林旭 鞏憲偉

摘要：利用自動(dòng)站資料，micpas高空、地面資料，對(duì)2017年8月3日發(fā)生在朝陽地區(qū)的大暴雨天氣過程的成因進(jìn)行分析。結(jié)果表明：此次大暴雨過程是一次極端降雨過程，產(chǎn)生在極為有利的水汽、動(dòng)力和能量條件作用下，具有雨量大、范圍廣的特點(diǎn)。受北上氣旋和副熱帶高壓共同作用，區(qū)域性上升運(yùn)動(dòng)較好，水汽是此次大暴雨形成的重要因素。各家模式在此次暴雨的落區(qū)和強(qiáng)度預(yù)報(bào)上都有一定指示意義，德國模式較朝陽本站預(yù)報(bào)更為理想。

關(guān)鍵詞：暴雨;水汽輸送;低空急流;氣旋

1過程實(shí)況

2018年8月2日08時(shí)到3日08時(shí)，河北的東部和遼寧的西南部出現(xiàn)區(qū)域性暴雨天氣，尤其河北和遼寧的交界處出現(xiàn)區(qū)域性大暴雨天氣，最大降水量出現(xiàn)在朝陽站降水量達(dá)到180mm。2018年8月3日08時(shí)到4日08時(shí)雨區(qū)向東北方向移動(dòng)，東北的中西部出現(xiàn)區(qū)域性暴雨天氣，其中黑龍江和吉林的中西部出現(xiàn)條狀大暴雨天氣，最大降水量出現(xiàn)在扶余市，降水量186mm，遼寧的西部也出現(xiàn)區(qū)域性暴雨，其中朝陽出現(xiàn)73mm降水。

8月3日過程降水量主要集中在遼寧的西部，其中朝陽8月3日02-08時(shí)、08-14時(shí)3小時(shí)降雨量分別達(dá)到120mm和75mm，達(dá)到短時(shí)強(qiáng)降水級(jí)別，可見本次雨強(qiáng)之大，持續(xù)時(shí)間之長，朝陽機(jī)場本場8月3日01時(shí)-14時(shí)降雨量達(dá)到196mm，其中02時(shí)-06時(shí)和10時(shí)-13時(shí)，達(dá)到短時(shí)強(qiáng)降水級(jí)別，最大小時(shí)降水出現(xiàn)在04時(shí)，小時(shí)降水雨量達(dá)到 26.0 mm。

2天氣形勢(shì)

2.1高度場分析

本次過程500hpa歐亞大陸的環(huán)流形勢(shì)為兩槽三脊，烏拉爾山以東、內(nèi)蒙古西北部、東北地區(qū)分別為三個(gè)脊所控制，而新疆北部、華北北部為一槽和一渦的環(huán)流形勢(shì)，此外華南也存在一個(gè)高空槽，副高位于海上。8月2日20時(shí)，朝陽位于華北北部的弱槽前，槽前有正的渦度平流，對(duì)產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)有利。受南部低壓系統(tǒng)影響，副熱帶高壓北切斷為兩部分，主體位于太平洋上，西北部副高位于朝鮮半島和日本南部，呈塊狀，584線西伸至我國華東至東北的南部，朝陽位于副高西北側(cè)、副高后部水汽輸送帶上，槽前上升區(qū)和副后水汽的不斷輸送造成了本次強(qiáng)降水天氣過程。8月3日08時(shí)，華北北部的槽和華南槽合并加深，并整體東移，朝陽仍處于槽前的位置，但由于槽的加深造成槽前正渦度平流加大、上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，此時(shí)朝陽降水強(qiáng)度加大，西北部副高明顯減弱，幾乎分析不出588線，同時(shí)584線東移南落，強(qiáng)降水時(shí)段發(fā)生在副高東退的過程中。

2.2850hpa風(fēng)場分析

與500hpa高度場相對(duì)應(yīng)，朝陽地區(qū)的主要影響系統(tǒng)為位于華南的低渦和下游的副高，2日20時(shí)，華南低渦中心位于安徽境內(nèi)，低渦前的偏南氣流伸至華北北部、東北南部，與500hpa副高相對(duì)應(yīng)，朝陽下游地區(qū)為反氣旋控制，低渦與反氣旋環(huán)流之間的偏南氣流存在大風(fēng)速帶，中心最大風(fēng)速達(dá)到18m/s，朝陽位于最大風(fēng)速帶的前端，有較弱的風(fēng)速輔合。3日08時(shí)，低渦明顯北上，低渦頂部已經(jīng)發(fā)展為明顯的切變，下游反氣旋環(huán)流穩(wěn)定維持，低渦與反氣旋環(huán)流之間的大風(fēng)速帶明顯加強(qiáng)，并北上，如圖所示，朝陽位于切變前部，急流的頭部，風(fēng)速輔合較強(qiáng)，且北部存在一個(gè)暖切變，起到了對(duì)北上水汽的阻隔作用，因此3日08時(shí)前后，朝陽的降水量得到明顯加強(qiáng)，雨強(qiáng)明顯加大。

