侯淑梅，盛春巖，萬文龍，韓永清

(1．山東省氣象臺，山東濟南250031;2．山東省氣象科學(xué)研究所，山東 濟南250031;3．山東省東營市氣象局，山東 東營257091)

0 引言

極端降水事件研究(Houghton et al．，2001)表明，在全球變暖背景下，總降水量增大區(qū)域的強降水和強降水事件都極有可能以更大比例增加。即使平均總降水減少，強降水量及其降水頻數(shù)也在增加(Buffoni et al．，1999;Manton et al．，2001)。翟盤茂和潘曉華(2003)對中國極端降水的研究表明，中國總降水量變化趨勢不明顯，但降水強度在增強。王苗等(2012)認(rèn)為，對極端降水的主要關(guān)注點是極端降水表征值的確定、極端降水分布和演變趨勢、可能影響極端降水因子分析以及運用模式對極端降水進行模擬并進行評估4個方面。許多學(xué)者對極端強降水的氣候特征(張文等，2007;羅伯良等，2008)和成因(張永領(lǐng)和丁裕國，2004;楊金虎等，2008)進行了深入研究，對極端強降水事件的發(fā)生發(fā)展規(guī)律有了一定認(rèn)識。但是，要提前預(yù)報極端強降水，還需對強降水發(fā)生前的天氣形勢有更深入的認(rèn)識，這樣對短期預(yù)報才有更直接的指導(dǎo)意義。大尺度天氣系統(tǒng)為中小尺度天氣過程提供了背景場，不同的天氣背景產(chǎn)生極端強降水的機制和要素配置是不同的。許多研究(姜學(xué)恭等，2010;李江萍等，2012;劉國忠等，2013)表明，對極端強降水天氣進行天氣分型后，更有利于對其發(fā)生發(fā)展的機理進行更深入細(xì)致的研究。目前對淮河流域強降水的研究已經(jīng)取得了一些成果(陳曉紅等，2006;張靜等，2007;王黎娟等，2008)，但就山東境內(nèi)極端強降水過程的研究還較少。

對發(fā)生在山東境內(nèi)的暴雨過程，曹鋼鋒等(1988)根據(jù)造成山東暴雨的天氣尺度系統(tǒng)將暴雨分為氣旋、臺風(fēng)、低槽冷鋒和切變線4類，其研究成果主要是針對20世紀(jì)80年代以前的天氣過程進行的。蔣伯仁等(2005)從暴雨的氣候特征、物理量特征、天氣系統(tǒng)、預(yù)報方法等方面總結(jié)了多年來山東省天氣預(yù)報工作者對暴雨的研究成果。21世紀(jì)以來，極端強降水天氣過程頻發(fā)，給山東省造成極大災(zāi)害。2007年7月18日濟南遭受短歷時大暴雨襲擊，死亡37人，傷171人，洪水肆虐，造成城市交通癱瘓、工商企業(yè)進水受淹、線路停電，直接經(jīng)濟損失約12.31億元。尹承美等(2010)研究發(fā)現(xiàn)，2006—2008年期間5—9月濟南市出現(xiàn)局地短時強降水和小范圍短時強降水的日數(shù)呈逐年增多趨勢。因此，對于近十年的極端強降水天氣過程進行研究很有必要。

極端強降水與一般的暴雨有所不同，降水量更大，災(zāi)害更嚴(yán)重。本文根據(jù)山東省暴雨影響系統(tǒng)，建立山東省24 h極端強降水的5種天氣概念模型，試圖為極端強降水預(yù)報提供有價值的信息。

1 資料和方法

1.1 資料

1971—2009年山東省122個國家氣象觀測站的逐日降水資料;2000—2009年歐亞地區(qū)高空圖和東亞地區(qū)地面圖資料;2000—2009年NCEP/NCAR再分析資料(1°×1°，逐6 h)(Kalnay et al．，1996)。

1.2 方法

王苗等(2012)指出，目前運用最廣泛的極端強降水事件閾值定義方法是百分位法。翟盤茂是我國最早利用百分位法確定極端強降水閾值并將文章發(fā)表到國外的一位學(xué)者，本文采用翟盤茂和潘曉華(2003)提出的百分位法來確定極端強降水過程。

將山東省全省每個觀測站1971—1999年每年逐日降水序列的第95個百分位上的值重新排序，再挑選第95個百分位上的值作為該站極端降水事件的閾值。用此閾值對2000—2009年降水資料逐日判斷各站降水量，當(dāng)某站某日降水量超過該閾值時，稱為一個極端強降水事件，結(jié)果全省共選出39個極端強降水過程。其中，35個過程發(fā)生在7、8月;最早發(fā)生于2009年5月10日，高青站24 h降水量為263.3 mm;最晚發(fā)生于2003年10月11日，寧津站24 h降水量為175.1 mm。39個極端強降水過程中，24 h最大降水量為288.1 mm，出現(xiàn)在2009年8月18日費縣，屬氣旋型極端強降水。

利用NCEP/NCAR再分析資料(1°×1°，逐 6 h)，計算39個極端強降水過程強降水發(fā)生時各等壓面θse及垂直速度。

2 極端強降水天氣概念模型

一般有暴雨發(fā)生時，山東省上空500 hPa均有高空槽或者處于副熱帶高壓(以下簡稱副高)外圍，因此按照500 hPa形勢不易劃分天氣類型。就高空天氣系統(tǒng)而言，本文以700 hPa為主、其他層次為輔。參考曹鋼鋒等(1988)對暴雨的分類標(biāo)準(zhǔn)，將山東省極端強降水天氣過程分為5個主要類型:高空槽、副高外圍、切變線、氣旋和熱帶氣旋。氣旋和熱帶氣旋類主要是根據(jù)地面形勢劃分:若熱帶氣旋外圍閉合環(huán)流進入山東省，則劃分為熱帶氣旋類;在112 ～120°E、32～38°N 范圍內(nèi)，地面有閉合低壓中心(或者沒有閉合等壓線，但有氣旋性環(huán)流)生成，生命史超過24 h，并造成山東強降水，則劃分為氣旋類。其他3種類型主要參考700 hPa環(huán)流形勢，若700 hPa在110～120°E、30～40°N 之間有高空槽，則劃分為高空槽類;若在此范圍內(nèi)是切變線則劃分為切變線類;若在此范圍沒有明顯的槽或者切變線，500 hPa上山東省處于副高控制或者在副高外圍，則劃為副高外圍類。

根據(jù)上述分型標(biāo)準(zhǔn)對39個極端強降水過程進行分類，高空槽類有6個，副高外圍類有3個，切變線類有16個，氣旋類有6個，熱帶氣旋類有8個。下面分別對各類極端強降水制作天氣概念模型，并歸納每個類型極端強降水的天氣特點。

