許馨月,張明哲,李曉婷,王祿祿，姜 新

鐵嶺市氣象臺，遼寧鐵嶺 112608

鐵嶺地區(qū)位于中緯度偏北地區(qū)，大范圍的暴雨主要由2類天氣系統(tǒng)形成：第一，由西風帶低值系統(tǒng)形成，包括氣旋、切變線、低渦、槽和鋒等帶來的暴雨。第二，由低緯度熱帶天氣系統(tǒng)形成，包括熱帶氣旋、東風波等，減弱北上，其低壓或外圍云系造成大范圍的強降水，也可造成嚴重洪澇。

李恬[1]從天氣系統(tǒng)發(fā)展演變的3個階段中，水汽、動力、熱力條件和暴雨落區(qū)的對應關系方面分析了臺風“海棠”登陸減弱后的熱帶低壓引發(fā)山東地區(qū)暴雨和大暴雨天氣。暴雨的第一階段影響系統(tǒng)是臺風減弱變性后的低壓環(huán)流，第二階段是低壓環(huán)流與西風槽兩者相互作用，第三階段是東移的西風槽，3個階段先后造成了暴雨區(qū)的移動。

孫欣等[2]分析了1109號臺風“梅花”路徑、結構和降水變化的原因，“梅花”影響遼寧前期，主要受臺風外圍氣流的影響，水汽厚度淺薄，但維持時間長，產生的累計雨量較大。后期臺風殘余云系在冷空氣的作用下，冷暖空氣交界處激發(fā)出整層上升運動。同時，在臺風外圍水汽、偏南季風水汽的共同作用下，水汽厚度增加，更充沛的水汽來源為更強降水提供了有利的水汽條件，在遼寧中南部產生暴雨、大暴雨天氣。通過分析臺風變性后的系統(tǒng)變化、物理量特征，有利于更好地把握變性臺風帶來的暴雨特點，為類似過程的預報提供參考。

1 天氣實況

2022年7月6日傍晚至7日白天，鐵嶺地區(qū)出現(xiàn)區(qū)域性暴雨、局部大暴雨過程。暴雨主要出現(xiàn)在6日夜間，2條大暴雨帶呈東北—西南向分布，1條大暴雨帶位于昌圖縣中西部和東北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)（大四家子鎮(zhèn)—金家鎮(zhèn)—后窯鎮(zhèn)—長發(fā)鎮(zhèn)—頭道鎮(zhèn)—寶力鎮(zhèn)—七家子鎮(zhèn)—東嘎—前雙井鎮(zhèn)—大洼鎮(zhèn)—朝陽鎮(zhèn)—八面城鎮(zhèn)），另一條位于鐵嶺縣東南部—清河區(qū)東南部—開原市東南部—西豐縣中部和北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

全市平均降水量為86.8 mm。清河區(qū)、開原市、鐵嶺縣、昌圖縣、西豐縣43個氣象站出現(xiàn)100～250 mm的降水，銀州區(qū)、清河區(qū)、調兵山市、開原市、鐵嶺縣、昌圖縣、西豐縣71個氣象站出現(xiàn)50～100 mm的降水，最大降水量出現(xiàn)在昌圖縣后窯鎮(zhèn)，為141.0 mm，最大小時降水量出現(xiàn)在開原市業(yè)民鎮(zhèn)英守村，為40.7 mm。

2 環(huán)流背景與影響系統(tǒng)分析

2.1 高空500 hPa環(huán)流背景

7月6日08:00～20:00副熱帶高壓西伸北抬，588 hPa線在110°E北界40°N,貝加爾湖附近冷渦低值中心不斷加強，并向東北方向移動，黃淮流域低槽不斷加深，與北部的冷渦底部低槽同位相疊加，引導冷空氣南下，與副高外圍西南暖濕氣流在遼寧地區(qū)交匯，造成遼寧大范圍的暴雨天氣。7日20:00高空槽移至吉林西部，鐵嶺地區(qū)受槽后弱脊控制，鐵嶺降水基本結束。

2.2 高空850 hPa環(huán)流形勢

7月6日08:00，對流層850 hPa低渦中心位于山東省南部，低渦逐漸東移發(fā)展北上，低渦前部的低空偏南風急流增強[3]，不斷從海上輸送水汽和熱量，在低渦中心、山東省東部的暖濕切變線附近強烈輻合上升，使該地區(qū)出現(xiàn)了大范圍的暴雨。6日20:00副高西伸北抬，引導低渦逐漸向東北方向移動，偏南風急流已達到20 m/s，形成了1條水汽通道，來自海上的水汽源源不斷地向遼寧輸送，遼寧東南部出現(xiàn)了暴雨、大暴雨。鐵嶺位于低空急流出口區(qū)，存在強烈的輻合上升運動，850 hPa溫度露點差很小，水汽十分充足，鐵嶺地區(qū)東南部出現(xiàn)了1條大暴雨帶。

