位于39°N，西側位于100°E，榆林上空為西南風。700 hPa榆林上空形成西北風與西南風的輻合區(qū)，而輻合層最強位于850 hPa，輻合區(qū)位于榆林東部，在綏德縣韭園鎮(zhèn)形成暴雨中心，6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)降雨量大于50 mm以上的暴雨，韭園降雨量最大為83.4 mm。13日20時—14日08時，榆林上空近地面至500 hPa仍為濕層，但700 hPa和850 hPa輻合減弱，因此未出現(xiàn)大暴雨。

14日08時，副高588 dagpm線南退到38°N，仍維持緯向型環(huán)流，濕區(qū)仍位于588 dagpm線外圍。700 hPa東勝與延安之間再次形成切變，切變線兩側均為高濕區(qū)。850 hPa東勝與延安之間形成了東北風與東南風之間的切變，同時這支東南風輸送了來自黃海的水汽。陜北的水汽通道有黃海、東海、南海和孟加拉灣四條。其中：孟加拉灣的水汽沿青藏高原東側和副高外圍的西南氣流輸送到陜北；東海和南海的水汽通過熱帶偏東風先向北輸送到副高南側后，再沿副高外圍到達陜北；黃海的水汽是直接通過低層的偏東氣流輸送到陜北。由于水汽輸送通道的增加，降水量也會相應增大，14日08時—20時，榆林東部的佳縣坑鎮(zhèn)出現(xiàn)73.5 mm的暴雨，并有20個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量大于50 mm。14日20時，地面西南倒槽向北發(fā)展，榆林附近地面輻合加強，濕層較厚，高層副高南退，貝湖西側冷空氣南下。700 hPa切變線東移，觸發(fā)不穩(wěn)定能量在榆林再次暴發(fā)，榆陽區(qū)小紀汗降水量達161.3 mm，同時有3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量大于100 mm，26個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量大于50 mm。

15日08時，588 dagpm線南退到36°N，北路繼續(xù)有冷空氣南下，700 hPa和850 hPa切變線仍然位于東勝與延安之間的榆林上空。神木縣喬岔灘鎮(zhèn)再降暴雨，降水量達到52.8 mm。15日20時，副高588 dagpm線北側再次南退到35°N，東側東退到109°E，副高的快速東南退和貝湖雙冷渦南下，以及東路回流冷空氣的影響，使得中緯度環(huán)流形勢從緯向型轉為徑向型。陜北延安上空500 hPa由西南風轉為偏北風，但濕度仍為近飽和狀態(tài)，t-td為1 ℃，濕區(qū)位于延安到太原一線。700 hPa延安到東勝之間仍有西南風與東北風之間的切變線存在，且切變線南側是濕區(qū)，北側是干區(qū)。850 hPa延安與太原之間有東南風與東風之間的暖式切變，切變線兩側均是高濕區(qū)。在700 hPa切變線和850 hPa切變線的共同影響下，吳堡縣出現(xiàn)155.1 mm的大暴雨，同時還有8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨量大于50 mm。

上述分析可知，這次持續(xù)對流性大暴雨的水汽輻合區(qū)主要是850 hPa的切變輻合，水汽輻合從11日20時開始增強，其中15日20時和16日20時均有峰值出現(xiàn)(圖6)，與之相對應地面出現(xiàn)超過150 mm的大暴雨。對比水汽通量輻合的位置和強度，與大暴雨的落區(qū)有較好的對應關系。850 hPa輻合中心的位置更能反應大暴雨的落區(qū)，大暴雨容易出現(xiàn)在輻合中心移動的下游暖區(qū)一側。

(陰影部分為輻合區(qū)，粗圓圈為暴雨區(qū))圖6 2016-08-15T20 850 hPa水汽通量散度(a)和沿110°E水汽通量散度垂直剖面圖(b)；2016-08-16T20850 hPa水汽通量散度(c)和沿110°E水汽通量散度垂直剖面圖(d)(單位為10-7g/(cm2·hPa·s)