2.1 高空槽類

高空槽類(圖1)極端強降水共有6例，一般暴雨區(qū)范圍較小、不連續(xù)，為一些分散的暴雨點，不能連成一片。

圖1 高空槽類極端強降水概念模型(?低空急流; 地面氣旋性環(huán)流; 高空槽或切變線; 500 hPa等高線;┈┄850 hPa等高線; 850 hPa等溫線;暴雨區(qū))

Fig．1 Conceptual model of the upper trough extreme precipitation(?low-level jet stream; surface cyclonic circulation; upper trough or shear line; 500 hPa contour line;┈┄850 hPa contour line; 850 hPa isotherm; torrential rain region)

在一般情況下，高空槽類暴雨均處于高空500、700、850 hPa槽前，受西南氣流控制，副高較強，海上副高與大陸高壓連成一體，我國大陸35°N以南地區(qū)均處于588 dagpm線控制之下。850 hPa上，從華北有冷溫度槽入侵山東，中緯度我國東部到黃海、朝鮮、日本一帶是高壓脊，阻擋西風(fēng)槽東移，使槽與高壓之間氣壓梯度增大，西南氣流風(fēng)速增大，甚至達到急流強度。500 hPa以下，從南?；蛎霞永瓰骋恢鄙斓缴綎|有西南氣流，但不是各等壓面整個水汽通道的西南風(fēng)均能達到急流強度，700 hPa以下各層水汽通道內(nèi)只有部分層次、部分站點的風(fēng)速達到急流強度。地面轉(zhuǎn)北風(fēng)，有弱冷鋒過境。暴雨區(qū)落在700 hPa與850 hPa槽線之間(共有3例;當(dāng)700 hPa與850 hPa槽距離很近時，暴雨區(qū)則落在850 hPa與925 hPa槽線之間，共有3例)、低空西南氣流軸左側(cè)風(fēng)速輻合處、地面低壓或倒槽的頂端以及700和850 hPa冷溫度槽的東南方向，降水極值易出現(xiàn)在低空急流頂端附近的左側(cè)。

2.2 副高外圍類

副高外圍類(圖2)極端強降水共有3例，暴雨區(qū)范圍一般較小或者暴雨點分散，不易連成一片。

圖2 副高外圍類極端強降水概念模型(?低空急流;?高空急流; 高空槽或切變線; 500 hPa等高線;——700 hPa等高線;┈┄850 hPa等高線;850 hPa等溫線; 暴雨區(qū))Fig．2 Conceptual model of subtropical high periphery extreme precipitation(?low-level jet stream;?upper-level jet stream; upper trough or shear line;500 hPa contour line;——700 hPa contour line;┈┄850 hPa contour line; 850 hPa isotherm;torrential rain region)

副高外圍類的副熱帶高壓很強，500 hPa中緯度地區(qū)環(huán)流較平，沒有明顯的高空槽過境。500 hPa以下均有冷溫度槽，山東受海上高壓外圍的偏南氣流控制，850 hPa和925 hPa有切變線。200 hPa在陜西、甘肅到內(nèi)蒙中東部一帶有高空急流;700、850 hPa在海上高壓外圍有西南氣流，暴雨區(qū)附近達到急流強度，但整個水汽通道只有部分站點的風(fēng)速達到急流強度。副高南北擺動時，在副高外圍的風(fēng)向風(fēng)速輻合處易發(fā)生暴雨，暴雨區(qū)位于850 hPa上148 dagpm線、700 hPa上312 dagpm線與500 hPa上588 dagpm線之間，高空急流右側(cè)，700 hPa或850 hPa冷溫度槽底的前部，低層切變線以南的偏南風(fēng)內(nèi)。

2.3 切變線類

切變線類極端強降水過程最多，共有16例。切變線類天氣形勢最為復(fù)雜，有的是緯向切變線，有的是經(jīng)向切變線，有的是人字型切變線，有的切變線伴有低渦配合，有的切變線伴有遠(yuǎn)距離臺風(fēng)與之相互作用，形勢不同，暴雨落區(qū)也有所差別。

切變線類暴雨范圍較大，以區(qū)域性暴雨為主，暴雨區(qū)主要位于700與850 hPa切變線之間，靠近850 hPa切變線的區(qū)域(共有10例)，若700 hPa與850 hPa的切變線重合，則暴雨區(qū)位于850與925 hPa切變線之間(共有6例)。若850 hPa是緯向切變線，則暴雨區(qū)位于850 hPa切變線附近及其北側(cè);若850 hPa是人字形切變線，則暴雨區(qū)位于人字形切變夾角區(qū)、緯向切變附近或南側(cè)、東南氣流左側(cè)與緯向切變北側(cè)偏東氣流交匯處;若850 hPa是經(jīng)向切變線，則暴雨區(qū)位于850 hPa切變線附近及其東側(cè)風(fēng)向風(fēng)速輻合處。若切變線東側(cè)有海上高壓，華南沿海有臺風(fēng)環(huán)流，高壓外圍經(jīng)常會有低空偏南急流，有時西南、東南急流同時存在，即使強度達不到急流，但水汽通道都較為通暢，偏南氣流從海上直達山東，將西太平洋和南海的水汽源源不斷地輸送到暴雨區(qū)。由于受副高阻擋，切變線穩(wěn)定少動，延長了降水的持續(xù)時間，增大了降水量級。暴雨區(qū)大多數(shù)位于700或850 hPa低空急流前方風(fēng)速輻合處的左側(cè)，700或850 hPa副高外圍。切變線兩側(cè)風(fēng)速越大，風(fēng)向交角越大，輻合越強，降水強度越大。

根據(jù)天氣系統(tǒng)的區(qū)別將切變線類分為一型和二型兩個小類。

第一型(圖3a)共有5例。切變線來自西風(fēng)帶系統(tǒng)，海上高壓位置偏南，控制我國東部沿海地區(qū)到朝鮮半島一帶，外圍輪廓線呈東北—西南向，其外圍有低空西南氣流輸送到山東，沒有高空急流配合。此型有冷空氣南下，地面伴有冷鋒。暴雨區(qū)位于700 hPa與850 hPa切變線之間(共有4例;當(dāng)700 hPa與850 hPa切變線距離很近時，暴雨區(qū)位于在850 hPa與925 hPa切變線之間，共有1例)、地面冷鋒后部東北風(fēng)風(fēng)速輻合處、850 hPa冷溫度槽前部、低空急流左側(cè)風(fēng)向風(fēng)速的輻合處。