同時，在內蒙古東部存在低空切變并穩(wěn)定維持，切變線后冷空氣與來自海上的暖濕氣流相碰撞，使得切變線附近的鐵嶺西北部也出現(xiàn)了1條大暴雨帶，且存在一定的對流性。7日08:00低渦已移至遼寧南部，強度有所減弱，鐵嶺中東部地區(qū)位于暖切附近，降水繼續(xù)維持，7日20:00低渦中心移出遼寧，進入吉林境內，鐵嶺地區(qū)位于低渦后部，降水基本結束。

2.3 地面影響系統(tǒng)

臺風“暹芭”變性成為溫帶氣旋后，在高空槽與副高外圍西南急流的共同引導下逐漸向東北方向移動，副高外圍有暖濕水汽不斷輸送[4]。6日08:00氣旋北面存在弱高壓活動，帶來了冷空氣，鐵嶺地區(qū)位于地面氣旋倒槽頂部，6日夜間到7日白天氣旋入渤海后再次加強，整個遼寧都受氣旋控制，大量暖濕水汽不斷向遼寧輸送，充足的水汽條件是造成此次區(qū)域性暴雨，局部大暴雨的重要原因之一。

3 物理量場診斷分析

3.1 水汽條件

分析7月6日20:00—7日08:00 850 hPa比濕場，有濕舌從遼寧東南部伸向鐵嶺地區(qū)東部，鐵嶺地區(qū)850 hPa比濕達到12～14 g/kg，整層可降水量達到了60～65 mm，這是由于低空急流向鐵嶺地區(qū)輸送大量水汽，使大氣低層增濕所致。從7月6日20:00通遼站與長春站的探空圖可以看出，中低層溫度露點差非常小，濕層十分深厚。

從水汽通量分析，7月6日夜間至7日白天，低層存在較強的水汽通量正值區(qū)，水汽強輻合區(qū)從遼寧中部向東部地區(qū)移動，鐵嶺東南部地區(qū)位于水汽輻合大值區(qū)，最大值中心值≥12 g（/cm2·hPa·s），對流層低層有較強的偏南暖濕氣流輸送，為此次暴雨過程輸送大量水汽和不穩(wěn)定能量。

3.2 動力條件

7月6日—7日，鐵嶺地區(qū)存在低層輻合、高層輻散。500 hPa存在大片的正渦度區(qū)，最大值中心位于遼寧中部地區(qū)并逐漸東移，中心強度≥12×105s-1。850 hPa散度場鐵嶺地區(qū)呈輻合特征，且存在強輻合中心，整層存在較強上升運動。此次過程的2條大暴雨帶落區(qū)都位于中高緯度深厚的高空槽前正渦度平流，強降水落區(qū)位于850 hPa切變線附近，低層強輻合區(qū)、高層強輻散區(qū)與急流位置相對應[5]，低空急流的加強與維持是不穩(wěn)定能量形成和維持的關鍵[6]，鐵嶺地區(qū)位于高空急流右側輻散區(qū)和低空急流軸左前方，這種低層輻合、高層輻散的環(huán)流形勢產生的垂直次級環(huán)流，增強了上下層的抽吸作用，為強降水的發(fā)生提供了有利的動力條件。

地形既能促進降水的形成，又能影響降水的分布，此次強降水的落區(qū)與地形的作用密切相關。山脈地形對暖濕水汽起到阻擋和引導作用[7]，西豐縣、開原市和鐵嶺縣的東部山區(qū)地處長白山余脈，當來自渤海灣和黃海北部的暖濕不穩(wěn)定氣流遇到長白山余脈的機械阻障時，強迫氣流抬升，上升運動增強，觸發(fā)中尺度系統(tǒng)并產生“列車效應”，有利于暴雨的產生。

3.3 熱力條件

強降水區(qū)域與K指數(shù)也有較好的對應關系，K指數(shù)對分析暴雨具有一定的指示作用。7月6日夜間—7日白天，鐵嶺地區(qū)南部有高能舌向東部地區(qū)延伸，高值區(qū)K≥32，表明大氣處于潮濕不穩(wěn)定狀態(tài)，具備發(fā)生強降水的不穩(wěn)定能量。假相當位溫是表征大氣溫度、壓力、濕度的綜合特征量，表示了大氣的溫濕特征和垂直運動，其水平分布和垂直分布與對流天氣的發(fā)生發(fā)展有極大關系，也反映了大氣能量的分布。鐵嶺東南部地區(qū)存在較高假相當位溫，中低層高濕不穩(wěn)定能量與高層向下滲透的冷空氣導致中低層位勢不穩(wěn)定，有利于以上地區(qū)強降水的產生。