4.2 相對濕度和比濕

在沿110°E所做的相對濕度時間垂直剖面圖上，大暴雨初期，38°N ～40°N相對濕度高值區(qū)(>80%)有兩層，一層位于800～600 hPa，另一層位于300～200 hPa，低層的水汽來自海洋的輸送，高層水汽是西北氣流輸送[6]，大暴雨期間相對濕度有強弱變化，反應了暴雨區(qū)受冷暖空氣的交替影響，暴雨出現(xiàn)間歇。14日08時起，相對濕度顯著增強，與前述850 hPa水汽通量增大有關，對應榆林北部區(qū)縣暴雨范圍增大，強度增強，出現(xiàn)3站大暴雨。15日14時，相對濕度出現(xiàn)明顯的小值區(qū)，與副高南退，北路冷空氣活動加強有關，15日20時，高濕帶南移到37°N ～38°N，吳堡出現(xiàn)大暴雨。

再分析相對濕度隨時間的演變特征，沿39°N，110°E做相對濕度時間剖面圖(圖7a)，相對濕度有4個峰值，與θse及CAPE值的峰值一致，大暴雨出現(xiàn)在峰值出現(xiàn)之后。吳堡縣(37°31＇N，110°43＇E)單站局地大暴雨對應相對濕度大值輸送帶，700 hPa相對濕度與風場疊加圖顯示(圖7b)，偏南大風帶具有輸送水汽的特征，在吳堡北側與東北風形成較強輻合，它的范圍比較狹窄，所以產生的雨區(qū)并不大，衛(wèi)星云圖幾乎無反映，但是雨量很大，主要是小尺度強烈的輻合和上升運動造成的。

(黑色部分為相對濕度>80%的區(qū)域)圖7 2016-08-11T20—16T20 沿38°N，110°E相對濕度垂直剖面圖(a)和2016-08-16T02 700 hPa相對濕度與風場疊加圖(b)

從水汽通量散度與相對濕度分布對比分析來看，相對濕度大值區(qū)主要位于700～500 hPa，而水汽通量輻合大值區(qū)位于850 hPa，水汽通量輻合尺度更小，把這兩者結合起來應用，對中小尺度暴雨預報更具有指示意義。

11日20時，850 hPa比濕以40°N為界，北側是干區(qū)，比濕小于8 g/kg，38°N～40°N是比濕梯度最大的區(qū)域，40°N以南的陜北北部是比濕大值區(qū)，比濕達14 g/kg，干濕界線非常清楚。從北側干區(qū)有冷空氣向南侵入，暖濕區(qū)一側極易出現(xiàn)大降水。12日08時，暖濕氣流加強，陜北濕區(qū)北移，其比濕增大到15 g/kg，降水也相應增大。12日20時濕區(qū)南退到38°N以南，陜北主要降水區(qū)也南移到榆林南部。14日08時，濕區(qū)再次北抬到40°N，而且濕區(qū)北側的濕度梯度增大，說明冷暖空氣的交綏更強，且集中到陜北北部。濕區(qū)大值區(qū)位于陜北北部偏東地區(qū)，導致該地區(qū)暴雨區(qū)擴大，14日08時—20時有20個區(qū)域站降雨量大于50 mm。14日20時，該地區(qū)比濕增大到17 g/kg。850 hPa較大的比濕梯度和暖區(qū)一側較大的比濕區(qū)有利于形成大暴雨。榆陽區(qū)小紀汗12 h降雨量達到161.3 mm，成為本次過程單日最大降水量，在衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為切變線云系上生成的中尺度暴雨云團，水平尺度為250 km，中心亮溫小于-69 ℃。15日20時，黃河以東比濕梯度增大，有東路回流冷空氣影響暴雨區(qū)。當日夜間吳堡縣12 h降雨量達到155.1 mm，小時最大降水量為73.5 mm。衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為-35 ℃中低云區(qū)，水平尺度為10 km。但雷達回波圖上回波強度較強，16日04：03，吳堡縣形成強降水回波，回波最大強度達到55 dBz。回波強度大于45 dBz的水平尺度為15 km，形狀近似成圓形，內部密實，邊界整齊，反射率梯度較大(圖略)；大于45 dBz的強回波高度位于3～5 km。低層徑向入流風速達12 m/s，輻合高度達到8 km，其上部為輻散層，徑向出流風速大于15 m/s。04:52輻合減弱，降水也減小。