第二型(圖3b)共有11例。此類極端強降水過程較多，有時會連續(xù)發(fā)生。切變線來自低緯熱帶氣旋、東風(fēng)波、南支切變等，海上高壓位置偏北，控制黃海及我國東北地區(qū)，臺灣到南海附近有熱帶氣旋等低值系統(tǒng)，我國東部沿海處于高壓南部，有東南氣流。此型沒有冷空氣入侵，地面氣壓場較弱，沒有明顯的冷鋒。切變線東側(cè)的東南風(fēng)風(fēng)速較大，暴雨區(qū)位于700 hPa與850 hPa切變線之間(共有6例;當(dāng)700 hPa與850 hPa切變線距離很近時，暴雨區(qū)位于在850 hPa與925 hPa切變線之間，共有5例)、東南氣流軸左側(cè)風(fēng)向風(fēng)速輻合處以及地面倒槽的頂端。

2.4 氣旋類

圖3 切變線類極端強降水概念模型(?低空急流;?高空急流; 地面氣旋性環(huán)流; 高空槽或切變線; 冷鋒;┈┄850 hPa等高線;850 hPa等溫線; 熱帶氣旋; 暴雨區(qū)) a．切變線類一型;b．切變線類二型Fig．3 Conceptual model of shear line extreme precipitation(?low-level jet stream;?upper-level jet stream; surface cyclonic circulation; upper trough or shear line; cold front;┈┄850 hPa contour line; 850 hPa isotherm; tropical cyclone; torrential rain) a．type 1;b．type 2

氣旋類(圖4)極端強降水共有6例，暴雨區(qū)范圍較大，多為區(qū)域性暴雨。與地面氣旋相配合的700、850 hPa天氣圖上有低渦，低渦中心位置略落后于氣旋中心。

圖4 氣旋類極端強降水概念模型(?低空急流;?高空急流; 地面氣旋性環(huán)流;→氣旋中心移動路徑;高空槽或切變線;——700 hPa等高線; 850 hPa等溫線;D氣旋中心; 暴雨區(qū))Fig．4 Conceptual model of cyclone extreme precipitation(?low-level jet stream;?upper-level jet stream;surface cyclonic circulation;→cyclone center moving path; upper trough or shear line;——700 hPa contour line; 850 hPa isotherm;D cyclone center; torrential rain region)

影響山東省的氣旋主要為江淮氣旋和黃河氣旋，以江淮氣旋居多。江淮氣旋生成前，地面倒槽呈東北—西南向，由我國西南地區(qū)向東北伸向山東，在長江以北生成氣旋后一般向東北方向移動并影響山東。高空環(huán)流經(jīng)向度較大，200 hPa有高空急流。500 hPa高空槽較強，副熱帶高壓位置較偏南，在35°N以南地區(qū)。700、850 hPa有低渦生成，在低渦東側(cè)，我國東北地區(qū)到朝鮮、日本一帶是較強的高壓脊。從南海向黃海沿低渦前部有較強的低空急流，從700到925 hPa均有西南低空急流存在，且風(fēng)速較大，風(fēng)速一般為12～16 m/s，有時大于20 m/s。高空500 hPa以下各層均有明顯冷溫度槽伸入山東省境內(nèi)，有利于中低層形成低渦并在地面形成氣旋。暴雨區(qū)位于地面氣旋移動方向的右前方、低空急流左前方、低渦右前方西南風(fēng)與東南風(fēng)之間的暖切變處、偏南風(fēng)風(fēng)速輻合處、高空急流入口區(qū)的右側(cè)。當(dāng)?shù)共坶_始形成閉合中心時，降水強度增大，最大值在其前方。

2.5 熱帶氣旋類

熱帶氣旋是造成山東省夏季暴雨的重要天氣系統(tǒng)，熱帶氣旋類(圖5)極端強降水共有8例，以登陸北上類(曹鋼鋒等，1988)為主。熱帶氣旋在浙江、福建一帶登陸后，在副熱帶高壓外圍偏南氣流引導(dǎo)下，沿119～121°E北上，進入山東。越過副高脊線后轉(zhuǎn)向東北方向移動，多數(shù)影響魯東南和半島地區(qū)。副高一般成塊狀，強度較強，主體位于朝鮮、日本以東的太平洋洋面上，脊線位置偏北，在37～39°N。副高西側(cè)與臺風(fēng)之間位勢梯度較大，南到東南風(fēng)風(fēng)速較大，850 hPa達急流強度，一般為14～24 m/s。暴雨區(qū)位于熱帶氣旋中心移動方向的前沿，右側(cè)暴雨區(qū)范圍比左側(cè)大。

圖5 臺風(fēng)類極端強降水概念模型(?低空急流;?高空急流; 地面氣旋性環(huán)流;→熱帶氣旋中心移動路徑; 高空槽或切變線;500 hPa等高線; 熱帶氣旋中心; 暴雨區(qū))Fig．5 Conceptual model of typhoon extreme precipitation(?low-level jet stream;?upper-level jet stream;surface cyclonic circulation;→tropical cyclone center moving path; upper trough or shear line;500 hPa contour line; tropical cyclone center;torrential rain region)

熱帶氣旋進入中緯度后，大多數(shù)與西風(fēng)槽或切變線合并，有冷空氣進入，降水強度和范圍較大。若只有臺風(fēng)外圍環(huán)流影響山東，臺風(fēng)中心沒有進入山東，則暴雨區(qū)落在臺風(fēng)環(huán)流北部的東南風(fēng)與東北風(fēng)之間的區(qū)域，或者沿海東南急流的頂端，即東南風(fēng)風(fēng)速輻合區(qū)內(nèi)。

3 各類型極端強降水過程空間結(jié)構(gòu)

θse是一個既包含有溫度又含有濕度信息的物理量，在干、濕絕熱過程中均具有保守性。根據(jù)這個特性，可以通過分析θse的分布特征，探究大氣的水平與垂直結(jié)構(gòu)。

計算全部39個極端強降水過程在強降水發(fā)生前、發(fā)生時、發(fā)生后高空各層等壓面上的θse，分析每個類型θse的水平和垂直分布的共同特征，對比不同類型間分布特征的差異。每個類型選取一個典型個例，對過程降水量最大的站點做θse垂直剖面，通過對該站空間結(jié)構(gòu)的分析，研究不同類型極端強降水的空間結(jié)構(gòu)差異。

3.1 高空槽類

其共同特點是:高空槽類強降水過程均有冷空氣入侵，暴雨區(qū)上空850 hPa受到θse的高能舌控制，500 hPa由θse低值區(qū)或鋒區(qū)控制，表明北方有干冷空氣入侵，500 hPa與850 hPa的θse之差為負(fù)值，強降水落區(qū)為500 hPa鋒區(qū)前沿與850 hPa高能舌的重疊區(qū)域、θse暖脊脊線附近。

