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安徽北部一次局地特大暴雨過程的中尺度特征分析

2021-10-28 07:47:52蔡雄輝邱學(xué)興
沙漠與綠洲氣象 2021年4期
關(guān)鍵詞:云團(tuán)蚌埠邊界層

蔡雄輝,邱學(xué)興 ,郭 婷 ,田 磊

(1.蚌埠市氣象局,安徽 蚌埠340300;2.安徽省氣象臺(tái),安徽 合肥230031)

暴雨是重要的災(zāi)害性天氣之一,常造成內(nèi)澇、洪水、泥石流等自然災(zāi)害,給人民生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來嚴(yán)重威脅,對(duì)暴雨的觀測(cè)分析和預(yù)報(bào)預(yù)警一直是國(guó)內(nèi)外氣象工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。

研究表明暴雨是在有利的天氣形勢(shì)和環(huán)境條件下形成,低空急流和超低空急流與暴雨的形成具有密切關(guān)系[1-4],而純粹的短時(shí)強(qiáng)降水具有高的0 ℃和-20 ℃層,比較高的邊界層露點(diǎn)溫度[5]。早在20 世紀(jì)80 年代陶詩(shī)言[6]就指出梅雨鋒降水是多尺度系統(tǒng)相互作用的結(jié)果,中尺度對(duì)流系統(tǒng)往往是導(dǎo)致暴雨的直接影響系統(tǒng)[7],邊界層輻合線是對(duì)流發(fā)生發(fā)展的重要因素之一,“后向傳播”機(jī)制是雷暴產(chǎn)生強(qiáng)降水的重要成因[8-12]。2014 年7 月19 日夜間黑龍江暴雨的研究表明中尺度對(duì)流雨帶沿邊界層輻合線生消[13],2018 年北京“7·16”特大暴雨的研究也指出邊界層輻合線是對(duì)流觸發(fā)并逐漸組織成帶狀對(duì)流系統(tǒng)的關(guān)鍵影響因素,邊界層輻合線方向、低空急流軸、回波移動(dòng)方向三者幾乎重疊是造成對(duì)流后向傳播和“列車效應(yīng)”的有利條件[14]。

安徽北部地處黃淮之間,為平原地形,氣候?qū)儆谀媳边^渡帶,冷暖空氣活動(dòng)頻繁,多極端天氣。據(jù)安徽氣象工作者統(tǒng)計(jì),安徽淮北地區(qū)是短時(shí)強(qiáng)降水高發(fā)區(qū),雨強(qiáng)≥50 mm/h 的強(qiáng)降水頻發(fā),淮北地區(qū)出現(xiàn)概率最高,將其形成的天氣形勢(shì)歸納為低槽東移型、西北氣流型和臺(tái)風(fēng)型3 類[15],但針對(duì)極端降水的研究并不多。2018 年6 月27—28 日安徽北部局地出現(xiàn)特大暴雨,12 h 最大累計(jì)降水量達(dá)358 mm,并伴有雷雨大風(fēng),是一次極端強(qiáng)降水事件,造成蚌埠市縣大范圍城市內(nèi)澇。為分析此次局地特大暴雨的形成原因,特別是對(duì)流的觸發(fā)和維持機(jī)制,本文利用地面加密自動(dòng)站觀測(cè)、衛(wèi)星云圖、蚌埠雷達(dá)觀測(cè)和NCEP再分析等資料,分析強(qiáng)降水過程的中尺度特征,以期揭示此次局地特大暴雨的中小尺度特征,為今后類似強(qiáng)降水預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。

1 降水過程天氣實(shí)況

2018 年 6 月 27 日 18 時(shí)(北京時(shí),下同)—28 日06 時(shí),安徽北部出現(xiàn)一次局地特大暴雨,強(qiáng)降水中心主要在安徽蚌埠地區(qū)及其附近。28 日16 時(shí)過去24 h 包括加密自動(dòng)站累計(jì)降水量有235 站≥50 mm、111 站≥100 mm、15 站≥250 mm。24 h 累計(jì)降水量最大的是固鎮(zhèn)站,達(dá)271.9 mm,破該站日降水量極值;最大加密站為蚌埠司陳站,為358.3 mm,其最大小時(shí)雨強(qiáng)達(dá) 97.7 mm/h(27 日 22—23 時(shí))、最大10 min 降水量達(dá) 35 mm(27 日 22:05—22:15)。降水于27 日16 時(shí)前后開始,由一個(gè)局地普通對(duì)流單體引起,在和另一個(gè)單體合并之后發(fā)展。19 時(shí)對(duì)流迅速加強(qiáng),降水隨之增強(qiáng),并持續(xù)至28 日06 時(shí),在此階段強(qiáng)降水落區(qū)緩慢南移,安徽北部最大小時(shí)降水量均達(dá)60 mm 以上,雨強(qiáng)≥20 mm/h 的站點(diǎn)數(shù)在20 站以上。07 時(shí)后降水仍持續(xù)但迅速南壓減弱,安徽北部地區(qū)降水結(jié)束。

