王秀萍，賽 瀚，劉曉初，李 燕

（1.中國(guó)氣象局沈陽(yáng)大氣環(huán)境研究所，遼寧 沈陽(yáng) 110166；2.大連市氣象臺(tái)，遼寧 大連 116001）

暴雨是中國(guó)夏季主要的災(zāi)害性天氣之一，暴雨預(yù)報(bào)是氣象工作者一直以來(lái)面臨的難題。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，暴雨引起的城市內(nèi)澇以及次生災(zāi)害給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成的損失越來(lái)越大，因此對(duì)暴雨的預(yù)報(bào)和研究備受關(guān)注和重視。早在20 世紀(jì)70 年代，雷雨順等[1-2]研究分析暴雨發(fā)生發(fā)展時(shí)指出，整層高濕環(huán)境是產(chǎn)生特大暴雨的重要條件。陶詩(shī)言[3]指出，暴雨天氣是各種不同尺度天氣系統(tǒng)相互作用的結(jié)果，暴雨的發(fā)生不僅需要有利的大尺度環(huán)流背景、充足的水汽供應(yīng)，還需要持久的上升運(yùn)動(dòng)以及位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)建立。隨后很多氣象工作者從不同方面對(duì)暴雨發(fā)生、發(fā)展機(jī)理及成因進(jìn)行一系列分析研究[4-11]。研究發(fā)現(xiàn)，暴雨往往發(fā)生在有利的大尺度環(huán)流條件下，由中小尺度對(duì)流天氣系統(tǒng)造成[4-6]；高、低空急流配合作用為暴雨提供水汽輸送、熱力和動(dòng)力條件[7-8]；地面中尺度輻合線觸發(fā)對(duì)流發(fā)展，特殊地形作用造成中低層氣流輻合抬升，對(duì)降水增幅有不可忽視的作用[9-11]等，以上這些研究對(duì)暴雨的預(yù)報(bào)提供了一定的指導(dǎo)和參考依據(jù)。大連地處遼東半島南端，東瀕黃海，西臨渤海，南與山東半島隔海相望，北倚遼闊的東北平原。由于當(dāng)?shù)乇┯甑耐话l(fā)性和局地性較強(qiáng)，再加上特殊的地理位置及地形特點(diǎn)，使得大連地區(qū)暴雨的預(yù)報(bào)和研究難度加大。為此，很多氣象工作者[12-16]從大尺度環(huán)流形勢(shì)、水汽條件、高低空急流、衛(wèi)星云圖、雷達(dá)圖和數(shù)值模擬等方面對(duì)本地暴雨展開(kāi)了眾多研究，研究成果對(duì)指導(dǎo)該地區(qū)暴雨預(yù)報(bào)起著重要的指導(dǎo)作用，但對(duì)某些暴雨過(guò)程降水落區(qū)和強(qiáng)度的預(yù)報(bào)仍存在較大偏差，因此有必要對(duì)預(yù)報(bào)偏差較大的強(qiáng)暴雨過(guò)程進(jìn)行分析研究。2020 年8 月31 日—9 月1 日大連地區(qū)出現(xiàn)一次副熱帶高壓邊緣暴雨到大暴雨，局部特大暴雨過(guò)程。當(dāng)時(shí)跟進(jìn)式的預(yù)報(bào)和服務(wù)在此次暴雨過(guò)程中發(fā)揮很大作用，但是對(duì)降水落區(qū)和降水強(qiáng)度的預(yù)報(bào)均與實(shí)況相比偏差較大，對(duì)降水極端性的估計(jì)也存在很大不足。因此，本文利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料、自動(dòng)站逐時(shí)降雨量資料、NCEP 逐6 h 1°×1°再分析資料，對(duì)此次暴雨過(guò)程的大尺度環(huán)流背景、水汽輸送條件以及動(dòng)力、熱力機(jī)制等方面總結(jié)預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，從而加深對(duì)副熱帶高壓邊緣暴雨的認(rèn)識(shí)，提高對(duì)此類暴雨的預(yù)報(bào)預(yù)警能力，更好地為防災(zāi)減災(zāi)提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，有效預(yù)防或減小暴雨造成的危害。