2.3海平面氣壓場分析

本次過程海平面氣壓場主要受到華北氣旋北上影響，圖中給出了華北氣旋從2日20時(shí)至3日17時(shí)的氣旋中心移動(dòng)路線，氣旋移動(dòng)的路線主要受高空引導(dǎo)氣流的引導(dǎo)，自西南向東北移動(dòng)，此外，隨著高空槽的不斷加深，槽前正渦度平流增大，以及低層的暖平流作用，華北氣旋北上的過程中得到加強(qiáng)，朝陽位于北上華北氣旋的頭部，有明顯的負(fù)變壓，存在輔合上升，另外氣旋頭部為偏南氣流或東南氣流，氣流將渤海和華南的水汽輸送至朝陽地區(qū)，使得水汽得到補(bǔ)充，結(jié)合高空槽前急流的抽吸作用，朝陽降水得到明顯增強(qiáng)。

3物理量分析

3.1水汽條件

本次過程為副高后部降水，水汽較充足，從圖3中可以看出，雖然588線收到北上低壓氣旋影響，被切斷為兩部分，主體位于太平洋，另一部分位于朝鮮半島東北側(cè)，其在500hpa上幾乎分析不出588線，850hpa風(fēng)場表現(xiàn)為反環(huán)流。但由于北上低壓系統(tǒng)影響范圍有限，586線依然西伸至華東沿海地區(qū)，水汽沿低層西南風(fēng)急流被源源不斷的輸送至華北地區(qū)。從比濕場上可以看到從華東向華北存在明顯的水汽梯度，急流的方向沿著水汽梯度的方向。3日08時(shí)，朝陽的850hpa比濕已經(jīng)達(dá)到了14g/Kg，已經(jīng)超過本地暴雨指標(biāo)。從850hpa水汽通量圖可以看出，大值區(qū)位于渤海地區(qū)，從低層形勢(shì)場也可以看到，此區(qū)域?yàn)轱L(fēng)速大值區(qū)和比濕大值區(qū)配合最好的地帶，說明本次過程主要水汽來源與渤海地區(qū)。

b 8月3日08時(shí)850hpa水汽通量

3.2動(dòng)力條件

500hpa高空槽前正渦度平流、低空風(fēng)場的風(fēng)速輔合，促使華北和東北地區(qū)產(chǎn)生了較強(qiáng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)，從700hpa垂直速度場可以看到，垂直速度大值區(qū)為條狀，從河北東部延伸至吉林西部，大值中心超過-40pa/s，朝陽靠近中心附近，上升速度較強(qiáng)。水汽通量散度為水汽的輔合程度，是動(dòng)力條件和水汽條件結(jié)合而成。從低層的水汽通量散度看，存在兩個(gè)大值中心，分別位于吉林西北部和遼寧的西南部，兩中心分別與水汽通量的兩個(gè)梯度大值區(qū)相對(duì)應(yīng)，朝陽靠近遼寧的大值中心，說明水汽輔合較明顯，此時(shí)雨強(qiáng)也較大，6小時(shí)就達(dá)到了暴雨的級(jí)別。

3.3不穩(wěn)定能力條件

假相當(dāng)位溫代表了空氣的高溫高濕程度，從低層的假相當(dāng)位溫水平分布可以看到，存在一條高能量舌，從華東伸向華北地區(qū)，高能舌沿著副高外圍586線分布，說明本次高溫高濕的空氣從華東向華北輸送，雖然溫度存在自南向北的梯度，但渤海水汽的補(bǔ)充，使得渤海附近的假相當(dāng)位溫分布呈現(xiàn)出明顯的突起，朝陽位于高能舌的頭部，達(dá)到了72℃以上，并且延續(xù)時(shí)間達(dá)到12小時(shí)以上，為本次過程提供了源源不斷的高溫高濕空氣。

