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貴州2009年6月7—9日暴雨過程特征分析

2012-12-23 06:22何玉龍吳古會楊朝梅
中低緯山地氣象 2012年2期
關鍵詞:散度低層強降水

何玉龍,吳古會,楊朝梅

(1.貴州省氣象服務中心,貴州 貴陽 550002;2.貴州省氣象臺,貴州 貴陽 550002;3.貴州省農(nóng)村綜合經(jīng)濟信息中心,貴州 貴陽 550002)

貴州2009年6月7—9日暴雨過程特征分析

何玉龍1,吳古會2,楊朝梅3

(1.貴州省氣象服務中心,貴州 貴陽 550002;2.貴州省氣象臺,貴州 貴陽 550002;3.貴州省農(nóng)村綜合經(jīng)濟信息中心,貴州 貴陽 550002)

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料,對2009年6月7—9日貴州發(fā)生的暴雨過程進行了診斷分析,結果表明:這次過程是在高空有利的環(huán)流背景下發(fā)生的,高空槽、低層低渦切變線是主要的大尺度環(huán)流影響系統(tǒng),而地面輻合線的配合觸發(fā)了低層不穩(wěn)定能量釋放;低空急流為這次過程提供了充沛的水汽輸送和水汽輻合;而強烈的上升運動使得水汽能伸展到較高的高度,中高層的徑向次級環(huán)流有助于水汽持續(xù)向上伸展。

暴雨過程;環(huán)流形勢;物理量分析

1 引言

暴雨是我國的主要災害性天氣之一,每年由暴雨造成的洪災給國民經(jīng)濟和國防建設造成嚴重的影響。所以,對暴雨的預報研究顯得尤為重要。但由于暴雨成因的復雜性,至今暴雨預報仍是業(yè)務工作中的難點。2009年6月7—9日,貴州自北向南出現(xiàn)強降水天氣過程,降水強度大,持續(xù)時間長,影響范圍廣,造成了嚴重的經(jīng)濟損失,有必要對這次過程的特征及其成因進行分析,以期能提高對此類天氣過程的認識。吳古會等[1]從宏觀動力因子反映的特征著手分析了此次過程,本文將從天氣成因角度分析該暴雨過程。

2 過程概況

2009年6月7—9日,貴州自北向南出現(xiàn)強降水天氣過程,此次降水過程分為2個階段,有明顯的夜雨特征。第1階段降水主要發(fā)生在6月7日夜間至8日早晨,集中分布在貴州北部(圖1a),4個縣站出現(xiàn)暴雨,最大務川84 mm,有34個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨,其中15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)大暴雨;第2階段為8日20時-9日08時,強降水帶南移,主要在貴州中部以南地區(qū)(圖1b),其中9個縣站暴雨,2縣站大暴雨,分別是貞豐(124 mm)、榕江(117 mm),81個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨以上量級,21鄉(xiāng)鎮(zhèn)大暴雨,還有2鄉(xiāng)鎮(zhèn)特大暴雨,2個強降水中心分別在黔西南東南部和黔南南部。

圖1 2009年6月7—9日降水分布:(a)7日08-8日08時,(b)8日08-9日08時。

3 暴雨過程分析

3.1 環(huán)流形勢及影響系統(tǒng)

6月7-9日,高層(200 hPa)高壓為西部型,貴州處于高壓東側的輻散區(qū);500 hPa高緯地區(qū)貝加爾湖—巴爾喀什湖一線的橫槽轉豎,分裂小槽南下,觸動高原槽東移對我省的影響,而副熱帶高壓位置偏東,強度也較弱;700 hPa過程前期西南低渦發(fā)展東移,同時西南急流建立,第2階段低渦移至長江中下游,我省南部受低渦橫切變西段影響;850 hPa位于貴州北部的低渦維持發(fā)展,急流也逐漸加強,8日08時急流達最強,隨后低渦緩慢東移,并在我省南部有新的低渦生成發(fā)展;地面上7日貴州受強盛的熱低壓控制,在北部一線地區(qū)維持有東西向的輻合線影響,8日,北方有弱冷空氣南下,20時開始由正北路徑入侵我省。綜上所述,這次過程發(fā)生在有利的環(huán)流背景下,由低層低渦切變及地面中尺度輻合線配合產(chǎn)生。

