2015年6月24日淮河流域暴雨过程分析

赵淑芳+胡顺起+吕游+黄燕玲

摘要 根据常规观测资料、NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料和自动站资料，对2015年6月24—25日发生在淮河流域一次暴雨过程进行了成因分析。分析表明，副热带高压的西伸北抬和稳定维持使偏南低空急流长时间维持，为暴雨发生提供了充足的水汽和能量，暴雨集中在切变线的南北两侧和低空急流的顶端；深厚长时间的湿层有利于降水维持，充足的水汽输送和强烈的水汽辐合造成了暴雨的发生；高能舌顶端能量锋区与强降水中心有很好的对应；等θse面突然变得陡立密集，在其他条件不变时，大气对流不稳定度减小导致垂直涡度发展、上升运动增强、降水强度增大；较强的辐合和上升运动把水汽输送到较高的高度，有利于高效率降水的产生。

关键词 暴雨；西南急流；切变线；水汽；能量锋区；淮河流域；2015年6月24日

中图分类号 PP458.1+21.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）17-0219-03

夏季淮河流域暴雨频繁发生，防汛压力大。暴雨的研究一直受到国内外学者的高度重视，研究和实践表明，产生暴雨的物理机制非常复杂[1-10]。有研究通过分析暴雨和强对流的发生条件，得出边界层水汽输送和辐合对暴雨（尤其是持续性暴雨）的维持非常重要[1]；区域内等θse线密集，表明位势不稳定和斜压不稳定，为中尺度对流发展提供必要的能量，根据倾斜涡度发展理论[8-10]，等θse面突然陡立密集，将引起垂直涡度发展、上升运动增强，使降水增加[3]。

本文通过对比湿、水汽通量、水汽通量散度、假相当位温、散度和垂直速度等物理量分析来研究淮河流域暴雨过程的水汽、热力和动力特征。本文应用常规观测资料、地面自动观测站资料及NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料，对2015年6月24—25日淮河流域暴雨天气过程进行诊断分析，以期找到一些淮河流域暴雨发生的特点。

1 降水概况

2015年6月24—25日受低涡切变线影响，淮河流域出现大范围暴雨天气（图1），其中山东南部和江苏中部部分地区出现大暴雨天气。这次降水过程出现2个强降水中心，其中山东鱼台县过程降雨量达129.6 mm，为山东最大降雨量点，强降水集中时段24日4：00—9：00，以下简称“第一强降水中心”，见图1（b）；江苏泗洪县过程降雨量达230 mm，为江苏最大降雨量点，强降水集中时段25日0：00—3：00，以下简称“第二强降水中心”。

2 环流背景和影响系统

天气系统维持、再生和发展的必要条件是稳定的大气环流形势[4]。2015年6月23日20：00，500 hPa亚洲中高纬呈两槽一脊型，副热带高压（以下简称“副高”）中心位于西太平洋，副高脊点位于26°N附近，脊后河套地区到贝加尔湖为低槽区，朝鲜半岛为高压脊控制，淮河流域处于脊后槽前，588 dagpm等值线西伸到114°E，在四川与重庆交界处的850 hPa有低涡，湖南至安徽中部有东西向的切变线。由图2（a）可知，24日8：00副高西伸，850 hPa切变线北抬至淮河流域中部，沿副高边缘从华南到河南与江苏交界处有一支西南急流，最大风速达16 m/s。由图1（a）可知，24日2：00—20：00的暴雨中心主要集中在切变线的南北两侧及急流的顶端。第一强降水中心24日5：00出现最大降水强度（25.1 mm/h）。24日20：00，500 hPa低槽略有北收，副高略有南撤，850 hPa西南急流减弱，最大风速12 m/s，此时降水减弱。由图2（b）可知，25日8：00，500 hPa低槽加深东移，副高南撤，850 hPa低涡切变线北抬，西南急流带加强东移，急流从华南延伸到安徽中部，最大风速达18m/s。24日20：00至25日20：00的暴雨中心集中在切变线的南侧和急流的顶端，见图1（b），第二强降水中心25日1：00出现最大降水强度（30.0 mm/h）。25日20：00，500 hPa低槽继续东移，副高南撤，850 hPa低涡切变线移至海上，降水结束。副高西伸北抬和稳定维持使西南低空急流长时间维持为暴雨发生提供了条件，副高显著影响山东夏季降水量的多少[6]。

从地面形势场分析，24日2：00—20：00，在我国西南一直有气旋存在，淮河流域处于气旋东西向倒槽的顶部，见图2（c）。24日23：00至25日17：00，淮河流域不断有小低压在倒槽中生成。25日20：00，低压中心移到海上，降水趋于结束，见图2（d）。

3 物理量场分析

3.1 比湿

从环流形势分析可知，副高边缘的西南暖湿气流强盛，源源不断地将南海的水汽输送到中国东部地区。充足的水汽输送是产生暴雨的必要条件。对925 hPa比湿场进行分析，23日20：00至25日20：00，淮河流域一直存在比湿≥12 g/kg的高湿区。沿117°E、35°N和118°E、33°N（山东菏泽地理坐标为116.65°E、34.98°N，即第一强降水中心；江苏泗洪地理坐标为118.13°E、33.29°N，即第二强降水中心）分别做23日20：00至25日20：00比湿和风场的时间-高度垂直剖面（图3）。由图3（a）可知，900 hPa以下一直是偏东风，并且比湿一直维持在12 g/kg以上，持续的偏东风，长时间维持着低层海上的水汽输送。24日2：00之后，700 hPa以下比湿明显加大，湿层加厚，水汽供应充足，有利于强降水的产生和维持。由图3（b）可知，800～1 000 hPa比湿达14 g/kg以上，湿层更深厚，这也是淮河流域降水量东部比西部大的原因之一。

