低空急流在一次区域性暴雨过程中的作用

闵 涛，吴 筱

(1.雅安市气象局，四川雅安 625000 ；2.九寨沟气象局，四川九寨沟 623400)



低空急流在一次区域性暴雨过程中的作用

闵 涛1，吴 筱2

(1.雅安市气象局，四川雅安 625000 ；2.九寨沟气象局，四川九寨沟 623400)

利用常规高空观测、地面加密自动站和NCEP再分析资料，对2015年8月3～4日发生在雅安的区域性暴雨过程进行分析，结果表明，此次过程雅安市位于两高之间的辐合带，这为高纬冷空气沿着辐合带迅速南下入侵该市并触发不稳定能量提供了有利的环流条件；南风低空急流有利于南海水汽向雅安市输送，并造成整个雅安范围内暴雨的产生；低空急流下产生的暴雨不要求强烈的气旋性扰动，低空急流可通过水汽输送来促进暴雨区的低层辐合和高层辐散，形成低层强辐合和高层辐散相耦合的有利动力结构，从而促进并加强大气的垂直上升运动；低空急流为暴雨的产生提供了有利的水汽条件和热力条件。

雅安；低空急流；暴雨；作用

低空急流是形成暴雨的重要天气系统[1]，研究显示，大约75%～80%的暴雨与低空急流有关[2]。许美玲等[3]在低空急流相伴的暴雨天气诊断分析中指出低空急流对于水汽和能量的输送起非常重要的作用；周治黔等[4]研究指出充分的水汽输送和强烈的辐合以及大气强烈的对流不稳定和对称不稳定是形成大范围暴雨天气的原因之一；孙淑清等[5-8]研究表明低空急流通过风场的强烈非地转作用而产生中尺度波动，触发流场中中尺度天气系统的变化，从而导致暴雨产生。这些成果提高了人们对于低空急流以及其对暴雨作用的认识[7-10]，且在指导预报实践和提炼更具物理基础的预报思路方面也产生了积极作用。因此，笔者利用常规高空观测、地面加密自动站和NCEP再分析资料，对2015年8月3～4日发生在雅安的区域性暴雨过程中低空急流的演变以及其对暴雨区的动力、水汽和热量的输送作用进行分析，以期进一步认识低空急流对暴雨的作用机制，为雅安区域性暴雨天气的预报提供可参考的依据。

1 过程概况

2015年8月3～4日雅安地区发生了一次区域性暴雨天气过程。统计雅安自动气象站加密资料(图1)发现，此次过程有39个站降水量超过100 mm，93个站降水量超过50 mm；暴雨中心主要位于雅安中部，其中雅安雨城区南郊站雨量最大，过程雨量达213.8 mm。分析暴雨中心(选取雨城南郊站)逐小时降水量发现，此次降水过程具有降水时段集中、降水强度大的特点，降水主要发生在3日16：00～4日00:00，最大小时降水量发生在17:00～18:00，雨量达89.9 mm。

2 环流形势分析

暴雨过程前期，雅安市受青藏高压控制(图2a)，天气晴好，气温上升，最高气温达37.4 ℃，为强降水的产生提供了有利的能量条件；同时，副高强盛，西伸脊点位于110°E以西，其外围东南气流有利于水汽向盆地输送，使得雅安市成为一个高温高湿区。3日08：00 500 hPa(图2b)，冷涡位于我国东北地区附近，其后部东北至河套有一低槽，与2日08：00相比，青藏高压减弱并略有西退，同时副高明显东退，雅安市处于两高之间的辐合带，在这一有利的形势下，位于冷涡后部的低槽开始加深南压，并引导冷空气南下，而700 hPa偏南风也明显加强；到14：00，两高进一步减弱，低槽加深，冷空气开始影响雅安市，与此同时，广西-重庆低空急流建立并在盆地中部形成一切变，这有利于水汽向雅安市输送，并加强辐合上升运动，降水过程开始；20：00，低槽明显南压，青藏高压西退明显，雅安市处于偏北气流与副高外围的东南气流的交汇中，700 hPa低空急流与切变继续维持，降水强度也达最大；到4日02：00(图2c)，青藏高压继续西移，副高继续东退，而冷涡在东移过程中其后部的低槽底部已到27°N，雅安市主要受低槽后部偏北气流影响，700 hPa受弱偏南风影响，降水过程基本结束，到4日08：00(图2d)，低槽北缩并移至盆地东北部，雅安市位于槽后，受偏北气流控制，天气转好。

