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榆林市兩次局地短時(shí)大暴雨過程的特征分析

2022-03-03 07:27肖貽青肖湘卉屈麗瑋
沙漠與綠洲氣象 2022年1期
關(guān)鍵詞:中尺度云團(tuán)雷暴

肖貽青,肖湘卉,屈麗瑋

(1.陜西省氣象臺,陜西 西安 710014;2.渭南市氣象局,陜西 渭南 714000)

暴雨一直是天氣預(yù)報(bào)和服務(wù)的重點(diǎn),更是預(yù)報(bào)的難點(diǎn),因此始終是各國氣象工作的重要內(nèi)容之一[1]。國內(nèi)眾多學(xué)者對暴雨的形成做了大量的研究,主要成果包括:高空急流在暴雨過程中的動(dòng)力作用[2]、動(dòng)力因子特征[3]、不穩(wěn)定觸發(fā)機(jī)制[4]、暴雨云團(tuán)的觸發(fā)和傳播機(jī)理[5]、環(huán)流特性和極端性[6]以及中尺度對流系統(tǒng)[7]對暴雨的影響機(jī)理。這些工作多視角展示了暴雨發(fā)展演變、形成結(jié)構(gòu)、觸發(fā)機(jī)理、模式可預(yù)報(bào)性等不同特征,對深入理解和預(yù)報(bào)暴雨有重大意義。短時(shí)強(qiáng)降水作為強(qiáng)對流主要天氣之一,也是引發(fā)暴雨的主要原因,其局地性和突發(fā)性等特點(diǎn),造成的短時(shí)暴雨更具有破壞性和災(zāi)害性。武麥鳳等[8]對陜西關(guān)中東部的強(qiáng)對流天氣分析認(rèn)為,強(qiáng)的垂直風(fēng)切變和低層輻合造成了短時(shí)強(qiáng)降水;劉新偉等[9]研究結(jié)果表明,高空冷平流和低層暖平流強(qiáng)迫均可造成短時(shí)強(qiáng)降水,水汽條件好的過程雨強(qiáng)更大;更多的研究是從天氣形勢、物理量條件、衛(wèi)星云圖及雷達(dá)回波特征對短時(shí)強(qiáng)降水進(jìn)行分析[10-12]。

陜北地處黃土高原,全年降水偏少且分布不均,主要地形地貌為黃土丘陵溝壑,植被差,遇暴雨水土流失非常嚴(yán)重,并且往往會(huì)引發(fā)山洪、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。在全球變暖的氣候背景下,極端天氣頻發(fā),陜北的暴雨、大暴雨過程也有明顯上升趨勢,僅2018年汛期7—8月,陜北就出現(xiàn)了多次明顯的大暴雨過程,其中8月7日、8月10日榆林市局地短時(shí)大暴雨,造成了嚴(yán)重的城市內(nèi)澇、山洪滑坡等災(zāi)害,直接經(jīng)濟(jì)損失上億元,給人民生活帶來了嚴(yán)重的威脅。

近些年對陜北暴雨過程的診斷分析和模擬[13-16],對陜北暴雨發(fā)生時(shí)的環(huán)流背景、動(dòng)力水汽條件、觸發(fā)機(jī)制等多方面進(jìn)行了研究,但局地短時(shí)大暴雨依然是預(yù)報(bào)中的難點(diǎn),因此有必要進(jìn)一步探究不同類型短時(shí)大暴雨成因和特征,以建立最新的預(yù)報(bào)指標(biāo),提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

1 降水實(shí)況

2018年8月7日14—20時(shí),榆林市出現(xiàn)了局地短時(shí)大暴雨,共有8站達(dá)到暴雨量級,1站大暴雨,最大累計(jì)降水103.4 mm,為榆林城區(qū)站(圖1a)。8月10日20時(shí)—11日08時(shí),該地再次發(fā)生了短時(shí)大暴雨,共15站暴雨,3站大暴雨,累計(jì)最大降水量出現(xiàn)在神木縣喬岔灘站,為142.5 mm(圖1b)。

