临汾市“2013—07—12”区域性暴雨天气过程分析

2014-05-19卫甜戴有学张淑琴丁亨

科技与创新 2014年4期

卫甜+戴有学+张淑琴+丁亨

摘要：利用自动站观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和多普勒雷达资料，针对2013-07-12—13临汾地区暴雨天气，从天气背景、主要影响系统、物理量场和雷达图像特征等方面进行了分析。结果表明，此次暴雨天气主要是由副热带高压边缘的暖湿气流与东路南下的冷空气交汇，低层暖湿切变和不稳定层结产生的；高空急流的维持和低层辐合、高层辐散的流场配置，为暴雨的产生提供了有利的条件。在雷达反射率图中，暴雨和大暴雨落区、强回波区相对应。

关键词：暴雨；背景与系统；物理量场；雷达回波

中图分类号：P458.1+21.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0141-03

暴雨是夏季常见的一种灾害性天气，它的出现容易引发局地山洪、滑坡和泥石流等自然灾害，威胁人民的生命、财产安全，因此，对暴雨的预报方法进行研究和总结是非常必要的。暴雨的发生是多种尺度天气系统相互作用的结果，其中，大尺度环流对暴雨的发生有着明显的制约作用，而中尺度系统则是造成暴雨天气的直接影响系统。通过高空资料、物理量场和雷达资料结合自动站资料对2013-07-12发生在临汾地区的一次暴雨天气过程进行分析，以期为暴雨预报提供参考。

1 雨情

2013-07-08临汾市开始出现持续性大范围降水。在前期连续降水的情况下，2013-07-12—13临汾市大部出现中雨，局地出现暴雨、大暴雨较强的降水。其中24 h降水量超过50 mm的自动站有7个，达到暴雨标准，强降水主要出现在12日（最大降水是永和，为87.6 mm，降水达18.7 mm/h，如图2所示），13日虽然持续降水，但降水量相对前一天有所减弱，出现暴雨天气的站也明显减少。由图1可知，此次降水分布极不均匀，大量降水主要集中在临汾市北部，由北向南降水量逐渐减少，其中曲沃、侯马无降水，襄汾、翼城仅有小雨量级的降水，平均降水量为58.7 mm。

2 形势分析

2.1 200 hPa和500 hPa环流形势

此次天气过程高空形势相对来说比较稳定，本文主要分析了2013-07-12T08：00 500 hPa环流和200 hPa高空急流特征。从图3可以看出，在200 hPa上，新疆上空和蒙古国中部至日本海一带上空有高空急流（最大风速达48 m/s以上），该急流在此次强降水天气中稳定存在，在高空急流入口区的右侧高空辐散明显，由于辐散的抽吸作用将产生强的上升运动，而临汾市正处于高空急流入口区的右侧，为上升运动提供了有利的条件。

在500 hPa天气图上，整个西风带比较平缓，中高纬度地区表现出较弱的两槽、两脊形势，两脊分别位于蒙古国东部至我国内蒙古中部和西西伯利亚至巴湖一带，两脊均较弱且位置偏北。副热带高压主体偏西偏北，控制着我国长江下游和华南地区，副高584线位于山西省北部，临汾市一直处于副高584内部附近的偏西气流中。由于副高的阻挡作用，北部的低槽偏北移过。2013-07-12T08：00，贝加尔湖形成一闭合低涡，与低涡配合的西北—东南向的低槽一直延伸至山西省中部，与我国东北—西南向的槽很接近，引导东路冷空气西南下，与副高外围带来的西南暖湿气流共同影响临汾市。温度槽东移缓慢，2013-07-12T20：00位于山西省中北部一带，临汾市处冷温槽前，到2013-07-13T20：00，温度槽南压，临汾地区处于温度槽后，高空冷空气减弱，随之降水减弱、结束，具体情况见图4.

2.2 700 hPa形势分析

在700 hPa图上，2013-07-12T08：00，312 gdPm线位于山西省南部，临汾市处于副高外围312 gdPm线附近，由西南气流控制。副热带高压偏北，中纬度地区，在内蒙古东部为一闭合的高压中心，高压前部反气旋性环流的风场、贝加尔湖南部至蒙古西部的高压脊和西伸北抬的副热带高压在山东半岛—山西省西北部—甘肃中南部形成明显的人字形切变（如图5所示）。临汾市处于该切变前的暖区中。之后，随着副高的持续北抬，切变在缓慢东移过程中明显北抬，人形切变也于2013-07-14T 08：00北抬至山西省的北部地区，强降水带北移，临汾降水减弱。

2.3 850 hPa形势分析

2013-07-12T08：00，850 hPa上的等高线比较稀疏，主要是在朝鲜半岛经渤海至山西省中南部地区这一带存在明显的切变，切变线位于临汾市上空，南海的水汽沿副高边缘的西南偏南气流向北输送，并与蒙古南下来的偏北气流交汇于临汾市的中北部地区，水汽在临汾市上空得到积聚，湿层加厚，为暴雨的产生提供了充沛的水汽条件。

3 物理量场分析

3.1 水汽条件

暴雨、大暴雨天气形成的必备条件是要有充沛的水汽和源源不断的水汽输送。物理量场的相对湿度可以反应出空气中水汽的含量，其值的大小表示空气距离饱和的程度，而水汽通量散度则反应了水汽的输入和输出量。图6、图7分别给出了临汾2013-07-10T08：00—14T08：00的相对湿度时空剖面和水汽通量散度的时空剖面情况。由图5可知，临汾市在这几天里相对湿度一直很大，湿层深厚，大于70%的湿层一直延伸到500 hPa以上，从2013-07-11T20：00开始，水汽通量散度的负值不断增加，即水汽不断地辐合，到2013-07-12T20：00，在700 hPa高度上形成了水汽通量散度的负值中心，中心值达-15 g/hPa·cm2·s ，有利于水汽的辐合抬升，到2013-07-14T08：00后，水汽通量散度由辐合转为辐散，降水也随之减弱。