1 資料和方法

本文使用2020 年8 月31 日大連探空站資料，2020 年8 月31 日—9 月1 日大連地區(qū)區(qū)域自動(dòng)站逐小時(shí)降雨量資料以及美國(guó)國(guó)家環(huán)境氣象預(yù)報(bào)中心（NCEP/NCAR）逐6 h 再分析資料（每日4 次、水平分辨率為1°×1°、垂直方向共31 層）。利用NCEP/NCAR 再分析資料分析大尺度環(huán)流背景、垂直結(jié)構(gòu)特征，計(jì)算特大暴雨中心區(qū)域的動(dòng)力、熱力物理量分布。

2 結(jié)果分析

2.1 降水實(shí)況

2020 年8 月31 日08 時(shí)—9 月1 日01 時(shí)（北京時(shí)，下同），大連地區(qū)出現(xiàn)暴雨到大暴雨，局地特大暴雨（圖1）。此次過(guò)程降雨帶呈東北—西南向分布，平均降雨量為71.5 mm，220 個(gè)區(qū)域自動(dòng)站有50%的站累積雨量＞50 mm，＞100 mm 的站點(diǎn)達(dá)到28%，＞250 mm 的有3 站。最強(qiáng)特大暴雨中心位于普蘭店區(qū)雙塔鎮(zhèn)珍珠河，過(guò)程降雨量為264.9 mm，其次是莊河市荷花山鄉(xiāng)同巨鎮(zhèn)和桂云花鄉(xiāng)，降雨量分別高達(dá)261.8 和250.6 mm；31 日22—23 時(shí)在莊河市步云山鄉(xiāng)出現(xiàn)最強(qiáng)小時(shí)降雨，為113.1 mm。此次過(guò)程有4 個(gè)自動(dòng)站出現(xiàn)1 h 雨量＞100 mm，突破這4個(gè)站有自動(dòng)站降雨記錄以來(lái)小時(shí)雨強(qiáng)極值，是一次非常典型的極端短時(shí)強(qiáng)降雨[17]。

圖1 2020 年8 月31 日08 時(shí)—9 月1 日01 時(shí)大連地區(qū)降水量空間分布（單位：mm）

分析大連地區(qū)220 個(gè)區(qū)域雨量站逐小時(shí)降雨量演變情況可知，強(qiáng)降雨主要集中在31 日16—23 時(shí)，降雨期間出現(xiàn)連續(xù)8 h 雨強(qiáng)＞20 mm/h 的短時(shí)強(qiáng)降雨，21—22 時(shí)出現(xiàn)站數(shù)最多，為29 站；19—23 時(shí)出現(xiàn)連續(xù)5 h 雨強(qiáng)＞50 mm/h 的極端短時(shí)強(qiáng)降雨，也是21—22 時(shí)出現(xiàn)站數(shù)最多，為13 站；尤其20—23 時(shí)降雨強(qiáng)度最大，有4 個(gè)站雨強(qiáng)＞100 mm/h。此次強(qiáng)降雨過(guò)程共造成瓦房店市、普蘭店區(qū)、莊河市3 個(gè)地區(qū)20 多萬(wàn)人受災(zāi)，城市內(nèi)澇和次生災(zāi)害嚴(yán)重，給當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)7.8 億元。

此次過(guò)程具有暴雨和大暴雨覆蓋面廣，強(qiáng)降雨時(shí)段集中，對(duì)流特征明顯，暴雨強(qiáng)度大，單站小時(shí)降雨極端，災(zāi)害損失重等特點(diǎn)。

2.2 大尺度環(huán)境場(chǎng)特征分析

2.2.1 環(huán)流背景場(chǎng)分析

2020 年8 月31 日08 時(shí)（圖2a），200 hPa 大連地區(qū)上空存在明顯的高空急流，脊線呈東北—西南向，從內(nèi)蒙古西部向東一直延伸到東北地區(qū)，大連地區(qū)處于200 hPa 急流軸南側(cè)輻散區(qū)內(nèi)。500 hPa 中高緯高度場(chǎng)呈“兩脊一槽”形勢(shì)，烏拉爾山—巴爾喀什湖上空為高壓脊，鄂霍次克海上空受高壓脊控制，貝加爾湖到蒙古國(guó)為高空槽，其上空槽線呈東北—西南走向。副高發(fā)展比較強(qiáng)盛，位置偏西偏北，北界維持在39°N 附近，588 dagpm 等值線控制山東半島地區(qū)。9 號(hào)臺(tái)風(fēng)“美莎克”沿著副高南側(cè)偏東氣流向西偏北移動(dòng)，造成副高588 dagpm 線向北凹進(jìn)，因而副高南部被擠壓，但副高北界位置穩(wěn)定，副高外圍的西南暖濕氣流不斷向北輸送，為暴雨區(qū)提供水汽和動(dòng)力條件。850 hPa 風(fēng)場(chǎng)，大連地區(qū)為西南風(fēng)控制，處于副高邊緣的大連至煙臺(tái)地區(qū)存在東北—西南向的暖式切變線，暖濕氣流在切變線處輻合抬升，有利于形成暴雨天氣。31 日20 時(shí)（圖2b）副高穩(wěn)定少動(dòng)，受其阻擋，500 hPa 高空槽引導(dǎo)冷空氣疊置在中低層強(qiáng)暖平流之上，進(jìn)一步增加了大氣位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)，給該地區(qū)帶來(lái)強(qiáng)降雨天氣。之后隨著低空急流向東移動(dòng)，強(qiáng)降雨區(qū)隨之向東北擴(kuò)展和傳播。