對兩次過程發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水的自動(dòng)站次統(tǒng)計(jì)可以看出,過程I和過程II超過20 mm·h-1的短時(shí)強(qiáng)降水均維持了約6 h,過程I出現(xiàn)了23站次(圖1c),最大小時(shí)雨強(qiáng)為66.3 mm·h-1;過程II出現(xiàn)了17站次(圖1d),小時(shí)最大降水為49.2 mm。兩次過程均發(fā)生在榆林市境內(nèi),相隔僅3 d,對其形成機(jī)理的深入研究,有利于進(jìn)一步了解陜北短時(shí)大暴雨的特征和機(jī)理,從而提高短時(shí)大暴雨預(yù)報(bào)技術(shù)。

圖1 8月7日14—20時(shí)(a)、10日20時(shí)—11日08時(shí)(b)累積降水分布(單位:mm)及過程I(c)、過程II(d)>20 mm·h-1的短時(shí)強(qiáng)降水站次分布

2 天氣背景與對流環(huán)境條件分析

2.1 天氣背景

合的切變線位于副熱帶高壓外圍,短波槽的下游地區(qū);850 hPa上低渦位置與700 hPa接近,陜西北部為一氣旋性環(huán)流中心,從榆林北部有一條切變線向西南方向可延伸至寧夏南部,從甘肅南部至陜西北部有一條暖舌。

過程II在8月10日20時(shí),500 hPa高度場(圖2b)在東北地區(qū)有一冷渦,從冷渦中心延伸出的槽線呈東西走向,有利于冷空氣堆積,榆林位于冷渦底部槽線附近,槽后冷渦底部的西北氣流有利于引導(dǎo)冷空氣南下并加深高空槽,另外副熱帶高壓東退至江南地區(qū);700 hPa在陜西北部—內(nèi)蒙古地區(qū)有一冷中心,與此同時(shí),850 hPa在該處也有一冷中心,切變位于榆林東部,呈東西走向,且有暖舌從陜西中部向東北方向延伸至榆林中部。

綜合來看,這兩次短時(shí)大暴雨過程,產(chǎn)生的大尺度環(huán)流背景、高低空配置是有明顯差異的。過程I是典型的副熱帶高壓外圍短波擾動(dòng)引起的強(qiáng)對流天氣,而過程II是典型的冷空氣南下觸發(fā)的強(qiáng)對流天氣。

2.2 局地對流條件分析

過程I在8月7日14時(shí),500 hPa(圖2a),中高緯度大部為平直的西風(fēng)氣流,榆林處于西太平洋副熱帶高壓外圍西南氣流控制中,上游河套地區(qū)有明顯短波槽擾動(dòng);700 hPa低渦位于榆林北部,與之配

圖2 8月7日14時(shí)(a)和8月10日20時(shí)(b)500 hPa位勢高度場和風(fēng)場

本文應(yīng)用的探空站為榆林北部的東勝站,過程I采用8月7日14時(shí)的地面觀測資料,對該站08時(shí)的探空進(jìn)行修正[17],過程II利用8月10日20時(shí)的地面實(shí)況對08時(shí)的探空進(jìn)行修正,分別獲取兩次強(qiáng)對流天氣發(fā)生前的環(huán)境條件。

從訂正后的探空曲線(圖3)可以看出,過程I屬于“上干下濕”結(jié)構(gòu),500 hPa以上為干層,中低層溫度露點(diǎn)差均在1~2℃,且前期本地陣性降水較多,因此水汽非常豐富;過程II整層都相對較干,850 hPa以上溫度露點(diǎn)差均>9℃,400 hPa以下環(huán)境曲線斜率較大,說明過程II的干冷空氣較強(qiáng)。且過程I的地面溫度高于過程II,熱力不穩(wěn)定更明顯,因此過程I的對流條件更好一些。從不穩(wěn)定能量來看,兩次過程的CAPE值均呈細(xì)長狀,過程I的CAPE值訂正后從355 kg/J快速增加至1 362 kg/J,CIN從49.8 kg/J下降至33.5 kg/J,過程II的CAPE值訂正后從548 kg/J增加至853.9 kg/J,CIN從99.5 kg/J下降至0 kg/J。