以上分析表明，此次过程前期，在青藏高压控制以及副高外围东南气流的影响下，雅安市成为一个高温高湿区，这为强降水的产生提供了有利的温湿条件；过程发生时，两高减弱，青藏高压西退，副高东退，雅安市位于两高之间的辐合带，这为冷空气沿着辐合带迅速南下入侵该市并触发不稳定能量提供了有利的环流条件；低空急流和700 hPa辐合切变的配合为触发暴雨提供了良好的动力、水汽条件。

3 低空急流演变特征

雅安气象工作者通过多年工作经验总结得出，700 hPa低空急流对雅安强降水的发生作用最为明显，因此，在此仅针对700 hPa低空急流的演变特征进行分析。3日08：00，700 hPa雅安市受弱的偏南风影响，到14:00(图3a)，偏南风明显加强，在广西-重庆形成偏南风低空急流，并呈气旋性弯曲，且在四川盆地附近弯曲曲率较大，进入盆地后风向转为东南风，风速明显减小，使得雅安市位于低空急流出口区的左前方，此处为低空强辐合区，为雅安暴雨提供了有利的动力条件，同时，急流中的偏南风气流有利于将南海水汽源源不断向雅安市输送，这一形势非常有利于雅安强降水的产生，15:00左右雅安降水过程开始，并在16:00左右强度加强，20：00低空急流维持(图3b)，强降水持续，4日02：00，急流减弱成偏南风，降水强度也开始减弱，到08：00，雅安市受弱的偏南风影响，降水过程也基本结束。

以上分析表明，低空急流出现在强降水之前，并在强降水时段维持，在低空急流减弱消失时，降水也开始减弱并结束，这与曹春燕等[11]得出的先有低空急流、后才生成暴雨的结论一致；此次过程南风低空急流将南海水汽向北输送，并在进入盆地后转为东南风且风速减弱，这有利于水汽输往雅安市并在该市产生强辐合上升运动，造成整个雅安区域性暴雨的产生。

4 低空急流的作用

4.1 低空急流的垂直动力作用

4.1.1 暴雨区散度分析。由沿暴雨强降水中心103°E的散度垂直剖面图(图4)可见，8月3日08：00(低空急流建立之前)，暴雨区30°N附近，中低层为散度正值区，表现为辐散；随着低空急流的形成并加强，14：00，600 hPa及其以下转为散度负值区，其上为散度正值区，形成高层辐散、中低层辐合的垂直结构；到20：00，负值区范围明显增大，强度明显增强，高层正值中心强度也显著增强且强中心下移，使得辐散、辐合中心高度差减小，抽吸作用加强，使得雅安市上空形成低层强辐合和高层辐散的有利动力结构；到4日08：00，随着急流的减弱消失，中低层转为弱辐散区，高层辐散、低层辐合的垂直结构打破。

4.1.2 暴雨区涡度分析。由图5可见，3日08：00～4日08：00，暴雨区30°N上空中低层均是弱的涡度正值区，涡度值为0～1×10-5s-1，高层为负的涡度区，说明在此次暴雨过程中大气扰动并不强烈，无深层气旋扰动，气旋扰动对大气的垂直上升运动贡献小。

4.1.3 暴雨区垂直速度分析。3日08：00(图6a)，暴雨区30°N上空300 hPa及其以下均为垂直速度正值区，表明雅安市上空以下沉气流为主。到14：00(图6b)，300 hPa及其以下均转为负值区，上升运动明显加强；20：00(图6c)，暴雨区上空整层均是垂直速度负值区，且强度加大，表明雅安市上空整层大气均处于垂直上升运动，且上升速度增大；到4日08：00(图6d)，暴雨区上空以下沉气流为主，降水过程也基本结束。

4.2 低空急流的水汽输送作用

3日08：00(图7a)，暴雨中心30°N上空为水汽通量散度正值区；14：00(图7b)，伴随低空急流的形成，600～900 hPa转为水汽通量散度负值区，表明水汽开始向雅安市上空输送并产生辐合；20：00(图7c)，水汽通量散度负值区范围增大，层次加厚，中心值也略增大，表明水汽在雅安市上空的辐合进一步加强；到4日08：00(图7d)，随着低空急流的减弱消失，雅安市上空的水汽由辐合转为弱辐散，降水过程也基本结束。