圖2 2020 年8 月31 日08時(shí)（a）和20 時(shí)（b）500 hPa 位勢(shì)高度（黑色實(shí)線，單位：dagpm）、850 hPa 溫度場(chǎng)（紅色虛線，單位：℃）、風(fēng)場(chǎng)（風(fēng)向桿，單位：m/s）和200 hPa 超過(guò)30 m/s 急流區(qū)（陰影區(qū)，單位：m/s）（黑色粗實(shí)線代表850 hPa 暖式切變線；紅色方框代表大連地區(qū)）

綜上所述，此次暴雨過(guò)程發(fā)生在遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的有利背景下，由副高、500 hPa 高空槽和850 hPa暖式切變線共同影響所致。大連地區(qū)處于副高邊緣，副高和遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)外圍的偏南氣流為暴雨區(qū)輸送充沛的水汽，暖濕氣流在切變線處輻合抬升，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，從而產(chǎn)生強(qiáng)降雨，為此次大暴雨的產(chǎn)生提供有利的大尺度環(huán)流背景場(chǎng)。

2.2.2 探空資料分析

由2020 年8 月31 日08 時(shí)大連站的探空?qǐng)D可知，低層到高層風(fēng)場(chǎng)隨高度順轉(zhuǎn)，說(shuō)明整層為暖平流。地面到500 hPa 為暖濕空氣，而500 hPa 以上為干冷空氣，這種上干冷、下暖濕的結(jié)構(gòu)有利于大連地區(qū)上空產(chǎn)生對(duì)流不穩(wěn)定。31 日08 時(shí)暴雨發(fā)生前，自由對(duì)流高度LFC 為753.1 hPa，抬升凝結(jié)高度（TCL）為971.1 hPa，說(shuō)明水汽凝結(jié)高度低，有利于降雨形成；大氣的濕層厚度為3 442.5 m，暖云層厚度約4 510.5 m。一般情況下，濕層厚度達(dá)到700 hPa 就容易出現(xiàn)暴雨[18]；暖云層厚度達(dá)到4 000 m 就算深厚。此次過(guò)程暴雨發(fā)生前，濕層和暖云層深厚，具備產(chǎn)生暴雨的條件。31 日20 時(shí)，對(duì)流層中低層西南風(fēng)風(fēng)速明顯增強(qiáng)，濕層和暖云層進(jìn)一步加厚，濕層厚度達(dá)到3 492.9 m，暖云層厚度達(dá)到5 180 m。Davis[19]和俞小鼎等[17]研究指出，暖云層厚度越大，降水效率越高，越有利于強(qiáng)降水的產(chǎn)生。由此可見(jiàn)，“8·31”過(guò)程濕層和暖云層深厚，云底高度較低，是導(dǎo)致產(chǎn)生高效率強(qiáng)降雨的有利條件。

