黃駿莉

（阿拉善盟氣象局，內(nèi)蒙古自治區(qū) 阿拉善 750306）

V-3θ 圖是歐陽首承教授以潰變理論為依據(jù)，利用特性層資料等高空站資料設(shè)計而成的一種分析工具。該方法以結(jié)構(gòu)方式為依據(jù)，進而反映非規(guī)則信息的結(jié)構(gòu)特征與作用。結(jié)合大多數(shù)預(yù)報工作人員的實踐應(yīng)用能夠得出，V-3θ 圖分析法能夠準(zhǔn)確預(yù)測災(zāi)害性天氣等轉(zhuǎn)折性天氣現(xiàn)象。例如歐陽首承[1-2]通過研究得出，局地強對流降水天氣在V-3θ 圖上的征兆及可預(yù)測性較為顯著，使用V-3θ 圖分析法能夠準(zhǔn)確預(yù)報暴雨、冰雹等強對流天氣過程。

1 天氣概況

2019年6月20日夜間—23日夜間,額濟納旗拐子湖、阿右旗阿拉騰敖包、阿左旗銀根、圖克木分別出現(xiàn)暴雨，并伴有雷電和短時強降水，累計雨量分別為69.0 mm、68.0 mm、61.6 mm、53.1 mm，最大小時強降水出現(xiàn)在阿左旗圖克木（23日19時—20 時，36.9 mm/h），額濟納旗拐子湖日降水量68.9 mm，突破了建站以來歷史極值。

2 V-3θ圖特征分析

2.1 V-3θ圖簡介

V-3θ 圖又稱歐陽位溫圖，是P-T 坐標(biāo)圖，也是利用探空資料繪制而成的一種垂直方向上的二維圖。坐標(biāo)上T軸的單位是絕對溫度K，P軸的單位是hPa，3θ 分別指的是位溫θ、假相當(dāng)位溫θsed 及飽和狀態(tài)下的假相當(dāng)位溫θ*。V-3θ 圖分析法主要使用特性層信息的不連續(xù)性與非均勻性來較好地反映垂直位置處的渦旋運動。由于涵蓋特性層信息，能夠使轉(zhuǎn)折性天氣預(yù)測及精細(xì)化預(yù)報的時效性與準(zhǔn)確率實現(xiàn)顯著提升。該方法主要表現(xiàn)出以下幾個特征：隨著P的增大，若θ、θsed、θ*曲線呈現(xiàn)出平滑的右傾變化，則表明大氣對流層結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出均勻與穩(wěn)定性，該情況屬于一種人為理想狀態(tài)，并非真實存在。隨著P的增大，若θ、θsed、θ*曲線呈現(xiàn)出左傾或少變、不變，則表明對流層大氣垂直結(jié)構(gòu)位于不穩(wěn)定狀態(tài)，而且其中還積聚了大量的能量未釋放出來；極端天氣現(xiàn)象發(fā)生之前，V-3θ圖300～1 00 hPa附近會出現(xiàn)陡然右傾或出現(xiàn)明顯折拐，這一變化趨勢表明該層出現(xiàn)有超低溫。

滾流指的是橫向的水平渦流，其變化曲線往往呈現(xiàn)出不連續(xù)指數(shù)或切變指數(shù)，這一現(xiàn)象包括順滾流、逆滾流2種。其中前者表現(xiàn)為下層南（東）風(fēng)、上層北（西）風(fēng)或者下層維持風(fēng)速較小的南（西）風(fēng)，而上層維持風(fēng)速較大的南（西）風(fēng)，該現(xiàn)象表明天氣即將轉(zhuǎn)壞；相反則被稱為“逆滾流”，這一現(xiàn)象表明天氣即將轉(zhuǎn)好。當(dāng)θ曲線、θsed曲線、θ*曲線呈現(xiàn)出左傾狀態(tài)，則表明存在有潛在的順滾流。若曲線呈現(xiàn)出右傾，則表明存在有潛在的逆滾流或無滾流。

2.2 暴雨發(fā)生V-3θ圖特征

本次降水過程中出現(xiàn)4 個暴雨點，其中拐子湖降水量為68.9 mm，突破歷史極值，主要降水時間段為21 日12 時—22日3時，其中21日22時、23時2 h降水量達42 mm。阿拉騰敖包降水量為68.0 mm，主要降水時間段為21日14時—19時和22 日 9 時—14 時，其中 22 日 9 時降水量達 30.8 mm。本文選取達來呼布探空站和諾日公探空站V-3θ 圖對降水前、降水中、降水后的特征作詳細(xì)分析。

2.2.1 降水過程前

在拐子湖暴雨天氣發(fā)生前，21 日8 時達來呼布V-3θ 圖（圖1）可以看出，250～200 hPa 3 條曲線出現(xiàn)明顯右傾且有拐角，說明有明顯超低溫層，這一現(xiàn)象發(fā)生時表明大氣垂直結(jié)構(gòu)的均勻性較差，為對流層滾流的產(chǎn)生與發(fā)展起到極大程度的促進作用，同時該現(xiàn)象也是發(fā)生暴雨天氣過程的重要前兆信息；θsed 曲線、θ*曲線在 600 hPa 以上近乎重合，說明 600 hPa 以上水汽接近飽和，有利于降水的發(fā)生，θsed 曲線、θ*曲線從低層到高層幾乎準(zhǔn)垂直于T軸，說明大氣層結(jié)不穩(wěn)定；從垂直風(fēng)向上來看，從低層到高層幾乎都是偏東風(fēng)或東南風(fēng)，說明整層順滾流，預(yù)示暴雨天氣將會發(fā)生。

