西安致灾短时暴雨中尺度与动力指数特征

张雅斌，罗慧，赵荣，薛谌彬，冉令坤，高宇星，刘波

(1.西安市气象局，陕西西安710016；2.陕西省气象信息中心，陕西西安710014；3.陕西省气象局，陕西西安710014；4.江西省气象台，江西南昌330096；5.中国科学院大气物理研究所，北京100029；6.陕西省大气探测技术保障中心，陕西西安710014)

1 引 言

陕西省南北跨度大，位于温带和亚热带季风气候区，境内陕北黄土高原和陕南秦巴山区地质条件复杂，中部关中平原人口稠密，暴雨及其次生灾害风险高。气象工作者对陕西暴雨过程物理量演变、云图特征，以及远距离台风对其作用影响等进行了分析研究[1-8]。随着数值预报与探测技术发展，通过同化高分辨率雷达资料提升中尺度模式预报性能，为天气系统及其云微物理特征等精细分析提供了新的途径[9-14]。暴雨动力因子[15-16]利用温、压、湿、风等基本气象要素，建立了多个包含动力、热力和水汽要素且物理意义明确的组合因子，比较全面准确地刻画了中尺度系统背景场的典型结构特征，在暴雨预报分析中得到了有效应用[17-20]。李明等[21]对一次川陕大暴雨过程分析表明，大暴雨位于对流涡度矢量垂直分量和气柱云水量中心重合区。赵强等[22]对陕北两次暴雨过程分析表明，暴雨位于湿热力平流垂直积分大值中心及其南侧高梯度区。

西安地处关中中部、秦岭北麓，辖区地形坡度大、河流峪口众多，近年来周边极端降水频次和强度呈增加趋势，是地质灾害、河流洪水和城市内涝等气象衍生灾害高风险区[23-24]。随着“一带一路”亚欧合作交流国际大都市与国家中心城市建设，暴雨及其衍生灾害对西安城市安全运行潜在风险增大。2015年8月3日、2016年7月24日，西安出现近十年来最强的两次致灾暴雨过程（分别简称为“0803”、“0724”过程），多站日雨量突破历史极值，引发严重的山洪、内涝和人员伤亡。本文通过同化多普勒雷达资料的WRF模式预报、区域自动站、卫星云图和NCEP再分析资料，以及动力因子计算分析，总结西安致灾短时暴雨过程的环境条件和中尺度特征，以期探究有效的精细化预警技术。

2 天气实况与数值模拟

两次致灾暴雨过程中陕西全省累计雨量（图1）和暴雨中心逐时雨量变化分析可见（图2）：两次暴雨影响区域主要位于西安市，发生于当日17:00—22:00(北京时，下同)，持续时间小于6 h，最大雨强均超过50 mm/h。“0803”过程前期（2015年7月24日—8月2日），西安连续10天出现37℃以上高温，8月2日最高气温超过40℃，19:00—20:00城区出现短时暴雨，引发内涝。3日傍晚，西安东南部再次出现短时暴雨。逐时来看，17:00—18:00西安南部长安区大峪站雨强达到86.3 mm/h，日降雨量为148.6 mm；18:00—19:00临潼区雨强为76.1 mm/h，日雨量突破该区历史记录；17:00—20:00蓝田县局地3 h雨量超过75 mm。暴雨引发西安南部沿秦岭北麓山区局地的山洪灾害，多人伤亡。“0724”过程当日（2016年7月24日），西安午后大部分地区出现37℃以上高温，傍晚城区突降暴雨，19:00—21:00小寨测站雨量达115.6 mm，日雨量为123.0 mm，突破城区历史记录。暴雨引发城区严重内涝，导致附近地铁停运，交通瘫痪。