2000年8月9—10日萊蕪站降水量為283 mm，其降水時段主要為9日下午和10日上午，6 h降水量分別為97 mm和179 mm。由圖6a可見，9日14時和10日08時該站上空上升運動較強。9日14時整個對流層均為上升運動區(qū)，最大上升速度中心有三個，第一個中心值為 －5×10－4hPa·s－1，位于800 hPa左右，第二個中心值為 －15×10－4hPa·s－1，位于 500 hPa，第三個中心值為 － 20 ×10－4hPa·s－1，位于 200 hPa，呈現(xiàn)出上升運動越往上越強的特點。第一個上升運動中心為θse暖脊的頂端，第二個上升運動中心處為一個344 K的高值中心。10日08時整個對流層也是上升運動區(qū)，但其特點為紡錘形，呈現(xiàn)中間大兩頭小的特點。整層只有一個上升運動中心，中心值為－35×10－4hPa·s－1，位于650 hPa左右。上升運動中心位于θse暖脊的頂部。從θse場的時間演變來看，9日08時到10日08時，萊蕪站上空700～400 hPa是θse的相對低值區(qū)，700 hPa以下θse隨高度減小，說明該站上空一直是對流性不穩(wěn)定層結(jié)，850～700 hPa之間θse隨時間增大，500 hPa變化不明顯，說明850 hPa與500 hPa之間θse的差值隨時間增大，氣層的對流不穩(wěn)定性是隨時間增強的。另一方面，9日14時該站上空的上升運動區(qū)較窄，說明該站上空上升運動時間較短，而10日08時上升運動區(qū)范圍較寬，從10日02時到10日14時均是上升運動，在10日08時上升運動達到最強。以上這些特征與10日上午的降水強度大于9日下午的降水強度相吻合。強降水發(fā)生在強上升運動之后6 h。θse水平分布(圖略)表明，暴雨區(qū)位于850 hPa θse暖舌內(nèi)的上升運動區(qū)、500 hPa θse鋒區(qū)前沿。

沿117.65°E做萊蕪上空10日08時經(jīng)向垂直剖面(圖6b)，發(fā)現(xiàn)該站上空等溫線沒有明顯的鋒區(qū)，該站上空處于θse暖脊控制之下，脊線垂直于地面并向上伸展到600 hPa。脊北側(cè)的600～500 hPa為干冷空氣堆(θse低值區(qū)，區(qū)內(nèi)等溫線比區(qū)外較密集)，冷堆中心以下是西北風(fēng)，將干冷空氣向東南方向輸送。干冷空氣從9日14時到10日08時由北向南伸展并加強，推動 θse脊線由38°N移到36°N度，萊蕪站位于36.25°N，10日08時該站正處于θse脊線控制之下。14時(圖6c)，干冷空氣堆繼續(xù)向東南移動并加強，θse脊線也隨之南移，800～500 hPa的θse脊線由垂直轉(zhuǎn)為隨高度向南傾斜。900 hPa以下36～38°N等溫線向地面傾斜，說明該處雖然沒有轉(zhuǎn)為北風(fēng)，但已有冷空氣侵入。中層干冷空氣侵入與暖濕空氣相遇的位置正是垂直運動最強的層次。

圖6 2000年8月8日20時—11日08時萊蕪站時間—高度剖面(a)、2000年8月10日08時(b)、14時(c)沿117.65°E的緯度—高度剖面(——θse(單位:K);……垂直速度(單位:10－4hPa·s－1); 氣溫(單位:℃);●萊蕪站)Fig．6 (a)Time-height profile at Laiwu station from 20:00 BST 8 to 08:00 BST 11 August 2000，and latitude-height profiles along 117.65°E at(b)08:00 BST and(c)14:00 BST 10 August 2000(——θse(units:K);……vertical velocity(units:10 －4hPa·s－1); temperature(units:℃);●Laiwu station)

可見，中層干冷空氣與暖濕空氣交綏是激發(fā)垂直運動的主要機制，強降水發(fā)生在強上升運動之后6 h，暴雨區(qū)位于850 hPa θse暖舌內(nèi)的上升運動區(qū)、500 hPa θse鋒區(qū)前沿，經(jīng)向垂直剖面 θse脊線所在處的降水強度最大。整個對流層只在中層有一個上升運動中心比有多個上升運動中心產(chǎn)生的降水強度更大，上升運動越強，降水強度越大。θse脊線由垂直變?yōu)閮A斜，850 hPa處于暖舌后部，強降水結(jié)束。

3.2 副高外圍類

其共同特點是:副高外圍類強降水過程中，暴雨區(qū)上空500 hPa與850 hPa均處于θse的高能區(qū)控制之下，500 hPa與850 hPa的θse之差為0值附近，強降水落區(qū)為500 hPa高能中心附近。

2003年8月22—23日榮城站降水量為229.8 mm，降水主要集中在22日夜間(降水量為65.6 mm)和23日下午到夜間(降水量為164.2 mm)兩個時段。由圖7a可見，23日02時—24日08時榮城站上空對流層整層為上升運動，同一時刻對流層內(nèi)只有一個上升運動中心。23日02時上升運動中心位于700～600 hPa，中心值為 －45×10－4hPa·s－1，剛好位于θse的脊線頂端;08時，上升運動中心移到500 hPa，中心值未變，但低層上升運動減弱，850 hPa只有 －5 ×10－4hPa·s－1，近地面出現(xiàn)了弱的下沉運動，至使23日上午降水強度減弱，6 h降水量只有9 mm。14時，整層均維持上升運動，隨著時間的推移，上升運動逐漸加強，20時達最強，上升運動中心位于500 hPa，中心值為 －75×10－4hPa·s－1，θse從高層向下伸展一高值區(qū)，其頂端伸到上升運動中心上方。之后對流層維持較強上升運動，24日02 時，上升運動中心高達 －80 ×10－4hPa·s－1，但所在高度比23日20時有所降低，位于700 hPa。從θse場的時間演變來看，23日02時和14時900 hPa以下均有一個352 K的高值中心，02時暖脊線垂直于地面，14時暖脊不明顯，但900～700 hPa的θse是隨時間增加的，說明中低層暖濕空氣增加，導(dǎo)致下午6 h降水量高達126 mm。20時，雖然對流層上升運動仍然很強，上升運動中心高度降低，且θse也呈下降趨勢，導(dǎo)致降水強度減弱，23日夜間降水量只有38 mm。由θse的水平分布(圖略)可見，暴雨區(qū)主要分布在850 hPa暖舌內(nèi)的上升運動區(qū)、西南風(fēng)與東北風(fēng)切變線上，當(dāng)北方鋒區(qū)南壓時，降水強度減弱。