根據(jù)雷達回波特征分析，暴雨云團內部深厚的輻合是暴雨形成和維持的機制。低空急流不僅提供了暴雨所需的水汽來源，也觸發(fā)了暴雨云團的形成，云團內部強輻合對應強的上升氣流，云團內部中低層持續(xù)的輻合與風暴頂?shù)妮椛?，形成了暴雨的自循環(huán)系統(tǒng)，使得降水得以維持較長時間。

4.3 垂直運動和水汽的垂直輸送

連續(xù)大暴雨期間的垂直運動以14日20時為界，11日20時—14日08時，垂直運動的量級為(-0.2～-0.5)×10-2hPa/s，上升運動中心位于700 hPa，上升運動傳輸?shù)臐駥雍穸仍?00～300 hPa。14日20時起，垂直運動明顯增大到-1.2×10-2hPa/s，上升運動的高度達到200 hPa，上升運動中心由之前的700 hPa上升至600 hPa，同時存在-10×10-7g/(cm2·hPa·s)水平輻合，濕層從900 hPa發(fā)展到100 hPa，整個對流層均為濕層。

強烈的垂直運動增加了水汽的垂直輸送(圖8)，有利于形成極端降水，如榆陽區(qū)小紀汗14日夜間3 h降水量為129.6 mm，16日凌晨吳堡縣小時降水量為73.5 mm，均突破當?shù)貧v史極值。

(陰影部分為上升運動區(qū))圖8 2016-08-14T20(a)和2016-08-16T02(b)沿110°E垂直運動圖剖面圖(單位為10-2 hPa/s)

4.4 大氣的可降水量

根據(jù)NCEP資料計算大氣整層可降水量?？芍?8°N～39°N的降水區(qū)集中在12日20時—16日08時，15日08時之后，降水區(qū)明顯南移。大氣可降水量的時間空間分布與實際降水相比，降水區(qū)的位置和趨勢基本符合實際情況。最大可降水量為50 mm，遠低于實際降水量，說明在降水發(fā)生后有更多的水汽補充才形成了大暴雨，而且降水中存在著正向補償機制，使得降水過程得以維持并產生更多的降水，這與其它文獻的結論相似[6]。

4.5 大暴雨期間水汽供應特征

從對流性大暴雨期間各物理量變化(表1)可知，8月11—16日大暴雨過程可分為觸發(fā)、維持、增強三個階段。這三個階段的水汽供應各有特點：觸發(fā)階段，11日20時—12日20時，水汽水平輻合較強，濕層較薄，干線過境觸發(fā)上升運動，形成了局地暴雨天氣，且雨量較大；維持階段，12日20時—14日08時，水汽水平輻合和上升運動量級減小，但是濕層增厚，且整層均為輻合和上升運動區(qū)，所以暴雨天氣維持，但雨量不是很大；增強階段，14日08時—16日08時，冷空氣東路侵入，加強了暴雨區(qū)的水汽輻合和抬升作用，暴雨區(qū)水汽水平輻合再次增強，而且上升運動也明顯增大，大氣可降水量和比濕都是暴雨期間最大值，更容易形成大暴雨。