3.2 水汽通量和水汽通量散度

水汽辐合的最大值大多在850 hPa及以下的邊界层内，850 hPa以上很小。丁一汇等[1]指出只有强对流性暴雨水汽辐合的最大值可出现在比较高的层次中，因而边界层的水汽输送和辐合对于暴雨尤其是持续性暴雨的维持是非常重要的。由图4（a）可知，6月24日2：00，850 hPa水汽输送带向北发展到山东南部、河南、安徽北部，其中心水汽通量最大值达16 g/（cm·hPa·s）。淮河流域一带有水汽通量散度负值区，其中心最大值-6×10-7 g/（cm2·hPa·s），位于河南安徽交界北部地区。河南与江苏交界处位于西南急流的下游和水汽通量散度最小值中心附近，水气通量梯度较大。该地冷暖空气迅速交汇凝结，水汽通量迅速降低，形成山东南部的第一强降水中心。由图4（b）可知，6月24日20：00，925 hPa上有2条水汽输送带，一条是从安徽中部到江苏中西部的西南向水汽输送带，另一条是从东海伸向淮河流域的偏东水汽输送带，其中海上水汽输送带中心水汽通量最大值达14 g/（cm·hPa·s）。2条水汽输送汇合于一个水汽通量散度负值区[位于江苏东北部，中心最大值为-5×10-7 g/（cm2·hPa·s）]，导致了第二强降水中心的出现。endprint

3.3 假相当位温

副高边缘强盛的西南急流为这次暴雨带来了足够的能量和充沛的水汽。对假相当位温θse分布和变化进行分析，从而对强降水期间冷暖空气活动进行详细了解。“第一强降水中心”期间，24日2：00，850 hPa θse高能舌东移到淮河流域，高能舌位于西南急流顶端。沿117°E穿过“第一强降水中心”的θse经向剖面图见图5（a），可以看出，24日2：00 850 hPa以下边界层中，高θse舌与低θse舌相叠置，在叠置区（34.5°～35.0°N）等θse线变得陡立密集，产生“第一强降水”，同时陡立密集区左侧有温度槽，说明冷空气与具有高能量的暖湿空气汇合时地面降水强度增大；另一方面，当等θse线变得陡立密集时，大气对流不稳定度减小而变为中性，在其他条件不变时由湿位势涡度守恒和倾斜涡度发展理论可知[8-10]，对流不稳定度减小导致绝对涡度增大，有利于垂直涡度发展、辐合上升运动加强，使降水强度增大。

24日20：00，高能舌东移压到安徽江苏北部交界处，整个淮河流域850 hPa假相当位温为338～352 K，西南急流顶端位于高能舌顶端，“第二强降水中心”出现在此。沿118°E穿过“第二强降水中心”的θse经向剖面图见图5（b），950 hPa以下假相当位温同样陡立，大气斜压性不明显，呈现潜在不稳定结构，具有很强的不稳定能量。

3.4 散度和垂直速度分析

暴雨的产生，除了具备水汽条件和不稳定能量条件外，还需具备动力触发系统。6月24日2：00，沿117°E经线做散度和垂直速度的垂直剖面，见图6（a）。可以看出，34.5°～36.5°N的700～800 hPa层有较强辐合中心，中心强度达-8×10-5/s。在33.5°～36.0°N之间，从450～900 hPa存在一个随高度向北倾斜的上升速度大值区，最大上升速度达-12×10-3 hPa/s。水汽辐合中心与上升运动相配合，第一强降水中心的暴雨由此出现。24日20：00，沿118°E做散度和垂直速度垂直剖面见图6（b）。可以看出，32°～34°N底层辐合，最大辐合强度为 -3×10-5/s。同一纬度区间的整层大气都有上升运动，上升速度最大为-4×10-3 hPa/s。辐合中心和上升运动都不强，但整个对流层都为上升运动加上水汽和能量的不断输送，此后第二强降水中心出现。

4 结论

（1）相对稳定的大气环流形势是促使这次淮河流域区域性暴雨产生的必要条件。“第一强降水中心”期间的暴雨主要集中在切变线的南北两侧和低空急流的顶端。“第二强降水中心”期间的暴雨主要集中在切变线的南侧和低空急流的顶端。

（2）长时间的深厚湿层维持有利于暴雨产生，边界层的水汽输送和辐合对于暴雨（尤其是持续性暴雨）的维持是非常重要的。2个强降水中心期间800 hPa以下比湿一直达12 g/kg以上，2个降水中心也位于水汽通量散度负值区的中心。

（3）高能舌顶端能量锋区与2个强降水中心有很好的对应。等θse面突然变得陡立密集，在其他条件不变时，大气对流不稳定度减小将导致垂直涡度发展、上升运动增强、降水强度增大。

（4）较强的辐合和上升运动，有利于高效率降水的产生。2个降水中心期间整个对流层都是垂直上升运动，并且大暴雨区有上升运动中心。“第一强降水中心”期间，复合中心高度达到850 hPa左右，450～900 hPa存在一個随高度向北倾斜的上升速度大值区，水汽辐合中心与上升运动相配合产生大暴雨。“第二强降水中心”期间，辐合中心和上升运动都不强，但整个对流层都为上升运动加上深厚湿层水汽的不断输送，降水量比“第一强降水中心”的量大。

5 参考文献

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