圖7 2003年8月22日08時—24日20時榮成站時間—高度剖面(a)、2003年8月23日14時(b)、24日02時(c)沿122.38°E的緯度—高度剖面(——θse(單位:K);……垂直速度(單位:10－4hPa·s－1); 氣溫(單位:℃);●榮成站)Fig．7 (a)Time-height profile at Rongcheng station from 08:00 BST 22 to 20:00 BST 24 August 2003，and latitude-height profiles along 122.38°E at(b)14:00 BST 23 and(c)02:00 BST 24 August 2003(——θse(units:K);……vertical velocity(units:10 －4hPa·s－1);temperature(units:℃);●Rongcheng station)

沿112.38°E做榮成站上空8月23日14時經(jīng)向垂直剖面(圖7b)，發(fā)現(xiàn)該站上空處于θse暖脊控制之下，900 hPa以下數(shù)值為352 K，脊的頂端伸展到750 hPa，低于高空槽類。暖脊的寬度在近地面層約為4個緯距，寬度隨高增減小。暖脊的南北兩側(cè)各有一個低值區(qū)向高值區(qū)夾擊，低值中心位于700～500 hPa，與高空槽類不同的是，兩個低值區(qū)均已到達地面。θse鋒區(qū)位于38～39°N，等溫線在鋒區(qū)內(nèi)向地面略有傾斜，說明冷空氣已由高空傳遞到地面。700 hPa以下，榮成站及其以南地區(qū)是西南風(fēng)，以北地區(qū)是東北風(fēng)，該站處于θse鋒前1個緯距內(nèi)、地面輻合線上。20時(圖略)，θse鋒區(qū)壓到榮成站上空，鋒區(qū)梯度增大，暖脊寬度變窄，伸展高度降低到700 hPa，榮成站仍然處于東北風(fēng)與西南風(fēng)之間的輻合線上，北側(cè)的偏北風(fēng)風(fēng)力增大，輻合增強，來自北方的干冷空氣與來自南方的暖濕空氣在該站交綏，激發(fā)強烈的輻合上升運動(圖7a)。隨著北方冷空氣繼續(xù)向南移動，24日02時(圖7c)榮成站轉(zhuǎn)為θse鋒區(qū)控制，鋒區(qū)梯度繼續(xù)增大，垂直于地面，寬度達2個緯距，θse暖脊伸展至750 hPa，寬度為2個半緯距，說明在北方干冷空氣的入侵過程中，暖濕空氣逐漸被冷空氣所取代。榮成站上空全部轉(zhuǎn)為西—西北風(fēng)，等溫線在該站900 hPa以下明顯向地面彎曲，該站完全為冷空氣控制，上升運動中心高度下降，由20時500 hPa下降為700 hPa(圖7a)，降水強度隨之減弱。

可見，副高類極端強降水的冷空氣從中高層入侵并逐漸伸展到地面，冷暖空氣交綏區(qū)前的輻合線處為強降水落區(qū)，強降水位于θse鋒前1個緯距內(nèi)，發(fā)生于強上升運動前6 h。θse鋒區(qū)逼近時，降水強度減弱，上升運動中心高度降低，地面轉(zhuǎn)北風(fēng)后，強降水結(jié)束。

3.3 切變線類

切變線類第一型的共同特點是:此類強降水過程中，暴雨區(qū)上空500 hPa為θse的高能舌控制，850 hPa由θse高值區(qū)后部或鋒區(qū)控制，表示低層有干冷空氣入侵，強降水落區(qū)為500 hPa高能軸線或高能中心與850 hPa鋒區(qū)前沿重疊區(qū)。

2003年10月10—11日寧津站降水量為251.7 mm，降水時段為10日上午—11日白天，降水強度最大的時段集中在10日夜間到11日上午，期間降水量高達163 mm。由圖8a可見，從10日08時開始，寧津站上空開始出現(xiàn)上升運動，一直持續(xù)到12日02時，期間有兩個上升運動中心，第一個是10日14時，中心最大上升速度為 －10 ×10－3hPa·s－1，位于700～500 hPa，10日上午該站6 h降水量為60 mm，20時，中心最大上升速度為 －12×10－3hPa·s－1，位于350 hPa，在700 ～500 hPa 之間上升速度為 －6×10－3～ －8 ×10－3hPa·s－1，10 日下午該站降水強度明顯減弱，6 h降水量只有9 mm。之后上升運動明顯加強，11日08時達到最強，對流層整層均為上升運動，上升速度中心為 －20×10－3hPa·s－1，位于750 ～650 hPa。10 日夜間降水強度增大，10日20時到11日08時12 h降水量高達110 mm。之后上升運動漸趨減弱，但數(shù)值仍較大，該站11日上午仍然有53 mm的降水，14時之后上升運動迅速減弱，只在500 hPa以下有弱的上升運動，強降水結(jié)束。強降水發(fā)生在強上升運動前后12 h內(nèi)。分析θse水平分布(圖略)發(fā)現(xiàn)，強降水發(fā)生在850 hPa切變線右側(cè)的偏南風(fēng)低空急流左側(cè)、θse暖舌脊線的左側(cè)、θse鋒區(qū)前沿的上升運動區(qū)內(nèi)、500 hPa暖舌頂端。

圖8 2003年10月9日20時—12日08時寧津站時間—高度剖面(a)、2003年10月10日20時(b)、11日08時(c)沿116.8°E的緯度—高度剖面(——θse(單位:K);……垂直速度(單位:10－3hPa·s－1); 氣溫(單位:℃);●寧津站)Fig．8 (a)Time-height profile at Ningjin station from 20:00 BST 9 to 08:00 BST 12 October 2003，and latitude-height profiles along 116.8°E at(b)20:00 BST 10 and(c)08:00 BST 11 October 2003(——θse(units:K);……vertical velocity(units:10 －3hPa·s－1); temperature(units:℃);●Ningjin station)

