榆林市2017年两次暴雨过程对比分析
2018-12-27蒋伊蓉刘慧敏李晓利侯柯然张建康
蒋伊蓉,刘慧敏,李晓利,康 磊,艾 锐,侯柯然,张建康
(榆林市气象局,陕西榆林 719000)
榆林市位于西北地区北部,全年降水量分布极不均匀,降水主要集中在7、8月,由于以黄土丘陵沟壑区为主,暴雨往往引发山洪、泥石流和滑坡等次生灾害,造成严重的人员伤亡和财产损失。目前很多专家和学者对陕北暴雨从不同方面入手进行了较多的研究,井宇等[1]通过个例统计,将榆林暴雨分为西北气流型和西南气流型,并给出了不同概念模型的物理量预报指标;刘慧敏等[2]分析陕西北部一次大暴雨过程的中尺度特征发现,850 hPa上两条湿舌和“人”字形切变为暴雨提供了有利的水汽和动力条件,干线是这次暴雨的触发机制;赵强等[3]通过对两次陕北暴雨过程热力、动力机制诊断发现,陕北暴雨与高低空急流关系密切,二者耦合形成的垂直次级环流的强上升运动区正是大暴雨出现地区。另外,梁生俊等[4]和施望芝等[5]分别对西北地区东部和湖北省两次暴雨过程进行对比分析。
2017年榆林市先后在7月25—26日和8月21—22日出现了两场区域性暴雨。其中前者为1961年以来历史最强暴雨过程,造成42.43万人受灾,12人死亡,1人失踪,近10万人紧急转移,直接经济损失超过80亿元;后者在前期降水偏多的背景下给防灾减灾带来了更严峻的考验。两场暴雨强度之大、范围之广都属历史少见,且二者时间间隔不足一月,更是少有,预报上有难度;因此有必要对其进行重点分析研究。利用常规气象观测资料和NCEP FNL 1°×1°间隔6 h资料,对这两次暴雨过程中的天气形势及高低空急流演变特征进行了对比分析,并重点对两次过程的动力、热力机制进行分析,探讨暴雨成因,旨在为榆林地区类似暴雨天气预报提供参考依据。
1 两次暴雨过程概况
7月25日08时至26日08时(北京时),榆林市12个自动观测站出现7站暴雨,7站中有5站大于100 mm。降雨量最大为子洲站,24 h降水量达218.7 mm,突破榆林市日降水量的历史极值(简称“7·26暴雨”)。强降水时段为25日22时至26日04时,小时最大雨量达52 mm。此次降水呈“多峰型”,降水时空分布不均匀。
8月21日20时至22日20时榆林市中部、北部共出现8站暴雨,其中府谷出现大暴雨,24 h降水量为105.4 mm(简称“8·22暴雨”)。此次过程以稳定性降水为主,小时雨量大部维持在10 mm左右,主要降水时段为22日06—14时。
对比两次过程降水量(图1),“7·26暴雨”过程暴雨落区小且集中、雨强大、累计降雨量大;“8·22暴雨”过程暴雨范围广、降水强度较小且较稳定、持续时间长、累计降雨量小。
图1 榆林地区2017-07-25T08—26T08(a)和2017-08-21T20—22T20(b)降水量图(单位为mm)
2 环流形势演变特征
7月25日08时500 hPa高空图上(图略),欧亚大陆中高纬度地区呈“一槽一脊”型,贝加尔湖以西为弱高压脊区,鄂霍次克海至朝鲜半岛为宽广低槽区;中低纬高原槽位于甘肃东部,西太平洋副热带高压(简称“副高”)控制我国华东、华中大部分地区,北界在32°N,西伸脊点在112°E附近,副高西侧外围暖湿气流由南海海域不断向河套北部输送。20时(图2a)副高明显西伸北抬且加强,高原槽东移至陕西西部,槽前至副高间气压梯度显著加大,副高西北侧西南气流明显加强,陕北上空风速增加至18~20 m/s。