崔宇 安婷婷 牛淑麗

摘 要：利用常規(guī)地面與高空觀測資料及區(qū)域站降水資料對2018年8月20—21日榆中縣一次暴雨過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）此次暴雨過程呈低槽型，500hPa低槽、700hPa低渦和切變線及地面輻合線造成強(qiáng)烈的上升運(yùn)動是此次暴雨過程的主要影響系統(tǒng)。（2）中尺度分析顯示，較好的抬升條件、充沛的水汽、大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于強(qiáng)對流和強(qiáng)降水的發(fā)生。（3）此次暴雨過程的物理量場表現(xiàn)較好。整層比濕較大，本地水汽條件好;700hPa水汽通量散度的輻合為降水提供了源源不斷的水汽;低層輻合、高層輻散的配置為降水提供強(qiáng)烈的上升氣流，而較強(qiáng)的上升運(yùn)動為強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供必要的動力條件;假相當(dāng)位溫高能舌為強(qiáng)降水的發(fā)生發(fā)展提供了不穩(wěn)定能量條件。

關(guān)鍵詞：暴雨;上升運(yùn)動;短時強(qiáng)降水;榆中

中圖分類號 F323.8文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2021）08-0146-03

暴雨是指降水強(qiáng)度很大的雨。中國氣象上規(guī)定，24h降水量≥50.0mm的雨稱為“暴雨”。按其降水強(qiáng)度大小又分為3個等級，即24h降水量為50.0～99.9mm為“暴雨”;100～249.9mm為“大暴雨”;≥250.0mm為“特大暴雨”。暴雨是我國夏季主要的災(zāi)害性天氣之一，常造成洪澇、泥石流等災(zāi)害的發(fā)生，暴雨相關(guān)研究也一直受到重視[1]。筆者研究了2018年8月20—21日榆中縣一次暴雨過程，分析了高低空天氣形勢及物理量場等，以期為提高暴雨的預(yù)報預(yù)警水平提供參考。

1 天氣實(shí)況與服務(wù)情況

1.1 天氣實(shí)況 2018年8月20—21日，榆中縣普遍出現(xiàn)大到暴雨天氣（圖1），降水主要集中在20日夜間至21日白天，降水量較大的區(qū)域主要集中在南部地區(qū)。全縣共有13站出現(xiàn)暴雨，其中上莊出現(xiàn)大暴雨，最大累計降水量達(dá)167.5mm（20：00—20：00降水量）;共5站次出現(xiàn)短時強(qiáng)降水（1h降水量≥20.0mm），最大小時雨量出現(xiàn)在上莊，達(dá)40.4mm。上莊站的降水主要集中出現(xiàn)在20日22：00至21日01：00，4h內(nèi)3次出現(xiàn)短強(qiáng)（圖2）。強(qiáng)度大、范圍廣、強(qiáng)降水集中是此次暴雨過程的典型特征。經(jīng)與縣民政局了解，未有災(zāi)情出現(xiàn)。

1.2 服務(wù)情況 針對此次暴雨過程，榆中縣氣象局8月19日下午制作發(fā)布了題為“20日夜間到21日白天我縣局部地方有暴雨天氣過程，需防范可能引發(fā)的中小河流洪水、山洪及地質(zhì)災(zāi)害”的《重大信息專報》。20日12：00開始，榆中縣北部地區(qū)有對流發(fā)展，榆中縣氣象局于20日12：10發(fā)布雷電黃色預(yù)警信號;根據(jù)雷達(dá)實(shí)況監(jiān)測及分析，18：40繼續(xù)發(fā)布了雷電黃色預(yù)警;22：00榆中縣南部開始出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣，榆中縣氣象局根據(jù)雨量監(jiān)測于22：40及時發(fā)布了暴雨藍(lán)色預(yù)警信號;23：20啟動重大氣象保障（暴雨）Ⅳ級應(yīng)急響應(yīng)。降水過程期間，根據(jù)降水實(shí)況及降水趨勢，榆中縣氣象局于20日13：45與榆中縣國土局聯(lián)合發(fā)布榆中縣地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險較高（三級）預(yù)警，23：15與縣水務(wù)局聯(lián)合發(fā)布中小河流洪水氣象分險高（二級）預(yù)警。根據(jù)降水趨勢，榆中縣氣象局于23：45升級暴雨藍(lán)色預(yù)警為暴雨紅色預(yù)警，23：50啟動重大氣象保障（暴雨）Ⅱ級應(yīng)急響應(yīng)，并在20日21：00至21日04：00、08：00、10：00—12：00開展了過程累積降水的滾動雨情服務(wù)。降水過程期間，榆中縣氣象局通過adc或者mas短信向政府決策人員和氣象信息員共發(fā)布短信48000余條。在收到榆中縣氣象局發(fā)布的暴雨紅色預(yù)警信號及應(yīng)急響應(yīng)啟動命令后，防汛辦進(jìn)行了相應(yīng)的安排部署。