圖3 榆林8月7日14時(shí)(a)和8月10日20時(shí)(b)探空曲線

強(qiáng)對流發(fā)生的基本條件是水汽條件、動(dòng)力抬升以及大氣不穩(wěn)定,表1給出了兩次過程發(fā)生前的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)(過程I為8月7日14時(shí),過程II為8月10日20時(shí))。表1前4項(xiàng)為熱力穩(wěn)定度指數(shù),從K指數(shù)、SI指數(shù)和Li指數(shù)可以看出,過程I發(fā)生前,大氣處于非常強(qiáng)的層結(jié)不穩(wěn)定中;過程II的K指數(shù)雖然較小,是因?yàn)橹袑永淇諝獗容^明顯,但SI指數(shù)和Li指數(shù)也非常有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生。對于總指數(shù)(TT)和強(qiáng)天氣威脅指數(shù)(SWEAT),兩次過程差別較小,但TT指數(shù)參考價(jià)值不大,SWEAT指數(shù)也未能達(dá)到產(chǎn)生強(qiáng)雷暴的標(biāo)準(zhǔn)。0℃層高度(ZH)和抬升凝結(jié)高度(LCL)之間為暖云層的厚度,暖云層越厚越有利于降水效率,過程I的暖云層厚度約為3 600 m,而過程II的為3 400 m左右,且過程I的濕層非常深厚(q850hPa,q700hPa),這也能解釋為什么過程I的小時(shí)雨強(qiáng)大于過程II。兩次過程0~6 km風(fēng)切變均處于弱至中等強(qiáng)度的垂直切變環(huán)境中[18]。

表1 兩次過程的一些環(huán)境參數(shù)統(tǒng)計(jì)

以上對流條件分析表明,兩次過程由于背景天氣不同,探空曲線和物理量也存在明顯差異。過程I的CAPE值比過程II高500 kg/J左右,LCL和Li的絕對值明顯高于過程II,具有明顯的干對流的特征,而過程II則具有濕對流的特點(diǎn)。值得注意的是,由于過程II發(fā)生在夜間,且有冷空氣入侵,溫度相對較低,所以K指數(shù)相對不是很大,因此在這種情況下不能單純地用K指數(shù)的大小來判斷是否發(fā)生強(qiáng)對流天氣。

3 中尺度特征

3.1 地面中尺度系統(tǒng)

過程I:8月7日14時(shí)(圖4a),在榆林西南部和延安北部形成了一條東北—西南向的中尺度輻合線,沿輻合線出現(xiàn)了20 mm·h-1左右的短時(shí)強(qiáng)降水;到16時(shí),偏北風(fēng)與偏南風(fēng)的輻合線基本維持,風(fēng)速有所增加,在輻合線的右側(cè)出現(xiàn)了>30 mm·h-1的短時(shí)強(qiáng)降水,榆林城區(qū)開始出現(xiàn)小陣雨;隨著對流不斷發(fā)展,雷暴下沉氣流造成地面風(fēng)速,18時(shí)地面風(fēng)速增加至8 m/s,輻合顯著加強(qiáng)(圖4b),在榆林城區(qū)西側(cè)形成了中尺度輻合環(huán)流,北側(cè)則為東西走向的輻合線,受其影響,榆林城區(qū)在18時(shí)出現(xiàn)66.3 mm·h-1的短時(shí)強(qiáng)降水,此時(shí)對流發(fā)展達(dá)到最強(qiáng),隨后開始逐漸減弱;20時(shí)(圖4c),地面輻合線東移至陜西邊境,對流明顯減弱,榆林大部分地方轉(zhuǎn)為小陣雨。由圖5可以看出,14時(shí)前隨著時(shí)間氣溫增加,氣壓降低,14時(shí)后氣溫從29℃開始下降,說明有擴(kuò)散冷空氣逐漸入侵,在其觸發(fā)影響下,對流也開始發(fā)展;15時(shí)后對流造成的雷暴下沉氣流到達(dá)地面并開始堆積,堆積的冷空氣又不斷觸發(fā)和加強(qiáng)對流,使得地面氣壓增加;18—19時(shí)對流活動(dòng)達(dá)到最強(qiáng),雷暴造成的下沉冷池導(dǎo)致19時(shí)地面氣溫降至最低(19.6℃);之后強(qiáng)對流活動(dòng)減弱,地面氣溫緩慢回升,氣壓逐漸降低。13—22時(shí)地面溫度和氣壓呈負(fù)相關(guān),相關(guān)系數(shù)為-0.76,發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水期間(14—20時(shí))的相關(guān)系數(shù)達(dá)-0.86。