700 hPa上(图2b)四川盆地东部至陕北的西南风风速增加至12~16 m/s,达到低空急流标准,西南风将低纬度地区的水汽和不稳定能量源源不断地输送至陕北。高原槽东移提供的动力条件与副高西北侧暖湿气流提供的水汽条件共同作用,引发此次大暴雨天气过程。从700 hPa上还可看出,25日20时陕北北部与内蒙古交界处形成一低涡切变,榆林位于切变线的南侧,处于水汽辐合、动力和热力最有利于强降水发生和发展的区域。该区域正涡度中心达到10×10-5s-1以上,表明暴雨区上空有强的垂直上升运动。暴雨发生期间,地面上维持“东高西低”形势(图略)。位于华北至陕西东部的高压中心加强至1 010 hPa。陕西西部有低压维持,中心气压为997.5 hPa,低压东北部伸至陕北地区,气压梯度加大,冷暖空气在陕北交汇,增强了大气的斜压性,有利于强降水的发生发展和维持。
8月21日20时500 hPa高空图(图略)上,欧亚大陆中高纬呈较为平直的纬向环流,河套北部有一浅槽,贝加尔湖西部至新疆地区有一温度槽,温度槽落后于高度槽,具有斜压槽结构,预示浅槽将加深发展;台湾海峡东南侧有一热带低压,受其影响,副高呈带状分布,北界在35°N附近,西伸脊点在108°E附近,副高外围西南暖湿气流将低纬的水汽和能量向陕北地区输送。22日08时(图2c)热带低压加强,副高进一步西伸北抬,西脊点至103°E附近,输送至陕北的水汽通道受阻,致使该地区水汽供应减弱,同时高原槽加深东移至陕北西部。700 hPa(图2d)上陕北北部与内蒙古交界处亦有一低涡切变,正涡度中心值达13×10-5s-1以上,正涡度大值区范围明显大于“7·26暴雨”。暴雨过程期间地面主要受西南地区东部低压倒槽中的西北路冷锋影响。冷锋在东移南压的过程中影响陕北地区,暖湿空气沿着冷锋锋面被抬升,给陕北北部带来区域性暴雨。
图2 500 hPa高度场(等值线,单位为dagpm)、风场(a 2017-07-26T02;c 2017-08-22T08)和700 hPa高度场(等值线,单位为dagpm)、涡度场(阴影区,单位为10-5 s-1)、风场(b 2017-07-26T02;d 2017-08-22T08)
对比两次暴雨过程,暴雨发生前陕北位于副高外围暖湿气流中,暖湿气流为暴雨发生储备了充沛的水汽和丰富的不稳定能量,高原槽东移和副高边缘暖湿气流的共同作用形成有利于暴雨的环流形势;700 hPa上陕北北部与内蒙古交界处都有低涡切变线维持,使水汽在该地区辐合抬升形成暴雨天气。两次暴雨过程不同之处在于“8·22暴雨”过程中低纬有热带气旋加强北上;副高呈带状分布,位置更偏西偏北,一定程度减少了南海上空水汽向陕北地区输送。两次过程地面都有冷空气参与,“7·26暴雨”过程为东路冷空气,“8·22暴雨”过程为西北路冷空气,锋面作用显著。
3 高低空急流演变特征
暴雨与高低空环流形势有着密切联系,高低空急流在暴雨的形成中起着相当重要的作用[6-7]。高空急流附近的强辐散区为暴雨提供了有利的动力条件,加强了上升运动;低空急流是形成暴雨所需水汽和不稳定能量的主要提供者[8-9];而高低空急流耦合是发生强降水的重要原因[3]。
