屈麗瑋，姚　靜，井　宇，郭大梅

(陜西省氣象臺(tái)，西安　710014)

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2014與2015年陜西首場(chǎng)暴雨對(duì)比分析

屈麗瑋，姚靜，井宇，郭大梅

(陜西省氣象臺(tái)，西安710014)

摘要：利用常規(guī)觀測(cè)資料、NCEP1°×1°再分析資料、FY-2E衛(wèi)星資料、漢中多普勒雷達(dá)資料，對(duì)2014 和2015 年陜西春季首場(chǎng)暴雨過程進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明：兩次暴雨過程的環(huán)流形勢(shì)和影響系統(tǒng)均屬典型的陜西春季暴雨形勢(shì)“南北雙槽型”；2014年暴雨過程水汽輻合強(qiáng)度較弱，700 hPa和850 hPa水汽輻合中心均位于陜南，2015年暴雨過程850 hPa水汽輻合較強(qiáng)，是水汽的主要來源；2014年暴雨過程動(dòng)力條件稍差，大氣層結(jié)表現(xiàn)為對(duì)流穩(wěn)定，是穩(wěn)定性降水，2015年暴雨過程為對(duì)流性降水，與夏季暴雨過程相似，其能量條件和動(dòng)力條件較好；從衛(wèi)星云圖和雷達(dá)回波上看，2014年過程以層狀云降水為主，維持時(shí)間較長，2015年暴雨過程中尺度對(duì)流云團(tuán)在陜南西部停留時(shí)間較長，漢中不斷有新的云團(tuán)生成，為明顯的積層混合云降水。

關(guān)鍵詞：春季暴雨；高空急流；水汽條件；上升運(yùn)動(dòng)

暴雨是影響陜西的主要災(zāi)害性天氣之一。陜西的暴雨主要發(fā)生在6—10月，出現(xiàn)在春汛期(4—5月)的暴雨較少，因而對(duì)暴雨的研究也多集中于夏季[1-7]，關(guān)于春季暴雨的研究較少[8-10]。2014、2015年連續(xù)兩年陜西春季出現(xiàn)暴雨，因其預(yù)報(bào)難度大且服務(wù)敏感度高，因此有必要進(jìn)行研究。利用常規(guī)觀測(cè)資料、NCEP1°×1°再分析資料對(duì)2014年和2015年連續(xù)兩年出現(xiàn)的首場(chǎng)春季區(qū)域性暴雨過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)診斷分析，并利用漢中雷達(dá)和FY-2E衛(wèi)星云圖資料進(jìn)行分析，分析總結(jié)陜西春季首場(chǎng)暴雨的特征，為此類天氣的預(yù)報(bào)提供參考。

1過程概況

2014年陜西首場(chǎng)暴雨過程(以下簡稱2014年過程)出現(xiàn)在4月10日08:00—11日08:00，其中，寧強(qiáng)降水量70.3 mm、漢中65.8 mm、南鄭61.4 mm、鎮(zhèn)巴51.9 mm、勉縣51.8 mm。主要降水時(shí)段為10日夜間至11日凌晨，最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在寧強(qiáng)(10日21:00—22:00降水量為14.5 mm)。盡管雨強(qiáng)不大，但持續(xù)時(shí)間較長。

2015年3月31日20:00—4月1日20:00陜西關(guān)中、陜南出現(xiàn)區(qū)域性暴雨天氣過程(以下簡稱2015年過程)。這次暴雨過程是自1961年以來陜西出現(xiàn)區(qū)域性暴雨最早的一次，影響范圍較大，41縣區(qū)出現(xiàn)大雨以上降水，其中5站暴雨，1站大暴雨(南鄭103.5 mm，佛坪88.8 mm，漢中82.7 mm，乾縣56.6 mm，城固52.9 mm，洋縣52.0 mm)，主要降水時(shí)段為1日08:00—20:00。最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在南鄭(1日12:00—13:00降水量為25.3 mm)。