本文使用西安、延安、宝鸡3部C波段多普勒天气雷达资料进行WRF中尺度模式同化预报，采用循环同化方法[11-12,25-26]，两次过程均在当日14:00冷启动起报，逐1 h循环同化雷达资料至16:00，同化时间窗为30 min，再向后积分10 h，仅在第二重网格同化雷达资料。模式背景场取自1°×1°的NCEP逐6 h再分析资料，模拟采用两重网格双向嵌套，分辨率分别为9 km和3 km，垂直方向分为45层，使用的物理参数化方案有RRTM长波辐射方案、Dudhia短波辐射方案、Noah陆面过程方案、YSU边界层方案、Lin微物理过程方案，9 km模拟区域采用浅对流Kain-Fritsch(new Eta)积云参数化方案，3 km区域不使用积云参数化方案。两次过程模式预报降水量（图3）与实况对比可见，未同化雷达资料的WRF预报降水中心、落区与实况差异明显：“0803”过程，降水100 mm以上的西安中南部山洪灾害发生区预测降水量＜10 mm，强降水落区及中心预报比实况明显偏西偏北；“0724”过程，包括降水100 mm以上的内涝灾害发生区和西安中北部在内的关中大部地区的预测降水量＜40 mm，强降水落区、中心相比实况整体偏北。两次过程模式同化雷达基本反射率和径向速度之后，对西安短时大暴雨落区、强度预报和实况更为接近，虽然“0803”过程在陕南西北部，“0724”过程在陕北东南部，模式降水还存在一定的空报，但预测的雨带整体分布走向特征与实况观测基本一致。

低层切变线是形成强降水的重要因子，常分为冷式、暖式和准静止式切变线三种。冷式切变线附近常伴有高低空锋区和地面急行冷锋，偏北风明显；暖式切变线附近锋区不明显，偏南风偏强[27-28]。两次暴雨过程WRF预测的850 hPa切变线位置和实况观测分析可见（图4），预测切变线与地面实况风场辐合基本一致。比较来看，“0803”过程，低层西南气流整体偏弱、位于秦岭以南，关中以北偏北气流明显，控制陕北至关中大部，关中西部北风超过12 m/s，强降水落区南北跨度小，位于700 hPa切变线附近及其偏北一侧，大暴雨中心在西安中东部，为切变线冷区暴雨；“0724”过程，低层西南气流整体强盛、向北翻越秦岭，10 m/s以上显著气流控制陕南、陕北东部和关中东部，对流强盛阶段西安周边出现16 m/s以上西南急流，关中以北偏北气流弱，河西至关中西部为10 m/s以下偏西北风，强降水落区南北跨度较大，主要分布在700 hPa切变线偏南偏东一侧，大暴雨中心在西安北部至渭南西部交界处，为切变线暖区暴雨。伴随低层切变线发展，午后关中西部一带地面上均出现东南方向移动的3 h变压显著增大，对应冷空气活动，降水散布在正变压区附近。

两次暴雨过程对流发展至成熟阶段，东西跨度约200 km的正变压区向东扩展，中心突增至4 hPa以上，强降水趋于集中，位于2 hPa正变压内部，30 mm/h以上雨强靠近正变压中心至其东部大梯度区西侧。对应3 h变压变化，暴雨发生前约2 h，陇东南至关中西北部，有明显冷温中心向东移动，西安偏北偏西方向铜川、咸阳地区偏北风跃增、降温5℃以上，周边形成冷锋：2015年8月3日 17:00，西安（2 m/s西南风，31℃）与耀州（6 m/s东北风，25℃）、咸阳（8 m/s西风，25℃）之间出现明显风场、温度不连续；2016年7月24日17:00，西安（4 m/s东南风，37℃）与耀州（8 m/s西北风，29℃）、咸阳（4 m/s西北风，28℃）之间出现明显的风场、温度不连续。伴随降水东移扩大，陕西全境转为正变压，关中一带锋区消失。进一步比较地面观测实况与WRF预测的海平面3 h变压场（图5），模式预测与观测的正变压显著区域及其中心位置基本一致，模拟有效刻画了地面中尺度系统演变。

3 环境条件与卫星云图演变

3.1 环流背景

两次暴雨过程当日08:00—14:00（图6），200 hPa上，贝加尔湖以东至蒙古国东部一带高空冷涡显著发展，新疆至内蒙古以东地区出现大范围西风急流；500 hPa，西太平洋副热带高压控制大陆东部，588 dagpm 西脊点在 110 °E，30 °N 附近，东北冷涡底部、内蒙古中部至陇东地区为低槽区，宁夏、甘肃一带有西风槽发展、东移，关中处于副热带高压西北侧显著西南气流之中；700 hPa上，关中上游河套至陇南一带受明显切变线影响；850 hPa上，西安位于切变线南侧，为4～8 m/s偏南风，比湿15 g/kg。暴雨当日20:00，河套以北高空西风急流变化不大，“0803”过程东北冷涡明显南压，副热带高压略微减弱、东退，陇东南一带低槽移至山东、河南一带，“0724”过程东北冷涡东移，副热带高压略有加强、西伸，宁夏一带西风槽东移至内蒙古中部。海平面上，“0803”过程暴雨发生前6 h，四川、山西至河南一带为低压区，河套至陇东为高压区，山东北部、河南北部至陕西中部一带受大范围切变线控制，午后冷锋经过关中地区；“0724”过程暴雨发生前6 h，陕西周边受大范围热低压控制，傍晚前后四川盆地低压略有加强，山西南部、陕西东南至四川一带受弱的切变线影响。

