山西地区夏季气旋暴雨灾害形成的条件研究

赵颖

摘 要 本文根据暴雨形成气候理论研究成果，首先对山西地区的逐日降水量进行统计，在统计结果的基础上对山西地區暴雨灾害的时空特征进行分析，对目前山西内陆地区和半岛地区的暴雨研究成果进行了综述和对比，探讨山西和其它内陆暴雨灾害形成的特殊性，最后对山西夏季区域性暴雨做了较深入的分析。

关键词 自然灾害 暴雨 气候条件 水汽形成

中图分类号：P458.3 文献标识码：A

0引言

山西地区的气候具有“十年九春旱”的特点，一般7月-8月的总降水量不足全年的14%，其中7月份的平均降水量不足25毫米，暴雨则更为罕见。加强对夏季暴雨的研究、深入分析夏季暴雨发生的机制，对提高夏季暴雨的认识和预报的准确率具有十分重要的意义。本文通过对历史上夏季暴雨的分析发现，气旋是产生夏季暴雨的最主要因子，为进一步研究夏季暴雨的特点，特别是气旋暴雨的动力、热力、水汽等方面的发展演变特征，特选取2015年和2016年两次典型区域性夏季暴雨天气进行诊断分析，探究引发暴雨的天气系统特点及各种物理量间的特征，以加深对山西地区夏季暴雨的认识，提高夏季暴雨预报准确率。

1大尺度环流形势分析

第一次过程前期欧亚高纬地区为两脊一槽形势，而中纬是宽平暧脊后有巴尔克什湖分裂的短波槽东移，引导西路冷空气南下，使环流径向度加大，3日中、低层中纬低值系统有两部分，西南弱涡和河套倒槽，入夜合并发展成低涡并随发展的暖脊东移北抬，4日低涡加深向东北移动影响山西地区；从温度场看冷空气分两路：前期西路冷空气由河套侵入中纬系统后部，促成低涡发展及地面气旋生成，并促使涡前暖温脊发展北抬，后期北路较强冷空气偏北东移，前锋加入北抬的气旋顶后部使之爆发性发展，4日14时地面气旋中心气压达997hPa。第二次过程是发生在江淮气旋东移北抬与贝加尔湖两股冷空气相继南压共同作用的过程中。18日08时500hPa高度上，欧亚高纬地区为两槽一脊形势，乌拉尔山和日本海地区为高空槽区，贝加尔湖以东为高压脊区，温度场与高度场基本重台。中纬地区形势较为复杂，河套以西至青藏高原东侧为一纵向较深的低压槽。19日14时，北支槽东移至贝加尔湖以东地区，南支槽加深移至山东以西，中高纬温度场打通。整个槽区后部出现明显的冷平流，山西地区位于南支槽项前，降水开始。高纬度楷后冷甲流强，中纬度槽沿脊后向北移动，一方面长江中下游地区的南支槽前的暖湿输送带与之相连，另一方面与向东南移动的斜压锋区靠近，而第二次过程中，高纬度槽后冷平流较弱，中纬度槽在东北移动过程中与长江中下游地区的南支暖湿输送带及高纬度冷空气保持较远距离。

2高低空急流形成要素

急流是一种动量、热量和水汽的高度集中带，是给中纬度暴雨和强风暴提供水汽和动量最重要的机制，历来就是预报部门预报暴雨的一项重要指标。陶诗言等针对暴雨同低空急流的关系指出，绝大多数暴雨发生在离急流轴0～200km之内，且多发生在低空急流轴的左前方。第一次过程前期，对流层300hPa上，蒙古国东部一黑龙江一日本海北部附近有一支呈西南一西北向的急流带，急流中心最大值达60m/s以上，并继续加强南压至渤海海峡，与中纬度西南风急流合并；与此同时，在急流入口区的右侧出现水平辐散中心，暴雨区位于此辐散中心的前下方。而850hPa高度场上，沿中国海岸线存在一支≥12m/s的西南向低空急流带，急流发展加强，并源源不断地向暴雨区输送海洋上充足的水汽和不稳定能量，对应此急流出口区有水平辐合中心，这种配合和之前的学者在研究高低空急流关系时，发现高低空急流之间耦合是通过高空急流北侧产生高空辐合下沉气流，南侧产生高空辐散上升气流，而底层大气会随之发生质量交换产生与高层相反的辐合辐散区，从而在高空急流入口区形成～个直接的力管环流的结论是一致的。

3水汽形成要素条件分析

充足的永汽是形成暴雨必不可少的条件之一。从两次过程中850hPa湿度场的演变可知，过程开始前“湿舌”已经PR随系统东移至江宁以西地区。伴随降水的开始“湿舌”东移且范围逐渐扩大，呈明硅的狭长形南北分布，山西地区位于“湿舌”内部。沿“湿舌”，低空西南急流将水汽输送到暴雨区。两次过程850hPa湿度场的形式特征基本相似，但湿度场的强度和范围具有不同的分布特点。从相对湿度沿40。N的纵向剖面图来看，第一次过程的湿区非常宽广、深厚，相对湿度≥90%的闭合圈横跨15个经度，纵向贯穿至对流层300hPa高度。而第二次过程的掘区比较狭窄，相对湿度>90%的闭合圈仅维持到650hPa。水汽是产生降水的必要条件，但蜂水的维持乃至形成暴雨需要源源不断的水汽输送。

4小结

利用实况观测资料、NCEP再分析资料，对山西地区两次典型区域性夏季暴雨天气进行诊断分析，结果表明：江淮气旋是两次夏季暴雨的主要影响系统，其西北移动的路径对暴雨的落区具有重要的影响。两次夏季暴雨期间大尺度环流形势配合有利，西风槽东移加深，南支槽北收发展，合并后引发地面气旋爆发性发展，为暴雨的出现奠定基础性条件。高、低空急流相互作用，对这两次夏季暴雨过程产生重要影响。暴雨落区位于高空急流入口区的右侧和低空急流出口区的左侧。高、低空急流的动量下降，有利于气旋的生成发展。低层的增温、增湿及冷空气的入侵是触发两次夏季暴雨的主要因素。水汽输送带的建立和长时间维持为强降水提供了充分的水汽条件。高层辐散与底层辐合的垂直配置，以及深厚强烈的上升运动，为暴雨发生提供了有力的动力条件。暴雨落区位于正涡度中心的右前方，且850hPa和500hPa正涡度平流先于暴雨出现，850hPa正涡度中心的出现比500hPa提前了12小时。强烈的上升运动形成深厚的气旋式垂直环流，对地面气旋的发展加强有促进作用。

参考文献

[1] 范学峰，席世平.湿位涡诊断分析在河南台风远距离降水中的应用[J].气象与环境科学，2012（02）.