3.2 动力条件

散度在降水预报的诊断中有很重要的作用，低层辐合、高层辐散是构成上升运动的充要条件。图8给出了散度的时空剖面图，从图中可以看出，从2013-07-11T20：00—14T08：00， 400 hPa以下的中低层散度场均为负值区，即中低层辐合，且存在两个负值中心，分别出现在2013-07-12T20：00（-16×10-6 s-1）和2013-07-13T20：00（-16×10-6 s-1）左右，辐合中心随时间的推移向中层扩展；400 hPa以上的高层均表现为正值，为辐散场。辐合辐散的中心值出现时间与降水较强的时段相对应，由此可见，这种高层辐散、低层辐合的配置对降水非常有利，增强了其上升运动，为暴雨的产生提供了有利的动力条件。endprint

物理量场K指数也是衡量大气不稳定度的一个重要参量，K指数反映的是垂直温度梯度、低层湿度和湿层厚度的一个综合性的物理量，在对流性天气的预报中有很好的参考作用，如图10所示。临汾市不稳定天气的预报指标是K指数>30，从2013-07-12T08：00的K指数分布场上可以看出，在河北东部、山西南部、陕西南部和四川等地均处于>34 ℃的不稳定区。临汾市K指数位于34～36 ℃之间，这说明其处于极不稳定状态，2013-07-12临汾市出现了全区的雷暴天气。之后临汾市的假相当位温和K指数仍维持在较高的数值，中低层大气一直处于不稳定状态。层结不稳会促进对流的发展和水汽的向上输送，对暴雨的形成起到很重要的作用。

4 雷达回波分析

多普勒雷达图像上的回波强度与降水量和云内的含水量相关，利用临汾多普勒雷达2.4°仰角的反射率因子对降水过程的跟踪观测。在雷达的反射率因子图上，2013-07-12T08：00，在测站的西北部为多个强回波中心的带状降水回波，大范围回波比较偏北，此时，永和、大宁、汾西上空出现了两块较强的降水回波，最大回波强度达39 dbz；到2013-07-12T15：00，大范围的回波向东北方向移动，在临汾的西北部地区不断有新的对流单体形成，并不断地发展壮大，此时，临汾西山中部有一中心强度达47 dbz的强回波，造成沿线出现强降水（永和降水量为18.7 mm/h）。在整个降水过程中，临汾市北部的回波强度都比较强，在大范围强回波东移过程中，其尾部不断有新的强对流单体生成，影响临汾市的西北部地区，使降水在时间上分布很不均匀；回波一直比较偏北，前期临汾的中南部、东部地区回波很弱，到了2013-07-13T08：00回波明显减弱，较强回波的范围明显缩小，转为大范围的层云回波，雷达回波的强度变化和位移造成了临汾市降水北多南少，西北降水量特大的状况。

降水的开始与结束在雷达图上表现为低层偏东风和中高层西南气流叠加、低层偏东风和中高层西南气流任何一者消失，降水强度较大的时段对应高低空风度较大的时段。从2013-07-12—13雷达径向速度图上（图12）可以看出，速度场主要表现在临汾及其以北地区。2013-07-12T08：00，低层为较弱的径向东北风，冷空气东路南下，临汾市西北地区的高层为径向西南风，水汽随风向这一带输送，垂直方向上有风向的切变，此时的低层表现出“S”型风场结构的雏形，从低层到高层由东北风转为西南风，风向发生了近180°的顺转。这说明有较强的暖平流，有利于不稳定能量的堆积。到2013-07-12T15：00，风速加大，“S”型风场结构越发明显，暖湿气流的输送加强，所有这些表现都有利于强降水的产生，而对应此时段的降水也相对就较大。此后，虽然低层“S”型结构基本维持一致，但是临汾市西北地区高层的西南风则逐渐转为偏西风，到2013-07-13T08：00转为西北风，因此降水逐渐减弱、消失。

5 结束语

本次强降水天气降水量较大，持续时间较长，降水分布极不均匀，大的降水主要集中在临汾市的北部，由北向南降水量逐渐减少。

此次暴雨天气是在大气层结不稳定的条件下，受低层700 hPa和850 hPa的暖切变线与东路灌下的冷空气的共同作用而引发的。高空急流的维持为暴雨提供了有利的动力条件。

副高外围的西南气流和南海区偏南气流为强降水的产生输送了充沛的水汽；低层辐合、高层辐散的流场配置，进一步促进了水汽的抬升，为暴雨的产生提供了有利的条件。

短时强降水的出现与回波强度较大的回波区相对应，回波偏北和强回波的不连续存在使此次降水时空分布严重不均匀。从回波速度图看，从低层到高层东北风转为西南风，存在强垂直切变，低层零速度线“S”型表明暖平流的存在。

参考文献

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〔编辑：白洁〕

Abstract： The use of automatic station observation data and NCEP/NCAR reanalysis data and doppler radar data， for heavy rain weather， in the 2013-07-12-13 linfen from weather background， main effect system， physical quantity field and radar image characteristics are analyzed. The results showed that the heavy rain the weather warm moist air flows mainly by the edge of the subtropical high and east road south of cold air， the low-level warm wet shear and unstable stratification； Maintenance of high altitude jet stream and low-level convergence and high-level divergence flow field configuration， provides the favorable conditions for the heavy rain. In radar reflectivity graph， heavy rain and heavy rain fall area， strong echo area.

Key words： heavy rain； background and system； physical quantity； radar echoendprint