夏秋萍，張濱

（寧波92919部隊氣象臺，浙江寧波 315020）

一次東風(fēng)波引起的特大暴雨天氣過程分析

夏秋萍，張濱

（寧波92919部隊氣象臺，浙江寧波 315020）

對2010年7月24—27日浙東南沿海溫州、臺州、寧波、舟山等地出現(xiàn)的特大暴雨天氣過程進行分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)連續(xù)暴雨的成因主要是東風(fēng)波，西環(huán)副高的熱力對流云系與東風(fēng)波的相互作用及東風(fēng)波誘生的低渦也是暴雨持續(xù)出現(xiàn)的重要因素；同時天臺山、括蒼山的地形強迫抬升作用和沿海喇叭形超淺海河口港灣的狹管效應(yīng)也起了重要作用。并且指出這次東風(fēng)波南北振幅大，持續(xù)時間較長，伸展高度較高達200 hPa左右，為較深厚的東風(fēng)波，其結(jié)構(gòu)特點是：槽前低層輻散、高層輻合，槽后低層輻合、高層輻散；波前下沉運動、波后上升運動。

東風(fēng)波；低渦；暴雨；地形

1 引言

東風(fēng)波[1]是低緯穩(wěn)定深厚東風(fēng)帶中基本氣流上的波狀振動，常產(chǎn)生于副熱帶高氣壓的南側(cè)，可由對流層低層伸展到中層甚至高層，在鉛直方向上波槽軸線隨高度略向東傾斜，其西移速度平均為10—30 km/h不等。

夏季，隨著西太平洋副熱帶高壓的北抬，并逐漸形成穩(wěn)定的東西帶狀，在其南側(cè)的東風(fēng)氣流中，常有一些天氣尺度的波動西移，即東風(fēng)波。東風(fēng)波是副熱帶高壓南側(cè)東北信風(fēng)帶中的波動，在氣壓場上是一個東北-西南向的倒槽，槽前（西）為東北風(fēng)，槽后（東）為東南風(fēng)，波長一般為1000—2000 km，長者達4000—5000 km，周期約為3—6天。我國夏秋季東南沿海一帶常受來自太平洋的東風(fēng)波影響，由于氣流輻合，水汽充沛，經(jīng)常產(chǎn)生陣雨或雷雨，歷史上浙江曾有東風(fēng)波造成特大暴雨災(zāi)害天氣，如1988年7月30日低層?xùn)|風(fēng)波引起的寧海特大暴雨[2]過程雨量為362 mm（3小時雨量達171 mm、死亡174人、2萬多群眾被洪水圍困）、1999年9月4日溫州特大暴雨3個小時降水量達347.1 mm。下面對2010年7月24—27日浙東南沿海東風(fēng)波引起的特大暴雨過程進行分析。

2 天氣概況

2010年7月下旬，副高控制我國南方大部分地區(qū)，22日在副高南側(cè)的東風(fēng)氣流中出現(xiàn)擾動，并不斷發(fā)展加強形成東風(fēng)波向西移動，其動態(tài)過程見圖1。26日東風(fēng)波登陸浙閩沿海，20時東風(fēng)波減弱,并在浙南沿海誘生出一個低渦,在高空引導(dǎo)氣流引導(dǎo)下向偏北方向移動。受東風(fēng)波及其誘生的低渦影響，24—27日，浙江沿海溫州、臺州、寧波地區(qū)相繼出現(xiàn)暴雨到大暴雨，局部特大暴雨（見圖2），這次暴雨過程浙江省200 mm以上有119站，300 mm以上有29站，500 mm以上有2站，其中溫嶠（臺州）出現(xiàn)降水最大值，為508.4 mm。此次東風(fēng)波暴雨持續(xù)時間之長、降水量之大均為歷史罕見,溫州、臺州、寧波等地不同程度受淹，部分地方發(fā)生山洪與地質(zhì)災(zāi)害，直接經(jīng)濟損失近十億多元。

