2017年“8.03”特大暴雨过程水汽条件特征分析

胡明 刘靖楠 高莉莉 鄢晓茜

摘 要：本文着重分析辽宁省2017年8月3到5日一次罕见的受2017年第10号台风"海棠”减弱低压和副热带高压的共同影响所导致的特大暴雨过程中的水汽条件。主要利用高空风场、地面加密自动站、高空探空图、地形图等资料来分析此次暴雨过程的大尺度环流背景、水汽来源及输送情况和地形因素对强降水的影响。

关键词：特大暴雨；水汽通量；水汽通量散度；比湿；整层大气可降水量

1 降水实况

受2017年第10号台风“海棠”减弱低压和副热带高压的共同影响，8月2日20时至5日8时，辽宁省西部、东南部出现特大暴雨。过程最大降水量502.5毫米，出现在岫岩县的马岭站。最大小时雨强为112.5毫米，出现在岫岩县永贵村站。降水量大于250毫米的有68个站；100～249.9毫米的有296个站；50～99.9毫米的有356个站；25～49.9毫米的有329个站。

2 环流形式分析

3日08时850hpa存在两条辐合线，一条呈南北走向自山东西部到河北，另一条呈东西走向自河北东部到辽宁中西部地区。引发此次暴雨的主要天气系统是呈东西走向的风速辐合带，该系统逐渐东移，于3日20时移出辽西地区，此时系统强度有所减弱；4日08时，该系统移入辽宁省东部地区，此时强度又有所加强。而南北走向的切变线主要为辽宁地区带来了南海和孟加拉湾的水汽，为辽宁地区的暴雨提供了充足的水汽。200hPa辽宁位于两条辐散的急流带中间，为明显的辐散区，加强了气流的上升作用。

3 水汽条件特征分析

3.1 水汽通量与水汽通量散度分析

通过对7 月30 日到8 月4 日平均的整层积分的水汽通量及其散度图的分析，发现水汽主要来源于东南沿海。由于热带气旋北上携带了大量的水汽，气旋顶部到达辽宁后，后部仍有东南气流从西太平洋向其源源不断的输送水汽，所以强降水出现在变性低压中心的强辐合区和辐散区交汇处。水汽的输送通道只是对于持续降水水汽的补充，同时水汽输送的路径依然受低压系统的影响。

通过对2日20时850hPa的水汽通量场的分析可以看出此时在山东半岛地区有一个明显的强中心区域，辽宁西部地区正好位于该中心区域的边缘。通过850hPa风场的叠加可以看出辽宁西部地区有一个明显的强水汽输送带，为此次降水过程提供充足的水汽。同时发现随着水汽输送带的东移发展，降水主体也有所东移且发展。

通过分析2日20时850hPa的水汽通量散度场，可以看出此时在河北东部地区有一弱水汽辐合区开始影响辽宁西部地区，同时伴随着上升运动。3日20时850hPa的水汽通量散度场表明在辽宁以北吉林地区有一明显的水汽辐合区域，其强度较2日20时的强度有所加强。该水汽辐合区域不仅为辽宁东北部地区提供充足的水汽，同时还提供较好的动力条件。

3.2 比湿场分析

通过分析锦州、大连、丹东三站的垂直水汽分布，发现在主要降水时段之前三站比湿≥8g/kg的湿中心伸展高度均可达到500hpa，这表明对流层中低层水汽与降水强度有一定的相关性。从三站的逐时降水量分布情况发现，明显降水均发生在比湿达到峰值之后的一段时间之内，并且850hpa以下比湿大于10g/kg维持的时间长短与降水的持续时间长短有较好的对应关系，如锦州站3日08时比湿就达到最强，强中心位于925hpa到850hpa之间，随后该站附近出现了明显的降雨天气，最大小时降水量为40毫米。而4日08时丹东、大连站700hpa以下的比湿一直大于10g/kg，与之对应丹东、大连站的降水持续时间也较长，只是两站比湿在3日08开始时就已经达到最强，并一直维持，强中心同样位于850hpa到925hpa之间，明显降水也出现在比湿达到最大之后，由于前期的水汽累积，两站附近出现的最大小时降水量为112毫米。

3.3 整层大气可降水量PWV演变特征

从GPS/MET遥感PWV的水平分布特征来看，8日2日20时，辽宁西部地区的PWV已經达到55～60mm以上。随着2日夜间台风减弱的热带低压逐渐北上，受到其输送水汽的影响，3日2时，辽宁西部地区PWV出现大值区，辽宁西部PWV明显增加，大部分地区已经增加到60～65mm，6h增加量达到5～10mm，这意味着水汽条件增加，有利于出现极端暴雨天气。因此2日夜间到3日早晨，朝阳地区出现大暴雨天气。在3日中午开始，辽宁西部地区PWV开始减弱，PWV降低到35～40 mm，辽宁西部地区的水汽条件也逐渐停止。

3日白天辽宁中东部PWV始终维持在65mm左右，这说明南方系统北上，其水汽通道带来的水汽十分充足。3日20时，岫岩及周边PWV开始较之前有所增加，PWV更是达到66mm，也达到辽宁省发生暴雨天气PWV阈值。同时在强降水发生期间（4日2时），PWV更是高达70mm，更是表征本次暴雨极端性的原因之一。

4 地形因素对降水的增幅

由于本次过程主要受东南气流影响，通过对辽宁省地形的分析发现，在2日20时到3日20时的时段内的降水中心朝阳地区正好位于大兴安岭余脉努鲁尔虎山迎风坡处，其中心雨量为326毫米；在3日20时到5日8时的降水中心鞍山岫岩、丹东、大连东北部一带位于长白山山脉迎风坡处，其中心雨量为502毫米。地形对降水主要有动力和云物理两方面的影响。一方面由于地形的强迫抬升作用，增强水汽的凝结量并触发不稳定能量释放，使得降水增强；另一方面，改变降水形成云雾物理过程，使已经凝结的水分，高效率地下降为雨，从而增加降水量。这也是此次过程两个降水中心位于山脉迎风坡的原因之一，说明了地形对降水有着较为明显的作用。

5 结论

本次暴雨过程为台风"海棠”减弱低压和副热带高压的共同影响，低空切变线停滞少动，北上气旋持续影响辽宁地区；低层和中层水汽来源主要为台风"海棠”减弱低压和副热带高压两条通道，这为暴雨的发展提供了充足的水汽；850hPa水汽通量散度复合中心与强降水的极值中心有较好的正相关关系。暴雨发生的前期和发生时均存在强烈的水汽向上输送，高湿层即比湿大值区集中在从地面一直延伸到中高空500hPa处；本次暴雨的两个极值中心，在降水前PWV均存在着增加的现象，在发生强降水期间PWV达到65～70mm。当PWV降低后，对应站点的降水也逐渐结束。同时在本次过程中地形对降水有一个很好的增幅性作用。