沿116.8°E做寧津站上空經(jīng)向垂直剖面，發(fā)現(xiàn)θse的分布特征與上兩個類型明顯不同，10日08時(圖略)，θse鋒區(qū)較弱，只有 6 K/(1°lat)，位于 37 ～39°N，θse暖脊從南向北伸展，暖脊軸線為南北向，呈楔形向θse鋒區(qū)伸展，脊的頂端位于37°N上空900 hPa。寧津站處于θse鋒區(qū)前沿、地面東北風(fēng)與偏東風(fēng)之間的輻合線上。等溫線由南向北逐漸向地面傾斜，說明在θse鋒區(qū)內(nèi)有弱冷空氣向地面擴散。之后，鋒區(qū)梯度增大，10日20時(圖8b)鋒區(qū)位于38～40°N，梯度明顯比08 時增大，達12 K/(1°lat)，鋒區(qū)隨高度向北傾斜，鋒區(qū)內(nèi)等溫線有明顯折角，鋒區(qū)北側(cè)的東北風(fēng)和南側(cè)的東南風(fēng)風(fēng)速均較08時增大，輻合增強，暖脊的強度也有所增強，其伸展高度達到700 hPa，暖脊有兩條軸線，一條軸線垂直于地面向上發(fā)展，另一條繼續(xù)向北發(fā)展，頂端伸到鋒區(qū)前沿850 hPa左右。寧津站仍處于θse鋒區(qū)前沿、地面東北風(fēng)與東南風(fēng)之間的輻合線上。11日02時(圖略)，鋒區(qū)繼續(xù)加強，梯度達20 K/(1°lat)，鋒區(qū)坡度增大，900 hPa以下垂直地面，900～700 hPa向北傾斜。鋒面南北兩側(cè)風(fēng)速繼續(xù)增大，寧津站以南偏南風(fēng)較強，700 hPa以下風(fēng)速均大于12 m/s，34 ～36°N上空900 hPa風(fēng)速為14～16 m/s。寧津站位于37.65°N，處于鋒區(qū)前部。θse暖脊向北伸展高度達800 hPa。東南急流攜帶南方暖濕空氣在37°N與冷空氣相遇，產(chǎn)生輻合，激發(fā)強烈的垂直運動，暖濕空氣沿鋒面抬升，上升速度開始增強，08時達最強(圖8a)，導(dǎo)致寧津站夜間降水強度增大，產(chǎn)生強降水。08時(圖8c)暖脊減弱，僅在35～38°N上空850～750 hPa保存一個332 K的暖濕氣團，鋒區(qū)進一步向南侵，鋒區(qū)前沿已伸至37°N以南，θse鋒區(qū)兩側(cè)近地面風(fēng)速減小，輻合減弱，但寧津站仍位于東北風(fēng)與偏南風(fēng)之間的輻合線上，因此雖然暖濕空氣的勢力減弱，但低層輻合抬升仍然存在，故該站11日上午仍然持續(xù)有強降水。直到14時θse鋒區(qū)抵達34°N，900 hPa以下36°N以北均轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，寧津站強降水停止。

可見，切變線一型強降水的低層冷空氣入侵，與南方暖濕空氣相遇，鋒面抬升激發(fā)強烈上升運動是產(chǎn)生暴雨的主要動力因素，暴雨區(qū)位于850 hPa低空急流左側(cè)、θse暖舌脊線的左側(cè)、θse鋒區(qū)前沿地面輻合線上、500 hPa暖舌內(nèi)。強降水發(fā)生在強上升運動前后12 h內(nèi)。地面被θse鋒區(qū)控制，轉(zhuǎn)北風(fēng)后強降水結(jié)束。

切變線類第二型的共同特點是:此類強降水過程中，暴雨區(qū)上空500 hPa與850 hPa均為θse高能區(qū)控制，500 hPa與850 hPa的θse之差為負(fù)值，強降水落區(qū)為500 hPa與850 hPa高能軸線之間的區(qū)域。

2005年8月29日單縣站降水量為130.8 mm，降水主要集中在28日夜間到29日白天，降水強度最大的時段是29日上午，08—14時6 h降水量達79 mm。由圖9a可見，28日20時—29日20時，該站上空維持著強上升運動，29日02—08時上升運動迅速增強，08時最大上升速度達 －55×10－4hPa·s－1，之后繼續(xù)增強，29日14時上升運動達到最強，中心數(shù)值為 －75 ×10－4hPa·s－1，位于 850 ～700 hPa，之后迅速減弱，20時上升運動消失，強降水結(jié)束。強上升運動區(qū)與θse暖脊重疊，強降水發(fā)生在上升運動增強階段、強上升運動前12 h內(nèi)。從28日08時開始，單縣上空500 hPa以下θse隨時間逐漸增大，29日14時增大到最大，最大值為344 K，位于850 hPa。28日20時單縣站上空850～500 hPa的θse隨高度變化不大，29日08時500 hPa的θse為338 K，850 hPa 的 θse為342 K，兩層間 θse的差值增大，大氣不穩(wěn)定度增大。強降水發(fā)生在低層θse逐漸增大階段。分析θse水平分布(圖略)發(fā)現(xiàn)，強降水發(fā)生在850 hPa暖切變線附近、θse暖舌脊線的右側(cè)上升運動區(qū)內(nèi)、500 hPa暖舌左側(cè)。

圖9 2005年8月28日08時—30日08時單縣站時間—高度剖面(a)、2005年8月29日08時(b)、14時(c)沿116.36°E的緯度—高度剖面(——θse(單位:K);……垂直速度(單位:10－4hPa·s－1); 氣溫(單位:℃);●單縣站)Fig．9 (a)Time-height profile at Shanxian station from 08:00 BST 28 to 08:00 BST 30 August 2005，and latitude-height profiles along 116.36°E at(b)08:00 BST and(c)14:00 BST 29 August 2005(——θse(units:K);……vertical velocity(units:10 －4hPa·s－1);temperature(units:℃);●Shanxian station)

沿116.36°E做單縣站上空經(jīng)向垂直剖面，發(fā)現(xiàn)28日20時(圖略)36°N以北在對流層中層盤踞著一個強大的干冷空氣堆，冷堆前沿位于單縣上空，該站上空下暖濕中干冷，為不穩(wěn)定大氣層結(jié)。之后南方暖濕空氣增強并不斷北移，29日08時(圖9b)36°N 以南是 θse高值區(qū)，以北是 θse低值區(qū)，低值中心位于39°N 上空 700 ～600 hPa，θse鋒區(qū)隨高度向北傾斜，退縮到36°N以北。等溫線雖然沒有明顯的鋒區(qū)結(jié)構(gòu)，但在34～36°N等溫線向地面傾斜觸地，說明該處有弱冷空氣滲透到地面。900 hPa以下35～36°N之間是東南風(fēng)與東北風(fēng)之間的輻合線，單縣(34.88°N)正處于輻合線上。28日20時—29日20時的時間演變表明，單縣以南的θse暖舌隨時間向北向高空擴展，850 hPa以下單縣的θse值是隨時間增大的。暖濕空氣在推動干冷空氣向北移動的過程中，產(chǎn)生輻合抬升，造成強降水。850 hPa(圖略)02時單縣位于緯向切變線以東的東南氣流內(nèi)，08時切變線加強東移，單縣處于“人”字型切變之間的南到東南風(fēng)內(nèi)、θse暖舌脊線的東側(cè)，且風(fēng)速明顯比02時增大，暖切變線附近的偏東風(fēng)風(fēng)速達12 m/s，輻合加強，降水強度增大。14時(圖9c)干冷空氣繼續(xù)向南侵入，θse鋒區(qū)抵達35°N，單縣處于鋒區(qū)前沿，近地面由東南風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng)，850 hPa切變線東移，降水中心隨之東移，單縣強降水結(jié)束。