圖1 東風(fēng)波傳播過程動態(tài)圖

圖2 24日08h—27日20h雨量圖

圖3 25日08時500hPa高空圖

圖4 26日08時500hPa高空圖

3 東風(fēng)波環(huán)流背景分析和結(jié)構(gòu)特點

3.1 環(huán)流背景分析

2010年7月22日，隨著1003號臺風(fēng)“燦都”在廣東登陸并減弱成熱帶低壓，熱帶輻合帶加強北抬。與此同時，中高緯西風(fēng)槽與高原東部的低渦在山東半島至關(guān)中形成切變，將副高分成東、西兩環(huán)。22日在東環(huán)副高南側(cè)偏東氣流中出現(xiàn)擾動，并處于發(fā)展加強之中。24日08時西環(huán)副高不斷加強，西風(fēng)槽轉(zhuǎn)豎向東北方向移動，在臺灣島以東，兩環(huán)副高南側(cè)的輻合區(qū)，加強北抬的熱帶輻合帶與副高南側(cè)偏東氣流中的擾動疊加，形成深厚的東風(fēng)波系統(tǒng)，以18 km/h左右的速度向西移動。在25日08時500 hPa高空圖上，東風(fēng)波移至臺灣海峽，并伴有表征東風(fēng)波的-ΔH24和-ΔT24（見圖3）。26日08時東風(fēng)波登陸浙閩沿海地區(qū)，福建及浙江沿海發(fā)生大到暴雨天氣（見圖4）。由于受到西環(huán)副高和浙閩地形阻擋，西行受阻，東風(fēng)波西移速度迅速減慢到5 km/h左右，強度亦開始減弱，并在浙江南部誘生出一個低渦，在高空偏南氣流引導(dǎo)下，向偏北方向運動。受其所攜帶的降水云系影響，低渦所經(jīng)之地，相繼發(fā)生暴雨。28日08時，低渦中心移到黃海，副高逐漸填補，影響浙江的降水基本停止。

3.2 結(jié)構(gòu)特點

分析發(fā)現(xiàn)，此次東風(fēng)波發(fā)生在對流層低層，垂直伸展高度達12 km左右，呈南北倒槽狀。波槽前后有明顯的風(fēng)向變化，槽前東北風(fēng)，槽后東南風(fēng)，東風(fēng)風(fēng)速隨高度增加減小，低層風(fēng)速大于波速，高層風(fēng)速小于波速（見圖5），槽前低層輻散，高層輻合，槽后有低層輻合，高層輻散，波向西移，槽前有下沉運動，槽后有上升運動，地面降水區(qū)對應(yīng)于波頂區(qū)及波槽后部。從福州站高空風(fēng)時空剖面圖上可以看到（見圖6），東風(fēng)波比較明顯且系統(tǒng)深厚，在25日20時到26日08時，波軸垂直伸展到200 hPa，波軸在西移過程中逐漸向東傾斜。

圖5 波速示意圖

圖6 福州站高空風(fēng)時空剖面圖

圖7 26日08時500 hPa渦度、散度、垂直速度分布圖

分析26日08時500 hPa的渦度、散度和垂直速度的分布（見圖7），可以看到，波軸前后有明顯的東風(fēng)波特征，在波軸后分別對應(yīng)有負的渦度中心，正的散度中心和負的垂直速度中心，其中心值分別為30×10-5s-1、30S-1和-5×10-3hPa·s-1。波軸前分別為正渦度區(qū)，負散度區(qū)和正的垂直速度區(qū)。說明在波軸后部，從低層到對流層高層有著強烈的上升運動，波軸前則有著強烈的下沉運動，促使東風(fēng)波向西移動。在波后的輻合區(qū)，浙江沿海地區(qū)出現(xiàn)暴雨甚至特大暴雨天氣。