3.2 中尺度特征分析

7日22時開始,貴州北部出現(xiàn)中尺度對流云團,之后不斷發(fā)展東移,高原上持續(xù)有對流云團東移補充影響貴州,至8日00時,貴州北部2個中尺度對流云團合并,持續(xù)到8日02時,相應此時段的降水強度較大;8日02時開始,高原東側對流云團補充影響貴州,貴州東北部開始有中-β尺度對流云團,持續(xù)到8日06時,對應另一個較強降水時段;第2階段的降水則從8日15時開始,此時沿地面輻合線有對流云團發(fā)展,8日20時以后,MCC形成,并隨地面輻合線南移,23時-9日01時發(fā)展到最強盛階段,之后減弱消亡,對應貴州南部最強降水時段,04—06時,高原上對流云團西北路徑南下影響貴州西部地區(qū),對應貴州西南部另一時段的強降水。

3.3 物理量分析

圖2 水汽通量及其散度場:(a)7日20時700 hPa,(b)8日02時700 hPa,(c)7日20時850 hPa,(d)8日02時850 hPa,陰影為水汽通量絕對值,矢量為水汽通量,等值線為水汽通量散度。

3.3.1 水汽條件分析 強降水的發(fā)生需要充沛的水汽[2],而水汽通常由對流層低層提供,水汽不斷通過低層的輸送輻合上升到降水區(qū),才能導致較強的降水。分析850 hPa、700 hPa水汽通量和其散度的分布情況可以弄清水汽來源和水汽的輻合情況,對分析暴雨的成因有很重要的意義。兩階段降水過程中較強降水都從20時開始,22時開始加強,最強降水發(fā)生在23時到次日02時。從7日夜間850 hPa、700 hPa的水汽通量和水汽通量散度的變化可知(圖2a~2d),在700 hPa水汽圖上,7日20時(強降水發(fā)生前期),來自孟加拉灣的水汽通道基本建立,一直延續(xù)到湖南中部,通道呈西南—東北向,除孟灣的水汽通量強中心外,在我省的西南部和湖南西北部各自有相對強中心;發(fā)展到8日02時(強降水發(fā)生時),水汽通量增大,水汽輸送更加強盛,位于孟灣的中心東移與貴州西南部的中心合為一體,湖南西北部的中心也得到加強。對應850 hPa的水汽源地也是孟加拉灣,為南北向的水汽通量,7日20時在我省的東南部至廣西北部有強的水汽通量中心,我省北部位于強水汽通量的左前側,這樣的條件有利于水汽的輻合;到8日02時,水汽輸送帶略為東移,孟加拉灣的強水汽通量中心減弱,但是在我省的東南部的水汽通量增大,省的北部仍處于水汽通量急流出口的左前側,這時對應的水汽通量散度在北部均表現(xiàn)出較強的輻合,即在強降水時段,貴州上空不僅有強的水汽通量,在強降水區(qū)還有強的水汽輻合。

從8日夜間的水汽通量和水汽通量散度的變化可知(圖3a~3d),700 hPa上8日20時(強降水發(fā)生前),我省的南部水汽通量較小,且孟灣來的水汽在這里幾乎分為兩段(孟灣和湖南南部),水汽通量散度在我省也沒有明顯的輻合,到9日02時(強降水發(fā)生時),孟灣的水汽源消失,水汽大多來自南海,水汽通道再次建立,較前面的通道位置偏南偏東,我省的水汽通量散度都為負值即水汽輻合;850 hPa上8日20時到9日02時也由孟灣水汽源轉為南海的水汽源,我省的水汽通量由偏南轉為西南向,在8日20時水汽通量散度在黔西南(104°E,25°N)為輻合中心,到9日02時輻合中心移到黔南(106°E,25°N),強降水區(qū)對應在水汽通量出口的左前側,水汽的輻合更有利于暴雨的形成。

圖3 水汽通量及其散度場:(a)8日20時700 hPa,(b)9日02時700 hPa,(c)8日20時850 hPa,(d)9日02時850 hPa,陰影為水汽通量絕對值,矢量為水汽通量,等值線為水汽通量散度。