對(duì)比兩次暴雨過程實(shí)況可以發(fā)現(xiàn)兩次過程降水特征有明顯差別，2014年過程降水維持時(shí)間較長，小時(shí)雨強(qiáng)較小，雨強(qiáng)分布較均勻。2015年過程發(fā)生時(shí)間早，且范圍更大，降水量分布不均勻，逐小時(shí)雨量差別較大，降水集中時(shí)間較短，但小時(shí)雨強(qiáng)更強(qiáng)，07時(shí)至14時(shí)小時(shí)雨強(qiáng)維持在10 mm以上。

2環(huán)流形勢(shì)對(duì)比分析

2.1500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)

2014年4月10日08：00，500 hPa天氣圖上，高緯度新疆東部有一弱槽區(qū)，貝加爾湖附近為寬廣的脊區(qū)，日本海北部有一低渦，中緯度青海中部和四川北部各有一淺槽，20：00(圖1a)，青海東部淺槽東移，四川北部淺槽北縮，兩槽在隴東—川北合并形成西風(fēng)槽。2015年3月31日20:00，500 hPa天氣圖上，高緯度上空為兩槽一脊型，新疆北部有一低槽，貝湖以西為高脊，東北以東為一淺槽區(qū)。中緯度青海東部有一高原槽。4月1日08:00(圖1b)，新疆低槽與青海東部高原槽合并加強(qiáng)，形成深厚的西風(fēng)槽，陜西位于西風(fēng)槽前。

圖1　500 hPa風(fēng)場(chǎng)和位勢(shì)高度場(chǎng)(單位為dagpm；a 2014-04-10T20:00，b 2015-04-01T08:00)

研究表明，陜西初夏大降水過程的500 hPa形勢(shì)主要?dú)w納為南北雙槽型和副高高原槽型，南北雙槽型的降水關(guān)鍵在于西風(fēng)槽東移過程和高原槽的結(jié)合[11]。這兩次過程都有南北雙槽結(jié)合的過程，這一形勢(shì)為陜西春季暴雨的典型形勢(shì)。兩個(gè)過程的區(qū)別在于2014年過程西風(fēng)槽較淺，而2015年過程西風(fēng)槽較深。

2.2高、低空急流

從高空急流和低空急流的分布特征上來看，2014年4月10日20:00，200 hPa高空急流位于西藏—黃河下游一帶，陜南位于急流軸中部，漢中、安康風(fēng)速達(dá)到52 m/s，700 hPa風(fēng)速較小，850 hPa陜南為8 m/s的偏東氣流；11日08:00，四川東部—陜南南部形成低空急流。2015年4月1日08:00，200 hPa高空急流有兩支，北支位于蒙古國東部—遼寧，南支位于云南—貴州，距離陜西較遠(yuǎn)。影響陜西的為位于隴東的一支強(qiáng)度相對(duì)偏弱的偏南風(fēng)氣流，武都、榆中風(fēng)速超過30 m/s。700 hPa，陜西中南部有一支較強(qiáng)的偏南風(fēng)急流，延安風(fēng)速為22 m/s，甘肅中部有一低渦，低渦底部低槽延伸至四川南部。850 hPa，河南中部—陜南為偏東風(fēng)急流。可見，2015年過程高空急流相對(duì)較弱，而低空急流較強(qiáng)。

2.3地面場(chǎng)

地面圖上，2014年過程開始前，河套—內(nèi)蒙有一低壓倒槽，陜西處于暖低壓內(nèi)，貝加爾湖以東—東北以西有地面冷高壓存在，山西、河南已有降水發(fā)生。10日20：00，東北地面冷高壓南移侵入暖區(qū)，冷暖空氣交匯產(chǎn)生降水。11日08：00，西南地區(qū)仍有暖低壓發(fā)展，陜南位于倒槽中，降水持續(xù)，之后冷空氣東移減弱，降水趨于結(jié)束。2015年過程開始前，青海東部—四川東部有一低壓存在，中心氣壓值為995 hPa，同時(shí)，內(nèi)蒙東部有地面冷高壓，地面冷鋒呈西北—東南走向，位于內(nèi)蒙以西—華北。4月1日08：00，西南低壓倒槽繼續(xù)加強(qiáng)向北發(fā)展，低壓中心降至992.5 hPa，地面冷高壓進(jìn)一步南壓，地面氣壓場(chǎng)經(jīng)向度加大，陜西受南北向鋒區(qū)控制，冷暖空氣對(duì)峙形成強(qiáng)烈的溫濕梯度區(qū)，有利于形成暴雨。

