李 琳,于亞薇,李 崢,張玉源,岳新建,李明慧
(1.遼寧省綏中縣氣象局,遼寧 綏中 125200;2.遼寧省葫蘆島市氣象局,遼寧 葫蘆島 125000)
葫蘆島地處遼寧省西部沿海,與錦州為鄰,南臨渤海灣,西與山海關毗連,北與朝陽市接壤,是東北地區(qū)進入關內的重要門戶,根據遼寧省氣象臺標準,全市大部分地區(qū)第一場透雨標準為:第一場大于或等于10 mm降水過程。
本文利用常規(guī)天氣資料,物理量場資料,云圖和雷達回波以及EC模式預報資料,綜合分析此次透雨的環(huán)流背景,物理條件及其衛(wèi)星云圖和雷達回波特征等,為以后春季第一場透雨提供預報思路。
受高空冷渦東移南下與低渦共同影響,葫蘆島市建昌縣最先開始降水,2020年4月16日08時—17日12時,葫蘆島地區(qū)出現了中雨,局部大雨的天氣過程,全市平均降水量21.3 mm,全市最大降水量39.1 mm,出現在建昌縣青龍源天橋組,小時雨強不強,最大小時降水量9.9 mm,出現在綏中止錨灣,此次降水過程超過歷年同期的降水量,同時也是2020年春季的首場透雨天氣過程。
16日20時,歐亞中高緯處于兩槽一脊的環(huán)流形勢(圖1),新疆北部有一槽,脊位于貝加爾湖東部,葫蘆島一帶處于槽前西南暖濕氣流控制,位于冷渦的頂部,低空有一低渦,地面配合華北氣旋,葫蘆島市正處于氣旋頂部,隨著氣旋的不斷東移北抬,有利于水汽向本市輸送,產生降水。同時由于葫蘆島市的地理位置,當存在華北氣旋系統(tǒng)時葫蘆島市降水充沛。此時高空冷渦位于河北北部內蒙古一帶,而在高空冷渦東南側京津一帶,低空有低渦切變系統(tǒng),低渦東南側有偏南急流輸送大量水汽北上,暖濕氣流拐彎減速輻合,水汽輻合抬升,并且位于高空冷渦東南側動力抬升區(qū)。輻合抬升結合動力抬升引發(fā)強降雨,冷渦逆時針轉,南側和東側有偏南暖濕氣流北上,西側有冷空氣南下,形成冷暖交匯,且冷渦東側動力抬升明顯,因此葫蘆島地區(qū)降水強度大。
圖1 16日20時500 hPa(a)、16日20時(b)地面形勢圖
此次降水過程最先由華北地區(qū)展開,對流雨帶呈現南北帶狀,隨冷渦旋轉緩慢東移,由于高空冷渦東南側有冷平流輸送,低空有暖濕氣流北上,上冷下暖的垂直對流結構明顯,且高空還有正渦度平流輸送如圖2,正渦度平流促使地面輻合抬升增強,有利于產生對流天氣。盡管從抬升指數、假相當位溫(θse)看,熱力條件一般,但從低空風切變、正渦度平流看,動力條件非常好,葫蘆島地區(qū)處于低空冷切變處,低空有暖平流,高空有冷平流,高低空冷暖差異大,容易引發(fā)對流,而且高空還有正渦度平流,利于對流的發(fā)生。從850 hPa風場來看,16日14時葫蘆市西部河北秦皇島一帶有明顯的風向切變存在,結合地面華北氣旋,葫蘆島地區(qū)位于華北倒槽頂部,有利于降水的產生,同時葫蘆島市從14時產生降水,與風向切變的位置保持一致,隨著切變的位置的不斷東移,降水自東向西開始。
圖2 16日14時正渦度平流(a)、16日14時低空風切變(b)
葫蘆島地區(qū)處于高空冷渦東南側,低空存在低渦和切變線,低渦東側低空存在西南急流輸送水汽,在冷渦東側動力抬升區(qū)以及低渦切變的輻合區(qū),形成明顯降水。
結合整層水汽含量來看(圖3),葫蘆島地區(qū)一帶的水汽含量下午達到最大25 mm。對于春季來說,25 mm水汽含量比歷史同期大,西部山區(qū)、綏中地區(qū)中雨,東部連山一帶小雨,從垂直剖面圖分析,16日午后,低空還有垂直運動,對流交換將700~850 hPa的大風帶到地面,16日下午到傍晚陣風很大,綠色區(qū)表示相對濕度大,虛線區(qū)表示上升運動,兩者結合起來有利于降水,16日08—20時葫蘆島地區(qū)具備很好的降水條件,16日14—17時前后水汽動力配合最好,降水最強,16日20時降水處于尾聲。
圖3 4月16日14時整層水汽含量(a)、垂直剖面(b)
由于葫蘆島地區(qū)沒有探空站,所以采用就近的錦州探空站作為參考。分析錦州站探空曲線(圖4)特征發(fā)現,此次過程,20時探空曲線呈現700 hPa以下風隨高度順轉,暖平流明顯,700~400 hPa之間呈現風隨高度逆轉,轉為弱冷平流,上干下濕,層結不穩(wěn)定,08時邊界層以偏南風為主,20時邊界層以偏東風為主,200 hPa以上為西北風,0~3 km有明顯的垂直風切變。此外,邊界層轉為弱的東南風,垂直風切變進一步增大。垂直風切變隨邊界層偏東風的出現明顯增大,有利于降水和對流不穩(wěn)定的維持和發(fā)展。
圖4 4月16日08時(a)、20時(b)探空圖
跟蹤4月16日出現降雨時段的紅外云圖,可以發(fā)現降水過程從13時開始,對流雨帶出現在葫蘆島一帶,從16日15時雷達圖看出,降水開始加強到降水最強時段,對流雨帶呈現南北狀絮狀回波,隨著冷渦旋轉,緩慢東移,14時對流云團開始發(fā)展,15時可以看到對流云進一步發(fā)展,強度達到40 dBz,該對流云團在葫蘆島上空維持到20時才開始減弱,02時移到葫蘆島北部錦州一帶。
圖5 16日14時紅外云圖(a)、16日15時雷達回波圖(b)
葫蘆島一帶處于高空冷渦東側,低空低渦暖切變一帶,暖濕氣流北上后減速拐彎輻合抬升,形成明顯降水,而且冷渦不斷盤旋,冷暖持續(xù)交匯,導致降水量累計量大。