7月25日20时(图3a),降水开始期间,200 hPa天气图上 42°N附近有一支高空急流,其有两个急流核,分别位于105°E和120°E附近,风速达50 m/s以上。陕北位于105°E高空急流核右前方和120°E高空急流核右后方,为高空辐散区。700 hPa天气图上,四川至陕北西部西南风速增大到10 m/s以上,低空急流建立。26日02时(图3b),降水最强时段200 hPa高空急流东移,两个急流核打通,中心位于东北地区,超过45 m/s的急流大值区位于内蒙古西部到华北北部,河套北部风速水平切变增强。700 hPa上四川到陕北的西南风速进一步增大至12~16 m/s,达到低空急流标准,且明显向北伸展。榆林地区位于高空急流入口区右侧及低空急流左前方。从沿暴雨中心的流场垂直剖面图(图4a)可见,暴雨区(37°N~38.5°N)上空为上升气流区,两侧为下沉气流,揭示了在暴雨区附近有次级环流形成。高空急流入口区右侧的强辐散增强了低层大气的上升运动,正好与低空急流轴附近的上升气流耦合,从而产生强上升运动,暴雨落区位于高低空急流耦合区下方。高低空急流在榆林上空的耦合是造成该地区出现大暴雨的重要原因。26日08时(图略)随着高低空急流东移减弱,榆林降水减弱。
图3 两次降水过程期间高低空急流演变(风矢量、风向杆分别为200 hPa和700 hPa风场;等值线、阴影区分别为200 hPa和700 hPa风速,单位为m/s)(a 2017-07-25T20;b 2017-07-26T02;c 2017-08-22T08;d 2017-08-22T14)
图4 流场垂直剖面图(a 2017-07-26T02,沿110.0°E;b 2017-08-22T08,沿111.1°E )
8月21—22日,200 hPa上37°N~50°N高空西风急流非常强盛,急流轴风速达60 m/s,位于河套以北45°N附近,超过55 m/s的大风速区从新疆至东北,且一直稳定维持。22日08时(图3c),200 hPa榆林地区位于高空急流南侧,700 hPa陕甘交界处至榆林中部和东部的西南风风速达12~16 m/s,高低空急流的上下配置有利于上升运动加强(图4b),榆林中部和东部出现强降水。14时(图3d)200 hPa高空急流明显北抬约1个纬距,700 hPa西南风速大值带也随之北抬,急流轴明显缩短且偏北偏东,这可能与副高西伸北抬有关,榆林区域内只有东部黄河沿线风速大于12 m/s,与雨带自西南向东北移动的实况一致。20时(图略)200 hPa高空急流和700 hPa低空急流东移北抬有所减弱,榆林降水随之减弱。
分析两次暴雨过程中高低空急流演变特征发现,“7·26暴雨”过程中200 hPa高空急流在南北方向上变化不大,急流中心维持在42°N附近,而在强降水时段急流中心明显东移,河套地区风速水平梯度显著加大,榆林地区位于高空急流入口区右侧的辐散区。700 hPa低空急流建立的时间与强降水出现的时间基本一致。对比低空急流位置与实况降水落区(图1)可以发现,暴雨出现在低空急流的左前侧,这里不仅有低空急流输送来充沛的水汽和能量,而且位于切变线南侧强水汽辐合区内,处在该区域内的榆林市横山、子洲、绥德和米脂县均出现大暴雨天气。“8·22暴雨”过程中200 hPa高空西风急流强盛且稳定维持在45°N附近,在暴雨发生前南压至陕北地区,在降水增强阶段略有北抬,榆林地区一直位于急流南侧的辐散区。强降水中心移动方向与高低空急流的移动方向密切相关,区域性暴雨出现在高空急流南侧和低空急流西北侧的耦合区。相比而言,两次过程都有高低空急流耦合作用。但“7·26暴雨”过程低空西南气流较“8·22暴雨”过程明显偏强,同时高空急流大值中心位置更偏南,致使前者暴雨区(37°N~38.5°N)上空上升运动伸展到100 hPa;而后者暴雨区(37°N~40°N)比前者位置略偏北,范围略广,且只伸展到300 hPa。说明“7·26暴雨”过程对流发展较“8·22暴雨”过程旺盛,因此,“7·26暴雨”过程更强。
