宋欣

摘要：為了研究透徹濰坊地區(qū)經(jīng)常發(fā)生的暴雨天氣，總結(jié)歸納夏季經(jīng)常發(fā)生的暴雨天氣類(lèi)型，利用常規(guī)觀測(cè)資料和衛(wèi)星、自動(dòng)站、多普勒雷達(dá)等資料，對(duì)2012年7月4日濰坊地區(qū)暴雨過(guò)程進(jìn)行天氣動(dòng)力學(xué)和中尺度分析。結(jié)果表明：造成此次暴雨天氣的影響系統(tǒng)是低層切變線(xiàn)和地面倒槽，在副熱帶高壓控制下的大尺度環(huán)流形勢(shì)非常有利，低層水汽堆積及高層的強(qiáng)輻散為強(qiáng)對(duì)流發(fā)生提供了熱力和動(dòng)力條件。透徹分析影響濰坊地區(qū)的這種典型夏季暴雨類(lèi)型，將為以后的預(yù)報(bào)工作積攢豐富經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：暴雨；大尺度環(huán)流；副熱帶高壓

中圖分類(lèi)號(hào)：P4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

論文編號(hào)：2013-0799

0 引言

暴雨是濰坊地區(qū)主要災(zāi)害性天氣之一，精確預(yù)報(bào)暴雨發(fā)生的時(shí)間和落區(qū)，提前發(fā)布預(yù)警能夠極大地減少災(zāi)害的發(fā)生，減少農(nóng)業(yè)損失。研究指出，暴雨的產(chǎn)生與中尺度系統(tǒng)有著直接的關(guān)系。突發(fā)性強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)，地面往往有中尺度輻合線(xiàn)或氣旋性環(huán)流系統(tǒng)，其尺度都在100-200km之間，而衛(wèi)星云圖上則表現(xiàn)為中2α或中2β尺度對(duì)流云團(tuán)的強(qiáng)烈發(fā)展。暴雨致洪成災(zāi)的直接原因是由于暴雨的持續(xù)性，高空急流的變化，切變線(xiàn)的變化趨勢(shì)是暴雨過(guò)程得以維持的重要原因。Q矢量散度與垂直運(yùn)動(dòng)有很好的配置關(guān)系，低層Q矢量輻合有利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)展和維持，對(duì)暴雨過(guò)程具有一定作用。筆者從暴雨觸發(fā)和維持的機(jī)制為切入點(diǎn)，選取暴雨發(fā)生時(shí)的幾個(gè)典型物理量進(jìn)行剖析，以期找出此種暴雨發(fā)生的可預(yù)報(bào)指標(biāo)，對(duì)日后預(yù)報(bào)工作提供參考。

受低層切變線(xiàn)和地面倒槽共同影響，7月4日下午到5日夜間，濰坊出現(xiàn)了入汛以來(lái)首場(chǎng)大范圍強(qiáng)降雨過(guò)程（見(jiàn)圖1），并伴有強(qiáng)對(duì)流天氣，截至6日6時(shí)，全市平均降水量45.3mm，局部地區(qū)出現(xiàn)暴雨，其中安丘最大，為85.7mm，壽光最小，為25.8mm，市區(qū)41.4mm。區(qū)域站最大為昌樂(lè)高崖水庫(kù)，降水量116.8mm。此次降雨分布范圍廣，雷電活動(dòng)弱，風(fēng)力不大，雨強(qiáng)較為均勻，極大緩解了濰坊市當(dāng)前的旱情，對(duì)夏播作物的出苗和春播作物的生長(zhǎng)非常有利。

1 資料與方法

1.1研究區(qū)概況

濰坊位于山東半島西部，地跨北緯35°41′-37°26′，東經(jīng)118°0′-120°01′。南倚沂山，北瀕渤海。域處北溫帶季風(fēng)區(qū)，背陸面海，氣候?qū)倥瘻貛Ъ撅L(fēng)型半濕潤(rùn)大陸型。其特點(diǎn)為：冬冷夏熱，四季分明；春季風(fēng)多雨少；夏季炎熱多雨，溫高濕大；秋季天高氣爽，晚秋多干旱；冬季干冷，寒風(fēng)頻吹。年平均氣溫12.3℃，年平均降水量在650mm左右。

1.2資料來(lái)源

本研究利用的氣象資料取自濰坊市氣象局，包括常規(guī)MICAPS資料和自動(dòng)站實(shí)況資料，分辨率較高可以保證實(shí)況分析的準(zhǔn)確性，時(shí)間為2012年7月4日-6日。

1.3研究方法

通過(guò)利用氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)MICAPS3.1和多普勒雷達(dá)圖，對(duì)暴雨發(fā)生時(shí)的高低空環(huán)流形勢(shì)配置進(jìn)行分析，確定引發(fā)此次暴雨發(fā)生的天氣系統(tǒng)以及大尺度環(huán)流形勢(shì)時(shí)空分布及演變特點(diǎn)，然后對(duì)暴雨發(fā)生過(guò)程中的各物理量進(jìn)行剖析，得出造成此次暴雨的發(fā)生機(jī)制。