可見，低層切變線輻合增強，θse增大，高溫高濕空氣輻合抬升是產(chǎn)生強降水的主要動力機制，850 hPa θse暖舌脊線右側(cè)暖切變線附近的強上升運動區(qū)是暴雨落區(qū)。強降水發(fā)生在強上升運動前12 h內(nèi)。地面轉(zhuǎn)入θse鋒區(qū)前沿、轉(zhuǎn)東北風(fēng)后，強降水結(jié)束。

3.4 氣旋類

其共同特點是:氣旋類強降水過程中，暴雨區(qū)上空500 hPa為θse的高能區(qū)控制，850 hPa處于鋒區(qū)前沿控制之下，500 hPa與850 hPa的θse之差為負(fù)值，強降水落區(qū)為500 hPa高能軸與850 hPa高能軸或鋒區(qū)前沿之間的區(qū)域。

2003年6月22日費縣站降水量為160.0 mm，其降水時段主要為22日白天到夜間，下午降水強度較大，14—20時6 h降水量高達135 mm。由圖10a可見，22日08時—23日02時該站上空整個對流層均是上升運動，14時上升運動最強，中心值為－20×10－3hPa·s－1，位于 700 ～600 hPa。強降水發(fā)生在最大上升速度之后6 h。θse與前幾種類型的分布特征不同，呈現(xiàn)兩低夾一高的形勢，14—20時，該站上空是θse高值區(qū)，21日14時到22日08時該站上空500 hPa以下θse處于上升趨勢，其中對流層中層600～700 hPa增加最明顯，從324 K升到344 K，850 hPa則由336 K升到344 K，說明對流層中層暖濕氣流旺盛，由原來的下暖濕中干冷轉(zhuǎn)變?yōu)檎麑訛樯詈竦呐瘽窨諝?。分析θse水平分布(圖略)發(fā)現(xiàn)，強降水發(fā)生在850 hPa低渦東側(cè)暖切變線南側(cè)、Ω型θse暖舌前端的上升運動區(qū)內(nèi)、500 hPa暖舌脊線的后部、地面氣旋移動方向的右前側(cè)。

圖10 2003年6月21日14時—23日14時費縣站時間—高度剖面(a)、2003年6月22日14時(b)、20時(c)沿117.95°E的緯度—高度剖面(——θse(單位:K);……垂直速度(單位:10－3hPa·s－1); 氣溫(單位:℃);●費縣站)Fig．10 (a)Time-height profile at Feixian station from 14:00 BST 21 to 14:00 BST 23 Jun 2003，and latitude-height profiles along 117.95°E at(b)14:00 BST and 20:00 BST 22 June 2003(——θse(units:K);……vertical velocity(units:10 －3 hPa·s－1);temperature(units:℃);●Feixian station)

從費縣上空的經(jīng)向垂直剖面可以清楚看到，22日02時(圖略)，40°N以北600 hPa是一個320 K的θse低值中心，低值區(qū)向南一直伸展到34°N上空。850 hPa以下，從32°N向北有一個高能舌向北擠進低值區(qū)的底部，一直伸到38°N，344 K的高能舌頂端在33°N向上發(fā)展至700 hPa。θse鋒區(qū)位于35～37°N，900 hPa以下向北傾斜，900 ～700 hPa向南傾斜，850 hPa以下鋒區(qū)內(nèi)等溫線向地面彎曲，說明有冷空氣滲透到地面。費縣位于θse鋒區(qū)前沿，其上空θse隨高度迅速減小，900 hPa為342 K，到700 hPa減小為328 K，大氣層結(jié)極不穩(wěn)定。之后，南方暖濕空氣勢力增強北移，14時(圖10b)，344 K高能舌頂端向北移到35°N上空的700 hPa。北側(cè)中層的θse低值范圍向北縮到36°N以北，費縣上空中層的干泠空氣變性，上下層θse差值減小，但仍為對流不穩(wěn)定性層結(jié)。700 hPa以下從33°N到36°N，風(fēng)向由西南風(fēng)變?yōu)槟稀獤|南—東風(fēng)，風(fēng)速從南向北逐漸減小，費縣正位于風(fēng)向風(fēng)速輻合區(qū)。900 hPa以下，費縣以南為東南風(fēng)，以北為偏東風(fēng)，該站正處于地面輻合線上。地面圖上，該站正處于氣旋移動方向的右前方東南氣流里。南方暖濕空氣向北移動加強，風(fēng)向風(fēng)速雙重輻合激發(fā)強烈上升運動，產(chǎn)生強降水。20時(圖10c)，費縣上空由東南風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，盡管仍處于東北風(fēng)與西南風(fēng)之間的輻合線上，但地面圖上該站處于氣旋中心，隨著氣旋快速東北移動，該站逐漸轉(zhuǎn)到氣旋后部，風(fēng)向轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，強降水結(jié)束。

可見，暖濕空氣勢力較強并向北推移，風(fēng)向風(fēng)速雙重輻合，產(chǎn)生較強上升運動，θse暖舌頂端、地面氣旋移動方向的右前方偏東氣流內(nèi)為暴雨易發(fā)區(qū)，強降水發(fā)生在最大上升速度之后6 h。測站位于氣旋后部，地面轉(zhuǎn)西到西北風(fēng)后，強降水結(jié)束。

