王春玲，崔 力，許慶娥，崔幸方，謝瓊娜

(濮陽(yáng)市氣象局，河南濮陽(yáng) 457000)

濮陽(yáng)市一次大暴雨過(guò)程成因分析

王春玲，崔 力，許慶娥，崔幸方，謝瓊娜

(濮陽(yáng)市氣象局，河南濮陽(yáng) 457000)

應(yīng)用常規(guī)天氣圖資料、鄭州站探空層結(jié)資料、FY-2E紅外云圖和濮陽(yáng)站降水實(shí)況等資料，對(duì)2016年7月14—15日發(fā)生在濮陽(yáng)市的區(qū)域性暴雨、大暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行綜合分析。結(jié)果表明：(1)此次大暴雨過(guò)程是由500 hPa和700 hPa的低渦及其分裂東移的低槽、700 hPa和850 hPa的切變線、地面輻合線及南下的冷空氣共同影響造成的。(2)500 hPa槽前西南氣流與584 dagpm線外圍的西南氣流疊加加強(qiáng)了西南暖濕氣流的輸送，為降水提供了水汽來(lái)源；地面輻合線的存在加強(qiáng)了動(dòng)力抬升作用。(3)渦度場(chǎng)和散度場(chǎng)同時(shí)表現(xiàn)出的低層輻合、高層輻散的配置，為暴雨的產(chǎn)生提供了有利的動(dòng)力條件。(4)FY-2E紅外云圖上，對(duì)流云團(tuán)的持續(xù)影響，使降水較長(zhǎng)時(shí)間維持，造成濮陽(yáng)市出現(xiàn)區(qū)域性的暴雨、大暴雨天氣。

大暴雨：低渦；低槽；切變線；深厚濕層；地面輻合線；紅外云圖

暴雨是我國(guó)的主要災(zāi)害性天氣之一，往往會(huì)造成嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)較大影響[1]，所以備受氣象工作者關(guān)注。近年來(lái)，眾多氣象工作者從不同角度對(duì)暴雨進(jìn)行了研究，并取得了大量成果[1-6]。因暴雨的形成受諸多因素的影響，其形成機(jī)制也有較大差異，因此暴雨的定點(diǎn)、定量預(yù)報(bào)仍是難題。利用常規(guī)天氣圖資料、鄭州站探空層結(jié)資料、FY-2E紅外云圖等資料，對(duì)濮陽(yáng)市發(fā)生的一次大暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行綜合分析，以期為濮陽(yáng)市的暴雨預(yù)報(bào)提供一些參考[7]。

1 天氣概況

2016年7月14—15日，濮陽(yáng)市出現(xiàn)了一次區(qū)域性暴雨、大暴雨天氣過(guò)程，過(guò)程降水量為65.5～169.4 mm。主要降水量集中在14日白天到夜間，24 h降水量達(dá)61.1～166.7 mm，位于濮陽(yáng)市西北部的南樂(lè)和清豐2個(gè)縣24 h降水量均超過(guò)了100 mm，達(dá)到大暴雨量級(jí)。尤其是南樂(lè)站，14日白天(08—20時(shí))12 h降水量達(dá)115.2 mm，其中12—13時(shí)1小時(shí)降水量達(dá)30.8 mm、13—14時(shí)1小時(shí)降水量達(dá)23.0 mm，且伴有5級(jí)左右的瞬時(shí)偏北風(fēng)。各縣站降水量見(jiàn)表1。