圖4 陜西北部地面風(fēng)場

圖5 8月7日13—22時(shí)榆林站氣壓、氣溫逐小時(shí)演變

過程II:地面風(fēng)場上(圖6)大暴雨區(qū)附近在短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生前(8月10日22時(shí))存在明顯的地面輻合線(圖6a),觸發(fā)強(qiáng)對流天氣,其他時(shí)刻高空850和700 hPa存在切變線,有利于強(qiáng)對流天氣的維持。由圖7可知,8月10日20時(shí)—8月11日01時(shí),神木站的氣溫變化維持在18.5℃,8月11日02時(shí)氣溫下降幅度較小,說明強(qiáng)對流引起的雷暴相對較弱,沒有明顯的冷池形成,短時(shí)強(qiáng)降水的強(qiáng)度在20 mm·h-1左右;最大降水量發(fā)生在03—04時(shí),大暴雨區(qū)多個(gè)站的小時(shí)降水在35 mm以上,最大為49.2 mm,此時(shí)對應(yīng)地面溫度降至最低(17.5℃);之后溫度緩慢上升,短時(shí)強(qiáng)降水的落區(qū)和強(qiáng)度也開始減少。8月10日20時(shí)—8月11日08時(shí)地面溫度和氣壓變化基本一致(圖7),相關(guān)系數(shù)為0.77,說明雖然這次過程是冷空氣南下引發(fā)的強(qiáng)對流天氣,但發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水期間,冷空氣已滲透,沒有強(qiáng)雷暴引起的冷池堆積,因此氣溫和氣壓變化較小。

圖6 陜西北部地面風(fēng)場

圖7 8月10日22時(shí)—11日08時(shí)神木站氣壓、氣溫演變

過程I的地面中尺度輻合線是強(qiáng)對流天氣的觸發(fā)和發(fā)展條件,且輻合線長時(shí)間維持,有利于雷暴活動(dòng)的加強(qiáng),由此引發(fā)的雷暴高壓導(dǎo)致地面冷池堆積,從而引起地面氣溫減弱,氣壓顯著增加。過程II的地面輻合線相對較弱,但位置幾乎沒有改變,雖然小時(shí)降水強(qiáng)度不如過程I,但強(qiáng)降水時(shí)間持續(xù)較長,所以累積降水量較大;此外強(qiáng)對流活動(dòng)引起的雷暴發(fā)展不夠劇烈,氣溫和氣壓變化較小。

3.2 衛(wèi)星云圖分析

從衛(wèi)星云圖相當(dāng)黑體溫度(TBB)分布可以看出,8月7日14時(shí)(圖8a)陜西省北部在500 hPa副熱帶高壓邊緣開始出現(xiàn)中γ尺度對流云團(tuán),水平尺度不足20 km,云頂TBB最大為-62℃,此時(shí)該對流云團(tuán)對應(yīng)的地面輻合線在榆林、延安交界處,有一站開始出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水;隨著地面輻合的加強(qiáng)以及層結(jié)不穩(wěn)定的增加,云團(tuán)尺度逐漸增大,15時(shí)形成了多個(gè)水平尺度在40~70 km的β中尺度對流云團(tuán)。16時(shí)中β尺度對流云團(tuán)繼續(xù)合并發(fā)展,<-52℃的冷云面積超過2.5×104km2,云頂TBB中心強(qiáng)度低于-72℃,但此時(shí)的降水主要位于延安北部,且小時(shí)雨強(qiáng)為30 mm左右;隨著對流云團(tuán)的發(fā)展和緩慢東移,18時(shí)<-52℃的冷云面積超過6×104km2(圖8b),形成中尺度對流復(fù)合體(MCC),其中超過-72℃的中γ尺度強(qiáng)對流云團(tuán)恰好位于榆林城區(qū),使其出現(xiàn)66.3 mm·h-1的短時(shí)強(qiáng)降水,造成城區(qū)的短時(shí)暴雨天氣;19時(shí)云團(tuán)在原地開始減弱,TBB最大值降至-68℃,對應(yīng)最大雨強(qiáng)減至35 mm·h-1;20時(shí)<-52℃冷云區(qū)面積快速減小到2×104km2,短時(shí)強(qiáng)降水顯著減弱;21時(shí)(圖8c),強(qiáng)對流云團(tuán)東移消散,中心已移出陜西境內(nèi),降水逐漸停止。