4.3 低空急流的热量输送作用

在强降水过程前，由于受青藏高压控制以及副高外围偏南暖湿气流影响，雅安市成为一个高位高湿区，因此，在低空急流形成前，雅安市就处于θse锋(能量锋)区内。此次过程，雅安市强降水主要时段在3日16：00～4日00：00，强降水的产生是有利于能量的释放，但在3日20：00雅安市仍处于θse锋区内，且θse锋区强度略有加强(图8)，表明低空急流不仅是暴雨区所需水汽的提供者，也是暴雨区热量的提供者，是造成θse锋区维持并加强的重要原因。此后，随着低空急流的减弱消失，θse锋区也明显减弱，降水过程也基本结束。

5 结论

(1)此次强降水过程是在有利的环流背景下发生的。过程前期，青藏高压的控制以及副高外围东南气流的影响，使雅安市成为一个高温高湿区，这为强降水的产生提供了有利的温湿条件；过程发生时，两高减弱，青藏高压西退，副高东退，雅安市位于两高之间的辐合带，这为冷空气沿着辐合带

迅速南下入侵该市并触发不稳定能量提供了有利的环流条件。

(2)低空急流出现在强降水之前，并在强降水时段维持，在低空急流减弱消失时，降水也开始减弱并结束。此次过程中，南风低空急流将南海水汽向北输送，并在进入盆地后转为东南风且风速减弱，有利于水汽输往雅安市并在该市产生强辐合上升运动，造成整个雅安范围暴雨的产生。

(3)低空急流下产生的暴雨不要求强烈的气旋性扰动，低空急流可通过水汽输送来促进暴雨的低层辐合和高层辐散，形成低层强辐合和高层辐散相耦合的有利动力结构，从而促进并加强大气的垂直上升运动。

(4)低空急流有利于水汽和热量向暴雨区输送，为暴雨的产生提供有利的水汽条件和热力条件。暴雨区位于θse锋区内。

[1] 四川省气象局.四川省短期天气预报手册[M]．成都，1986：146-148.

[2] 赵玉春,王叶红.近30年华南前汛期暴雨研究概述[J].暴雨灾害,2009,28(3):193-201.

[3] 许美玲，段旭，孙绩华，等．与低空急流相伴的暴雨天气诊断分析[J].云南大学学报，2004，26(4)：320-324．

[4] 周治黔，乔琪，吕海，等．2008-07-21贵州暴雨过程成因分析[J].贵州气象，2008(5)：18-20．

[5] 孙淑清，翟国庆．低空急流的不稳定性及其对暴雨的触发作用[J]．大气科学，1980，4(4)：327-337.

[6] 顾清源,肖递详,黄楚慧.低空急流在副高西北侧连续性暴雨中的触发作用[J].气象,2009,35(4):60-67.

[7] 何军，刘德，李晶，等．低空急流在重庆2010年“6．7”低能暴雨中的作用[J]．暴雨，2012，31(1)：52-58.

[8] 陈静，李川，谌贵询．低空急流在四川“9．18”大暴雨中的触发作用[J]．气象，2004，28(8)：24-29.

[9] 卢卫星,叶子详,庄千宝,等.低空东南风急流影响的两次暴雨过程对比分析[J].暴雨灾害,2011,30(3):227-233.

[10] 翟国庆,丁华君,孙淑清,等.与低空急流相伴的暴雨天气诊断研究[J].大气科学,1999,23(1):112-118.

[11] 曹春燕,江崟,孙向明.一次大暴雨过程低空急流脉动与强降水关系分析[J].气象,2006,32(6):102-106.

The Role of Low-level Jet in a Regional Heavy Rainfall

MIN Tao1, WU Xiao2

(1. Ya'an Meteorological Bureau, Ya'an, Sichuan 625000; 2. Jiuzhaigou Meteorological Bureau, Jiuzhaigou, Sichuan 623400)

A regional rainstorm occurred in Ya'an during Aug 3rd to 4th 2015 was analyzed by using the conventional data, intensive surface observation data and NCEP reanalysis data. The results showed that: In this process, Ya'an is located in the convergence zone between two high pressure, which form is conducive to the high latitude cold air down south quickly along the convergence zone and trigger instability energy; The southerly low-level jet is conducive to transport water vapor from the South China Sea to Ya'an and cause rainstorm in the whole range of Ya'an; Strong cyclone disturbance is unwanted in the rainstorm which occurred under low-level jet for that the low-level jet can promote and strengthen the vertical upward movement by transport water vapor to form the favorable dynamic structure in which the convergence at lower level and divergence at upper level; The low-level jet provides favorable water vapor conditions and thermal conditions for the rainstorm.

Ya’an; Low-level jet; Rainstorm; Role

闵涛(1987-)，女，四川成都人，助理工程师，从事短期天气预报研究。

2015-11-18

S 161.6

A

0517-6611(2015)35-280-05