2014年過程，冷暖空氣勢(shì)力相當(dāng)，降水維持時(shí)間較長，降雨量積累而產(chǎn)生暴雨天氣。2015年過程西南暖低壓勢(shì)力較強(qiáng)，弱冷空氣入侵后產(chǎn)生強(qiáng)降水，從而形成暴雨，但冷空氣快速減弱東退，降水持續(xù)時(shí)間較短。

3物理量對(duì)比分析

3.1水汽條件

2014年暴雨過程開始前，10日20:00，700 hPa天氣圖上四川盆地東部存在一弱的氣旋，對(duì)應(yīng)(10～15)×10-6g/(s·hPa·cm2)的水汽輻合區(qū)。850 hPa，四川盆地東部有切變存在，水汽輻合區(qū)較700 hPa偏南。11日08:00(圖2a)，700 hPa漢中西部有一切變線，四川盆地—安康有西南風(fēng)急流形成，最大風(fēng)速為16 m/s，水汽輻合中心在陜南東部，中心值為25× 10-6g/(s·hPa·cm2)左右。850 hPa，陜南南部有輻合存在，中心值為33× 10-6g/(s·hPa·cm2)。

2015年暴雨過程開始前，3月31日20:00，700 hPa河套—內(nèi)蒙有一支東南急流建立，甘肅民勤風(fēng)速為24 m/s，此時(shí)水汽輻合的大值區(qū)偏北，位于青海東南部；850 hPa，陜西東部為較強(qiáng)偏東氣流，陜西已形成水汽通量輻合區(qū)，中心位于寶雞，為(15～25)×10-6g/(s·hPa·cm2)。4月1日08:00(圖2b)，偏南急流持續(xù)輸送水汽，700 hPa延安、銀川風(fēng)速達(dá)22 m/s，850 hPa東風(fēng)急流在陜西、甘肅、四川三省的交界地區(qū)形成強(qiáng)水汽輻合區(qū)，中心極大值達(dá)到44.9×10-6g/(s·hPa·cm2)。漢中地區(qū)存在較強(qiáng)水汽輻合，整個(gè)區(qū)域的水汽通量散度為(35～45)×10-6g/(s·hPa·cm2)。

圖2　700 hPa(長虛線)和850 hPa(短虛線)水汽通量散度(單位為10-6 g/(s·hPa·cm2)；a 2014-04-11T08:00， b 2015-04-01T08:00)

2014年過程水汽輻合強(qiáng)度較弱，但700 hPa和850 hPa水汽輻合中心均位于陜南。2015年過程700 hPa和850 hPa水汽輻合都較強(qiáng)，但700 hPa水汽輻合區(qū)位置偏北，850 hPa位置偏南，對(duì)降水的主要貢獻(xiàn)來自于850 hPa。