圖8 2018年8月7日FY-2E衛(wèi)星TBB(單位:℃)的分布

過程II的云頂亮溫要明顯高于過程I(圖9),對流云團(tuán)發(fā)展高度較低,整個(gè)降水過程云頂中心TBB未能達(dá)到-62℃,且對流云團(tuán)相當(dāng)有組織,基本一直在榆林東北部呈橢圓狀。22時(shí)TBB大值區(qū)位于黑色圓點(diǎn)附近(圖9a),該云團(tuán)中心TBB為-53℃,水平尺度在100 km左右,對應(yīng)榆林站東部有區(qū)域站出現(xiàn)10~15 mm·h-1的短時(shí)強(qiáng)降水;之后該對流云團(tuán)緩慢東移,維持在榆林東北部的神木站,水平尺度沒有較大改變,中心TBB值也未發(fā)生較大改變(圖9b)。02—04時(shí),TBB<-52℃的云團(tuán)有所發(fā)展,尺度從30 km增加至100 km,此時(shí)對應(yīng)的短時(shí)強(qiáng)降水也有所增加,一些站點(diǎn)出現(xiàn)15~40 mm·h-1的雨強(qiáng),其中最大為03—04時(shí)神木的沙峁站(49.2 mm),位于云團(tuán)南部TBB梯度大值區(qū)。05時(shí),TBB<-52℃云區(qū)移出陜西境內(nèi)(圖9c),但在云團(tuán)南側(cè)TBB值的大梯度區(qū),依然出現(xiàn)了15~30mm·h-1的短時(shí)強(qiáng)降水,其中最大為36.2 mm·h-1。06時(shí)云團(tuán)強(qiáng)度顯著減弱,在南部TBB的梯度區(qū)分別出現(xiàn)40.3和25.5 mm·h-1的站點(diǎn)。之后隨著對流強(qiáng)度降低,云團(tuán)東移,降水減弱。

圖9 2018年8月10日22時(shí)—8月11日05時(shí)FY-2E衛(wèi)星TBB(單位:℃)的分布

兩次過程都受中尺度對流云團(tuán)影響,但過程II的云頂亮溫值要遠(yuǎn)高于過程I,即對流云團(tuán)發(fā)展高度較低。過程I的強(qiáng)降水與云頂TBB的低值區(qū)對應(yīng),尤其是<-72℃的中γ尺度強(qiáng)對流云團(tuán),是造成較強(qiáng)短時(shí)強(qiáng)降水的原因;過程II的強(qiáng)降水與對流云團(tuán)南側(cè)TBB梯度大值區(qū)相對應(yīng)。