4 東風(fēng)波的衛(wèi)星云圖和雷達回波特點

4.1 東風(fēng)波的衛(wèi)星云圖特征

從此次東風(fēng)波云圖的演變來看，7月22日熱帶輻合帶加強北抬，輻合帶中的擾動進入副高南側(cè)的東風(fēng)氣流中，在風(fēng)云2E云圖上，130°E、23°N附近副高南側(cè)出現(xiàn)了擾動云團，是此次東風(fēng)波的初始階段。在偏東氣流的牽引下，向西移動。到23日該擾動云團逐漸與輻合帶云系脫離，其渦旋結(jié)構(gòu)不明顯，擾動仍處于波動階段，強度變化不大。24日08時，在臺灣以東西太平洋上呈現(xiàn)出倒“V”型的東風(fēng)波云系，南北振幅在20°—30°N間，東西寬度在600—700 km左右，云系向北突起，西環(huán)高壓底部的熱力對流云團與東風(fēng)波前云系共同作用導(dǎo)致了24日下午到晚上的暴雨（見圖8a—b）。25日08時，波槽線移到臺灣海峽上空，東風(fēng)波云系在波槽線后部呈直線狀。另外熱帶輻合帶北側(cè)的季風(fēng)云團在西南季風(fēng)和東環(huán)副高偏南流場作用下不斷進入波槽內(nèi)，它們相互作用導(dǎo)致了25日的暴雨（見圖8c）。從26日08時衛(wèi)星云圖可以看出，在波槽頂部，出現(xiàn)了螺旋狀結(jié)構(gòu)的云系，中心附近云頂溫度大約在-70℃左右，并伴隨較強的對流發(fā)展。東風(fēng)波此時亦發(fā)展到極盛時期，密蔽云區(qū)位于波頂及波槽后區(qū)域（見圖8d）。到了26日20時，螺旋狀的云系已經(jīng)具有明顯的環(huán)流中心即誘生了低渦，中心位于浙東南沿海，在西風(fēng)槽和東環(huán)副高偏南氣流引導(dǎo)下向偏北方向移動。螺旋云系將大量的對流云系和水汽帶入浙閩沿海，與副高邊緣附近的熱力對流云系匯合。所經(jīng)之處,相繼發(fā)生了暴雨或特大暴雨（見圖8e）。27日08時其渦旋中心已經(jīng)移到杭州灣口附近，螺旋狀云系結(jié)構(gòu)開始松散，并在西風(fēng)槽和副高偏南流場引導(dǎo)下向東北方向移動（見圖8f）。28日08時，渦旋中心已經(jīng)到達黃海，云系已基本松散，影響浙江的降水基本停止。整個暴雨過程持續(xù)時間長、降水量大，均為歷史罕見。

4.2 東風(fēng)波的雷達回波特征

受東風(fēng)波系統(tǒng)影響，浙江沿海臺州、溫州、寧波地區(qū)出現(xiàn)了暴雨到大暴雨，局部特大暴雨的天氣。寧波地區(qū)的降水主要在26日夜間，下面運用寧波達篷山多普勒雷達回波資料對這次暴雨過程進行簡要分析。

26日東風(fēng)波系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到極盛期，在其頂部已形成明顯的螺旋云帶。寧波、臺州靠近螺旋中心，暴雨回波中心主要在寧波的寧海，臺州的路橋一帶，海區(qū)也有個別回波中心，圖9是26日06—12時（世界時）0.5°仰角的基本反射率雷達回波圖，回波形狀具有絮狀結(jié)構(gòu)，回波中心強度在50—55 dBZ，回波范圍較大，但移動和變化都較小，有利于持續(xù)性降水。強度中心，回波頂高達10—15 km，顯示了降水區(qū)內(nèi)對流十分旺盛。

暴雨產(chǎn)生的條件之一是有充分的水汽供應(yīng)，而低空急流是為暴雨輸送水汽的通道。26日10時（世界時）寧波多普勒雷達仰角為1.5°的徑向速度圖上（圖略）顯示：負速度區(qū)面積遠遠大于正速度區(qū)，在雷達中心東南50—75 km之間，大概在寧海一帶，高度約1.2—2 km存在一個負速度中心，速度在15 m/s左右。在正速度區(qū)，其最大正速度只5—10 m/s，表明低層有明顯的輻合。對應(yīng)風(fēng)廓線圖上（圖略），在1000—2000 m之間有一個東南風(fēng)急流，強度為12—14 m/s。低層有輻合且存在低空急流，也成為造成此次暴雨的重要因素。

5 暴雨的成因分析

陶詩言[4]等人指出：大形勢穩(wěn)定、充足的水汽輸送和輻合以及對流不穩(wěn)定能量的釋放和再生，是暴雨持久的機制；暴雨與地形有密切關(guān)系，地形對降水有增幅作用，山地對空氣垂直運動影響很大，在迎風(fēng)坡上空氣向山坡滑升而產(chǎn)生上升運動，且風(fēng)速越大，風(fēng)向與山脈接近垂直，引起的空氣垂直運動越強烈，地形的強迫抬升作用使山前降水加大，過山后氣流沿山坡下滑時降水減少；喇叭口地形的狹管效應(yīng)加強氣流輻合，使降水加大。