4 热力动力条件分析
4.1 动力特征
分析“7·26暴雨”过程经暴雨中心(子洲站,110.0°E、37.6°N)垂直速度时空剖面图(图5a)可知,26日02时前后降水最强,地面至200 hPa以上均为一致上升气流,与图4a分析一致,且强上升中心位于600 hPa左右,上升速度达3 Pa/s。强烈的上升运动可将低层大量的水汽向高空输送,使得整层可降水量增加,有利于形成短时强降水。“8·22暴雨”过程经暴雨中心(府谷站,111.1°E、39.0°N)垂直速度时空剖面图(图5b)显示,8月22日06—14时强降水时段,府谷300 hPa以下为明显上升气流,最大垂直上升速度为2 Pa/s,其伸展高度和强度都不及“7·26暴雨”过程,降水强度也比“7·26暴雨”过程弱。这说明强烈的上升运动是出现短时强降水的原因之一,长时间持续上升运动是出现暴雨的主要原因。
分析两次暴雨过程强降水时段纬向风(u)和经向风(v)的垂直剖面图可知,7月26日02时暴雨区(37°N~38.5°N)低层850~700 hPa存在一低空南风急流,中心风速达15 m/s(图6a);同时在800~700 hPa存在一大于10 m/s的西风急流。低层西南急流将南方水汽向该地区输送,为降水提供水汽条件。在200 hPa 40°N还存在大于40 m/s的高空西风急流区。大暴雨中心子洲站(110.0°E,37.6°N)位于低空急流北侧与高空急流南侧的耦合区。并且可以看出低层有明显的西南风和东北风辐合。在300 hPa附近也有10 m/s的南北风速度对,且南北风下上叠置,说明存在天气尺度冷暖气团交汇,从而产生天气尺度的上升运动。8月22日08时(图6b)榆林以南850~800 hPa存在一中心风速达15 m/s的低空南风急流,而低空西风风速较弱;高空西风急流位于200 hPa 42°N~46°N ,中心风速达50 m/s。大暴雨中心府谷站(111.1°E,39.0°N)位于低空南风急流北侧和高空西风急流南侧的耦合区。并从图6b上可明显看出,在低层没有强烈的南北风辐合,斜伸的强南风气流从地面延伸至300 hPa,在暴雨区上空出现20 m/s的大值中心。这与锋面降水一致,天气尺度强暖湿气流沿冷空气爬升,形成暴雨天气。
图5 两次降水过程期间暴雨中心垂直速度时空演变(单位为Pa/s ;a “7·26暴雨”;b “8·22暴雨”)
图6 纬向风(u,实线)和经向风(v,虚线)垂直剖面图(单位为m/s;a 2017-07-26T02沿110.0°E;b 2017-08-22T08沿111.1°E)
在第3节中分析了高低空急流演变特征,这里再分析高低空急流的动力作用。“7·26暴雨”过程发生前7月25日20时(图略)200 hPa急流中心略有东移,榆林位于急流入口区右侧的辐散区,榆林南部和东北部分别有4×10-5s-1的辐散中心;700 hPa急流和切变线位置偏西,在散度场上榆林市西北方的内蒙古境内有辐合中心。从地面至300 hPa垂直积分(以下简称“整层”)水汽通量及散度看(图略),水汽输送和水汽辐合主要位于内蒙古境内,水汽辐合中心强度达-10×10-5g/(cm2·s),实况强降水中心也出现在该地区,鄂托克旗6 h降水量为52 mm。26日02时(图7a),200 hPa急流中心进一步加强东移,处于急流右侧的榆林中北部位于辐散区内,榆林北部与山西的交界处散度达12×10-5s-1;同时700 hPa上随着低空急流东移略南压,急流左前方的强辐合中心也明显东移南压至榆林市中部和北部,强度达-5×10-5s-1。