2 結(jié)果與分析

2.1形勢(shì)場(chǎng)演變

中低緯度系統(tǒng)的相互作用對(duì)暴雨的發(fā)生起著重大作用。通過(guò)分析高低空形勢(shì)場(chǎng)的配置（圖略）可以得出，此次大范圍降水是在副熱帶高壓向西北方向加強(qiáng)的過(guò)程中，西風(fēng)帶短波槽在東移的過(guò)程中，受副高阻擋，北段東移，低層700hpa和850hpa低渦沿切變線(xiàn)東移北上，影響系統(tǒng)主要是高空低槽、中低層低渦切變線(xiàn)和低空急流。7月4日8時(shí)，在500hPa天氣圖上，東北存在1個(gè)冷渦，副高584線(xiàn)北部位于32°N，高空槽位于河套地區(qū)，槽前西南氣流到達(dá)豫中和皖中地區(qū)，東經(jīng)113°E附近存在1個(gè)弱的高壓脊。

夏季暖濕空氣北上，北方冷空氣南下頻繁，兩者在這里交匯，常常出現(xiàn)云團(tuán)強(qiáng)烈發(fā)展，引發(fā)強(qiáng)度大、歷時(shí)短的降水天氣。5日8時(shí)，500hpa副熱帶高壓脊線(xiàn)位于27°N附近，700hpa形勢(shì)與850hpa形勢(shì)較為相似，河南地區(qū)有低渦生成，渦前有切變線(xiàn)伸向半島南部地區(qū)，長(zhǎng)江上游有低渦，低渦有切變線(xiàn)與華中低渦相聯(lián)系，渦前暖濕氣流與副高邊緣西南氣流相互迭加增強(qiáng)為低空急流，700hpa緯向切變線(xiàn)附近是低空急流左前方的強(qiáng)風(fēng)速輻合區(qū)和低渦移動(dòng)方向右前方的疊加區(qū)，即低層輻合和高空槽前輻散區(qū)相迭加區(qū)。4日夜間低空急流是一個(gè)加強(qiáng)發(fā)展北抬的過(guò)程在其左上方為大的輻合區(qū)，輻合強(qiáng)度在夜間達(dá)到最強(qiáng)，5日白天逐漸向東北方向移出。5日白天魯中和魯南低空輻合，高空輻散，動(dòng)力條件非常好。

從地面圖上（圖略）看，從4日14時(shí)開(kāi)始，山東西南部有1個(gè)地面低壓閉合區(qū)，魯西南處在地面倒槽的西北側(cè)，隨時(shí)間的推移，地面氣旋逐漸隨切變線(xiàn)出來(lái)，并逐步東北上，影響整個(gè)山東，氣旋的東南部是較大的降水區(qū)。到5日8時(shí)，由于東部海上高壓的阻擋，氣旋移動(dòng)速度緩慢，造成此次降水持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，降水量也大。這個(gè)地面氣旋是造成濰坊全市范圍內(nèi)大到暴雨的主要因素。

2.2物理量分析

2.2.1水汽條件分析 暴雨強(qiáng)度的趨勢(shì)與落區(qū)基本上能從水汽通量相對(duì)散度中反映出來(lái)，水汽通量相對(duì)散度越大，暴雨越強(qiáng)。由圖2-3可知，4日20時(shí)850hPa水汽輻合中心位于山東南部，此時(shí)山東西北部地區(qū)是個(gè)正的輻合中心，700hpa上大的水汽復(fù)合區(qū)位于魯東南地區(qū)，5日8時(shí)，全省相對(duì)濕度都在80%以上，魯南地區(qū)是相對(duì)濕度最大，也是水汽輻合最強(qiáng)的地區(qū)。水汽輸送是水循環(huán)的一個(gè)重要組成部分，Chen利用1979年FGGE資料研究了全球水汽通量和維持，揭示出在水汽輸送中定常輻散部分維持了上述地區(qū)的高水汽含量，并通過(guò)無(wú)輻散定常部分向其他地區(qū)輸送了大部分水汽。此次的暴雨落區(qū)和水汽通量散度的輻合中心聯(lián)系還是非常密切的，大的降水區(qū)是跟著低層水汽通量散度的移動(dòng)方向而移動(dòng)。

2.2.2上升運(yùn)動(dòng)分析 高空輻散低層輻合，強(qiáng)烈的抽吸作用，有利于上升氣流維持和發(fā)展，強(qiáng)輻合作用促使不穩(wěn)定能量迅速釋放，高低空中尺度天氣系統(tǒng)產(chǎn)生正反饋?zhàn)饔茫瑢?dǎo)致特大暴雨產(chǎn)生。從850hPa和700hPa的垂直速度來(lái)看（見(jiàn)圖4-5），本次過(guò)程的暴雨區(qū)的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)的分布在時(shí)間和區(qū)域上基本一致，5日8時(shí)，上升運(yùn)動(dòng)中心位于魯中北部地區(qū)，上升運(yùn)動(dòng)的中心處于高低空急流的耦合處，從最大上升運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)情況分析，位于低渦中心移動(dòng)的右前方。