4 衛(wèi)星雷達資料分析——雷達回波特征

6日20:00副熱帶高壓西伸北抬，北方冷渦低槽加深東移，攜帶冷空氣與臺風“暹芭”變性后的氣旋頂部暖濕空氣交匯，降水回波從海上不斷向北發(fā)展。6日23:00，圖1a線狀對流進入昌圖縣，與切變線云系相對應，向北偏東方向移動，雷達反射率因子≥45 dBz，北部強降水出現(xiàn)時間和預報基本一致。7日05:00低渦切變向北偏東方向移動，移動方向與雨帶平行，后側有冷空氣不斷卷入，強回波范圍進一步擴大，降水累計效應明顯。7日11:00后，回波強度減弱，降水強度也有所減弱，鐵嶺地區(qū)降水自西向東趨于結束。

圖1 6日23:00—7日08:00雷達回波特征

從衛(wèi)星云圖資料演變來看，此次過程的主要影響時間為6日23:00—7日11:00，過程降水屬于混合性降水，有氣旋造成的大范圍連續(xù)性降水，也存在云系中對流單體造成的對流性降水。

在紅外云圖上，6日23:00—7日05:00鐵嶺北部地區(qū)云頂亮溫不斷下降，對流云系發(fā)展旺盛，北部TBB低值云系不斷生成，并隨著引導氣流向東北方向移動[8]，形成列車效應，造成鐵嶺北部部分地區(qū)大暴雨天氣。

水汽云圖反映了對流層上部的水汽分布情況，7日05:00～08:00，隨著副高的西伸北抬和臺風變性氣旋的北移，大量水汽在低空急流和氣旋輻合氣流的作用下匯集，鐵嶺東南部地區(qū)有1個明顯變亮的過程，有較強的上升運動維持，降水強度不斷增強。

5 數(shù)值模式的可預報性

對7月6—7日數(shù)值模式預報的500 hPa形勢場、850 hPa風場與實況進行對比分析發(fā)現(xiàn)，EC預報的形勢場與實況基本一致，但7月6日20:00 EC預報的低渦后部偏北風較實況偏小，7日08:00 低渦在鐵嶺北部的中心預報不明顯，但實際上鐵嶺北部地區(qū)存在較強的切變。

對多種數(shù)值預報模式進行降水預報檢驗，發(fā)現(xiàn)有多種數(shù)值預報模式預報出南北2條大暴雨帶（圖2），其中，全球模式預報強度偏弱，位置偏南，中尺度模式急流偏東，分量更強，副高西伸較強，預報強度更強，位置偏北。

圖2 多種數(shù)值預報模式降水檢驗

從數(shù)值模式降水預報穩(wěn)定性來看，EC模式預報的雨帶位置和強度相對較穩(wěn)定，不同起報時次均預報出大雨以上降水，但量級預報偏小，大暴雨落區(qū)逐漸向南調。4日08:00預報量級偏小，鐵嶺大部地區(qū)降水量在25～50 mm之間，4日20:00 50 mm以上降水預報范圍偏小，5日08:00鐵嶺西部和北部地區(qū)與實況較為吻合，但東部量級預報偏小，5日20:00預報量級偏小。

6 結論

（1）此次強降雨過程由臺風“暹芭”變性后的溫帶氣旋+副熱帶高壓+高空槽三系統(tǒng)共同影響造成的，屬于臺風與西風槽迎合型暴雨。臺風“暹芭”變性后和右前方低空急流與西風槽帶來的冷空氣迎合，造成鐵嶺地區(qū)暴雨、局部大暴雨。

（2）此次過程降水范圍廣、強度大、存在南北2條大暴雨帶，大暴雨帶均呈東北—西南向分布，這與副高位置變化、氣旋發(fā)展、移動路徑及低空急流的強度和位置密切相關。其中，南部的大暴雨帶是由于變性臺風沿副高外圍入海后，倒槽東側的低空急流引導強水汽輻合造成的；北部的大暴雨帶是由于切變線后冷空氣與來自海上的暖濕氣流相碰撞而產生的，且存在一定的對流性。

（3）此次過程水汽條件充沛，急流發(fā)展明顯，存在弱不穩(wěn)定條件，以大范圍混合性強降水為主。鐵嶺西北部位于高空槽前部和低空急流左側，斜壓鋒生加強，大尺度動力抬升強，東部和南部地區(qū)受低空急流與地形相互作用影響，易觸發(fā)中尺度系統(tǒng)，形成“列車效應”，移動方向與雨帶平行，由于降水累積效應，產生暴雨。

（4）當數(shù)值預報模式存在分歧時，對實況與模式進行對比分析對大暴雨落區(qū)的預報起到重要作用。此次天氣過程，雖然多種數(shù)值預報模式均預報出南北2條大暴雨帶，但全球模式較中尺度模式預報的降水強度偏強，較實況偏弱，暴雨以上落區(qū)位置預報偏南。