高空强辐散和低空强辐合区在榆林中北部叠置,有利于上升运动的增强。四川至陕北的整层水汽输送也明显增强,在榆林中北部水汽通量达30~50 g/(cm·s),为暴雨产生提供了充足的水汽条件。水汽辐合也在该地区达到-10×10-5g/(cm2·s),说明低空急流带来的充沛水汽在榆林中北部辐合并抬升,从而产生强降水。25日23时—26日04时榆林中部出现大暴雨,横山、米脂、子洲6 h降水量超过了100 mm,其中25日23时—26日02时子洲3 h降水量达106.9 mm。26日08时(图略)200 hPa高空急流东移,辐散区也随之东移至山西,榆林上空高层辐散减弱;700 hPa低空急流继续东移南压,榆林低层转为辐散区或弱辐合区。榆林市东南部仍有30 g/(cm·s)水汽通量的输送,但水汽辐合区东移至山西,因此榆林地区降水减弱。综合以上分析发现,此次暴雨过程与高低空急流关系密切,低空急流为暴雨提供了充足的水汽,同时其左侧的切变线有利于水汽辐合抬升,高空急流入口区右侧的辐散区叠加在低空辐合区之上,进一步增强了上升运动,是大暴雨产生的重要原因。
图7 200 hPa(等值线)和700 hPa(阴影区)散度(单位为10-5 s-1;a 2017-07-26T02;b 2017-08-22T08)
“8·22暴雨”过程发生前8月21日20时(图略)200 hPa急流位置偏南,陕北位于急流南侧的辐散区内,对应散度为(2~4)×10-5s-1。22日02时高空急流略有北抬,榆林上空转为弱辐散区,700 hPa强辐合区位于榆林北部。从整层水汽通量来看,榆林南部有30~40 g/(cm·s)的水汽输送,榆林北部有-7×10-5g/(cm2·s)的水汽辐合中心,此时榆林大部出现小到中雨。22日08时200 hPa(图7b)急流继续维持,榆林地区高空辐散再次增强,出现8×10-5s-1的大值中心;700 hPa低空急流随之加强,低层辐合区增大,强度加强,但大值中心位于榆林境外。此时整层水汽通量大值区位于甘肃东部至榆林一带,榆林上空有40 g/(cm·s)的水汽输送,水汽辐合中心也位于榆林地区,强度达到(-7~-10)×10-5g/(cm2·s),说明水汽在榆林地区强烈辐合,造成该地降水增强。实况降水量也显示,22日06—14时是此次降水最强时段,榆林北部小时雨量达到10 mm以上。22日14时高空辐散中心东移,同时700 hPa切变线也东移,榆林转为弱辐合。但分析水汽可知,此时整层水汽通量场大值带东移到陕北至京津冀一带,并且在台风北侧偏东气流的作用下,水汽输送带东端的强度有所增强,榆林地区仍然有大于30 g/(cm·s)的水汽输送;水汽通量散度场也显示,榆林北部至京津冀地区北部有强水汽辐合。因此,此时榆林大部分地区降水强度减弱,但在北部仍然有较强降水维持,直至22日20时随着降水系统彻底东移,降水才结束。
分析表明,两次暴雨的形成均与高低空急流关系密切,“7·26暴雨”出现在高空辐散与低层辐合耦合的区域;而“8·22暴雨”过程高空辐散与低层辐合耦合并不十分好,但低空急流的增强与降水增强相一致。两次暴雨落区与整层水汽辐合中心相对应。对比两次过程发现,“7·26暴雨”过程中无论是高空辐散与低层辐合配置,还是整层水汽输送和水汽辐合强度均强于“8·22暴雨”过程,但“8·22暴雨”过程系统影响范围和持续时间大且长于“7·26暴雨”过程,这也是“7·26暴雨”过程降水强度更大,“8·22暴雨”过程降水范围更广的原因。