表1 2016年7月14—15日濮陽(yáng)市各站降水量 mm

2 高空形勢(shì)分析

2.1 500 hPa環(huán)流背景

500 hPa圖上，14日08時(shí)(圖略)，亞洲中緯度地區(qū)為兩脊一槽型，蒙古國(guó)中部有一低渦，低渦中心經(jīng)磴口到平?jīng)鲆痪€有一低槽，濮陽(yáng)處在槽前584 dagpm線外圍寬廣的西南氣流中，南陽(yáng)—鄭州有12 m/s以上的急流軸，濮陽(yáng)處于急流出口區(qū)的風(fēng)速輻合區(qū)，588 dagpm線位于長(zhǎng)江南側(cè)。14日20時(shí)(圖1)低渦稍東移，低槽東移至低渦中心經(jīng)東勝、西安到重慶一線，槽前西南氣流與584 dagpm線外圍的西南氣流疊加使西南氣流明顯增大，12 m/s以上的西南急流軸范圍擴(kuò)大至達(dá)川、南陽(yáng)、鄭州、濟(jì)南到大連，濮陽(yáng)位于急流軸上。鄭州與濟(jì)南之間存在明顯的風(fēng)速輻合，鄭州站的風(fēng)速由16 m/s增大到了20 m/s，水汽通道順暢，為暴雨的產(chǎn)生提供了充沛的水汽。河北中部存在一風(fēng)向輻合線，有利于水汽在河北南部到河南北部一帶輻合。588 dagpm線仍位于長(zhǎng)江南側(cè)，較08時(shí)略有南壓，副熱帶高壓的穩(wěn)定少動(dòng)，減緩了河套低槽的移動(dòng)，使華北地區(qū)的降水得以長(zhǎng)時(shí)間維持。

細(xì)實(shí)線為等高線，單位為dagpm；虛線為等溫線，單位為℃； 粗實(shí)線為槽線；雙實(shí)線為切變線；箭頭為西南急流軸； 圓點(diǎn)為濮陽(yáng)市位置；下同 圖1 2016-07-14 20時(shí)500 hPa環(huán)流形勢(shì)

2.2 700 hPa和850 hPa影響系統(tǒng)

700 hPa天氣圖上,14日08時(shí)(圖略)，與500 hPa低渦對(duì)應(yīng)的蒙古國(guó)中部有一低渦，河套東側(cè)有一低槽，山西北部—河北中部有一偏南風(fēng)與東南風(fēng)的暖切變，濮陽(yáng)處在槽前和暖切變南側(cè)的偏南飽和氣流中，此形勢(shì)配置既提供了水汽條件又提供了動(dòng)力抬升條件。14日20時(shí)(圖2)，河套東側(cè)的低槽東移與上述暖切變合并，在五臺(tái)山、石家莊到泰山形成了一條西北—東南向(西北風(fēng)與東南風(fēng)之間)的切變線(濮陽(yáng)處于此切變線附近)，動(dòng)力抬升加強(qiáng)，有利于對(duì)流天氣的產(chǎn)生。15日08時(shí)低槽東移出河南，濮陽(yáng)降水趨于結(jié)束。

圖2 2016-07-14 20時(shí)700 hPa環(huán)流形勢(shì)

850 hPa天氣圖上,14日08時(shí)(圖略)太原與邢臺(tái)之間有西北風(fēng)與偏東風(fēng)的風(fēng)向切變，濟(jì)南與邢臺(tái)之間有偏東風(fēng)的風(fēng)速切變，加強(qiáng)了河北南部到河南北部的動(dòng)力抬升及水汽輻合。14日20時(shí)(圖略)在太原、安陽(yáng)、開封到阜陽(yáng)有一條東北風(fēng)與東南風(fēng)的切變線，濮陽(yáng)位于切變線東北側(cè)的東南飽和氣流中，有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生。

3 地面形勢(shì)分析

14日08時(shí)(圖略)，西南地區(qū)東部—華北—東北為一寬廣的高壓帶，河北境內(nèi)的北部到南部有一條近似南北向的地面輻合線，濮陽(yáng)處于高壓帶南側(cè)、地面輻合線東側(cè)的偏東氣流中，有利于地面的輻合上升。14日20時(shí)(圖3)，隨著我國(guó)西南地區(qū)暖倒槽向東北伸展，在河南南部、湖北、湖南西部出現(xiàn)了一閉合低壓，低壓倒槽外圍影響到華北南部，增加了華北南部的斜壓性。位于河北境內(nèi)的地面輻合線東移到了山東省中部，濮陽(yáng)位于輻合線西側(cè)的偏北氣流中，輻合線的存在加強(qiáng)了動(dòng)力抬升作用。

細(xì)實(shí)線為等壓線，單位為hPa；雙實(shí)線為輻合線；圓點(diǎn)為濮陽(yáng)市位置 圖3 2016-07-14 20時(shí)地面氣壓場(chǎng)