2.2.3 水汽條件分析

研究表明[18]，暴雨的產(chǎn)生離不開(kāi)充足的水汽條件。由特大暴雨中心（122.5°E，39.8°N）比濕和相對(duì)濕度的高度—時(shí)間剖面（圖3）可以看出，降水開(kāi)始前，8 月31 日08 時(shí)，700 hPa 以下相對(duì)濕度超過(guò)80%，隨著降雨開(kāi)始，低層相對(duì)濕度和比濕迅速增加并向高層伸展，飽和層厚度不斷增加；20 時(shí)強(qiáng)降雨期間，飽和層厚度垂直伸展到400 hPa 附近，深厚飽和層的出現(xiàn)為強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)的發(fā)展提供了良好的水汽條件，有利于降雨加強(qiáng)；之后，隨著飽和層厚度迅速降低，降雨也隨之結(jié)束。由31 日08—20 時(shí)比濕可知，31 日08 時(shí)降雨開(kāi)始前，850 hPa 比濕為12 g/kg，達(dá)到區(qū)域暴雨閾值[20]。隨著降雨的加強(qiáng)，從地面到高空比濕不斷增大，整體呈現(xiàn)上凸結(jié)構(gòu)，20 時(shí)850 hPa比濕＞14 g/kg，超過(guò)區(qū)域暴雨的閾值，而且近地層比濕＞18 g/kg，表明中低空水汽特別充足，此時(shí)降雨強(qiáng)度開(kāi)始增大；隨著比濕快速減小，濕層厚度迅速下降，降雨也趨于結(jié)束。

圖3 2020 年8 月30 日08 時(shí)—9 月1 日08 時(shí)比濕（等值線，單位：g/kg）與相對(duì)濕度（陰影，單位：%）（a）和水汽通量散度（陰影，單位：×10-7g·hPa/（cm2·s））與垂直速度（虛線，單位：×10-1 hPa/s）的時(shí)間—高度垂直剖面（b）

暴雨過(guò)程能夠維持，不僅需要暴雨外圍區(qū)有充足的水汽輸送，還要有強(qiáng)烈的水汽輻合。水汽輸送源與匯的強(qiáng)弱用水汽通量散度大小反映，其負(fù)值越大，表示水汽通量匯合越強(qiáng)，越有利于強(qiáng)降雨產(chǎn)生[18，21]。由特大暴雨中心（122.5°E，39.8°N）水汽通量散度和垂直速度的時(shí)間—高度垂直剖面（圖3b）可知，31 日08—20 時(shí)，暴雨區(qū)上空500 hPa 以下呈現(xiàn)上升運(yùn)動(dòng)特征，強(qiáng)上升中心位于650 hPa，同時(shí)，水汽通量輻合不斷增強(qiáng)，輻合層次也逐漸抬升，達(dá)到650 hPa 附近；31 日20 時(shí)900 hPa 以下低層形成水汽通量輻合中心，最大值超過(guò)-140×10-7g·hPa/（cm2·s），并且處于上升運(yùn)動(dòng)區(qū)內(nèi)，此時(shí)降雨強(qiáng)度開(kāi)始增大，21—22時(shí)普蘭店區(qū)雙塔鎮(zhèn)珍珠河站1 h 降雨量達(dá)108.4 mm，22—23 時(shí)莊河步云山鄉(xiāng)1 h 降雨量達(dá)113.1 mm；9月1 日02 時(shí)之后，隨著中低空轉(zhuǎn)為下沉運(yùn)動(dòng)，同時(shí)水汽通量散度變?yōu)檎?，即為水汽通量輻散，降雨也隨之減弱停止。

綜上，降雨強(qiáng)度與水汽飽和層厚度及比濕含量有著較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。850 hPa 比濕＞14 g/kg 和比濕向高空的凸起對(duì)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)具有明顯的指示意義；近地層強(qiáng)水汽通量輻合中心與上升運(yùn)動(dòng)區(qū)的有效配合是預(yù)報(bào)強(qiáng)降雨的重要條件。

3 暴雨的動(dòng)力和熱力機(jī)制分析

3.1 大氣熱力不穩(wěn)定特征

假相當(dāng)位溫（θse）是綜合反映大氣中的能量分布、垂直穩(wěn)定度狀況和大氣濕斜壓性的物理量[22]，其垂直分布與對(duì)流性天氣的發(fā)生有著較大的關(guān)系，假相當(dāng)位溫隨高度減小說(shuō)明大氣層結(jié)是不穩(wěn)定，θse隨高度增加減小得越快，氣層對(duì)流不穩(wěn)定性越強(qiáng)。