6 結論和討論

(1)強盛的西太平洋副熱帶高壓與貝湖雙冷渦長時間對峙，形成穩(wěn)定的長波系統(tǒng)，高空急流和高空鋒區(qū)位于40°N，冷暖氣流的交匯區(qū)位于陜西北部榆林市，為該地區(qū)出現(xiàn)連續(xù)對流性大暴雨提供了有利的環(huán)流背景。

(2)連續(xù)大暴雨期間θse和CAPE值有4個峰值對應地面3次出現(xiàn)日降水量100 mm以上的大暴雨和1次日降水量為83.4 mm的暴雨，大暴雨出現(xiàn)在CAPE最大值時段和θse的增加時段，位于θse的鋒區(qū)和CAPE高能舌的頂端，θse對冷空氣活動更加敏感，CAPE大于1 000 J/kg對大暴雨有預報指示意義。

表1 2016-08-14—16延安對流性大暴雨期間各物理量及降水量變化

(3)大暴雨的水汽有孟加拉灣、南海、東海、黃海4條通道，分別通過高原南支槽和副高外圍環(huán)流及850 hPa偏東風輸送到陜北。

(4)連續(xù)大暴雨的水汽特征分為觸發(fā)、維持和增強3個階段，這三個階段均有850 hPa的水汽輻合。不同之處是：觸發(fā)階段的水汽水平輻合較強，濕層較薄，干線過境觸發(fā)上升運動，形成了局地暴雨天氣；維持階段的水汽水平輻合和上升運動量級較小，但是濕層增厚，且整層均為輻合和上升運動區(qū)，所以暴雨天氣維持，但雨量不是很大；增強階段的水汽水平輻合再次增強，而且上升運動也明顯增大，加強了暴雨區(qū)的水汽輻合和抬升作用，大氣可降水量和比濕都是暴雨期間最大值，更容易形成大暴雨。

(5)衛(wèi)星云圖分析表明，高空槽云系上生成不同尺度的暴雨云團，表現(xiàn)為地面降水分布的不均勻性。暴雨增強階段，切變線云系上形成中尺度暴雨云團，云頂殼溫小于<-69 ℃，水平尺度250 km，邊界整齊，亮溫梯度大，屬于MCS中-α系統(tǒng)，是連續(xù)大暴雨中最強的一次降水。小尺度的大暴雨在衛(wèi)星云圖上不能反映，但在雷達回波上有低層強輻合和高層強輻散，最大反射率因子達到55 dBz。低層持續(xù)的輻合與風暴頂?shù)妮椛⑿纬闪舜蟊┯甑淖匝h(huán)系統(tǒng)。

參考文獻：

[1] 劉勇，王川，王楠，等.低空急流對黃土高原大暴雨的作用[J].陜西氣象,2006(5):1-4.

[2] 劉勇,杜川利.黃土高原一次突發(fā)性大暴雨過程的診斷分析[J].高原氣象,2006，25(2):302-308.

[3] 井喜,李棟梁,李明娟,等.青藏高原東北側一次突發(fā)性大暴雨環(huán)境場綜合分析[J].高原氣象,2008,27 (1):46-57.

[4] 畢旭,周義兵,萬紅衛(wèi).陜北北部一次罕見區(qū)域性暴雨天氣過程分析[J].陜西氣象,2011(1):25-28.

[5] 劉慧敏,高維英,李愛華,等．陜西北部一次對流性特大暴雨的中尺度分析[J].陜西氣象,2014(4):1-6.

[6] 西北暴雨編寫組.西北暴雨[M].北京：氣象出版社,1992:1-84.

[7] 王曉芳，程正泉，伍志方，等.廣東省開汛期一次連續(xù)強對流過程動力熱力條件分析[J].氣象科技，2016，44(2):305-312.

[8] 孫繼松，陶祖鈺．強對流天氣分析與預報中的若干基本問題[J]．氣象，2012，38(2)：164-173.

[9] 壽紹文，勵申申，壽亦萱，等.中尺度氣象學[M].北京：氣象出版社，2016:224-231.