3.3 雷達(dá)回波分析

過程I,8月7日14:03(圖10a),在榆林雷達(dá)的西南50~200 km,即副高外圍及地面輻合線的附近,已出現(xiàn)多個(gè)小尺度對流單體回波組成的片狀回波,最強(qiáng)單體中心強(qiáng)度達(dá)65 dBZ,片狀回波的前沿及周圍還有不斷新生成并發(fā)展的對流單體。榆林雷達(dá)站附近有2個(gè)尺度在50 km左右的對流單體逐漸發(fā)展,15:04(圖10b),兩個(gè)單體逐漸合并,且在周圍有不斷新生的小對流云團(tuán),同時(shí)西邊呈東北—西南向的線狀回波逐漸向榆林站靠近。15:35,0.5°仰角圖上可以清晰地看到,在線狀回波前側(cè)及南側(cè)較強(qiáng)對流云團(tuán)的西北方向,有明顯的陣風(fēng)鋒,這兩條陣風(fēng)鋒在沿著對流發(fā)展方向移動(dòng)過程中逐漸靠近,同時(shí)又觸發(fā)了新的對流,新生的對流泡發(fā)展成小對流單體,與之前的對流云團(tuán)結(jié)合后促進(jìn)對流繼續(xù)發(fā)展。17:00發(fā)展為對流主體呈東北—西南走向的片狀回波,對流云團(tuán)南北尺度接近200 km,其中夾雜著多個(gè)強(qiáng)度超過50 dBZ、尺度約50 km左右的強(qiáng)對流云團(tuán),這些小尺度的強(qiáng)回波對流云團(tuán)造成了榆林市區(qū)孟家灣鄉(xiāng)66.3 mm·h-1的短時(shí)強(qiáng)降水和中心廣場62.7 mm·h-1的局地短時(shí)強(qiáng)降水,造成短時(shí)大暴雨。15:00后在榆林城區(qū)上空一直存在>50 dBZ的強(qiáng)對流云團(tuán),尺度在20 km左右,18:26該云團(tuán)的回波強(qiáng)度還在55 dBZ左右,19:00整體減弱東移。

圖10 8月7日榆林站雷達(dá)組合反射率因子

17:25(圖10c)的0.5°仰角速度圖上,在雷達(dá)站西南側(cè)50 km的地方出現(xiàn)了正負(fù)速度對及速度模糊,退模糊后速度徑向速度可達(dá)20 m·s-1以上。統(tǒng)計(jì)表明[18]在0.5°仰角,距離雷達(dá)中心75 km內(nèi),如果徑向速度超過了20 m·s-1,出現(xiàn)雷暴大風(fēng)的幾率很高。實(shí)況顯示,該時(shí)段內(nèi)榆林城區(qū)出現(xiàn)了20.8 m·s-1的短時(shí)大風(fēng)。另外沿雷達(dá)徑向方向的中尺度速度輻合對表明在該處形成較強(qiáng)的輻合上升運(yùn)動(dòng),更有利于對流的持續(xù)發(fā)展和加強(qiáng)。

神木縣短時(shí)強(qiáng)降水從8月11日凌晨開始。從組合反射率因子分布可知,00:03雷達(dá)回波呈片狀分布,神木縣區(qū)域內(nèi)雷達(dá)回波強(qiáng)度不到40 dBZ,此時(shí)降水強(qiáng)度不到5 mm·h-1,距榆林雷達(dá)站東北部20 km左右的區(qū)域出現(xiàn)較小的對流云團(tuán),中心強(qiáng)度為45 dBZ,之后該對流云團(tuán)東移發(fā)展進(jìn)入神木縣內(nèi),發(fā)展最強(qiáng)時(shí)刻中心強(qiáng)度超過55 dBZ;00:58(圖11a)該云團(tuán)后部不斷有新生的小對流云團(tuán),造成了該區(qū)域內(nèi)發(fā)生了29.5 mm·h-1的短時(shí)強(qiáng)降水。榆林雷達(dá)站北部持續(xù)生成小的對流云團(tuán)東移進(jìn)入神木縣內(nèi),強(qiáng)度在50 dBZ左右的小對流云團(tuán)(圖11b),給神木縣多個(gè)站帶來了10~30 mm·h-1的短時(shí)強(qiáng)降水。最強(qiáng)短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生在03:00—04:00,從03:43(圖11c)的雷達(dá)回波可以看到,神木縣南部有2個(gè)強(qiáng)度在55 dBZ以上的對流單體,尺度不到20 km,這2個(gè)對流單體的發(fā)展和移動(dòng)給多站帶來了30 mm·h-1以上的短時(shí)強(qiáng)降水。05:45依然有較強(qiáng)回波的對流單體東移發(fā)展進(jìn)入神木縣境內(nèi),1站>40 mm·h-1的短時(shí)強(qiáng)降水,之后回波東移速度加快,對單體逐漸解體,強(qiáng)度減弱,08:00降水過程基本結(jié)束。