2 高空和地面主要影響系統(tǒng)

降水過程前期，500hPa高度場上歐亞地區(qū)呈明顯的“兩槽一脊”型，低槽分別位于巴爾喀什湖以西和貝加爾湖以東至我國內(nèi)蒙古一帶，貝加爾湖西側(cè)存在高壓脊。20日20：00，青海東部有高原槽發(fā)展東移;21日08：00，500hPa內(nèi)蒙西部—河西走廊中部和臨夏—甘南—四川北部一帶各有一高度槽，呈階梯狀，榆中受槽前西南氣流影響;21日20：00，階梯槽合并東移至隴東南一帶，榆中降水趨于結(jié)束。過程期間，榆中上空500hPa等高線與等壓線夾角較大，有明顯的冷平流，干冷空氣侵入有利于加強(qiáng)大氣的對流性不穩(wěn)定，對暴雨的加強(qiáng)和發(fā)展起到重要作用[2]。20日20：00，700hPa高度場上定西—平?jīng)觥獞c陽一帶存在暖式切變線;21日08：00，切變發(fā)展加強(qiáng)，形成低渦，并伴有“人”字形切變生成。對應(yīng)地面圖上，20日20：00，榆中位于地面輻合線前側(cè)，有利于加強(qiáng)上升運(yùn)動，是形成降水的有利條件;21日08：00，榆中處于地面輻合線后側(cè)，降水明顯減少。由此可見，此次暴雨過程是典型的低槽型;500hPa低槽、700hPa低渦和切變線及地面輻合線造成強(qiáng)烈的上升運(yùn)動，是此次暴雨過程的主要影響系統(tǒng);降水強(qiáng)度大、持續(xù)時間長是造成累計大降水的主要原因[3]。

3 中尺度分析

此次暴雨過程，200hPa存在大風(fēng)速帶，并且在甘肅中部產(chǎn)生輻散，高空急流的抽吸作用有利于上升運(yùn)動產(chǎn)生，是暴雨產(chǎn)生的有利條件[4]。500hPa存在階梯槽，有利于高度槽發(fā)展加強(qiáng)，而且溫度槽落后于高度槽，該配置亦有利于高空槽的維持和發(fā)展。700hPa暖式切變發(fā)展加強(qiáng)形成低渦，并伴有“人”字形切變。另外，榆中附近存在地面輻合線。甘肅省河?xùn)|地區(qū)500hPa溫度露點(diǎn)差T-Td≤2℃，700hPa比濕Q≥10g/kg，本地水汽條件充沛。分析榆中站20日20：00的T-lnP圖可以看出：CAPE為33.8J/kg，LI為-3℃，SI為-2.59℃，榆中上空存在不穩(wěn)定能量，大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于對流性天氣的產(chǎn)生;21日08：00榆中CAPE為40.9J/kg，LI為-0.13℃，SI為0.22℃，不穩(wěn)定能量略有減小，整層濕度明顯增強(qiáng)。中尺度分析表明：抬升條件較好、水汽充沛、大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于強(qiáng)對流和強(qiáng)降水的產(chǎn)生。

4 物理量場

4.1 比濕場 20日20：00，850hPa武威以東比濕≥14g/kg，榆中為14g/kg;700hPa酒泉以東比濕≥8g/kg，榆中為10g/kg;500hPa武威以東比濕≥4g/kg，榆中為5g/kg，此次暴雨過程本地水汽條件較好，有利于暴雨的產(chǎn)生。

4.2 水汽通量散度場 20日20：00 700hPa水汽通量散度場上，甘肅省大部分地方均為負(fù)值，酒泉附近存在水汽輻合中心，中心值達(dá)-15×10-7g/cm2·hPa·s，榆中水汽通量散度為