综上分析可见，两次暴雨过程期间，西太平洋副热带高压深入山东、湖北内陆一带，陕西中南部处于高空急流南侧与副热带高压之间的偏西南气流之中，河套以西中低层有西风槽与切变线发展东移。比较来看，“0803”过程东北冷涡南压明显，新疆至内蒙古一带高空西风急流范围大、位置偏南，宁夏一带西风槽后部偏北风明显，关中、陕南处于略有减弱的西太平洋副热带高压边缘、584～586 dagpm 之间，“0724”过程东北冷涡东移，内蒙古中东部一带高空急流范围小、位置偏北，宁夏一带西风槽后部北风较弱，关中、陕南处于略有加强的副热带高压内部、588～590 dagpm之间。

3.2 热力、水汽条件和冷空气活动

两次过程当日08:00西安站T-lnP图上，温湿层结曲线形成开口向上的喇叭口形状，850 hPa以下存在逆温层，对流不稳定能量CAPE大于550 J/kg，K指数大于36℃，沙氏指数SI小于0℃，对流抑制能量CIN大于100 J/kg，本地存在明显的对流不稳定能量，低层逆温与一定的对流抑制能量有利于不稳定能量聚集加强。当日14:00（图7），“0803”、“0724”过程 CAPE 分别达 807 J/kg、3 054 J/kg，对流抑制能量完全消失；受前期高温干旱和午后地面加热等因素作用，700 hPa以下层结曲线接近平行于干绝热线，近地层为超绝热状态，极有利于对流发展。同时，850 hPa与500 hPa温差均由早晨24℃增至午后28℃。比较来看，两次过程相比关中一般区域性暴雨过程[7-8]，上部干层更为明显。在上述有利的热力层结条件下，当逆温层与对流抑制能量破坏减弱后，显著不稳定能量强烈释放，最终形成了短时大暴雨天气。

暴雨区(108.7～109.2 °E，33.9～34.8 °N)平均的WRF水汽通量及其散度时间-高度剖面可见（图8），两次过程强降水开始前中低层均出现明显水汽辐合，最大中心分别达-12×10-7g/(cm2·hPa·s)、-24×10-7g/(cm2·hPa·s)；伴随上升运动与水汽垂直输送加强，水汽辐合快速向上扩展，650 hPa附近水汽辐合增大明显，最大辐合和最大雨强同时出现；之后低层迅速转为弱水汽辐散，整层水汽辐合减小，降水明显减弱。自下而上快速发展加深的水汽输送及其辐合为强降水提供了有利水汽条件。“0803”过程水汽输送基本维持偏西方向，16:00—17:00偏南输送略有加强，出现暴雨，随后各层水汽通量变化不大，中低层维持 6～8 g/(cm·hPa·s)；“0724”过程水汽通量变化相对明显，18:00之前整层为弱偏南水汽输送，19:00—21:00中低层西南方向水汽输送超过15 g/(cm·hPa·s)，出现暴雨，之后偏南水汽输送明显减弱，强降水基本结束。比较来看,“0724”过程偏南方向水汽输送明显，最大水汽输送及其辐合中心强度约为“0803”过程的2倍。对比模式输出的逐小时水汽通量散度和西安南部长安站微波辐射计比湿观测实况，700 hPa以下水汽辐合中心与3 km以下最大比湿出现时间基本一致，同化雷达资料的WRF模式真实预测再现了暴雨区水汽趋势变化。