圖11 8月11日榆林站雷達(dá)組合反射率因子

過程I是在地面輻合線的觸發(fā)下生成的多個(gè)小對流單體快速發(fā)展,在合并加強(qiáng)過程中產(chǎn)生陣風(fēng)鋒,進(jìn)而加強(qiáng)對流并造成的短時(shí)強(qiáng)降水過程,且伴隨雷暴大風(fēng);在雷達(dá)回波圖上顯示為積狀云降水回波,后期發(fā)展為層狀積狀云混合降水回波。過程II是在上游地區(qū)不斷有較強(qiáng)的對流云團(tuán)生成,在東移過程中經(jīng)過神木縣境內(nèi)加強(qiáng),且這種“列車效應(yīng)”持續(xù)時(shí)間較長,因此造成了神木縣的短時(shí)大暴雨;整個(gè)過程在雷達(dá)回波圖上顯示為大片層狀云中嵌著積狀云混合降水。過程I的對流強(qiáng)度大于過程II,因此小時(shí)雨強(qiáng)較大,而過程II的持續(xù)時(shí)間較久,因而過程總降水量較大。

4 結(jié)論

通過對陜西省榆林市8月發(fā)生的兩次短時(shí)大暴雨過程的環(huán)流背景、中尺度特征、衛(wèi)星云圖及雷達(dá)回波進(jìn)行特征分析并進(jìn)行比較,得出以下結(jié)論:

(1)兩次過程發(fā)生時(shí)間差距僅3 d,但背景場屬于兩類完全不同的天氣形勢,過程I是典型的副熱帶高壓外圍受短波槽擾動(dòng)引起的干對流天氣,過程II則是冷渦后部冷空氣南下引起的濕對流天氣。

(2)過程I的強(qiáng)對流環(huán)境參數(shù)均優(yōu)于過程II,說明副熱帶高壓外圍觸發(fā)的對流發(fā)展更旺盛,不穩(wěn)定能量強(qiáng)、暖云層較厚是造成短時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)度較大的原因;而冷渦后部由冷空氣強(qiáng)迫觸發(fā)的對流性天氣相對較弱,這種情況下K指數(shù)指示效果一般不明顯。

(3)過程I由地面中尺度輻合線觸發(fā)和加強(qiáng),對流發(fā)展旺盛,強(qiáng)烈的對流造成了下沉氣流堆積向四面擴(kuò)散,從而產(chǎn)生雷暴使短時(shí)強(qiáng)降水期間地面溫度和氣壓呈負(fù)相關(guān);過程II地面中尺度輻合系統(tǒng)較弱,移動(dòng)緩慢,雷暴活動(dòng)較弱,過程期間溫度和地面氣壓變化一致。

(4)在衛(wèi)星云圖上,過程I的短時(shí)強(qiáng)降水與云頂TBB的低值區(qū)對應(yīng),過程II的則與對流云團(tuán)南側(cè)TBB梯度大值區(qū)對應(yīng),且過程I的MCS維持時(shí)間明顯小于過程II。

(5)過程I在雷達(dá)圖上有獨(dú)立的對流單體,在其發(fā)展過程中產(chǎn)生強(qiáng)雷暴作用形成陣風(fēng)鋒以觸發(fā)和加強(qiáng)對流,中γ尺度強(qiáng)對流云團(tuán)造成的極端小時(shí)降水量是造成局地短時(shí)大暴雨的主要原因;過程II以層狀云積狀云混合回波為主,>40 dBZ的對流云團(tuán)更長時(shí)間的“列車效應(yīng)”是造成局地短時(shí)大暴雨的原因。兩次過程造成短時(shí)強(qiáng)降水強(qiáng)度較大的云團(tuán)均為中-γ尺度。

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