從朝陽附近赤峰站的tlnp圖上看，紅色區(qū)域面積較小，cape值較小，僅僅為184J，很難產(chǎn)生雷電、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣，而且不存在上干下濕的喇叭口型分布，因此本次過程也為出現(xiàn)雷暴大風(fēng)等天氣。本次過程的特點(diǎn)是，從低層到高層，溫度和露點(diǎn)相接近，差值均在4℃甚至以下，說明本次過程整層水汽較好，可降水量較大，符合短時(shí)強(qiáng)降水類型，另外0度層和-20度層較高，說明低層空氣溫度較高，而高層又無冷空氣侵入，因此無冰雹等強(qiáng)對(duì)流產(chǎn)生。因此本次主要是以短時(shí)強(qiáng)降水為主，充足的水汽和持續(xù)的上升運(yùn)動(dòng)為本次強(qiáng)降水提供了有利的背景條件。

4數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

本次區(qū)域性暴雨天氣過程各家數(shù)值預(yù)報(bào)均報(bào)出了暴雨甚至大暴雨量級(jí)，但落區(qū)有所差異。EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)暴雨區(qū)位于吉林省西部延伸至華北的東北部，與實(shí)況比較吻合，且在吉林西部和遼寧西部均報(bào)出100mm以上的大暴雨區(qū)，也與實(shí)況較吻合。但朝陽的點(diǎn)雨量最大值，預(yù)報(bào)偏小一個(gè)量級(jí)，沒有預(yù)報(bào)出來。Grapes也預(yù)報(bào)處了暴雨區(qū)，但落區(qū)與實(shí)況有差異，尤其是將大暴雨區(qū)報(bào)到了渤海灣，較實(shí)況落區(qū)明顯偏南，朝陽本站預(yù)報(bào)了50mm，與實(shí)況差異較大。日本模式預(yù)報(bào)范圍偏小，整體落區(qū)偏東偏南，且本站預(yù)報(bào)量級(jí)明顯偏小，預(yù)報(bào)效果不理想。德國數(shù)值預(yù)報(bào)模式對(duì)本次的預(yù)報(bào)與EC細(xì)網(wǎng)格相近，兩個(gè)降水大值區(qū)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，中心數(shù)值也報(bào)到了100mm，朝陽本站降水量附近也報(bào)出了大值中心，預(yù)報(bào)效果較好。

5結(jié)論

本文對(duì)2017年8月3日朝陽大暴雨過程從實(shí)況分析、形勢(shì)分析、物理量分析、數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)等方面進(jìn)行了詳細(xì)分析，得到了以下結(jié)論：

1 本次過程降雨降水區(qū)域廣、降水量級(jí)大、降雨強(qiáng)度強(qiáng)，屬于較強(qiáng)區(qū)域性暴雨過程。

2本次強(qiáng)降水發(fā)生在副高后部，高空槽前的急流頭部、華北氣旋的頭部，低層輔合和高層抽吸作用配合較好。

3 本次過程水汽條件充足，水汽主要來源為渤海，朝陽本站850hpa上比濕達(dá)到14g/kg。

4 本次過程區(qū)域性上升運(yùn)動(dòng)較好，朝陽位于700hpa垂直速度、850hpa水汽通量散度中心附近。

5 本次過程850hpa假相當(dāng)位溫達(dá)到72℃，空氣高溫高濕，且整層濕度較大，以短時(shí)強(qiáng)降水為主，但cape值較小，無冷空氣侵入，無其他強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生。

6 各家數(shù)值預(yù)報(bào)均預(yù)報(bào)出了暴雨區(qū)，但grapes預(yù)報(bào)量級(jí)較小、預(yù)報(bào)落區(qū)偏差較大，德國和EC細(xì)網(wǎng)格模式對(duì)暴雨落區(qū)預(yù)報(bào)正確，德國模式較朝陽本站預(yù)報(bào)更為理想。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁一匯等.暴雨和強(qiáng)對(duì)流發(fā)生條件的對(duì)比分析[M].大氣科學(xué).1981.5（4）.

[2] 陶詩言等.中國之暴雨[M].北京：科學(xué)出版社，1980：8-11.

作者簡介：林旭（1989?-）男，漢族，遼寧朝陽人，本科學(xué)歷，助理工程師，從事氣象預(yù)報(bào)工作。

（作者單位：1遼寧省機(jī)場管理集團(tuán)朝陽機(jī)場有限公司;2吉林省四平市氣象局）