摘 要：不穩(wěn)定層結(jié)是對(duì)流性暴雨必要條件之一。這個(gè)條件包括：（1）不穩(wěn)定層結(jié)的形成；（2）不穩(wěn)定能量的貯存；（3）不穩(wěn)定能量的觸發(fā)釋放和重建三個(gè)方面。

關(guān)鍵詞：不穩(wěn)定層結(jié)；差動(dòng)溫度平流；差動(dòng)濕度平流；不穩(wěn)定能量釋放

1 不穩(wěn)定層結(jié)的形成過(guò)程

差動(dòng)溫度平流過(guò)程，是指高低層平流的差異所引起的局地大氣層結(jié)穩(wěn)定度的變化，在日常預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中，主要用500百帕和700百帕（或850百帕）溫度平流的狀況來(lái)進(jìn)行分析。眾所周知，當(dāng)500百帕為冷平流，而低層700百帕（或850百帕）為暖平流時(shí)，局地層結(jié)會(huì)變得愈來(lái)愈不穩(wěn)定。預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)還表明，當(dāng)某地500百帕為冷中心、冷舌或24小時(shí)負(fù)變溫區(qū)，700百怕和850百帕為暖中心、暖舌或24小時(shí)正變溫區(qū)時(shí)，層結(jié)是不穩(wěn)定的，利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生、發(fā)展。在考慮蒙古冷渦暴雨預(yù)報(bào)時(shí)，分析中低層差動(dòng)溫度平流和冷暖配置是很重要的。

差動(dòng)濕度平流過(guò)程，是指中低層濕度平流差異引起的層結(jié)穩(wěn)定度的變化。在冷暖切變線暴雨形成過(guò)程中，差動(dòng)濕度平流是不穩(wěn)定形成的主要過(guò)程。尤其是暖切變線，其南側(cè)低層的氣流來(lái)自低緯度的暖濕氣流，溫度場(chǎng)往往西側(cè)較暖，切變線附近暖平流不大明顯，但其南側(cè)氣流非常潮濕，濕平流非常顯著，造成切變線兩惻很大的θse梯度，中層500百帕氣流來(lái)自西方，相當(dāng)干燥，兩支氣流上下疊置，形成強(qiáng)位勢(shì)不穩(wěn)定的大氣層結(jié)。

業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)時(shí)，差動(dòng)濕度平流可以在兩層等壓面上通過(guò)分析等比濕線、等露點(diǎn)線或等溫度露點(diǎn)差線，并配合流線分析來(lái)進(jìn)行定性估計(jì)。還可分析兩層等θse線，由中低層θse的配置和θse平流來(lái)判斷。θse既是溫度又是濕度的函數(shù)，θse的垂直變化反映溫濕兩個(gè)物理量的變化，但在某些過(guò)程中，濕度的變化是主要的。目前常用△θse （500百怕和700百帕或500百帕和850百帕θse的差值），作為對(duì)流性不穩(wěn)定的判據(jù)。大量暴雨個(gè)例的分析研究和經(jīng)驗(yàn)指出，這一個(gè)判據(jù)是有效的。目前在北京氣象中心數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品傳真廣播中，播發(fā)△θse的預(yù)報(bào)值，在業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中應(yīng)注意使用并加以總結(jié)。

前一次降雨過(guò)程的作用。盛夏，降雨過(guò)程比較頻繁，雨過(guò)天睛后，大氣低層因蒸發(fā)使?jié)穸让黠@加大，而中高層干冷氣團(tuán)變性緩慢，仍較干冷，於是形成下濕上干的不穩(wěn)定氣層。這種過(guò)程在不穩(wěn)定層結(jié)形成中也起著一定作用。

2 不穩(wěn)定能量的貯存機(jī)制

垂直不穩(wěn)定能量往往在產(chǎn)生暴雨前有一個(gè)累積過(guò)程[1-2]。反映為△θse或K指數(shù)逐日增大，和T-InP圖上正能量面積逐日增大的過(guò)程。常常是當(dāng)△θse或K指數(shù)或正能量面積增大到某一臨界值時(shí)，在天氣系統(tǒng)的觸發(fā)下，貯存的不穩(wěn)定能量突然釋放，暴雨隨之產(chǎn)生。

不穩(wěn)定能量的貯存在等壓面形勢(shì)圖上，往往表現(xiàn)為一個(gè)天氣尺度或次天氣尺度的閉合小高壓或高壓脊疊置在低層輻合系統(tǒng)之上，在單站T-lnP圖上，這種不穩(wěn)定能量的貯存機(jī)制，表現(xiàn)為溫度層結(jié)曲線與露點(diǎn)曲線呈現(xiàn)出向上分開(kāi)的喇叭口狀或上下靠攏中間分開(kāi)的棗核狀型式。

