張艷芳，李海闊

建平縣氣象局，遼寧建平 122400

在我國，暴雨等強對流天氣多發(fā)，暴雨是我國的主要氣象災害之一。暴雨具有突發(fā)性強、降水量大、降水比較集中等特點，很容易引發(fā)嚴重的洪澇災害和各種次生災害，嚴重影響了我國社會經(jīng)濟的發(fā)展、人們生命和財產(chǎn)安全。長時間的強降水天氣很容易產(chǎn)生大量的積水，淹沒徑流低洼地段，從而使城市出現(xiàn)重大洪澇災害[1]。朝陽市年內(nèi)降水分布不均，且降水主要集中在每年的7—8月，而副熱帶高壓、低層切變線等則是暴雨落區(qū)的主要影響系統(tǒng)。對2016年7月25—26日朝陽市暴雨天氣過程成因進行分析，可加深人們對此類降水天氣動力、物理機制和發(fā)展機理的認識，進而提升預報預測的準確率，同時還能為類似天氣預報提供參考借鑒。

1 天氣實況和氣象服務

2016年7月24—25日，遼寧省朝陽市出現(xiàn)大雨、局部暴雨天氣。平均降水51.9 mm，最大降水量143.9 mm。降水量超過50 mm的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有70個，超過25mm的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有125個。

針對此次過程的24日14:15，市氣象臺發(fā)布決策服務材料，明確了當天夜間出現(xiàn)降水的時段和雨量，市局建議政府召開會議部署防汛工作。16:00，市政府緊急召開全市防汛工作電視電話會議。市領(lǐng)導指出，受上次強降雨影響，朝陽大部分土壤含水量已經(jīng)基本飽和，地面的承水能力明顯減弱，形勢十分嚴峻。全市上下要進一步統(tǒng)一思想、強化責任，確保安全平穩(wěn)度汛，氣象部門預報準確、決策及時、服務到位，有利于防汛工作的每一步?jīng)Q策部署。

24日21:00，朝陽市氣象局啟動了氣象災害（暴雨）四級應急響應命令；25日05:00，變更為二級應急響應。響應期間，局領(lǐng)導和領(lǐng)導小組成員24 h堅守待命，市氣象臺每3 h為市防指提供滾動預報信息，每小時向有關(guān)部門和社會公眾發(fā)布全市雨情。共發(fā)布雨情9期，發(fā)布預警信號15期。

2 天氣尺度影響系統(tǒng)和環(huán)流特征

2.1 高空影響系統(tǒng)和環(huán)流特征

在2017年7月23日20:00 500 hPa高度處，東亞地區(qū)環(huán)流徑向度發(fā)展加強，中西伯利亞高壓與蒙古高壓脊打通之后互相疊加，隨后高壓脊經(jīng)過鄂霍次克海朝日本島本部地區(qū)轉(zhuǎn)移，有低渦出現(xiàn)在貝加爾湖東部，此時低渦的中心強度為560 dagpm。隨著時間的推移不斷發(fā)展加強，來自西太平洋的副熱帶高壓較為穩(wěn)定，在40°N附近副熱帶高壓北脊線588 dagpm等值線維持少動。至25日08:00（圖1a），該低渦中心到達我國東北地區(qū)的東部，同時還有3圈閉合等值線存在，中心強度有一定下降趨勢，達到556 dagpm，低渦南部則移動至東北部地區(qū)，相較于低渦中心，-16℃的冷中心位置略有偏南，高度槽比溫度槽提前，低渦已經(jīng)發(fā)展成為東北冷渦。

另外，西太平洋副熱帶高壓與大陸高壓合并后不斷加強，整體以東西帶狀分布為主，副熱帶高壓的北脊線北抬的過程中到達42°N附近區(qū)域，在遼寧省上空則形成了西太平洋副熱帶高壓與東北冷渦南北對峙的局面。與此同時，因鄂霍次克海到日本島的高壓脊北挺和蒙古高壓脊區(qū)北伸的共同作用，使得2個高壓脊頂向北伸展到65°N附近位置，位于2個阻塞高壓間的東北冷渦呈現(xiàn)出緩慢的移動趨勢，表現(xiàn)得較為穩(wěn)定；

至25日14:00（圖1b），鄂霍次克海至日本到的高壓脊區(qū)隨著蒙古高壓東移而逐漸向東轉(zhuǎn)移，副熱帶高壓北脊線從朝鮮半島附近向南快速后退，使得東北冷渦攜帶的冷空氣逐漸入侵到遼寧省西北部，再加上與低空處西南暖濕氣流的交綏作用，進一步加強了低渦前的對流活動，為朝陽市強降水天氣的出現(xiàn)提供了有利條件。26日08:00，副熱帶高壓減弱南落至黃淮和江淮地區(qū)，影響朝陽市降水強度減弱，直至結(jié)束。