圖9 26日06—12時（世界時）0.5°仰角基本反射率雷達回波圖

這次特大暴雨從7月24日一直持續(xù)到27日20時，且暴雨中心點呈離散型不均勻分布，就是在東風(fēng)波、西環(huán)副高的熱力對流云系與東風(fēng)波的相互作用、東風(fēng)波及其誘生低渦等共同作用下，在沿海特殊地形效應(yīng)下產(chǎn)生的。溫州、臺州、寧波都是三面環(huán)山，其西面是近南北走向的天臺山、括蒼山（海拔高度為一千多米），東臨大海，沿海有喇叭形超淺海河口的溫州灣、臺州灣、三門灣、象山港。當(dāng)東風(fēng)波向西移動時，山脈的阻擋使其移動速度減慢、降水時間延長，更重要的是山地對氣流強迫抬升使輻合加強，喇叭形淺海河口港灣的狹管效應(yīng)，特殊的地形地貌使得這次東風(fēng)波引起的降水分布沿山脈海岸呈離散型，特大暴雨中心分別是溫嶠（臺州）、橫峰（溫嶺）、溫嶺（溫嶺）、水廠（路橋）、干江（玉環(huán)）、南宋（溫州）、鶴溪（溫州）、寧海（寧波）、奉化（寧波）等站。

6 結(jié)論

從這次特大暴雨過程分析得出以下幾點結(jié)論：（1）此次特大暴雨是由東風(fēng)波、西環(huán)副高的熱力對流云系與東風(fēng)波的相互作用、東風(fēng)波及其誘生低渦等共同作用引起的，該暴雨的持續(xù)時間長、降水量大，均為歷史罕見；（2）天臺山、括蒼山的地形強迫抬升作用和沿海喇叭形超淺海河口港灣的狹管效應(yīng)是此次特大暴雨落點離散分布的重要因素；（3）東風(fēng)波的結(jié)構(gòu)為槽前低層輻散，高層輻合，槽后有低層輻合，高層輻散；波前下沉運動、波后上升運動。

[1]朱炳海,王鵬飛,束家鑫.氣象學(xué)詞典,上海:上海辭書出版社，1985.

[2]夏秋萍,王鶴祥.由低層?xùn)|風(fēng)波引起的寧海特大暴雨初探[J].航空氣象科技,1989,(4):11-16.

[3]張陸,楊萬裕,高領(lǐng)花等.影響臺州的臺風(fēng)特征分析[J].浙江氣象,2007.

[4]陶詩言,蔡則怡,章名立.暴雨過程的宏觀物理條件.暴雨文摘（東北-華北-西北）,北京:北京大學(xué)出版社,1983.

The analysis of a rainstorm induced by easterly waves

XIAQiu-ping ZNANG Bin

(Command observatory of 92919 Army,Ningbo Zhejiang 31502 China)

This paper analyzed the process of heavy rain which happened on July 24 to 27 2010 at southeastern coast of Zhejiang,Wenzhou,Taizhou,Ningbo,Zhoushan et al.,and discovered that the continuous heavy rain is caused by the easterly waves.The interaction of Western Subtropicaol High heat convection cloud with the easterly waves and the low vortex induced by wave were also important persistent heavy rain;At the same time,the uplifting effect of the Tiantai Mountain and Kuocang mountain,along with the narrow tube effect at the coastal horn-type Harbour also played an important role.We pointed out that it's a profound easterly wave with big northe-south amplitude,long duration and high height extending up to 200 hPa.The structural features are:low-level trough before the divergence,high-level convergence,after the trough of low level convergence together high-level divergence;wave front sinking motion,upward motion after the wave.

easterly waves；vortex；rainstorm；terrain

P458

A

1003-0239（2011）03-0068-06

2010-09-08

夏秋萍(1963-)，女，高級工程師，從事航空氣象保障和預(yù)報方法研究。E-mail:1963xqp@163.com