分析2020 年8 月31 日08 時(shí)850 hPa 的θse分布可知，“8·31”過(guò)程發(fā)生前，山東半島地區(qū)存在中心強(qiáng)度達(dá)351 K 的高能舌，高能舌向遼東半島地區(qū)伸展，高能舌西北部存在θse等值線密集帶（鋒區(qū)），大連位于高能舌的頂部，有利于產(chǎn)生強(qiáng)降雨。圖4 為此次大暴雨過(guò)程沿122.5°E 的θse垂直剖面。31 日08 時(shí)（圖4a），大連地區(qū)38°N 以南，近地面假相當(dāng)位溫為351 K，中層700 hPa 存在一低值中心，強(qiáng)度為342 K，在38°N 以北θse等值線有明顯的傾斜；由于西南暖濕氣流對(duì)水汽和不穩(wěn)定能量的輸送，中層假相當(dāng)位溫迅速升至348 K，并且對(duì)流層中高層在降雨過(guò)程中一直維持這種高能結(jié)構(gòu)；至31 日20 時(shí)強(qiáng)降雨期間（圖4b），500 hPa 以下假相當(dāng)位溫保持在348 K，大連地區(qū)39°N 附近存在θse等值線密集帶（鋒區(qū)）和陡立區(qū)。吳國(guó)雄等[23]研究指出，θse的陡立區(qū)容易出現(xiàn)渦度的傾斜發(fā)展，是渦旋發(fā)展的重要區(qū)域。大連地區(qū)39°N 附近存在渦旋發(fā)展，有利于低層能量和水汽向上輸送，產(chǎn)生強(qiáng)降雨。隨著切變線的東移，大連地區(qū)的假相當(dāng)位溫明顯減弱，降雨隨之結(jié)束。

圖4 2020 年8 月31 日08 時(shí)（a）、20 時(shí)（b）假相當(dāng)位溫θs（e黑色實(shí)線，單位：K）和比濕（陰影，單位：g/kg）沿122.5°E 的經(jīng)向—高度剖面（黑色陰影區(qū)為地形）

暴雨發(fā)生前大氣處于對(duì)流不穩(wěn)定，對(duì)流層中層為不穩(wěn)定能量的低值區(qū)，高能舌控制大連地區(qū)，使得大氣增暖增濕，出現(xiàn)假相當(dāng)位溫密集帶和陡立區(qū)，鋒區(qū)的動(dòng)力強(qiáng)迫和渦旋發(fā)展有利于低層能量和水汽向上輸送，產(chǎn)生強(qiáng)降雨。

3.2 高、低空急流耦合動(dòng)力作用

高、低空急流與暴雨關(guān)系密不可分[24-26]。通常把對(duì)流層上部風(fēng)速≥30 m/s 的強(qiáng)風(fēng)速帶稱為高空急流；把600～900 hPa 風(fēng)速≥12 m/s 的西南風(fēng)氣流帶稱為低空急流[27-28]。高、低空急流的作用是為暴雨提供水汽輸送、動(dòng)力和熱力條件的重要機(jī)制。由沿122.5°E 全風(fēng)速、風(fēng)場(chǎng)和垂直速度的垂直剖面（圖5）可見(jiàn)，31 日08 時(shí)降水開(kāi)始前（圖5a），大連地區(qū)上空（38.5°～40°N）600 hPa 以下為一致的偏南風(fēng)，風(fēng)速較弱，存在弱上升氣流，200 hPa 存在高空急流，急流中心在250 hPa 附近，中心值達(dá)到48 m/s，說(shuō)明高空有較強(qiáng)的輻散。隨著降雨開(kāi)始，高空急流增強(qiáng)，降雨凝結(jié)潛熱的釋放，暴雨區(qū)上空出現(xiàn)自高層向下的大風(fēng)速舌，引起中低層西南風(fēng)風(fēng)速加強(qiáng)。20 時(shí)（圖5b），高空急流中心值達(dá)到52 m/s，38°～40°N 不同高度大氣偏南風(fēng)風(fēng)速顯著加強(qiáng)，600 hPa 至地面風(fēng)速均＞12 m/s，并且存在2 個(gè)大風(fēng)速中心，一個(gè)中心位于650 hPa 附近，最大風(fēng)速＞18 m/s；另一個(gè)中心位于950 hPa 附近，最大風(fēng)速＞16 m/s，說(shuō)明出現(xiàn)低空和超低空急流。同時(shí)，在40°N 附近，500 hPa 以下產(chǎn)生較強(qiáng)垂直上升氣流，最強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)中心位于700～900 hPa，這說(shuō)明高、低空急流耦合的區(qū)域產(chǎn)生較強(qiáng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)。隨著降雨系統(tǒng)東移，低空西南急流明顯減弱，超低空急流隨之消失，降雨區(qū)也向東北移動(dòng)。