3.3.2 垂直運動分析 暴雨的發(fā)生需要充足的水汽,在有了水汽條件后需要一定的上升運動[2]使輸送來的水汽不斷的向上伸展凝結,才能產(chǎn)生暴雨。從2次降水過程強降水中心的垂直速度沿經(jīng)度剖面的變化情況可知(圖4a~4f),7日夜間強降水中心在遵義北部(108°E,28.5°N),在 108°E 徑向剖面上7日20時暴雨位置在500 hPa以下均為上升運動,最強中心在29°N,強度為 -0.4 Pa/s,其南部高層400 hPa以上有弱的下沉運動,到8日02時,上升氣流加強(-0.6 Pa/s)且上升急流軸位置向南移動,軸兩側600~300 hPa有下沉運動,在對流層中高層形成了徑向的垂直環(huán)流,有利于水汽的不斷上升和凝結形成降水。8日夜間對應2個降水強中心黔西南(105°E,25.2°N)和黔南南部(108°E,25.4°N),8日20時,它們的低層上升運動中心均在26°N附近,到高層均向南偏移,最強中心值分別為-1.0 Pa/s和-0.6 Pa/s,到降水最強時(9日02時),上升運動中心仍然維持在26°N附近,其中心強度明顯增大(分別為-1.2 Pa/s和-2.7 Pa/s),中心高度分別為500 hPa和300 hPa,較前一階段伸展高度增加。2個剖面在26°N都形成了一個強烈的上升運動軸并伸展到對流層頂,軸區(qū)兩側600 hPa以上為下沉氣流,下沉最強中心在300 hPa附近,較前一日的下沉中心位置更高,這樣形成的徑向次級垂直環(huán)流使得在中高層的下沉氣流不能夠到達較低位置而又繼續(xù)上升,水汽循環(huán)上升加上低層水汽補充,使得水汽凝結更加迅速,降水得以持續(xù),相應第二階段的降水比第一階段強。

3.3.3 不穩(wěn)定條件分析 假相當位溫是非常重要的溫濕特征參數(shù),能表征氣團的能量,在大氣干絕熱和濕絕熱過程中均是守恒量,通常暴雨發(fā)生在假相當位溫值較大或等值線條較密集的地區(qū),其垂直方向的變化可以反映大氣層結的對流不穩(wěn)定狀態(tài)[2]。從假相當位溫的垂直剖面時間變化圖上可以看出(圖略),8日02時θse在800~450 hPa的垂直變化率小于零,對應大氣層結表現(xiàn)為對流不穩(wěn)定,假相當位溫值在780 hPa值達最大,超過354 K,此時大氣對流不穩(wěn)定達最旺盛時期;另一階段降水中,對應2個強降水中心假相當位溫剖面隨時間的變化圖上可以看出,8日午后到9日凌晨,強降水中心上空θse隨高度遞減,大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài),且θse等直線密集,值也較高,說明能量較高且大氣呈不穩(wěn)定狀態(tài),只要有地面輻合線等觸發(fā)條件,就容易造成強天氣的發(fā)生。

圖4 垂直速度沿經(jīng)度剖面圖:(a)7日20時沿108°E,(b)8日02時沿108°E,(c)8日20時沿105°E,(d)9日02時沿105°E,(e)8日20時沿108°E,(f)9日02時沿108°E。

4 結論

①高空槽、低層低渦切變線是形成此次暴雨天氣過程的主要大尺度環(huán)流系統(tǒng),地面輻合線的配合有利于觸發(fā)對流的發(fā)生。

②充沛的水汽輸送加上強烈的水汽輻合是這次暴雨的必備條件,低空急流對水汽的輸送及輻合起了重要作用。

③強烈的上升運動使得水汽能伸展到較高的高度,中高層的徑向次級環(huán)流有助于水汽持續(xù)向上伸展。

④低層高能量及大氣的對流不穩(wěn)定狀態(tài)有利于這次強天氣的發(fā)生。

[1] 吳古會,彭芳.濕熱力平流參數(shù)在貴州初夏強降水中的應用[J]. 貴州氣象,2010,34(5):3-6.

[2] 朱乾根,林錦瑞,壽紹文,等.天氣學原理和方法[M].北京:氣象出版社,1981.

P458.1+21.1

B

1003-6598(2012)02-0017-04

2011-10-12

何玉龍(1978—),男,工程師,主要從事天氣預報服務及業(yè)務管理工作。

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