3.2能量條件及穩(wěn)定度分析

從850 hPa的θse場(chǎng)來看，2014年4月10日08:00，陜北以南地區(qū)為一高能舌，陜南θse為52～54 ℃；20:00(圖3a)，暴雨發(fā)生時(shí)，東北路冷空氣入侵，高能軸向西略移動(dòng)，陜南θse為53～56 ℃，沒有明顯增大。2014年過程從開始到結(jié)束，漢中沙氏指數(shù)為1～3 ℃，為正值。2015年3月31日20:00，θse高能脊位于寧夏—隴南—陜南，陜南在高能區(qū)內(nèi)部，θse為50～62 ℃，能量值和能量梯度較2014年過程偏高，4月1日08:00(圖3b)，暴雨開始，高能區(qū)發(fā)展加強(qiáng)為高能舌，高能軸線呈南北走向，內(nèi)蒙古—甘肅西部、內(nèi)蒙中東部—山西北部分別存在兩個(gè)低能區(qū)，代表冷空氣向南擴(kuò)散，能量場(chǎng)呈Ω型，陜南位于高能區(qū)中，θse為60～63 ℃，這只由南向北伸展的高能區(qū)代表一股高能的暖濕氣流，由低層偏南氣流向北輸送形成，向暴雨區(qū)輸送了大量的水汽和能量。4月1日08:00暴雨發(fā)生時(shí)，漢中沙氏指數(shù)為-0.7 ℃，為對(duì)流性降水。比較兩次過程，2014年過程整體能量較低，漢中大氣層結(jié)較為穩(wěn)定，而2015年過程能量較高，能量場(chǎng)梯度大，高能鋒區(qū)附近降水強(qiáng)。

圖3　850 hPa θse能量場(chǎng)(單位為℃；a 2014-04-10T20:00, b 2015-04-01T08:00)

3.3動(dòng)力條件

2014年4月10日08:00，散度場(chǎng)上強(qiáng)輻散層在250 hPa附近，位于陜南西南部，而最強(qiáng)輻合發(fā)生在700～850 hPa。2015年4月1日20:00，200 hPa輻散最強(qiáng)，中心在四川北部—陜南中部，最強(qiáng)輻合層在850～925 hPa。兩次過程輻合層和輻散層的高度有都利于上升運(yùn)動(dòng)發(fā)生發(fā)展，沿強(qiáng)降水中心(32.5°N)做垂直速度剖面，2014年4月10日08:00，陜南700 hPa和850 hPa垂直速度為正值，整個(gè)區(qū)域?yàn)橄鲁吝\(yùn)動(dòng)。20:00(圖4a)，陜南地區(qū)垂直速度轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)值，整個(gè)區(qū)域?yàn)樯仙\(yùn)動(dòng)，最大上升速度為20×10-3hPa/s。2015年4月1日08：00(圖4b)，陜南上空對(duì)流層內(nèi)維持上升運(yùn)動(dòng)，500 hPa垂直速度最大，大值區(qū)位于107°E附近，較2014年過程偏東4個(gè)經(jīng)度，更接近漢中和南鄭一帶；20:00，陜南中部仍維持上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，最大垂直速度層在700 hPa，強(qiáng)度大于2014年降水過程。與2014年過程相比，2015年過程在漢中地區(qū)最大上升速度的高度更高，強(qiáng)度較強(qiáng)。

圖4　沿32.5°N垂直速度剖面(單位為10-3 hPa/s；a 2014-04-10T20:00，b 2015-04-01T08:00)

4衛(wèi)星云圖和雷達(dá)資料對(duì)比分析

衛(wèi)星云圖對(duì)中尺度天氣系統(tǒng)的變化過程具有較好的顯示, 對(duì)夏季暴雨中的近地面層冷空氣活動(dòng)的監(jiān)測(cè)有著十分重要的作用[12],因此對(duì)暴雨天氣的臨近預(yù)報(bào)具有很好的指示意義。

2014年4月10日02：00，位于隴南的云團(tuán)東移，強(qiáng)度和尺度較小，為零散的層狀云，云頂亮溫低于-32 ℃，云團(tuán)不斷發(fā)展東移，造成持續(xù)降水。11日00：00(圖5a，圖見第11頁)，云頂亮溫降低，漢中局地低于-41 ℃，同時(shí)降水強(qiáng)度增大，加密站小時(shí)雨強(qiáng)超過10 mm的有10站，02：00有17站雨強(qiáng)超10 mm；08：00強(qiáng)降水趨于結(jié)束。此次過程云頂亮溫較高，沒有強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)生成且發(fā)展，整個(gè)過程以層狀云降水為主。

