李吉 楊晶 王俊超 趙雷 王麗麗 曲驊倩 朱津輝 馮冬蕾

摘要 [目的]對(duì)2015年8月2～4日遼寧東南部地區(qū)一次由東北冷渦引起的大范圍持續(xù)性暴雨過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力診斷分析。[方法]采用FNL一日4次再分析資料，分辨率為1°×1°，結(jié)合Micaps格式地面、高空觀測(cè)資料，分析2015年8月2～4日遼寧東南部地區(qū)一次持續(xù)性暴雨過(guò)程的降水實(shí)況、環(huán)流背景和動(dòng)力條件。[結(jié)果]東北地區(qū)上空有深厚低壓系統(tǒng)，東側(cè)阻塞高壓和南側(cè)副熱帶高壓阻止其東移南壓；暴雨發(fā)生地區(qū)位于強(qiáng)盛的低空急流出口左側(cè)區(qū)域、高空急流入口區(qū)的右側(cè)，低空急流促使底層風(fēng)場(chǎng)切變輻合，高空急流使得高空存在一個(gè)明顯的“抽吸”作用；低空輻合、高空輻散的散度場(chǎng)分布有利于空氣的上升運(yùn)動(dòng)；暴雨發(fā)生地區(qū)存在廣義濕位渦正異常區(qū)，且廣義濕位渦正異常區(qū)域與未來(lái)6 h暴雨區(qū)域及暴雨強(qiáng)度有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。[結(jié)論]該研究為暴雨預(yù)報(bào)提供指示性因子。

關(guān)鍵詞 東北冷渦；暴雨；環(huán)流背景；動(dòng)力條件；廣義濕位渦

中圖分類(lèi)號(hào) S161.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）34-300-03

東北冷渦是我國(guó)東北地區(qū)特有的天氣系統(tǒng)，鄭秀雅等[1]在《東北暴雨》中定義為：在500 hPa天氣圖上115°～145°E、35°～60°N的范圍內(nèi)出現(xiàn)的等高線(xiàn)閉合圈，且有冷中心或冷槽配合，持續(xù)3 d或3 d以上的低壓環(huán)流系統(tǒng)。陶詩(shī)言[2]將出現(xiàn)在50°～60°N、40°～50°N、35°～40°N的東北冷渦分別定義為北渦、中渦、南渦。東北冷渦一年四季均可能出現(xiàn)，孫力等[3]根據(jù)1956～1990年資料統(tǒng)計(jì)得出，4～10月東北地區(qū)天氣37%受冷渦影響，特別是夏季受冷渦影響的天氣達(dá)42%。冷渦活動(dòng)有明顯的季節(jié)變化[4]，6月最多，平均多達(dá)44.19%。東北低壓或冷渦型是我國(guó)主要暴雨的大形勢(shì)之一[2]，常給東北地區(qū)、華北北部造成暴雨。冷渦在生成初期產(chǎn)生的區(qū)域性降水以穩(wěn)定性或混合性為主，在整個(gè)過(guò)程中均

可伴有暴雨、雷暴、冰雹、短時(shí)大風(fēng)，甚至龍卷等強(qiáng)對(duì)流天氣。

筆者在此采用FNL一日4次再分析資料，分辨率為1°×1°，并結(jié)合Micaps格式地面、高空觀測(cè)資料，從降水實(shí)況、環(huán)流背景和動(dòng)力條件方面，對(duì)2015年8月2～4日遼寧東南部地區(qū)一次由東北冷渦引起的大范圍持續(xù)性暴雨過(guò)程進(jìn)行診斷分析，探究此次較大范圍的暴雨降水天氣過(guò)程的動(dòng)力成因。

1 降水實(shí)況

在東北冷渦的影響下，2015年8月2～4日遼寧東南部地區(qū)有持續(xù)性降水天氣過(guò)程，主要降水時(shí)段集中在3日20：00～4日08：00。由圖1可見(jiàn)，3日20：00～4日02：00暴雨出現(xiàn)在大連地區(qū)和本溪地區(qū)，4日02：00～08：00暴雨區(qū)域從大連地區(qū)至本溪地區(qū)呈帶狀分布，出現(xiàn)暴雨的區(qū)域明顯擴(kuò)大，出現(xiàn)特大暴雨的區(qū)域也增多。

2 環(huán)流背景分析

由3日20：00 500 hPa高度場(chǎng)（圖2a）可知，在我國(guó)東北地區(qū)有一高空冷渦即東北冷渦，其中心位于東北地區(qū)北部，中心最低值達(dá)5 560 gpm。由該低值系統(tǒng)伸出一深槽延伸至華北地區(qū)，副熱帶高壓西伸北抬覆蓋了我國(guó)的華東和華南地區(qū)。穩(wěn)定少動(dòng)的副熱帶高壓和高空槽阻止東北冷渦的東移，冷渦長(zhǎng)時(shí)間停留在東北地區(qū)，有利于降水的維持。

從3日20：00 850 hPa高度場(chǎng)（圖2b）可以看到與500 hPa相對(duì)應(yīng)的影響系統(tǒng)（東北冷渦和副熱帶高壓），且這2個(gè)系統(tǒng)的位置與500 hPa高度場(chǎng)基本一致，說(shuō)明高低空配置一致，是深厚的天氣系統(tǒng)，移速緩慢且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，有利于暴雨的發(fā)生。

