摘要? ? 利用常規(guī)氣象觀測資料和Micaps實況物理量場資料，對長治市2017年7月26—29日的暴雨天氣過程的環(huán)流背景、影響系統(tǒng)和物理量條件進行診斷分析。結(jié)果表明，500 hPa低壓槽、低層切變線和副熱帶高壓為此次暴雨天氣過程提供了有利的環(huán)流背景;在有利的天氣形勢背景下，垂直速度、散度、水汽通量散度、相對濕度的有利配置和能量鋒區(qū)的存在均有利于中、小尺度系統(tǒng)的發(fā)展，致使強降水的出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞? ? 暴雨;物理量;診斷分析;山西長治

中圖分類號? ? P458.1+21? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）21-0213-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）

暴雨是我國夏季多見的一種災(zāi)害性天氣，是在有利的大尺度背景下誘發(fā)中尺度系統(tǒng)強烈發(fā)展造成的[1-2]。局地暴雨發(fā)生的空間尺度小、時間短，并且突發(fā)性強、成因復(fù)雜，因而可預(yù)報性差，是預(yù)報和研究的難點[3-5]。暴雨常造成突發(fā)性災(zāi)害，給人民生活生產(chǎn)造成嚴重的不利影響，威脅人民和國家的財產(chǎn)安全。山西省地形以山地為主，是強降水的多發(fā)省份，長治市強降水也有其自身的特點。本文針對2017年7月長治市的一次暴雨天氣過程，開展了物理量診斷分析，并對其成因進行探討，從而為今后此類暴雨的預(yù)報提供一定的參考。

1? ? 天氣過程概述

2017年7月26—29日山西省逐日降水量分布情況見圖1。從圖1可以看出，強降水主要出現(xiàn)在山西中南部，降水分布不均勻，27日長治市降水量最大。各縣站過程降水量介于34.8～134.6 mm之間，過程最大降水量出現(xiàn)在襄垣縣南底，為185.9 mm;最大小時雨強出現(xiàn)在襄垣南底，為75.5 mm。此次降水性質(zhì)為混合性降水。

此次天氣過程發(fā)生于兩槽一脊的環(huán)流背景下，500 hPa低壓槽帶來的干冷空氣和副熱帶高壓帶來的暖濕空氣在長治市上空不斷交匯、對峙，700 hPa和850 hPa均有切變線影響長治市，且具有一定的前傾結(jié)構(gòu)。探空圖上有明顯的上干冷、下暖濕不穩(wěn)定層結(jié)，再加上各物理量的有利配合，均為此次強降水提供了有力的動力、水汽和不穩(wěn)定條件。

2? ? 物理量場分析

2.1? ? 動力條件分析

強烈的上升運動是強降水產(chǎn)生的重要條件[6-8]。從襄垣的垂直速度時間剖面圖（圖2）可以看出，26—28日襄垣上空均為深厚的上升氣流區(qū)（100 hPa以下均為上升運動區(qū)），其中27日上升運動達到最強，最大上升速度達到-40×10-3 hPa/s，表明該地區(qū)有明顯的上升運動，低層大氣輻合有利于此次強降水的產(chǎn)生。29日后隨著系統(tǒng)東移減弱，降水結(jié)束。

從散度時間剖面圖（圖3）可以看出，27日低層輻合最強，對應(yīng)高層有輻散，且為對稱結(jié)構(gòu)，這種低層輻合、高層輻散（對稱結(jié)構(gòu)）相互耦合加劇了低層暖濕氣流的垂直上升運動，為暴雨產(chǎn)生提供了有利的動力條件[9-10]。29日后垂直速度和散度減弱，降水趨于結(jié)束。

2.2? ? 水汽條件分析

強降水的發(fā)生，必然有充足的水汽供應(yīng)。水汽通量散度是表示輸送來的水汽集中程度的物理量，負值區(qū)為通量輻合，絕對數(shù)值越大，越有利于對流系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展和強降水的產(chǎn)生。從山西長治地區(qū)強降水中心襄垣的水汽通量散度時間剖面圖（圖4）可以看出，26日20：00的850 hPa以下為水汽輻合層，700 hPa為輻散層，這種上干下濕的結(jié)構(gòu)造成了26日20：00前后的強對流天氣。27日在700～850 hPa之間水汽輻合最強，對應(yīng)27日長治市較強降水天氣過程。從襄垣水汽通量散度時間剖面圖和相對濕度時間剖面圖（圖5）都可以看出，27日后濕層變深厚，轉(zhuǎn)為穩(wěn)定性降水。充足的水汽條件為暴雨的發(fā)生創(chuàng)造了條件，而隨著系統(tǒng)東移減弱，水汽條件變差，降水趨于結(jié)束。

2.3? ? 熱力條件和穩(wěn)定度分析

假相當(dāng)位溫是守恒的綜合物理量，其結(jié)合了溫度、氣壓和濕度等重要氣象因素，適宜用于對大氣熱力性質(zhì)的分析。假相當(dāng)位溫值較高，表示區(qū)域的溫度和濕度較高。由于濕位渦守恒，當(dāng)θse面傾斜，大氣水平風(fēng)垂直切變或濕斜壓性增加，引起垂直渦度的發(fā)展。暴雨的產(chǎn)生和消失都對應(yīng)著能量的集聚與釋放，θse場中等值線密集表示區(qū)域內(nèi)能量鋒區(qū)，這也是暴雨發(fā)生的必要條件[11-13]。

此次降水過程700 hPa假相當(dāng)位溫和24 h降水量疊加圖見圖6。從圖6可以看出，7月26日20：00到27日20：00的700 hPa有高能舌伸展到山西中南部，與副熱帶高壓西北側(cè)向北輸送的西南暖濕氣流相配合，極易釋放對流不穩(wěn)定能量造成強降水;而且強降水落區(qū)與假相當(dāng)位溫等值線密集區(qū)相對應(yīng)，更進一步驗證了能量鋒區(qū)的存在有利于強降水的發(fā)生。

