2013年8月14-17日东北区域暴雨成因分析

2017-03-02袁颖颖孟玲珊李光涛

黑龙江气象 2017年4期

袁颖颖，孟玲珊,李光涛,郭令,杨娟

（1.哈尔滨市气象局,黑龙江哈尔滨 150000;2.通河县气象局,黑龙江哈尔滨 150900）

1 引言

暴雨是我国的主要气象灾害之一，常常给社会经济和人民财产造成严重损失。东北地区暴雨按照覆盖范围常分为三类：局地暴雨、区域性暴雨和特大范围暴雨[1]。而且我国东北处于东亚季风区的最北端，年降水量变化较大，其降水主要集中夏季，而夏季降水的多少，在很大程度上取决于当年夏季风活动的强弱。曾有学者提出中低纬度天气系统相互作用的观点，认为东北地区大范围的持续暴雨与西风带系统、副热带环流和热带环流有密切的关系，是各个系统之间相互作用的结果。

本次过程也发生在台风尤特登陆，副高势力减弱东退的大尺度环流背景下，但随着台风的减弱消失，东北地区紧接着又发生了一轮暴雨过程，而且降水强度较前一期降水更强。本文将对2013年8月14-17日这次大暴雨天气过程，利用常规资料和NCEP资料，对其形成原因进行探讨，重点分析这两次连续性暴雨的环流特征、水汽输送和动力特征的区别。

2 雨情及天气形势分析

2.1 雨情简介

2013年8月14-17日，东北突遭持续性强降水袭击，灾情严重。此次过程中，辽宁、吉林和黑龙江省东南部都出现了区域性暴雨。强降水主要集中在14日08时-15日08时和15日20时-17日08时这两个时段内，过程雨量最大值为278.9 mm，出现在辽宁省的清原。最大累积的降水区主要分布在吉林省南部、东南部及辽宁省东北部，累积降水量都超过200 mm。由于强降水中心多，强度大，同时发生了流域性洪水，直接经济损失420亿元；其中辽宁灾情最重，有77人死亡，88人失踪，直接经济损失114亿元[2]。

其中第一轮降水的大值中心范围较小，集中在吉林辽宁两省交界的北端，最大值出现在吉林的辽源，降水量为126 mm。第二轮降水的降水量大值区范围较广，从辽宁省东部直至吉林省南部，超过200 mm的站点出现了三个，分别是辽宁的黑山263 mm，清原265 mm，以及抚顺203.7 mm。

2.2 环流背景

在降水的第一个时段，南亚高压一直稳定维持在我国西藏和青海省附近，中心强度在缓慢加强的同时，在14日20时和15日20时有明显的扩张。相对应北侧的高空急流在降水期间一直存在，同时急流主体略有波动，在第一阶段降水时高空急流出口区几乎稳定在降水区的位置，而在15日08时高空急流东伸，出口区位置改变也是造成降水间歇的原因之一。

14日08时的500 hPa高空图上，东亚地区中高纬呈两脊一槽型，东北冷涡中心位于 120°E，55°N，日本海附近有高压脊存在，但高压脊势力较弱；副高呈块状，主体位于海上，西脊点位于115°E，台风尤特在广东省登陆，这种大尺度环流的形势，便于来自海上的水汽沿着副高外围输送到我国东北地区。而且由于东北冷涡与副高距离较近，之间的气压梯度较大，也有利于低空急流的形成和维持。同时与冷涡对应的地面气旋也已生成，冷锋从黑龙江省北部一直延伸至华北地区；到了15日14时，副高西伸呈带状，西脊点位于95°E附近，水汽输送暂时被隔断，同时地面的东北气旋逐渐东移；16日02时，尤特在两广地区减弱为一个低压，东北冷涡减弱东移，受冷涡扩散下的冷空气影响，副高也再次减弱，中高纬环流经向度较小，东北气旋减弱消失；16日08时，500 hPa图上中高纬环流较为平直，在贝湖附近又有一个低涡形成并移向东北地区，低层气流中在东北至太行山一线有西风槽存在，在槽前的正涡度平流作用下，辽宁与内蒙的交界处有气旋生成，而第二轮降水大值集中区正是该气旋暖锋锋前所在位置。

3 水汽条件分析

对于暴雨的形成，水汽来源及输送是其重要成因之一。仅仅依靠本地的水汽是不可能造成该地强度较强而且持久的降水，必须有周边地区的水汽输送。

分析14日14时和16日14时850 hPa上的比湿分布，可以看到在降水集中时段内，辽宁、吉林两省交界处有明显的比湿大于14 g/kg的地区，同时有西南急流存在，将西太平洋上的水汽源源不断输送至该地区。作清原（125°E，42°N）上空的比湿时间-高度剖面图，发现在主要降水时段该站比湿≥8 g/kg的大值中心伸展高度均达到700 hPa左右，尤其是第二轮集中降水时段，伸展高度一度伸展至600 hPa以上。在湿层深厚的同时，低层湿度也很大，850 hPa的比湿在降水开始前及降水期间稳定维持在12 g/kg以上，降水结束后湿层高度随之降低，并且低层湿度明显减小。

与此同时，与降水相伴的还有强烈的水汽辐合，15日02时850 hPa上的水汽通量散度图上吉林省中部出现最大辐合中心为-12×10-8g·(cm-2·hPa·s)-1，之后在16日20时850 hPa上的水汽通量散度图上，最大水汽辐合中心移至辽宁省内，同样达到了-12×10-8g·(cm-2·hPa·s)-1，但从清原（125°E，42°N）上空的水汽通量散度时间-高度剖面图来看，第二轮降水期间800-900 hPa之间的水汽辐合更强。

可见，比湿不仅在降水前有个明显增大的过程，在预报时可通过分析比湿随时间的变化判断降水开始和结束的时间，还可以用湿层高度和低层水汽辐合程度初步判断降水量的多少。

4 动力条件分析

强烈的上升运动是产生暴雨的必要条件，高空辐散，低层辐合的天气形势有利于上升运动的增强。沿43°N做剖面，发现第一轮降水和第二轮降水高空的涡度分布有明显的不同。

14日08时，主要降水区域的低层正涡度主要分布在 800 hPa以下，135°E-139°E 的 400 hPa以下的高空主要为正涡度；到了14日14时，原先位于135°E-139°E的400-700 hPa之间的正涡度明显东移；15日02时，降水区域400 hPa以下的高空已被正涡度所占据，正涡度的最大值达到了3×10-5/s，同时400 hPa以上为明显的负涡度，最低值也达到了-5×10-5/s，这种正负涡度随高度的变化有利于上升运动的增强。之后随着低层正涡度的减弱，第一轮降水趋于结束。

15日20时，第二轮降水逐渐开始，与第一轮降水有明显不同的是，虽然刚开始时低层正涡度较强，出现了6×10-5/s的大值中心，但是高空负涡度较弱，只有-4×10-5/s，而且之后高空负涡度逐渐被正涡度取代，到了16日14时，降水区域的上空均为正涡度分布；17日02时，降水区域的500 hPa以上的高空再度出现负涡度中心，达到了-9×10-5/s，低层正涡度仅有3×10-5/s。这种正负涡度分布的改变，也对判断降水的起止时间有一定的指示意义。