经过暴雨中心的湿位涡、位温的经向-垂直剖面分析可见（图9），“0803”过程当日08:00—14:00，北部中层有对应干冷空气的2 PVU（1 PVU=1.0×10-6m2/(s·K·kg)）以上正湿位涡向南经陕北下滑侵入至关中北部，暴雨区附近低层形成了湿位涡、位温经向大梯度区；20:00，正湿位涡前沿继续向南，暴雨区附近密集等熵面随高度向北倾斜，中下层能量锋区明显。同期，14:00—20:00关中西部至西安大部低层为理查逊数Ri＜1的相对低值区，中心在咸阳北部，存在对称不稳定，有利于暖湿气流在能量锋区附近沿下滑冷空气倾斜上升。“0724”过程前后，陕北北部无明显正湿位涡对应冷空气向南下滑，陕西中下层始终维持上干冷、下暖湿的位势不稳定，关中无明显正湿位涡梯度与能量锋区，湿位涡小于0.8 PVU，冷空气弱。

3.3 中尺度对流云团演变

2015年8月3日午后（图10a），上游地区咸阳、宝鸡附近出现长约300 km、宽约100 km的带状中尺度对流云团（简称“西部云团”），其偏北局地红外云顶亮温TBB中心小于-50℃；同时，商州至西安东部有TBB中心小于-50℃、直径小于100 km的近圆形对流云团（简称“东部云团”）快速发展。17:30（图10b），西部云团发展东移，TBB＜-50℃中心位于西安西南边界，西安周边开始出现强降水；同时，东部云团继续发展扩大，TBB中心＜-60℃。18:30（图10c），西部云团主体东移影响关中中部，西安南部出现最大雨强（86.3 mm/h），东部云团快速发展，云体范围成倍扩大，其东北侧受冷空气夹卷影响形成明显暗影，对流云顶位于西安、商州交界，强降水持续。19:30（图10d），西部云团明显减弱，东部云团强烈发展北扩至关中东部，渭南南部TBB中心降至-65℃以下，西安东部出现最大雨强（73.5 mm/h）。随后，中尺度云团继续东移，3 h之后明显减弱，强降水结束。

2016年7月24日午后（图11a），陕北至关中西北部一带有长约500 km、宽约200 km的相对松散的中α尺度对流云团（简称“北部云团”）向东发展加强，延安中南部TBB中心达-60℃；同时，陕南南部汉中、安康局地出现长约100 km、TBB中心＞-50℃的中β对流云团（简称“南部云团”）。19:00（图11b），对应陇东南至关中西北部一带偏北冷空气入侵，北部云团南部的宝鸡、咸阳交界处对流云顶呈弓形向东南方向显著弯曲，TBB中心降至-65℃，西安以东地区尚无明显对流云团发展。20:00（图11c），北部云团进一步发展东移、影响关中中西部，TBB＜-65℃区域向东扩大至西安中西部地区，周边开始出现强降水。21:00（图11d），北部云团移至西安上空、呈近椭圆形，TBB中心下降至-70℃，与南部云团部分连接，TBB中心附近、西安城区出现过程最大雨强（58.8 mm/h）。22:00—23:00，南北对流云团完全合并，TBB中心区域移至西安东部局地，对应临潼出现过程最大雨强（62.0 mm/h）。

综上分析可见，两次过程陕西中南部午后对流云团发展加强，最大雨强时段TBB中心降至-65℃以下。相比关中区域性暴雨云系[4,7]，短时暴雨云团距离河套以北高空西风急流较远，关中以北高层辐散较弱，强盛阶段云团北部无反气旋凸起的斜压叶状云系。“0803”过程，暴雨位于两个发展靠近、主体未完全合并的中尺度对流云团之间的TBB最大梯度区附近；“0724”过程，暴雨位于两个东移发展、主体合并于西安周边的云团TBB中心附近。