2.2.3能量場(chǎng)分析 強(qiáng)降水釋放的凝結(jié)潛熱使高層氣層增暖，高層輻散加強(qiáng)，引起低層中尺度低渦強(qiáng)烈發(fā)展，導(dǎo)致降水增幅。700hPa以上大氣中的水汽凝結(jié)成降水釋放出熱量，熱量隨弱的上升氣流傳到高空，形成高空的熱源中心，而凝結(jié)的降水在降落的過(guò)程中氣化成水汽重新回到大氣中，從而在地面不形成降水。假相當(dāng)位溫是氣壓、水汽壓和溫度的函數(shù)，表征著大氣的暖濕能量特征。分析850hPa4日20時(shí)-5日8時(shí)的假相當(dāng)位溫場(chǎng)明顯看出（見(jiàn)圖6-7），有1個(gè)高能區(qū)在魯南地區(qū)，并隨著系統(tǒng)的東移逐漸由南北向變?yōu)闁|西向，在5日8時(shí)仍舊維持在魯南地區(qū)，高能區(qū)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)也是這次降水出現(xiàn)暴雨的一個(gè)主要因素。持續(xù)性降水和中尺度雨團(tuán)總是在一定的天氣尺度背景下發(fā)生，而其中中尺度系統(tǒng)得以不穩(wěn)定發(fā)展的環(huán)境條件和不穩(wěn)定發(fā)展的觸發(fā)機(jī)制是最重要的。在分析中尺度降水時(shí)，大氣層結(jié)穩(wěn)定條件是必須考慮的重點(diǎn)。

2.2.4雷達(dá)回波分析 多普勒雷達(dá)能夠探測(cè)降水粒子的反射率因子和多普勒速度等信息，這些物理量具有很高的時(shí)空分辨率，通過(guò)風(fēng)場(chǎng)反演技術(shù)，有可能得到暴雨的高時(shí)空分辨率的風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)于研究其動(dòng)力結(jié)構(gòu)大有益處。從雷達(dá)回波圖的演變來(lái)看（見(jiàn)圖8-9），在7月4日下午，在濰坊安丘地區(qū)有對(duì)流云團(tuán)發(fā)展，這片雷達(dá)回波給安丘部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)帶來(lái)短時(shí)強(qiáng)降水，在5日白天，在濰坊地區(qū)主要回波帶位于濰坊中部，從臨朐到昌邑一帶，暴雨區(qū)正好對(duì)應(yīng)此雷達(dá)回波帶，到5日夜間，回波逐漸減弱東移。

3 結(jié)論

（1）本次過(guò)程是在副高穩(wěn)定加強(qiáng)的形勢(shì)下，產(chǎn)生暴雨的主要影響系統(tǒng)為高空低槽、低渦切變線(xiàn)、西南急流和地面倒槽。暴雨區(qū)低層有充沛的水汽輸送和水汽輻合。

（2）850hPa的垂直速度的水平分布和暴雨區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

（3）強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生在假相當(dāng)位溫高值區(qū)內(nèi)，強(qiáng)降水區(qū)位于高能舌頂部。

（4）日常天氣預(yù)報(bào)工作中應(yīng)加強(qiáng)此種天氣形勢(shì)配置下暴雨落區(qū)的研究工作。

4 討論

（1）暴雨的可預(yù)報(bào)指標(biāo)有許多，本研究?jī)H選取其中幾個(gè)常規(guī)指標(biāo)進(jìn)行分析，具有普遍性意義。但是，其他物理量同樣具有參考意義，例如K指數(shù)、500hpa與850hpa的假相當(dāng)位溫差值等，日后研究工作中應(yīng)該選取其他幾個(gè)物理量進(jìn)行更多的分析，以期找出更多可參考指標(biāo)。

（2）500hpa溫度槽與地層暖脊的位置分布以及地面輻合線(xiàn)得位置對(duì)暴雨落區(qū)有重要參考意義，由于受到可研究資料的限制，本研究并未進(jìn)行分析，對(duì)所做結(jié)論有一定影響。

（3）災(zāi)害的預(yù)防與降低關(guān)鍵在于能否提前預(yù)報(bào)出暴雨的落區(qū)，目前此種局地暴雨的落區(qū)預(yù)報(bào)并不是很精確，筆者研究應(yīng)用的資料為暴雨發(fā)生過(guò)程中所選取，能否利用暴雨發(fā)生前的資料進(jìn)行漏報(bào)分析是一種創(chuàng)新，可以做進(jìn)一步研究。