4 大氣層結(jié)分析

選取鄭州站探空資料進(jìn)行層結(jié)分析。從14日08時(shí)溫度對(duì)數(shù)壓力圖(見(jiàn)第9頁(yè)圖4a)上可以發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)降水開始前，850 hPa以下為東北風(fēng)，近地面層有冷空氣抬升，有利于降水系統(tǒng)的形成與發(fā)展；低層(850 hPa)到中層(700 hPa)，再到中高層(500 hPa)，風(fēng)向由東北風(fēng)經(jīng)東南風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)了180°，風(fēng)速增大了10 m/s，中低層存在明顯的暖平流；500 hPa為16 m/s的西南風(fēng)，引導(dǎo)暖濕氣流的輸送，為降水提供了水汽來(lái)源；250 hPa及以上為大于20 m/s的高空強(qiáng)風(fēng)速帶(西西北風(fēng))，強(qiáng)輻散有利于低層輻合上升。從近地面到300 hPa大部分層結(jié)溫度露點(diǎn)差t-td≤3 ℃，幾乎接近飽和，高空濕層深厚；CAPE值為712.1 J/kg，濕對(duì)流有效位能不太大，不利于冰雹、雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流發(fā)生，但有利于強(qiáng)降水發(fā)生，對(duì)流有效位能的正面積形態(tài)呈均勻細(xì)長(zhǎng)狀，此特點(diǎn)有利于高效率降水的產(chǎn)生[2]；K指數(shù)為37 ℃,說(shuō)明大氣層結(jié)為強(qiáng)熱力不穩(wěn)定；0～6 km的垂直風(fēng)切變接近10 m/s，達(dá)到中等強(qiáng)度，利于降水系統(tǒng)的發(fā)展和維持。由于700 hPa在河北中南部有東西向切變，850 hPa在河北西南部有南北向切變，700 hPa以下為偏東風(fēng)或東北風(fēng)，溫度對(duì)數(shù)壓力圖上615～685 hPa有一淺薄干層，說(shuō)明有干冷空氣侵入，大氣層結(jié)存在發(fā)生強(qiáng)對(duì)流的潛勢(shì)，對(duì)濮陽(yáng)市出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水具有指示作用。

14日20時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生期間，從鄭州站14日20時(shí)溫度對(duì)數(shù)壓力圖上(見(jiàn)第9頁(yè)圖4b)可以看出，由于受500 hPa河套低槽東移的影響，500 hPa風(fēng)速?gòu)?8時(shí)的16 m/s增大到20 m/s，中低層暖濕氣流輸送增強(qiáng)，水汽供應(yīng)充足，氣層接近飽和；0～6 km垂直風(fēng)切變加強(qiáng)到12 m/s。隨著強(qiáng)降水的發(fā)生，不穩(wěn)定能量得到了一定的釋放，CAPE值減小到64.9 J/kg，但K指數(shù)仍高達(dá)35 ℃。雖然降水已經(jīng)持續(xù)了12 h(濮陽(yáng)西北部的南樂(lè)站14日08—20時(shí)降水量已達(dá)115.2 mm),但因0～6 km的垂直風(fēng)切變?nèi)暂^大，深厚的飽和濕層仍維持，水汽輸送仍較強(qiáng)，且K值較大，說(shuō)明強(qiáng)降水仍將持續(xù)。14日20時(shí)—15日08時(shí)12 h濮陽(yáng)又出現(xiàn)了50 mm以上的區(qū)域性暴雨。