2015年4月1日凌晨起，西南暖濕氣流發(fā)展旺盛，對(duì)流云團(tuán)從四川北部向陜南西部發(fā)展。03:00，陜西、甘肅、四川交界處出現(xiàn)一中尺度對(duì)流云團(tuán)，最強(qiáng)云頂亮溫為-61 ℃。之后云團(tuán)向東北方向移動(dòng)，且冷云區(qū)面積不斷擴(kuò)大。1日07:00，-53 ℃冷云區(qū)主體進(jìn)入陜西，其南北長450 km,東西寬260 km，降水強(qiáng)度最大的區(qū)域位于陜南漢中市一帶。隨后對(duì)流云團(tuán)緩慢向東北方向移動(dòng)。08：00(圖5b，圖見第11頁)，對(duì)流云團(tuán)云頂亮溫為-61 ℃的冷云區(qū)面積達(dá)1×104km2，對(duì)流云團(tuán)發(fā)展成為中尺度對(duì)流復(fù)合體。同時(shí)，16站小時(shí)雨強(qiáng)超過20 mm。09:00開始，對(duì)流云團(tuán)面積縮?。?2:00,-53 ℃冷云區(qū)呈東北—西南向帶狀分布，位于銅川—西安—漢中一帶；13：00,-53 ℃冷云區(qū)仍維持帶狀分布，縮小至漢中—寶雞東部， 13:00,有5站降水量超過30 mm；14：00—19：00，-53 ℃冷云區(qū)減弱為圓形，陜南西部雨強(qiáng)減弱。此次過程中尺度對(duì)流云團(tuán)在陜南西部停留時(shí)間較長，在漢中不斷有新的云團(tuán)生成并維持，造成了陜南西部的強(qiáng)降水。

另外，從這兩次過程的雷達(dá)回波圖可以看出，2014年過程產(chǎn)生降水的回波強(qiáng)度在35 dBz以下，以層云降水為主。而2015年過程產(chǎn)生降水的絮狀回波的最大反射率因子超過50 dBz，為明顯的積層混合云降水。

5結(jié)論

(1) 兩次暴雨過程的環(huán)流形勢(shì)均屬典型的陜西春季暴雨形勢(shì)—南北雙槽型。2014年暴雨過程水汽輻合強(qiáng)度較弱，700 hPa和850 hPa水汽輻合中心均位于陜南；2015年暴雨過程850 hPa的水汽輻合位于陜南，對(duì)降水主要貢獻(xiàn)來自于850 hPa。

(2) 2014年暴雨過程動(dòng)力條件稍差，大氣層結(jié)表現(xiàn)為對(duì)流穩(wěn)定，屬穩(wěn)定性降水。2015年暴雨過程為對(duì)流性降水，與夏季暴雨過程相似，其能量條件和動(dòng)力條件較好。

(3) 從衛(wèi)星云圖和多普勒雷達(dá)回波看出，2014年過程以層狀云降水為主，維持時(shí)間較長。2015年過程為明顯的積層混合云降水，中尺度對(duì)流云團(tuán)在陜南西部停留時(shí)間較長，低渦切變?cè)斐傻妮椇咸c水汽條件共同作用，在漢中不斷有新的對(duì)流云團(tuán)生成，產(chǎn)生了暴雨天氣。

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文章編號(hào)：1006-4354(2016)03-0001-06

收稿日期：2015-08-18

作者簡介：屈麗瑋(1984—)，女，陜西西安人，碩士，工程師，從事天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)與研究。

基金項(xiàng)目：陜西省氣象局科研成果業(yè)務(wù)化項(xiàng)目(2014T-6)

中圖分類號(hào)：P458.121.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

屈麗瑋，姚靜，井宇，等. 2014與2015年陜西首場(chǎng)暴雨對(duì)比分析[J].陜西氣象，2016(3)：1-6.