4 暴雨云微物理特征模拟分析

云微物理过程伴随的相变潜热与对流运动的正反馈机制是暴雨维持、发展的重要热力因子，不同相态云粒子发展转化是短时暴雨不可或缺的动力机制[29-30]。模式输出的两次过程暴雨中心附近(108.7～109.2 °E，33.9～34.8 °N)区域平均的霰、雪、垂直速度、温度场、水平风场和雨强的高度-时间剖面可见（图 12、图 13）：霰粒子位于-60～5 ℃层，中心在-10℃层附近，雪粒子位于-60～-10℃层，雨水粒子位于0℃层以下，最大垂直上升速度在霰粒子中心上方-30℃层附近，接近雪粒子中心，一定程度说明冰相粒子快速聚集增长伴随的凝结潜热释放对上升运动加强有明显的正反馈作用；显著上升运动持续约6 h，中高层明显强于低层，最大雨强之后，受降雨拖曳作用低层迅速转为弱的下沉气流。值得注意的是：中上层霰粒子增长最为明显，质量混合比大于同期雨水粒子，雨水、霰粒子、上升速度最大中心出现时间与20 mm/h以上短时暴雨开始时间一致，雪粒子含量突增至过程最大时刻出现最大雨强。“0803”过程，雨水、霰、雪粒子质量混合比、上升速度中心和最大雨强分别为 3.0 g/kg、5.0 g/kg、2.0 g/kg、1.8 m/s、40 mm/h；“0724”过程分别为 2.0 g/kg、2.4 g/kg、0.24 g/kg、1.2 m/s、23 mm/h。两次过程暴雨中心附近云粒子整层平均质量混合比逐时变化可见（图14）：中尺度对流云团不同相态粒子明显增多之后，降水开始，伴随雨水、霰和雪粒子质量混合比5倍以上突增，暴雨发生，雪粒子开始增多时段偏晚雨水、霰粒子约1 h，冰粒子比其他粒子明显偏少一个量级以上。比较来看，“0803”切变线冷区暴雨过程对流云团内部的冰相粒子含量总体上明显大于“0724”切变线暖区过程，前者雪粒子占比明显偏高、约为同期霰粒子质量混合比的1/2，后者雪粒子占比低、仅约同期霰粒子质量混合比的1/10，云粒子微物理特征差异导致“0803”过程比“0724”过程雨强更大。

5 暴雨动力因子指数特征模拟分析

暴雨动力因子综合了多个与强降水发生发展密切相关的动力、热力和水汽要素，比较全面地刻画了背景场的典型结构特征。常用动力因子主要包括：对流涡度矢量，热力、水汽、质量垂直螺旋度，热力、水汽、质量散度通量等[15-17]。上述因子不但考虑了螺旋度和散度通量原有的大气动力学过程，也考虑了热力、水汽等的作用影响，强化了雨区上空低层动力学结构，弱化了雨区高层和雨区两侧的动力学特征，对暴雨发生发展具有更明显的指示性。通过不同动力因子与实况降水统计建立预报回归方程，最后实现基于动力因子的集成预报，已经在北京“7.21”暴雨等过程中得到了应用检验[18-20]，对流涡度矢量预报有效性也在陕南、陕北暴雨过程中得到初步验证[21-22]。对流涡度矢量垂直分量、热力垂直螺旋度，热力散度垂直通量定义为：

式中，ρ为空气密度，θ*为相当位温，u、v、ω 分别为p坐标系中的纬向、经向和垂直风速。用比湿、密度分别替换式（2）、（3）中的相当位温，分别得到水汽、质量垂直螺旋度以及水汽、质量散度垂直通量。以“0803”暴雨过程一个时次的热力、水汽、质量垂直螺旋度计算结果为例分析可见（图15），西安周边大暴雨区附近各个动力因子均出现了异常大值区，大值区主要位于西安偏西偏南部分地方，而全省其他区域动力因子基本为零，各个因子时空分布总体上具有较好的一致性。进一步结合两次过程其他不同时次动力因子计算比较发现，虽然同时刻的热力、水汽、质量垂直螺旋度异常大值区空间分布区域接近，但量级之比约为100:10:1。同时，热力、水汽、质量散度垂直通量也具有以上类似特征。对比3种类型动力因子定义分析可见，上述数值量级差异可能主要由位温、比湿和空气密度的特征尺度量级差异引起。

将热力、水汽、质量垂直螺旋度3个动力因子分别除以其对应量级（包含单位）之后求和，得到一个新的无量纲量，这里定义为垂直螺旋度指数（VHI:Vertical Helicity Index），计算公式如下：

同理，通过热力、水汽、质量散度垂直通量加权求和可以得到另一个新的无量纲量，定义为散度垂直通量指数（DVFI:Divergence Vertical Flux Index）。可以看出，VHI、VDFI（下文简称“动力指数”）综合考虑了不同动力因子对降水的影响，保留了各个分量的物理意义，最大限度圈出了不同动力因子异常大值可能出现的区域，简化了暴雨预报涉及的计算判别流程。