5 物理量分析

5.1 水汽條件

5.1.1 水汽通量和水汽通量散度 從環(huán)流背景和層結(jié)分析可看出，本次暴雨過(guò)程的水汽主要來(lái)自于西太平洋副熱帶高壓外圍的西南急流，超強(qiáng)的西南風(fēng)將南方的暖濕空氣源源不斷的向暴雨區(qū)上空輸送，形成對(duì)流層深厚的濕層[1]。而925 hPa的水汽通量和水汽通量散度圖(圖略)，反映了對(duì)流層低層的水汽輸送及水汽輻合特征。14日20時(shí)，925 hPa水汽通量圖上，從西南、華南到華北為寬廣的水汽通量大值區(qū)，濮陽(yáng)水汽通量值高達(dá)8.5 g/(cm·hPa·s)；925 hPa水汽通量散度圖上，從西南地區(qū)東部到華北為寬廣的強(qiáng)水汽輻合區(qū)，濮陽(yáng)水汽通量散度值為-12×10-7g/(cm2·hPa·s)。分析表明，華北地區(qū)南部不僅有大量水汽輸送而且還有水汽的強(qiáng)烈輻合，為濮陽(yáng)地區(qū)暴雨的產(chǎn)生和維持提供了充足的水汽供應(yīng)。

5.1.2 比濕場(chǎng) 從14日08時(shí)925 hPa的比濕場(chǎng)(圖略)可以看出，從我國(guó)西南經(jīng)華中到華北南部，為寬廣的濕舌，濕舌中心區(qū)位于濮陽(yáng)上游，濮陽(yáng)比濕高達(dá)16 g/kg，為強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供了有利的水汽環(huán)境場(chǎng)。

5.2 動(dòng)力條件

5.2.1 散度場(chǎng) 14日20時(shí)925 hPa的水平散度圖上(圖略)，有一從我國(guó)西南地區(qū)東部伸向華北的寬廣水平輻合區(qū)，河南東北部有-6×10-5s-1的輻合中心，濮陽(yáng)處在輻合中心附近，散度值為4×10-5s-1，表明濮陽(yáng)低層輻合較強(qiáng)；500 hPa水平散度圖上(圖略)，河南西部有6×10-5s-1的輻散中心，濮陽(yáng)散度值為1×10-5s-1，表明濮陽(yáng)高層有輻散存在。這種低層輻合、高層輻散的散度分布，增大了大氣的“抽吸作用”[4]，有利于深對(duì)流的發(fā)展[5]，從而使降水增強(qiáng)。

5.2.2 渦度場(chǎng) 14日20時(shí)700 hPa圖上(圖略)，河北南部有中心值為25×10-5s-1的正渦度中心，濮陽(yáng)渦度值為16×10-5s-1，表明濮陽(yáng)低層有強(qiáng)烈的輻合運(yùn)動(dòng)，且有正渦度自西北伸向濮陽(yáng)方向，濮陽(yáng)低層的輻合增強(qiáng)，有利于低層低值系統(tǒng)的發(fā)展；300 hPa圖上(圖略)，河南西部有-60×10-5s-1的負(fù)渦度中心，濮陽(yáng)渦度值為-47×10-5s-1，表明濮陽(yáng)高層有強(qiáng)烈的輻散運(yùn)動(dòng)，且有負(fù)渦度自西南向濮陽(yáng)方向傳播，濮陽(yáng)高層的輻散也在增強(qiáng)。低層輻合與高層輻散同時(shí)存在，導(dǎo)致上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，暴雨落在上升運(yùn)動(dòng)中心附近區(qū)域[6]。

圖4 2016-07-14鄭州站溫度對(duì)數(shù)壓力圖(a 08時(shí)；b 20時(shí))

散度場(chǎng)和渦度場(chǎng)同時(shí)表現(xiàn)出的這種低層輻合、高層輻散的配置，為暴雨的產(chǎn)生提供了有利的動(dòng)力條件。