大氣溫度和濕度在垂直方向上的分布情況決定了大氣層結(jié)穩(wěn)定度[14-15]。夏季暴雨多是從積雨云里產(chǎn)生的，其發(fā)生不但要有強上升運動和高溫、高濕條件，還要有不穩(wěn)定的大氣層結(jié)。K指數(shù)是反映大氣層結(jié)穩(wěn)定度和低層濕度條件的診斷量，K指數(shù)越大說明大氣層結(jié)越不穩(wěn)定，產(chǎn)生降水的可能性越大[16-17]。按照山西暴雨常規(guī)預(yù)報經(jīng)驗指標：K指數(shù)大于35 ℃，對產(chǎn)生暴雨十分有利。26日20：00，山西中南部地區(qū)K指數(shù)介于36～42 ℃之間，說明長治市上空已經(jīng)具備產(chǎn)生暴雨的不穩(wěn)定層結(jié)條件，實況證明，26日強對流天氣過程中強降水落區(qū)與K指數(shù)大值區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系。

3? ? 結(jié)語

分析結(jié)果表明，500 hPa低壓槽、低層切變線和副熱帶高壓為此次暴雨天氣過程提供了有利的環(huán)流背景。強烈的上升運動和充足的水汽條件是暴雨發(fā)生的必備條件[18-19]。此次降水低層輻合、高層輻散（對稱結(jié)構(gòu)）相互耦合加劇了低層暖濕氣流的垂直上升運動，為暴雨的產(chǎn)生提供了非常有利的動力條件。上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)結(jié)構(gòu)造成了2017年7月26日20：00前后的強對流天氣，隨后濕層變深厚，轉(zhuǎn)為穩(wěn)定性降水，降水持續(xù)時間長，達到了暴雨量級。垂直速度、散度、水汽通量散度、相對濕度、假相當(dāng)位溫和K 指數(shù)的有利配合對長治市強降水的發(fā)生有較好的指示意義。高能舌與副熱帶高壓西北側(cè)向北輸送的西南暖濕氣流相配合，極易釋放對流不穩(wěn)定能量造成強降水，而且強降水落區(qū)與假相當(dāng)位溫等值線密集區(qū)、K指數(shù)大值區(qū)相對應(yīng)，更進一步驗證了能量鋒區(qū)的存在有利于強降水的發(fā)生，強降水落區(qū)與K指數(shù)大值區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系。

4? ? 參考文獻

[1] 陶詩言.中國之暴雨[M].北京：科學(xué)出版社，1980.

[2] 趙杰，孫旭東.一次暴雨過程的物理量場診斷分析[J].貴州氣象，2001（28）：42-45.

[3] 鄭仙照，壽紹文，沈新勇，等.一次暴雨天氣過程的物理量分析[J].氣象，2006，32（1）：102-106.

[4] 熊文斌，沈桐立，鐘利華.2005年6月華南持續(xù)性暴雨暴發(fā)和維持機制分析[J].廣西氣象，2006，27（4）：11-15.

[5] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理和方法[M].4版.北京：氣象出版社，2007：50-51.

[6] 呂相娟，鄭美琴，林杰星，等.2007年3月3—4日魯南地區(qū)暴雨成因分析[J].山東氣象，2008，28（3）：25-28.

[7] 陳紅專，曾志明，楊素珍，等.湘黔邊境一次高空槽前型颮線天氣過程的成因分析[J].暴雨災(zāi)害，2008，27（3）：237-241.

[8] 盧瑞荊.貴州暴雨洪澇的氣候特征分析[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2010.

[9] 李永平，詹宗明.一次大暴雨過程的分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2011，32（4）：4-5.

[10] 陳偉斌，高安寧，陳見，等.不同環(huán)境風(fēng)場條件下兩次暴雨過程對比分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2012，33（3）：14-20.

[11] 歐陽也能，尹寶蓉，林明麗，等.湘中一次低渦切變暴雨過程診斷分析[J].暴雨災(zāi)害，2012，31（2）：168-175.

[12] 劉蕾，馮曉玲，李亞琴，等.一次大暴雨過程的數(shù)值模擬及成因分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2012，33（增刊1）：161-162.

[13] 張一平，喬春貴，梁俊平.淮河上游短時強降水天氣學(xué)分型與物理診斷量閾值初探[J].暴雨災(zāi)害，2014，33（2）：129-138.

[14] 黃遠盼，林振敏，葛意活，等.2015年5月廣西一次連續(xù)性暴雨天氣過程診斷分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2015，36（4）：59-63.

[15] 黃遠盼，李驕楊，劉桂華.桂東北一次暖區(qū)暴雨向鋒面暴雨演變特征分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2015，36（3）：30-33.

[16] 雷淑琴，陶生才，金生仁，等.甘肅玉門2012年“6·5”暴雨成因分析[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2015（19）：123-126.

[17] 楊群.貴州銅仁暴雨特征分析及物理機制研究[D].成都：成都信息工程大學(xué)，2016.

[18] 陳紅磊，孫銘謙，遲春艷.2019年5月26—27日盤錦市局地暴雨天氣過程分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2019（21）：188-189.

[19] 蔣雅婷，李菁華，馮憬婉.2019年7月7—9日永州市暴雨過程診斷分析[J].農(nóng)村經(jīng)濟與科技，2020，31（7）：65-66.

作者簡介? ?李晶晶（1989—），女，山西長治人，工程師。研究方向：短期天氣預(yù)報、氣象服務(wù)和氣候變化。

收稿日期? ?2020-06-22