2 天氣背景分析

2.1 高空環(huán)流背景

27 日08 時(shí)西太平洋副熱帶高壓(簡(jiǎn)稱“西太副高”)588 線位于沿淮附近,安徽北部受東北冷渦后部西北氣流控制。在東北冷渦溫壓結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、大氣斜壓性強(qiáng)時(shí),冷渦的西、西南、南至東南部易發(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣[16]。這種形勢(shì)有利于不穩(wěn)定能量的積累,是皖北地區(qū)常見的強(qiáng)對(duì)流天氣形勢(shì)。27 日20 時(shí),西太副高略有南落,588 線位于江淮之間,安徽北部仍受冷渦后部的西北氣流控制,850 hPa 低槽位于皖西北的豫皖交界附近,落后于高空槽,為前傾槽結(jié)構(gòu),槽前西南急流風(fēng)速 12~14 m/s(圖 2a)。925 hPa 安徽北部位于超低空西南急流的出口左側(cè)。低空急流、超低空急流均能源源不斷輸送暖濕氣流,而高空位于槽后有干冷平流,位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)建立并維持,易觸發(fā)對(duì)流。28 日08 時(shí)850 hPa 低槽東移南壓到沿淮一帶,系統(tǒng)移動(dòng)緩慢維持時(shí)間長(zhǎng)。200 hPa 南亞高壓東伸,安徽北部上空等高線和風(fēng)場(chǎng)均為疏散狀,即高空位于分流區(qū),有明顯的輻散。

2.2 水汽條件和熱力條件

27 日20 時(shí)安徽北部地區(qū)的大氣可降水量達(dá)到了70 kg/m2左右,大氣絕對(duì)含水量充足(圖3a)。在27 日20 時(shí)阜陽(yáng)探空站上(圖3b),露點(diǎn)溫度在20 ℃以上的高度達(dá)到了828 hPa,850~400 hPa 的溫度露點(diǎn)差基本<4 ℃,接近飽和、濕層深厚。850 和925 hPa西南風(fēng)風(fēng)速>12 m/s,低空急流和超低空急流為暴雨區(qū)源源不斷輸送水汽和不穩(wěn)定能量。這些均為特大暴雨提供了充足的水汽條件。

圖1 6 月27 日16 時(shí)—28 日16 時(shí)安徽北部累計(jì)降水量(a 單位:mm)和蚌埠市司陳站逐小時(shí)雨量、最大小時(shí)降水量和逐小時(shí)≥20 mm/h 站點(diǎn)數(shù)(b)

圖3 6 月 27 日 20 時(shí)大氣可降水量(a,單位:kg/m2)和阜陽(yáng)站探空?qǐng)D(b)

在同一探空?qǐng)D上,CAPE(convective available potential energy,對(duì)流有效位能)值達(dá) 1 922 J/kg,修正到以地面作為抬升層,則CAPE 值達(dá)3 393 J/kg。安徽省氣象臺(tái)研究成果表明[15],雖然中等強(qiáng)度的CAPE 值有利于極端強(qiáng)降水,但西北氣流型的短時(shí)強(qiáng)降水中75%的CAPE 值>2 000 J/kg,這是與其他類型的短時(shí)強(qiáng)降水有較大區(qū)別的地方。自由對(duì)流高度約在859 hPa,平衡高度達(dá)100 hPa,CAPE 值區(qū)域狹長(zhǎng)。如果到以850 hPa 作為起始抬升層,則CAPE值為2 067 J/kg,抬升凝結(jié)高度在837.5 hPa,自由對(duì)流高度833.5 hPa,離抬升層很近,即邊界層只要有一些擾動(dòng)便可以觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流。K 指數(shù)為45 ℃,K 指數(shù)雖然是不穩(wěn)定能量參數(shù),但和安徽降水之間有更好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,據(jù)統(tǒng)計(jì)皖北地區(qū)K 指數(shù)達(dá)到36 ℃以上就有利于出現(xiàn)暴雨。SI 指數(shù)為-5.82 ℃,非常有利于出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣,0 ℃層的高度在5.3 km 左右,-20 ℃層高度達(dá)8.8 km,暖云層深厚。探空風(fēng)廓線上,700 hPa 高度以下風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)且風(fēng)速隨高度減小,700 hPa 以上順轉(zhuǎn)不明顯。0~6 km 垂直風(fēng)切變約為 14 m/s,0~1 km 垂直風(fēng)切變約為 8 m/s,這些均有利于對(duì)流的維持。700 hPa 附近為偏西風(fēng)且風(fēng)速最小,即引導(dǎo)氣流的方向向東且偏弱。