實(shí)例分析發(fā)現(xiàn)，干空氣層大多在600百帕以上或600百帕到400百帕之間，有時(shí)在600百帕附近出現(xiàn)下沉逆溫層。無(wú)論500百帕等壓面上小高壓或探空T-InP圖上所表現(xiàn)的上述圖象，都可被認(rèn)為是在低層輻合上升氣流的上空加了一個(gè)下沉氣流“蓋子”，其作用是：（1）阻礙低層水汽向上垂直輸送，使大量水汽在低層積聚，利于上干下濕不穩(wěn)定層結(jié)的形成；（2）抑制不穩(wěn)定能量的零散釋放，在未來(lái)暴雨區(qū)上空建造一個(gè)不穩(wěn)定能量的存貯系統(tǒng)，使不穩(wěn)定能量得以不斷積累，△θse或K指數(shù)逐日增大。在有些突發(fā)性暴雨（如暖濕切變線暴雨），在發(fā)生暴雨前6小時(shí)左右，多出現(xiàn)1～6成的淡積云和濃積云，也表明此時(shí)對(duì)流是受抑制的。以上即為通常所說(shuō)的“干暖蓋效應(yīng)”。

3 不穩(wěn)定能量的觸發(fā)釋放和重建

不穩(wěn)定能量的觸發(fā)釋放條件。如前所述 “干暖蓋效應(yīng)”是不穩(wěn)定能量貯存的一個(gè)重要機(jī)制，此時(shí)中層下沉氣流（有時(shí)可形成下沉逆溫層）抑制著低層輻合上升氣流的發(fā)展，那么凡是可以使上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)到足以沖破穩(wěn)定層，掀掉或推走“蓋子”的過(guò)程都可以造成不穩(wěn)定能量的大量釋放，從而觸發(fā)暴雨。從天氣系統(tǒng)角度而言，暴雨的觸發(fā)過(guò)程實(shí)質(zhì)上是中尺度天氣系統(tǒng)的觸發(fā)過(guò)程。目前對(duì)于這種觸發(fā)條件和物理機(jī)制尚不十分清楚，這是暴雨預(yù)報(bào)面臨的困難問(wèn)題之一?，F(xiàn)在在業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中，多是從天氣尺度或次天氣尺度天氣系統(tǒng)的活動(dòng)，來(lái)考慮中尺度系統(tǒng)和不穩(wěn)定能量觸發(fā)問(wèn)題?？梢园延|發(fā)過(guò)程歸納為：①來(lái)自大氣低層的鋒面或地形的強(qiáng)迫抬升和低空急流左側(cè)，或急流軸上最大風(fēng)速中心前方氣流的強(qiáng)烈輻合；②來(lái)自中層的天氣尺度或次天氣尺度低值輻合系統(tǒng)在低層輻合系統(tǒng)（包括東風(fēng)擾動(dòng)）上空疊置，如一個(gè)西風(fēng)低槽在東移過(guò)程中，取代了低層輻合系統(tǒng)上空的高壓蓋，槽前輻合上升氣流與低層輻合上升氣流連通，從而形成深厚的上升運(yùn)動(dòng)；③來(lái)自高層的正渦度平流或高空輻散區(qū)在低層輻合區(qū)上空的疊加，高空強(qiáng)烈的“抽氣”效應(yīng)，也可以使低層輻合上升運(yùn)動(dòng)明顯加強(qiáng)。

不穩(wěn)定層結(jié)的重建過(guò)程。暴雨出現(xiàn)后，貯存的不穩(wěn)定能量被大量釋放，大氣層結(jié)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定或中性。暴雨持續(xù)，需要有不穩(wěn)定層結(jié)的重建過(guò)程。這種過(guò)程大體上有三種：（1）差動(dòng)溫濕平流的穩(wěn)定持續(xù)，這可以使不穩(wěn)定得以重建；（2）高層輻散氣流使積雨云中高層熱量疏散；（3）上風(fēng)方不穩(wěn)定能量的平流輸送，如在內(nèi)蒙古中西部暴雨期間，往往在上風(fēng)方（南方和西南方）的平?jīng)?、延安、環(huán)縣一帶有一個(gè)強(qiáng)不穩(wěn)定中心（△θse正值中心），使得暴雨區(qū)可以不斷得到不穩(wěn)定能量的輸送補(bǔ)給，維持暴雨區(qū)的不穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫令東，王永清，梁鳳娟，等.內(nèi)蒙古巴彥淖爾市一次強(qiáng)降水過(guò)程診斷分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2013，36（3）：34-38.

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作者簡(jiǎn)介：孫令東（1984-），男，內(nèi)蒙古呼倫貝爾人，碩士，從事災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)技術(shù)研究。