3 動(dòng)力場(chǎng)成因分析

3.1 高低空急流

研究表明，中尺度低空急流輸送的水汽及水汽輻合使低層維持準(zhǔn)飽和狀態(tài)，為強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴的發(fā)生發(fā)展提供了低層濕層條件[5-6]。同時(shí)低空急流的出現(xiàn)有利于空氣進(jìn)行輻合抬升運(yùn)動(dòng)，因此暴雨過(guò)程多伴有風(fēng)速>12 m/s的低空急流。由圖3a1可見(jiàn)，4日02：00 850 hPa西南低空急流非常強(qiáng)盛，從江淮流域一直延伸至遼寧省東南部，且位于山東半島北部的急流中心風(fēng)速達(dá)20 m/s以上；該低空急流軸位于副熱帶高壓的西北側(cè)，遼寧省東南部地區(qū)位于低空急流出口的左側(cè)區(qū)域。低空急流軸兩側(cè)有較強(qiáng)的風(fēng)速水平切變，它使風(fēng)場(chǎng)輻合，有利于遼寧東南部空氣的垂直上升運(yùn)動(dòng)。

4日02：00、08：00 200 hPa高度場(chǎng)上有高空急流（圖3b），從我國(guó)華北地區(qū)至東北地區(qū)東部有風(fēng)速>48 m/s的強(qiáng)盛的高空急流；遼寧東南部地區(qū)位于高空急流入口區(qū)的右側(cè)，在高空存在一個(gè)明顯的“抽吸”作用，有利于空氣的垂直上升運(yùn)動(dòng)，為暴雨的發(fā)生提供了有利條件。

高空急流入口、出口區(qū)與低空急流的相對(duì)位置很大程度上決定了強(qiáng)天氣的

落區(qū)，低空急流位于高空急流入口區(qū)的右側(cè)，同時(shí)高空急流

3.2 散度分布

由圖4可見(jiàn)，4日08：00低空850 hPa遼寧東南部地區(qū)均處于輻合地區(qū)，且遼寧東部山區(qū)有大于10-4 s-1的強(qiáng)烈輻合運(yùn)動(dòng)；同一時(shí)刻高空500 hPa散度圖上輻散區(qū)域在遼寧東南部地區(qū)呈條帶狀分布，輻散也比較明顯。低空輻合、高空輻散有利于空氣的上升運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是暴雨發(fā)生的重要?jiǎng)恿l件之一，且低空輻合、高空輻散區(qū)域與降水實(shí)況中的暴雨區(qū)域基本一致。

雨過(guò)程的研究中，把水汽梯度效應(yīng)與大氣動(dòng)力過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，廣義濕位渦的異?？梢灶?lèi)似于濕位渦那樣作為暴雨天氣發(fā)生的動(dòng)力識(shí)別示蹤物。一般來(lái)說(shuō)，廣義濕位渦出現(xiàn)正異常與暴雨天氣存在聯(lián)系，在此取廣義濕位渦的值>1.5 PVU為正異常。

由圖5可見(jiàn)，3日20：00廣義濕位渦出現(xiàn)正異常的區(qū)域在遼寧省南部地區(qū)呈帶狀分布，廣義濕位渦最大值達(dá)2.0 PVU，4日02：00廣義濕位渦正異常區(qū)主要位于整個(gè)遼寧省東南部地區(qū)，廣義濕位渦最大值增大至2.5 PVU，且存在大連地區(qū)和遼寧東部山區(qū)2個(gè)廣義濕位渦大值中心。與降水實(shí)況對(duì)比，發(fā)現(xiàn)廣義濕位渦正異常區(qū)域與未來(lái)6 h暴雨區(qū)域及暴雨強(qiáng)度有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此可以考慮把廣義濕位渦作為暴雨預(yù)報(bào)的指示性因子之一。

4 結(jié)論

（1）此次東北冷渦天氣過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)為：冷渦位于東北北部，其前部鄂霍茨克海有阻塞高壓，其南部有穩(wěn)定少動(dòng)的副熱帶高壓，阻止冷渦東移南壓。高低空配置基本一致，為深厚系統(tǒng)，有利于暴雨天氣的形成。

（2）遼寧省東南部暴雨地區(qū)位于強(qiáng)盛的低空急流出口的左側(cè)區(qū)域、高空急流入口區(qū)的右側(cè)。低空急流軸兩側(cè)較強(qiáng)的風(fēng)速水平切變使風(fēng)場(chǎng)輻合，高空急流使得遼寧省東南部地區(qū)在高空存在一個(gè)明顯的“抽吸”作用，有利于空氣的垂直上升運(yùn)動(dòng)，為暴雨的發(fā)生提供了有利條件。

（3）遼寧省東南部暴雨發(fā)生地區(qū)的散度呈現(xiàn)出850 hPa低空輻合、500 hPa高空輻散的形勢(shì)，低空輻合、高空輻散有利于空氣的上升運(yùn)動(dòng)，為暴雨的發(fā)生提供了重要條件。

（4）遼寧省東南部地區(qū)存在廣義濕位渦正異常區(qū)，廣義濕位渦正異常區(qū)域與未來(lái)6 h暴雨區(qū)域及暴雨強(qiáng)度有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此可以考慮把廣義濕位渦作為暴雨預(yù)報(bào)的指示性因子之一。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2015年

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