4.2 热力特征及不稳定性
4.2.1 对流不稳定条件 7月25日08时沿110°E假相当位温θse垂直剖面图(图略)显示,降水前θse的高值区位于36°N附近的近地面,中心值达364 K;而榆林以北为θse低值区,中心在600 hPa,为324 K;高低中心之间为θse等值线密集带,表明低层的西南气流向北推进到榆林地区。中层500 hPa高空槽后有干冷空气向榆林地区输送,中层干冷空气和低层暖湿空气将在榆林地区交汇。25日20时(图8a),θse高值中心已移到榆林,地面至600 hPa假相当位温差达到20 K,存在显著对流不稳定。从同时次延安站探空图(图略)也可看到,低层饱和湿层较厚,500 hPa附近有干冷空气。上干冷、下暖湿的结构有利于产生对流不稳定,对流有效位能(CAPE)达2 349.9 J/kg,预示将有强对流天气发生。根据前面分析,26日02时700 hPa低空急流进一步发展并伸展至榆林北部,左侧的切变线也东移,其带来的辐合抬升触发不稳定能量释放,榆林上空的θse垂直梯度明显减弱,此时榆林子洲为52 mm/h的强降水。26日08时榆林地区上空转为弱不稳定层结(图略),降水已基本结束。
8月21日20时延安站地面至400 hPa均为饱和湿层,无对流有效位能。22日02时假相当位温θse垂直剖面图(图略)显示,地面至500 hPa从35°N至榆林南部θse均为348 K;而在河套北部地面至600 hPa存在θse低值区,中心值为324 K,为北方冷空气所控制。榆林北部位于假相当位温等值线密集带,表明此时榆林上空为对流稳定层结。冷锋位于榆林地区附近,榆林出现了稳定性弱降水。22日08时延安探空站显示整层大气达到饱和状态,并存在22.8 J/kg的弱湿对流有效位能。从22日08时假相当位温的垂直剖面图(图8b)看到,36°N~38°N近地面有352 K的θse高值中心,表明低层有南方水汽和能量向榆林地区输送,且θse随高度减小,说明此时该地区上空存在弱对流不稳定,造成中小尺度上升运动。500 hPa以下有冷空气南压抬升中层暖湿空气,表明锋面降水系统伴随着中小尺度弱对流系统发展,从而使该时段降水得以加强。
图8 假相当位温θse垂直剖面图(单位为K;阴影为地形;a 2017-07-25T20沿110.0°E;b 2017-08-22T08沿111.1°E)
4.2.2 湿位涡诊断 湿位涡是一个不仅可以综合反映大气动力和热力性质的物理量,而且还考虑了水汽的作用,它的分布能很好地表征大气对流稳定性和斜压稳定性[10-12]。在绝热无摩擦的饱和大气中湿位涡守恒,等压面上湿位涡可分为湿正压项VMP1和湿斜压项VMP2,即
(1)
(2)
其中,VMP1是湿位涡的垂直分量(湿正压项),表示惯性稳定度和对流稳定度的作用。在实际大气中一般是惯性稳定的,即(ζ+f)>0,而对流不稳定出现概率较大。当大气为对流不稳定时,∂θse/∂p>0,所以VMP1<0;反之,VMP1>0。VMP2是湿位涡的水平分量(湿斜压项),由风的垂直切变(水平涡度)和θse的水平梯度决定,表征大气的湿斜压性。吴国雄等[13]指出风垂直切变的增加或水平湿斜压的增加,有利于强降水的发生和加强,对流层低层大的VMP2正值的移动可作为低空急流和暖湿气流活动或涡旋活动的示踪。低层VMP1<0、VMP2>0的配置有利于降水的发生发展。