-4×10-7g/cm2·hPa·s，有一定的水汽輻合;21日08：00，700hPa水汽輻合中心東移加強(qiáng)至武威，中心值達(dá)-29×10-7g/cm2·hPa·s，榆中水汽通量散度為-25×10-7g/cm2·hPa·s，有較強(qiáng)的水汽輻合。整層水汽水平輻合的大小，近似地等于降水率[5]。水汽通量散度低值區(qū)與強(qiáng)降水區(qū)域具有較好的對應(yīng)關(guān)系，且具有較好的時間相關(guān)性，這對強(qiáng)降水落區(qū)和降水系統(tǒng)的移動發(fā)展有一定的指示意義[6]。

4.3 散度場 20日20：00 700hPa散度場上，甘肅省大部分地方均為負(fù)值，輻合中心位于酒泉，中心值達(dá)-24×10-5/s，榆中為-6×10-5/s;200hPa散度場上，甘肅省除隴東南外大部分地方均為正值，酒泉和青海東部各有一輻散中心，中心值分別達(dá)16×10-5/s和32×10-5/s，榆中為6×10-5/s。21日08：00 700hPa位于酒泉的輻合中心東移加強(qiáng)，位于武威，中心值達(dá)-36×10-5/s，榆中為-26×10-5/s;200hPa輻散中心合并東移，位于內(nèi)蒙古—寧夏一帶，中心值達(dá)28×10-5/s，榆中為24×10-5/s。低層輻合、高層輻散的垂直結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了大氣的抽吸作用，造成強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動[7]，有利于促進(jìn)強(qiáng)降水的產(chǎn)生。

4.4 渦度場 20日20：00 700hPa渦度場上，甘肅省大部分地方為正渦度區(qū)，酒泉和定西西部各有一渦度中心，中心值分別達(dá)32×10-5/s和16×10-5/s，榆中上空渦度達(dá)10×10-5/s;200hPa渦度場上，甘肅省基本處于負(fù)渦度區(qū)，渦度中心位于甘南，中心值達(dá)-56×10-5/s，榆中上空渦度達(dá)-48×10-5/s。21日08：00 700hPa位于定西西部的正渦度中心東移增強(qiáng)，移至定西東部，中心值達(dá)40×10-5/s，榆中上空渦度達(dá)34×10-5/s;200hPa位于甘南的負(fù)渦度中心東移增強(qiáng)，移至陜西北部，中心值達(dá)-60×10-5/s，榆中上空渦度達(dá)-34×10-5/s。低層正渦度和強(qiáng)降水區(qū)域具有較好的對應(yīng)關(guān)系[8]。這樣的高低空渦度場配置，有利于形成低層輻合、高層輻散，加強(qiáng)張掖上空高空輻散抽吸作用，使得垂直上升運(yùn)動增強(qiáng)[9]，有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生。

4.5 垂直速度場 20日20：00垂直速度場上，榆中上空整層垂直速度均為負(fù)值，表明上升運(yùn)動明顯。此外，上升速度大小與水汽輻合緊密相關(guān)，在不考慮地形上升速度及比濕不變的條件下，降水強(qiáng)度等于整個氣柱的水汽輻合，整層水汽輻合量和500hPa上升速度成正比[10]。

4.6 假相當(dāng)位溫 假相當(dāng)位溫是一個表征溫度、氣壓、濕度的綜合物理量。在同一氣壓條件下，假相當(dāng)位溫越大，空氣越暖濕;反之空氣則越干冷。20日20：00至21日08：00，榆中上空200～850hPa假相當(dāng)位溫值θse為71～84℃。假相當(dāng)位溫值越高，表示能量越高，越有利于降水產(chǎn)生。

5 小結(jié)

研究結(jié)果表明：此次暴雨過程呈低槽型，500hPa低槽、700hPa低渦和切變線及地面輻合線造成強(qiáng)烈的上升運(yùn)動，是此次暴雨過程的主要影響系統(tǒng)。中尺度分析顯示，較好的抬升條件、充沛的水汽、大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于強(qiáng)對流和強(qiáng)降水的發(fā)生。此次暴雨過程的物理量場表現(xiàn)較好。整層比濕較大，本地水汽條件好;700hPa水汽通量散度的輻合為降水提供了源源不斷的水汽;低層輻合、高層輻散的配置為降水提供了強(qiáng)烈的上升氣流，而較強(qiáng)的上升運(yùn)動為強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供了必要的動力條件;假相當(dāng)位溫高能舌為強(qiáng)降水的發(fā)生發(fā)展提供了能量條件。

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（責(zé)編：徐世紅）