圖1 2019年6月21日08時達來呼布V-3θ 圖Fig.1 The V-3θ diagram of Dalaihubu at 08:00 on June 21,2019

在阿拉騰敖包強降水出現(xiàn)前，21 日20 時諾爾公V-3θ 圖（圖2）可以看出，250～200 hPa 略有右傾且有拐角，說明有淺薄超低溫層存在，這是暴雨發(fā)生的前兆信息；θ sed曲線、θ*曲線在400 hPa 附近以下近乎重合，說明整層水汽接近飽和，有利于降水的發(fā)生，θ sed 曲線、θ*曲線幾乎垂直且略左傾于T軸，600～400 hPa 有多處折拐，說明大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有對流云發(fā)展；從垂直風(fēng)向上來看，低層為東南風(fēng)，說明順滾流已經(jīng)建立，600 hPa 以上幾乎都為西南風(fēng)，且風(fēng)速隨高度增加明顯增大，說明水汽輔合條件較好。以上分析來看，在諾日公附近將有暴雨天氣發(fā)生。而出現(xiàn)暴雨的阿拉騰敖包、銀根、圖克木均位于諾日公附近。

2.2.2 降水過程中

拐子湖是在21 日10 時開始出現(xiàn)降水，小時雨量不大，22時和 23 時出現(xiàn)短時強降水，由達來呼布 21 日 20 時 V-3θ 圖（圖略）可知，200 hPa 超低溫層一直存在，它對暴雨的產(chǎn)生和發(fā)展有重要的指示意義；θsed 曲線、θ*曲線的重合點從之前的600 hPa 下降到850 hPa，說明整層水汽都維持著飽和狀態(tài)，θsed 曲線、θ*曲線從低層到高層依然保持準(zhǔn)垂直于T軸的狀態(tài)；從垂直風(fēng)向上來看，從低層到高層依然保持一致的偏東風(fēng)，整層順滾流維持，更加有利于暴雨和強對流的發(fā)展。

阿拉騰敖包是21 日14 時出現(xiàn)降水，小時雨量以小雨為主，22日09時出現(xiàn)短時強降水，諾爾公22日08時V-3θ圖（圖略）顯示出：250～200 hPa 右傾更加明顯，說明超低溫層也更加明顯，有利于暴雨的發(fā)生；θsed 曲線、θ*曲線從低層到高層幾乎重合，說明整層水汽都維持飽和狀態(tài)，θsed 曲線、θ*曲線垂直于T軸，500～400 hPa出現(xiàn)的多個折拐更加明顯，說明大氣持續(xù)維持著不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于強對流天氣的發(fā)展；低層為偏東風(fēng)，高層為西南風(fēng)，順滾流依然維持。

2.2.3 降水過程后

22日3時拐子湖降水就已經(jīng)趨于結(jié)束，從達來呼布22日08時V-3θ圖（圖略）顯示，雖然整層水汽也是接近飽和狀態(tài)，但是低層到高層基本都轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，順滾流結(jié)束，轉(zhuǎn)為逆滾流，也就預(yù)示著惡劣天氣將轉(zhuǎn)好。22 日20 時前諾日公周邊及下游地區(qū)的強降水都已經(jīng)結(jié)束，從諾日公22 日20 時V-3θ圖（圖略）中看出，θsed 曲線、θ*曲線距離呈增加趨勢，且不再位于準(zhǔn)平行狀態(tài)，濕度條件轉(zhuǎn)差，而且低層轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，有逆滾流出現(xiàn)，以上指標(biāo)與產(chǎn)生暴雨過程不相符合，表明其周圍地區(qū)暴雨天氣過程逐漸趨于結(jié)束。

3 結(jié)論

此次暴雨降水過程是受緯向環(huán)流背景下的小擾動影響，并受中低層地面倒槽、切變線輻合抬升，同時配合有來自孟加拉灣偏南和黃海偏東水汽輸送共同作用造成的。

暴雨過程發(fā)生時，2 個探空站V-3θ 圖中都存在3 條曲線在對流層頂出現(xiàn)右傾和明顯的折拐，即有超低溫的存在，說明大氣垂直結(jié)構(gòu)不均勻；都存在θsed 曲線、θ*的距離保持準(zhǔn)平行，說明大氣接近飽和，為強降水的發(fā)生提供了水汽條件；從高低層的風(fēng)向風(fēng)速的變化來看都存在順滾流或整層順滾流，說明上升條件較強，預(yù)示壞天氣即將發(fā)生或有所發(fā)展；同時多處不規(guī)則折拐可反映對流層的高度和大氣的不穩(wěn)定狀態(tài)。以上條件也都可以作為判斷暴雨是否出現(xiàn)的指標(biāo)。

由于高空站資料空間分布較為稀疏，且時間分辨率不高，所以使用V-3θ 圖結(jié)構(gòu)分析法仍然存在著一定的局限性。一般情況下，V-3θ 圖只對探空站附近及下游200 km 以內(nèi)地區(qū)的降水有指示意義，而且降水落區(qū)較難把握，所以在對該方法進行使用時，應(yīng)當(dāng)綜合分析地形、雷達與衛(wèi)星等多種資料，以確保準(zhǔn)確地對短時局地暴雨過程的發(fā)生時間及其落區(qū)進行確定。