3.5 熱帶氣旋類

其共同特點是:熱帶氣旋類強降水過程中，暴雨區(qū)上空500 hPa為 θse高能區(qū)控制，強降水落區(qū)為500 hPa Ω型高能舌圓弧形頭部。

2000年8月30—31日臨沭站降水量為161.6 mm，降水主要集中在30日上午和夜間。由圖11a可見，30日02時臨沭站上空上升運動開始增強，08時該站上空整層均為上升運動，上升運動中心最大值為 －40 ×10－4hPa·s－1，位于 700 ～400 hPa，14時低層上升運動減弱，850 hPa出現(xiàn)大于0的弱下沉運動，之后上升運動加強，20時的形勢與08時相似，對流層均為上升運動，中心最大值為－45×10－4hPa·s－1，位于 600 ～500 hPa，強上升運動到 31 日02時略有減弱，但上升運動中心最大值為－20×10－4hPa·s－1，仍位于600 ～500 hPa，之后低層上升運動減弱，31日08時800 hPa以下上升運動減弱到－5 ×10－4hPa·s－1，850 hPa又出現(xiàn)了一個大于 0的弱下沉區(qū)，強降水結(jié)束。強降水發(fā)生在強上升運動后6 h。θse分布沒有明顯的鋒區(qū)和脊區(qū)，30日08時—31日14時強降水時段，850 hPa與500 hPa數(shù)值基本相同，但在二層之間有一個相對的低值區(qū)，08時低值區(qū)位于650 hPa，20時位于750 hPa，700 hPa以下θse隨高度減小，大氣為不穩(wěn)定層結(jié)。

圖11 2000年8月29日20時—31日20時臨沭站時間—高度剖面(a)、2000年8月30日20時(b)、31日02(c)時沿118.65°E的緯度—高度剖面(——θse(單位:K);……垂直速度(單位:10－4hPa·s－1); 氣溫(單位:℃);●臨沭站)Fig．11 (a)Time-height profile at Linshu station from 20:00 BST 29 to 20:00 BST 31 August 2000，and latitude-height profiles along 118.65°E at(b)20:00 BST 30 and(c)02:00 BST 31 August 2000(——θse(units:K);……vertical velocity(units:10 －4hPa·s－1);temperature(units:℃);●Linshu station)

沿118.65°E做臨沭站上空經(jīng)向垂直剖面，發(fā)現(xiàn)8月30日20時(圖11b)等溫線沒有明顯的鋒區(qū)或彎曲，對流層中層的干冷空氣從北方向南伸到33°N，臨沭站上空θse呈現(xiàn)兩頭大中間小的特點，850～600 hPa是低值區(qū)，700 hPa以下θse隨高度減小。θse暖脊從南方向北向上沿著干冷空氣向北伸到中層的干冷空氣之上，脊的頂端位于36.5°N上空450 hPa。臨沭站900 hPa以下受熱帶氣旋北部環(huán)流影響，為東—東北風(fēng)，850～700 hPa低空東南急流風(fēng)速達14 m/s，東南低空急流與高空西南氣流為臨沭站上空輸送了大量水汽。單磊等(2014)研究發(fā)現(xiàn)，臺風(fēng)遠(yuǎn)距離暴雨的水汽輸送主要存在于700 hPa以下，水汽來源于東海上空?？梢?，低空東南急流對暴雨區(qū)的水汽輸送起著非常重要的作用。31日02時(圖11c)中層干冷空氣減弱北縮，θse鋒區(qū)梯度減弱，850 hPa以上東南急流強度減弱到8 m/s，900 hPa以下為東北風(fēng)，風(fēng)速略有減小，臨沭站降水強度減弱。08時，北方的干冷空氣堆已明顯減弱，南方的暖脊北移，臨沭站上空500 hPa以下均轉(zhuǎn)為北—東北風(fēng)，θse鋒區(qū)消失，強降水結(jié)束。分析 850 hPa θse水平分布(圖略)發(fā)現(xiàn)，在熱帶氣旋環(huán)流北側(cè)的偏東風(fēng)急流區(qū)輻合較強，強降水出現(xiàn)在偏東風(fēng)急流內(nèi)的上升運動區(qū)。

可見，熱帶氣旋類極端強降水，依賴系統(tǒng)自身輻合產(chǎn)生上升運動并造成強降水，強降水發(fā)生在熱帶氣旋北部偏東風(fēng)氣流內(nèi)、強上升運動后6 h。當(dāng)測站處于熱帶氣旋后部，地面到對流層中層均轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，強降水結(jié)束。

4 結(jié)論

山東省極端強降水天氣過程大多數(shù)發(fā)生在7、8月，根據(jù)高空和地面影響天氣系統(tǒng)，將山東極端強降水過程分為5類:高空槽類、副高外圍類、切變線類、氣旋類、熱帶氣旋類，其中切變線類的歷史個例最多。

1)切變線類、氣旋類和熱帶氣旋類極端強降水暴雨區(qū)范圍較大，而高空槽類和副高外圍類暴雨區(qū)范圍一般較零散。

2)5類極端強降水過程均伴有低空急流，較好的水汽通道和低空輻合是5類概念模型的共同特征。高空槽(切變線)類強降水暴雨區(qū)位于700 hPa、850 hPa(當(dāng)二者距離較近時則為850 hPa與925 hPa)高空槽(切變線)之間，低空西南(或東南)氣流軸左側(cè)風(fēng)向風(fēng)速輻合處，以及地面倒槽頂端;氣旋(熱帶氣旋)類強降水暴雨位于氣旋(熱帶氣旋)中心移動方向的前沿;副高外圍類強降水暴雨落區(qū)位于850 hPa、700 hPa與500 hPa上副高外圍線之間，高空急流右側(cè)，700 hPa或850 hPa冷溫度槽底的前部，以及低層切變線以南的偏南風(fēng)內(nèi)。

3)高空槽類、副高外圍類、切變線類一型和氣旋類均有冷空氣影響，暴雨區(qū)位于850 hPa冷溫度槽前部。

4)分析θse得知，高空槽類強降水落區(qū)位于500 hPa的θse鋒區(qū)前沿與850 hPa高能舌的重疊區(qū);副高外圍類強降水落區(qū)為500 hPa高能中心附近;切變線類一型和氣旋類強降水落區(qū)為500 hPa高能軸線或高能中心與850 hPa鋒區(qū)前沿重疊區(qū);切變線二型強降水落區(qū)為500 hPa與850 hPa高能軸線之間的區(qū)域;熱帶氣旋類強降水落區(qū)為500 hPa上Ω型高能舌圓弧形頭部。

5)各類強降水的產(chǎn)生機制不同，強降水區(qū)上空θse的垂直分布特征也不相同:高空槽類、副高外圍類、切變線類二型、氣旋類強降水均發(fā)生在θse暖脊內(nèi)，切變線類一型強降水發(fā)生在θse鋒區(qū)前沿，熱帶氣旋類強降水區(qū)上空θse呈現(xiàn)兩頭大中間小的特點。

6)典型個例分析表明，各類強降水均伴有較強的上升運動，整個對流層為一致的上升運動，上升運動中心位于對流層中層。高空槽類、氣旋類和熱帶氣旋類強降水均發(fā)生在強上升運動后6 h，副高外圍類和切變線類二型強降水均發(fā)生在強上升運動前6～12 h，切變線類一型強降水發(fā)生在強上升運動前后12 h。

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