2016年7月25日08:00和20:00 700 hP高度圖顯示，貝加爾湖東側(cè)仍有低渦系統(tǒng)存在，同500 hPa處的低渦有很好的對應關(guān)系。我國東北地區(qū)主要在700 hPa槽前，再加上強盛的西南暖濕氣流，此時水汽條件較好。850 hPa高度處基本與700 hPa形勢保持一致，槽前西南急流幾乎控制整個遼寧省，因低渦東移加強，使得低空處的急流帶東移北傳，槽后冷空氣補充較為明顯。由此可以看出，因高低空系統(tǒng)配合良好，副熱帶高壓強度較大且位置偏北，再加上低渦系統(tǒng)向東移動，高低層條件促進了強降雨天氣的出現(xiàn)。

在200 hPa高空處，因東亞環(huán)流呈現(xiàn)出經(jīng)向度發(fā)展趨勢，至25日08:00，我國東北部的高空處存在偏西急流區(qū)，而內(nèi)蒙古東部則出現(xiàn)了急流核，且位于核區(qū)的風速高達50～60 m/s，而在高空偏西急流核入口區(qū)右側(cè)則分布有遼寧省，此時的風速在30～50 m/s之間；至25日14:00，隨著高空偏西急流的東移南壓，急流強度逐漸減弱，一直到了當天20:00（圖1c），強度為50～60 m/s的急流核消失不見。25日08:00，高空以正散度區(qū)為主，且這種情況持續(xù)至20:00，隨后高空以輻散為主，進而出現(xiàn)了動力抽吸作用，有利的動力條件促進了強降水天氣的發(fā)生、發(fā)展。

圖1 2016年7月25—26日500 hPa高度場、200 hPa急流、散度場

2.2 海平面氣壓場和低層風場特征

對于朝陽市這次暴雨天氣過程來說，海平面氣壓場的鋒面、低層風場切變線等中尺度天氣系統(tǒng)與暴雨落區(qū)之間有較好的對應關(guān)系。結(jié)合25日08:00海平面氣壓場，在黃河下游地區(qū)有黃河氣旋生成，同時還有明顯的冷暖峰出現(xiàn)，在遼寧省中部出現(xiàn)了地面暖鋒，因黃河氣旋不斷向東轉(zhuǎn)移，14:00～20:00，地面暖鋒則進入到吉林省中部；結(jié)合850 hPa低空處風場，暖施切變同地面暖鋒的位置發(fā)生重疊，25日08:00～14:00，在850 hPa低空處，朝陽市出現(xiàn)了西南至東南走向的暖鋒式切變，且在14:00加強，隨后進入吉林省。地面暖鋒與850 hPa處的暖鋒式切變區(qū)位置重疊，在地面暖鋒區(qū)和850 hPa暖鋒式切變區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了強降水天氣，且隨著低層暖鋒式切變加強，強降水天氣隨之加強，這種情況可能是低空急流強度和時間持續(xù)維持共同作用的結(jié)果[2]。

3 物理量場診斷

3.1 水汽條件

結(jié)合低層處的水汽通量、風場的水平分布情況來看，針對此次朝陽市這次大暴雨天氣，西太平洋和南海是此次降水天氣的主要水汽來源地，其沿著西南氣流，依次經(jīng)過我國南方、華北地區(qū)，最后則進入遼寧省中部。通過對850 hPa處的水汽通量和流場進行分析可知，在暴雨天氣還沒有出現(xiàn)之前，在西南氣流的影響下，來自西太平洋和南海地區(qū)的水汽進入我國南方地區(qū)，使得南方水汽通量大幅度增加，之后則是因大陸高壓與西太平洋副熱帶高壓的合并作用，使得西南氣流加強并成為西南急流，隨后的南方水汽則朝著華北地區(qū)輸送和匯聚，到了25日14:00（圖2a），遼寧省中部出現(xiàn)西南急流，且水汽通量中心比急流頭部要滯后，在遼寧省中東部地區(qū)存在水汽通量中心，其中心值達到了22 g/（cm·hPa·s），另外還有一個水汽通量大值中心出現(xiàn)在山東中部，隨后急流發(fā)展加強；20:00，西南急流頭部從遼寧省境內(nèi)移出，此時水汽通量中心值達到了27 g/（cm·hPa·s），并進入遼寧省中部（圖2b）。結(jié)合水汽通量散度，25日14:00，在遼寧省中西部存在水汽輻合區(qū)，中心位于朝陽市，中心強度 達 到-80 g/（cm·hPa·s）（圖2c），到了當天20:00，除了遼寧省西北部外，其余地區(qū)均在水汽輻合區(qū)中，輻合中心則位于遼寧省北部，中心強度為-140 g/（cm·hPa·s）（圖5d）。由此可以看出，在朝陽市有西南氣流攜帶的暖濕空氣積聚，使得水汽通量值快速增加，因高空抽吸和抬升共同作用，有強烈的輻合出現(xiàn)，為暴雨天氣的出現(xiàn)提供了充足的水汽條件[3]。