圖5 2020 年8 月31 日08 時(shí)（a）、20 時(shí)（b）全風(fēng)速（黑色實(shí)線，單位：m/s）、風(fēng)矢量（風(fēng)向桿）和垂直速度（陰影，單位：×10-1 hPa/s）沿122.5°E 的垂直剖面（黑色陰影區(qū)為地形）

高空急流提供強(qiáng)的輻散“抽吸”作用，降雨凝結(jié)潛熱釋放引起中低層偏南風(fēng)風(fēng)速不斷加強(qiáng)，暴雨區(qū)上空出現(xiàn)低空和超低空急流，高、低空急流耦合的區(qū)域產(chǎn)生較強(qiáng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)，超低空急流的出現(xiàn)為此次暴雨的產(chǎn)生、發(fā)展和加強(qiáng)發(fā)揮關(guān)鍵作用。

3.3 鋒生的動(dòng)力作用

由于在計(jì)算相當(dāng)位溫時(shí)考慮的是完全飽和的濕空氣，實(shí)際大氣并不滿足處處飽和?；诖耍珿ao 等[29]通過(guò)在相當(dāng)位溫中引入凝結(jié)幾率函數(shù)提出廣義位溫的概念，凝結(jié)潛熱加熱大值區(qū)與廣義位溫大值區(qū)相對(duì)應(yīng)，廣義位溫具體計(jì)算公式見(jiàn)文獻(xiàn)[28，30]。研究表明[28-29]，廣義位溫公式中增強(qiáng)了水汽的貢獻(xiàn)，因而能更好地體現(xiàn)水汽凝結(jié)潛熱釋放對(duì)維持強(qiáng)降雨的作用。廣義位溫對(duì)于描述干濕共存的非均勻飽和大氣是非常重要和有效的物理量。

由2020 年8 月31 日20 時(shí)廣義位溫沿122.5°E的經(jīng)向—高度剖面（圖6a）可知，強(qiáng)降雨期間，暴雨區(qū)上空由于降雨凝結(jié)潛熱的釋放，引起39°～41°N 上空900～450 hPa 廣義位溫區(qū)向下伸展，呈狹窄的漏斗狀分布，高值區(qū)在900～700 hPa。并且漏斗兩側(cè)存在廣義位溫等值線密集帶和陡立區(qū)，說(shuō)明漏斗兩側(cè)存在明顯的廣義位溫梯度區(qū)。暴雨區(qū)位于漏斗北側(cè)較大廣義位溫梯度區(qū)，大氣表現(xiàn)顯著的濕斜壓性，有利于鋒生。

鋒生是反映動(dòng)力作用的綜合物理量，鋒生與暴雨的形成和加強(qiáng)十分密切，鋒面強(qiáng)度用鋒生函數(shù)表示。由于本次暴雨過(guò)程濕度較大，可近似看作濕絕熱過(guò)程，因而選用假相當(dāng)位溫（θse）計(jì)算鋒生函數(shù)（F），具體鋒生函數(shù)計(jì)算公式見(jiàn)文獻(xiàn)[31]。由2020 年8月31 日20 時(shí)鋒生函數(shù)沿122.5°E 的經(jīng)向—高度剖面（圖6b）可知，較顯著的鋒生位于500 hPa 以下，900 hPa 附近鋒生最強(qiáng)，鋒生強(qiáng)度達(dá)到25×10-9～30×10-9K/（m·s），鋒生函數(shù)高值區(qū)與廣義位溫最大梯度區(qū)對(duì)應(yīng)（圖6a）。強(qiáng)降雨期間，由于中低層出現(xiàn)低空和超低空急流，西南風(fēng)加強(qiáng)導(dǎo)致鋒區(qū)上形成強(qiáng)烈的暖平流，最強(qiáng)暖平流中心位于600 hPa 附近，中心值達(dá)5×10-4～10×10-4K/s，強(qiáng)暖平流促使大氣斜壓性和鋒生顯著加強(qiáng)，造成整層飽和大氣抬升，最終形成大暴雨天氣。

由此可見(jiàn)，暴雨區(qū)上空存在廣義位溫等值線密集帶和陡立區(qū)，低空西南風(fēng)急流的加強(qiáng)導(dǎo)致鋒區(qū)上形成強(qiáng)烈的暖平流，強(qiáng)暖平流促使大氣斜壓性顯著加強(qiáng)，有利于暖鋒鋒生，從而造成整層飽和大氣的抬升，最終導(dǎo)致強(qiáng)降雨的產(chǎn)生。