选取加权系数1:10:100，通过WRF输出物理量进一步计算动力指数。图16～图19给出了两次过程不同时次VHI、VDFI的空间分布。“0803”过程强降水开始前2 h（2015年8月3日15:00），西安偏西偏南局地分散出现了快速发展的垂直螺旋度指数和散度垂直通量指数，与地面观测到的陇东南至关中中西部一带冷温中心与冷锋东移影响，铜川、咸阳偏北风跃增一致。之后，指数异常大值区向东移动、加强扩大，分散的动力指数大值区进一步向西安周边聚集，中心大于200，之后约1～2 h西安出现过程最大雨强。期间，关中以外其他地区仅在陕南西部部分地方出现小到中雨，对应区域动力指数不明显。“0724”过程强降水开始前 2 h（2016年7月 24日 17:00），陕西中北部均有分散性的动力指数异常大值中心快速发展，相比“0803”过程影响范围明显偏大；之后，关中中部指数异常大值区稳定少动，动力指数大值区进一步在西安周边明显聚集、呈连续团状紧密分布，中心大于200，之后约1～2 h西安出现过程最大雨强，陕南大部地区动力指数基本为零，陕北虽然出现了指数异常大值区，但各大值中心相对分散孤立、持续时间短、移动变化快。分析同化雷达资料的 WRF 模式降水预报可见，“0803”、“0724”过程分别在陕南、陕北存在明显空报，降水预报存在偏差。但是，通过模式输出物理量计算分析动力指数演变特征对西安大暴雨预报有较好参考价值：VHI、VDFI异常大值区在模式降水空报区域不明显，或较为分散孤立、持续时间短；动力指数异常大值中心趋于集中分布，且稳定少动的区域，主要位于关中中部西安地区附近，与大暴雨实际落区基本一致。2次暴雨过程VHI、VDFI比较来看，前者超过200的异常大值中心范围总体略大。需要说明的是，不同动力指数时空差异特征及其与暴雨落区的定量相关关系等，还需结合更多过程进一步深入研究。

6 总 结

基于同化多普勒天气雷达的WRF模式、地面加密观测、卫星云图和NCEP再分析资料，分析总结了“0803”、“0724”西安致灾短时暴雨过程的环境条件、中尺度系统和动力因子指数特征。

（1）前期高温天气有利于对流不稳定能量持续增强积累，“上干下湿”层结、对流抑制能量与低层逆温，午后低层大气为超绝热状态，为短时暴雨发展提供了有利热力条件，自下而上快速发展加深的水汽输送与辐合为暴雨提供了水汽条件。东移西风槽与近地层切变线是暴雨直接影响系统。午后伴随冷锋过境，西北方向咸阳、铜川一带地面偏北风跃增是西安短时暴雨的有利触发因子，强降水位于地面3 h正变压中心至东侧大梯度区附近。

（2）短时暴雨相比本地区域性暴雨过程，中尺度对流云团距北部高空急流较远，强盛阶段云团北部附近无斜压叶状云系，强降水落区集中、历时短。伴随TBB中心降至-65℃以下，周边出现最大雨强。对流云团内部，霰粒子含量最大，最强上升运动中心在霰粒子中心上方-30℃层附近、接近雪粒子中心，冰粒子偏少其他粒子一个量级以上。伴随云团内部整层雨水、霰和雪粒子含量5倍以上突增，出现短时暴雨，雪粒子开始增多比雨水、霰粒子偏晚约1 h，其含量峰值与最大雨强同步出现。

（3）两次暴雨过程环境条件与中尺度特征差异明显。“0803”切变线冷区暴雨过程，高空急流范围大、位置偏南，副热带高压较弱，西风槽后部偏北冷空气活跃，偏南水汽输送弱，关中地区中下层存在明显能量锋区和对称不稳定，大暴雨位于能量锋区、对流云团边缘和TBB最大梯度区附近；冷空气侵入增强了能量锋区和不稳定层结，为云内冰相粒子快速生长提供了有利条件，暴雨云团内部冰相粒子明显偏多，雪粒子相比霰粒子占比偏高。“0724”切变线暖区暴雨过程，高空急流范围小、位置偏北，副热带高压强盛，冷空气不活跃，偏南水汽输送明显，关中中下层为位势不稳定层结，大暴雨位于对流云团内部、TBB中心附近；云团内部冰水粒子偏少，雪粒子相比霰粒子占比低。

（4）定义的垂直螺旋度指数和散度垂直通量指数对暴雨落区预报具有较好的参考价值：大暴雨位于动力因子指数异常大值中心趋于集中分布、稳定少动区域附近，动力指数小于200、中心分散、大值持续时间短的区域，降水不明显。通过模式输出量计算分析动力指数，进一步订正强降水范围，可提高短时大暴雨预报的精准度。