圖2 2016年7月25日850 hPa水汽通量、水平風和水汽通量散度、水平風

3.2 動力條件

3.2.1 散度 在7月25日08:00 850 hPa處，朝陽市低層存在散度負值區(qū)，有輻合上升運動出現(xiàn)，500 hPa高度處朝陽市高層存在散度正值區(qū)，中高層有輻散運動。由此說明，高層散度正值區(qū)同低層負值區(qū)之間有很好的對應關(guān)系。低層輻合與高層輻散的這種配置形勢為垂直上升運動的發(fā)展加強提供了有利條件；至26日02:00，850 hPa朝陽市低層散度正值區(qū)范圍不斷擴大，負散度區(qū)強度減小，低層輻合運動強度逐漸減弱。在500 hPa處，朝陽市以正散度區(qū)為主，輻散運動強度不斷減弱；26日08:00，朝陽市850 hPa低空處只有極個別地區(qū)以負散度為主，基本沒有明顯的輻合，說明降水區(qū)不斷向東移動，強度減弱。中高層大部分地區(qū)為正散度區(qū)，只有朝陽東部地區(qū)存在強烈的輻散運動。低層輻合及中高層輻散運動的垂直配置，促進了垂直上升運動的發(fā)展，是暴雨天氣出現(xiàn)的主要動力機制。

3.2.2 渦度 結(jié)合渦度變化情況可以將高低層系統(tǒng)氣壓變化反映出來。25日08:00，朝陽市850 hPa低空處屬于渦度正值區(qū)，表現(xiàn)為氣旋式旋轉(zhuǎn)，與輻合上升運動對應；在朝陽市存在氣旋式旋轉(zhuǎn)上升區(qū)最大值。500 hPa處朝陽市為渦度負值區(qū)，表現(xiàn)為反氣旋式旋轉(zhuǎn)，同輻散運動對應。隨著時間的推移，至當天14:00，低層正渦度不斷向東北方向轉(zhuǎn)移，且氣旋式旋轉(zhuǎn)增強趨勢明顯，正渦區(qū)存在大值中心，高達8×10-5s-1，高層處的負渦度區(qū)也朝著東北方向轉(zhuǎn)移；26日02:00，朝陽市低層位于正渦度區(qū)內(nèi)，且高層渦度區(qū)同低層正渦度區(qū)有很好的對應關(guān)系。

3.3 熱力條件

3.3.1 假相當位溫 暴雨天氣的出現(xiàn)需要充足的水汽條件和動力條件，同時還要有一定的動能和不穩(wěn)定條件。假相當位溫可以將大氣不穩(wěn)定程度反映出來。7月24日20:00—25日20:00這 段 時 間內(nèi)，朝陽市500 hPa高度以下，隨著高度的升高假相當位溫數(shù)值不斷下降，大氣極不穩(wěn)定；而在500 hPa高度以上，隨著高度的升高，假相當位溫值隨之增大，大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)。另外，在暴雨天氣出現(xiàn)時，朝陽市假相當位溫值較大，說明降水天氣出現(xiàn)時的不穩(wěn)定能量和水汽條件較好，為暴雨天氣的出現(xiàn)提供了充足的水汽和動力條件。

3.3.2 K指數(shù)、沙氏指數(shù)SI和CAPE K指數(shù)代表了大氣溫濕度及壓力的綜合特征量，可以將大氣層結(jié)的穩(wěn)定性反映出來。在朝陽市暴雨天氣出現(xiàn)前后，K指數(shù)數(shù)值不斷增加，且K指數(shù)高能區(qū)同降水區(qū)之間保持一致。在7月24日20:00，K指數(shù)達到28℃，之后K指數(shù)值不斷增大，至25日08:00達到了37℃，尤其是25日20時達到最大，為40℃，隨著K指數(shù)的增大，說明朝陽市不穩(wěn)定性逐漸增加，促進了朝陽市暴雨天氣的出現(xiàn)。CAPE從能量積累到逐漸釋放，朝陽市暴雨天氣的出現(xiàn)同K指數(shù)及CAPE高值區(qū)之間有很好的對應關(guān)系，只有沙氏指數(shù)SI沒有明顯變化。

4 結(jié)論

（1）這次暴雨天氣過程在500 hPa為兩槽一脊形勢，朝陽市位于東北冷渦前的西南氣流中，在地面暖鋒區(qū)和850 hPa暖鋒式切變區(qū)內(nèi)是暴雨落區(qū)；

（2）來自西太平洋和南海的水汽是此次朝陽市暴雨天氣的主要水汽來源，并在西南氣流的幫助下輸送至朝陽市境內(nèi)，暴雨區(qū)上空的水汽輸送和水汽輻合較強，中低層干冷空氣下沉促進了暖濕氣流的抬升，再加上冷暖空氣交綏促進了暴雨天氣的出現(xiàn)。

（3）低層輻合和中高層輻散運動的垂直配置，促進了垂直上升運動的發(fā)展，是暴雨天氣出現(xiàn)的主要動力機制。高層渦度區(qū)與低層正渦度區(qū)有很好的對應關(guān)系，渦度場垂直配置為上升運動創(chuàng)造了有利條件。

（4）在暴雨天氣出現(xiàn)時，朝陽市假相當位溫值較大，說明降水天氣出現(xiàn)時的不穩(wěn)定能量強，為暴雨天氣的出現(xiàn)提供了熱量條件。