6 衛(wèi)星云圖演變特征

分析FY-2E紅外云圖的演變發(fā)現(xiàn)，此次暴雨過(guò)程中，伴隨著700 hPa低槽、切變線的東移發(fā)展，衛(wèi)星云圖上有中小尺度對(duì)流云團(tuán)生成、發(fā)展[6]。7月14日09：15 紅外云圖(圖5)上可以看出，蒙古國(guó)中部經(jīng)內(nèi)蒙古東部、華北到西南地區(qū)東部有一條東北—西南向的混合型云帶，與08時(shí)700 hPa低渦、低槽位置較為吻合，屬于高空低渦、低槽云系，其前沿已經(jīng)開始影響濮陽(yáng)。隨著高空低槽的東移南壓，槽前西南氣流與584 dagpm線外圍的西南氣流疊加，水汽輸送加強(qiáng)，又由于地面輻射加熱的增強(qiáng)，山西境內(nèi)不斷有對(duì)流云塊生成并東移影響華北南部[8]。14日15：15(圖5)在河北南部到河南北部有分散性的對(duì)流云團(tuán)緩慢東移發(fā)展，并且上游不斷有對(duì)流云團(tuán)生成、發(fā)展、東移、合并影響濮陽(yáng)，位于濮陽(yáng)西北部的南樂(lè)、清豐一帶出現(xiàn)了短時(shí)強(qiáng)降水。槽前對(duì)流云團(tuán)較長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)影響，造成了濮陽(yáng)市區(qū)域性暴雨、大暴雨天氣。隨著高空槽云系的東移，15日06：15 (圖略)對(duì)流云團(tuán)東移至山東境內(nèi)，濮陽(yáng)市降水減弱，15日10時(shí)左右自西向東降水逐漸結(jié)束。

圖5 2016-07-14 FY-2E紅外云圖(圓圈為華北南部)

7 小結(jié)

(1)此次暴雨過(guò)程是由500 hPa和700 hPa的低渦及其分裂的低槽、700 hPa和850 hPa的切變線、地面輻合線及南下的冷空氣共同影響造成的。

(2)500 hPa槽前西南氣流與584 dagpm線外圍的西南氣流疊加加強(qiáng)了西南暖濕氣流的輸送，為暴雨的產(chǎn)生提供了充沛的水汽供應(yīng)；地面輻合線的存在加強(qiáng)了動(dòng)力抬升作用。

(3) 渦度場(chǎng)和散度場(chǎng)同時(shí)表現(xiàn)出的低層輻合、高層輻散的配置，為暴雨的產(chǎn)生提供了有利的動(dòng)力條件。

(4)FY-2E紅外云圖上，對(duì)流云團(tuán)的持續(xù)影響，使降水較長(zhǎng)時(shí)間維持，造成了濮陽(yáng)市的區(qū)域性暴雨、大暴雨天氣。

[1] 周雪松，閻麗鳳，孫興池.“2007.8.17”山東大暴雨的數(shù)值模擬和診斷分析[J].氣象,2012,38(8)：960-970.

[2] 馬月枝，張霞.新鄉(xiāng)“7.9”特大暴雨過(guò)程中尺度對(duì)流特征分析[C]// 濮陽(yáng)市氣象局.第八屆太行山區(qū)域氣象防災(zāi)減災(zāi)協(xié)作組織預(yù)報(bào)技術(shù)交流論文集. 濮陽(yáng)：濮陽(yáng)市氣象局，2017：22-32.

[3] 胡容，史小康，李耀東.重慶一次暴雨過(guò)程的診斷分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2016,39(1)：66-73.

[4] 周祖剛，張高英，姜勇強(qiáng)，等.一次梅雨暴雨過(guò)程的數(shù)值模擬 [J].氣象與環(huán)境科學(xué),2011,34(4)：1-6.

[5] 牛樂(lè)田，劉帆，李春娥，等.陜西中西部一次區(qū)域性暴雨天氣診斷分析[J].陜西氣象,2015(5)：33-37.

[6] 黃昌興，毛連海，張方偉，等.江西一次暴雨過(guò)程的診斷分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2014,37(4)：80-85.

[7] 王春玲，崔力，杜麗婭，等.濮陽(yáng)市一次雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程分析[J].陜西氣象,2016(6)：22-26.

[8] 杜麗婭，許慶娥.2014-07-14豫北局地冰雹機(jī)制分析[J].陜西氣象,2015(5)：21-27.

1006-4354(2017)04-0006-05

2017-04-21

王春玲(1963—)，女，河南封丘人，高工，從事天氣、氣候預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)工作及研究。

濮陽(yáng)市氣象局科技創(chuàng)新基金計(jì)劃項(xiàng)目(PQ201602)

P458.121

A

王春玲，崔力，許慶娥，等. 濮陽(yáng)市一次大暴雨過(guò)程成因分析[J].陜西氣象，2017(4)：6-10.