4 結(jié)論和討論

通過(guò)對(duì)2020 年8 月31 日大連地區(qū)一次副熱帶高壓邊緣暖鋒暴雨過(guò)程的大尺度環(huán)境場(chǎng)特征以及動(dòng)力、熱力機(jī)制進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論：

（1）降水過(guò)程發(fā)生在遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的有利背景下，由副高、500 hPa 高空槽和850 hPa 暖式切變線共同影響所致。大連地區(qū)位于副高北側(cè)邊緣，臺(tái)風(fēng)活動(dòng)造成副高西伸北抬，副高邊緣和遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)外圍的偏南暖濕氣流為暴雨區(qū)輸送充足的水汽條件，暖濕氣流在切變線處輻合抬升，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，為強(qiáng)降雨的產(chǎn)生提供了有利的大尺度環(huán)流背景。

（2）暴雨發(fā)生前大氣處于對(duì)流不穩(wěn)定，濕層和暖云層深厚，云底高度較低，具有產(chǎn)生較高降雨效率的有利條件。

（3）降雨強(qiáng)度與水汽飽和層厚度和比濕含量有著較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，水汽飽和層厚度和比濕含量向高空的凸起對(duì)強(qiáng)降雨的預(yù)報(bào)具有明顯的指示意義。850 hPa 比濕＞14 g/kg，超過(guò)區(qū)域暴雨閾值；近地層形成強(qiáng)水汽通量輻合中心，并與上升運(yùn)動(dòng)區(qū)有效配合是預(yù)報(bào)強(qiáng)降雨的重要條件。

（4）降雨期間，高空西風(fēng)急流提供強(qiáng)的輻散“抽吸”作用，對(duì)流層中下層西南風(fēng)風(fēng)速快速加強(qiáng)和向下傳播，出現(xiàn)低空和超低空急流，高、低空急流耦合作用形成強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，為暴雨的形成提供強(qiáng)有利的動(dòng)力抬升條件。超低空急流的出現(xiàn)，對(duì)暴雨的產(chǎn)生、發(fā)展和維持發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。

（5）暴雨區(qū)上空存在廣義位溫等值線密集帶和陡立區(qū)，由于降雨凝結(jié)潛熱釋放而引起廣義位溫高值區(qū)呈漏斗狀向下伸展，中低層強(qiáng)暖平流促使?jié)裥眽盒燥@著增強(qiáng)，有利于暖鋒鋒生，從而導(dǎo)致整層飽和大氣的抬升，最終產(chǎn)生強(qiáng)降雨天氣。

本文僅從天氣診斷的角度對(duì)2020 年8 月31 日大連地區(qū)暴雨過(guò)程的環(huán)境場(chǎng)特征和動(dòng)熱力機(jī)制進(jìn)行了分析，指出了有利的大尺度環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)，高、低空和超低空急流，熱力、動(dòng)力條件，水汽輸送條件等是造成此次大連地區(qū)暖鋒暴雨形成的原因。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)造成對(duì)此次暴雨過(guò)程預(yù)報(bào)偏差較大原因在于，數(shù)值預(yù)報(bào)模式對(duì)降雨強(qiáng)度和降雨落區(qū)的預(yù)報(bào)，與實(shí)況相比偏差較大；沒(méi)有考慮到出現(xiàn)邊界層急流，邊界層急流和地形如何作用？以及地形在降水強(qiáng)度的影響中占據(jù)了多大貢獻(xiàn)？對(duì)這些情況考慮嚴(yán)重不足。由于在充沛的水汽輸送背景下，降水落在哪里，常與500 hPa 引導(dǎo)氣流和低空急流密切相關(guān)，低空急流與邊界層急流的耦合及其產(chǎn)生的上升運(yùn)動(dòng)，是造成局地強(qiáng)降水的根本原因。另外，低空急流尤其是邊界層急流又常與地形密切相關(guān)。地形對(duì)氣流和降水的影響有動(dòng)力和熱力2 個(gè)方面，在地形熱力抬升和動(dòng)力阻擋抬升的共同作用下，強(qiáng)降水一般出現(xiàn)在地形迎風(fēng)坡一側(cè)。以上這些均有待于通過(guò)數(shù)值模擬和更多相關(guān)個(gè)例的研究來(lái)解答。