从7月25日20时沿子洲站VMP1的经向剖面图(图9a)可知,暴雨区(37°N~38.5°N)500 hPa以下VMP1<0处于对流不稳定区,以上VMP1>0为对流稳定区。400 hPa和700 hPa上分别有0.6 PVU和-0.8 PVU的正负中心上下叠置,干冷空气向下侵入有利于低层低涡发展,与低层对流活动配合,有利于暴雨的触发和维持。40°N附近以北800 hPa以上为正值区,以下为负值区,表明中低层有冷空气入侵,并与南部暖湿空气交汇,低层出现弱对流不稳定。对比VMP2垂直分布(图9b),对流层低层VMP1负值区对应VMP2则为正值区,由吴国雄等[13]研究结论可知,这样的配置有利于对流活动的加强和中尺度系统的发展。8月22日08时沿府谷站VMP1经向剖面图(图9c)显示,暴雨区(37°N~39°N)上空地面至850 hPaVMP1<0,而大暴雨区(39°N~40°N)700 hPa存在值为-0.8 PVU的VMP1负值中心。对比而言此次过程对流不稳定伸展高度、中心强度与范围均明显不及“7·26暴雨”过程,但此次过程VMP1负值中心上空800 hPa和600 hPa分别存在0.6 PVU和1.6 PVU的VMP1正值中心,且等值线密集。分析VMP2剖面图(图9d),VMP1正高值中心对应VMP2负高值中心,表明大气中低层斜压不稳定强盛,中层大范围强冷空气不断向南向下入侵,与低层暖湿空气交汇并将其抬升,有利于垂直涡度的增长。因此此次过程为大尺度锋面伴随中小尺度对流降水系统。
图9 2017-07-25T20沿110.0°E VMP1(a)、VMP2(b)垂直剖面图和2017-08-22T02沿111.1°EVMP1(c)、VMP2(d)垂直剖面图 (单位:PVU;阴影为地形)
对比分析两次过程,对流层低层VMP1负高值中心所在位置对暴雨落区均有很好的指示意义。“7·26暴雨”过程对流不稳定伸展高度、中心强度和范围均比“8·22暴雨”过程大得多,决定了其对流性降水强度明显大于后者;而“8·22暴雨”过程中层冷空气比“7·26暴雨”过程强盛,其南压下传的过程中与低层暖湿空气交汇并将暖湿空气抬升,使得大气斜压不稳定增强,低层又存在弱对流不稳定,决定了“8·22暴雨”过程为锋面伴随低层中小尺度对流发展的降水系统。
5 结论
(1)两次暴雨榆林都处于高原槽与副高共同作用形成的西南暖湿气流中。暖湿气流为暴雨区提供充沛的水汽;700 hPa低空急流左侧都有低涡切变线维持;地面都有冷空气参与,“7·26暴雨”过程受东路冷空气影响,“8·22暴雨”过程为西北路冷锋影响,暖湿空气沿冷空气爬升产生暴雨。
(2)两次暴雨过程与高低空急流关系密切。暴雨主要出现在高空急流南侧辐散区和低空急流左前方的辐合区内,而大暴雨主要出现在高低空急流耦合最强区。强降水出现的时间与高低空急流的加强有关,暴雨落区与整层水汽通量辐合中心相一致。“7·26暴雨”过程高低空急流耦合比“8·22暴雨”过程对暴雨更有利,水汽输送和水汽辐合强度也都大于后者,因此前者降水强度更大。
(3)暴雨出现在高湿高能的环境下,在动力触发辐合抬升后释放不稳定能量,形成强降水天气。两次暴雨过程的热力机制有所不同,“7·26暴雨”过程低层湿度较大,中层有干冷空气卷入,大气存在强对流不稳定,低层切变线触发了对流能量,产生强降水;“8·22暴雨”过程降水前期整层已经达到饱和,锋面作用使得大气具有较强的斜压不稳定,而低层存在对流不稳定,在大尺度锋面稳定性降水系统中触发中小尺度对流雨带,降水加强,形成暴雨天气。对流层低层VMP1负高值中心对暴雨落区的预报有较好的指示意义。