上述分析表明,安徽北部有以下幾個(gè)特征:(1)西太副高外圍和前傾槽使大氣層結(jié)強(qiáng)烈的不穩(wěn)定,熱力條件非常有利于出現(xiàn)強(qiáng)降水對(duì)流天氣,低層低槽還可以起到觸發(fā)對(duì)流的作用。(2)濕層十分深厚,低空急流、超低空急流既為暴雨區(qū)供應(yīng)水汽和不穩(wěn)定能量,同時(shí)還能觸發(fā)對(duì)流單體。(3)引導(dǎo)氣流方向向東且較弱、暖云層深厚。(4)200 hPa 高空位于分流區(qū)。(5)天氣尺度系統(tǒng)移動(dòng)緩慢,影響時(shí)間長(zhǎng)。

3 云圖和雷達(dá)分析

3.1 云圖特征分析

27 日 18:30—28 日 05:30 的衛(wèi)星云圖演變可見(圖4)。16:30 在安徽固鎮(zhèn)附近有對(duì)流云團(tuán)生成并向東發(fā)展,18:30 該云團(tuán)位于蘇皖交界處(圖4a 中B 云團(tuán)),同時(shí)在上游安徽蒙城附近有新的對(duì)流云團(tuán)生成(圖 4a 中 A 云團(tuán)),19:30 兩個(gè)云團(tuán)合并并顯著發(fā)展(圖4b 中C 云團(tuán)),使云團(tuán)范圍擴(kuò)大強(qiáng)度變強(qiáng)。此后該云團(tuán)持續(xù)發(fā)展,呈橢圓形結(jié)構(gòu)形式,云團(tuán)后部不斷有新的云系生成并合并到主體云團(tuán)中(圖4c 中畫圈處)。04:30 之后更是逐漸延伸出一條新的云系(圖4d、4e),并得到了發(fā)展加強(qiáng)(圖4f)。云團(tuán)后部伸出的云系是新的對(duì)流單體在不斷生成并向東發(fā)展,存在后向傳播,只是新生單體和風(fēng)暴主體十分靠近,很快與風(fēng)暴主體合并發(fā)展連在一起。通過演變可以看到新單體生成的源地始終在安徽蒙城附近,這種后向傳播的作用造成暴雨云團(tuán)后部始終穩(wěn)定少動(dòng),27 日 18:00—28 日 06:30 一直維持在安徽北部的沿淮附近,導(dǎo)致強(qiáng)降水在安徽北部的蚌埠地區(qū)及附近持續(xù)發(fā)生,維持時(shí)間達(dá)12 h 并形成局地特大暴雨,07:30 后云團(tuán)才開始加速南壓。

圖4 FY-2E 紅外衛(wèi)星云圖

3.2 雷達(dá)觀測(cè)分析

23:18 時(shí)降水最強(qiáng)時(shí)段蚌埠雷達(dá)反射率因子剖面圖可以看到(圖5a),有6 個(gè)單體側(cè)向排列,為典型的線(帶)狀對(duì)流,其中1~5 號(hào)單體均是低質(zhì)心單體,>45 dBZ 的反射率因子高度主要集中在5 km 以下,即使最強(qiáng)的6 號(hào)單體,最強(qiáng)的反射率因子中心也在5 km 左右,而0 ℃層的高度在5.3 km 左右,降水具有低質(zhì)心暖云降水特征。圖5b 為蚌埠雷達(dá)22:33 的0.5°仰角反射率因子疊加STI 產(chǎn)品,圖中強(qiáng)回波呈西北—東南向的帶狀回波,而風(fēng)暴的移動(dòng)方向基本也是西北—東南方向,移動(dòng)方向與長(zhǎng)軸方向基本一致?;夭ㄑ葑冞^程中,在主體回波帶后部的蒙城、渦陽(yáng)、利辛等地區(qū)附近(圖5b 紅圈)不斷有新的單體生成,并加強(qiáng)、合并到風(fēng)暴主體中,存在明顯后向傳播。新生單體離風(fēng)暴主體后部較近且發(fā)展迅速,很快與風(fēng)暴主體合并,因而表現(xiàn)為不斷補(bǔ)充,這與云圖特征一致。

圖5c、5d 分別為最強(qiáng)降水時(shí)段的蚌埠雷達(dá)風(fēng)廓線和0.5°仰角徑向速度圖。邊界層強(qiáng)垂直風(fēng)切變:300~900 m 由東北風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng),風(fēng)向隨高度強(qiáng)烈逆轉(zhuǎn),表明近地層有強(qiáng)的冷平流,其上為西南暖濕入流氣流,這是邊界層內(nèi)雷暴高壓的出流邊界強(qiáng)迫抬升暖濕空氣的表現(xiàn),穿過雷暴冷高壓中心位置畫速度剖面,零速度線高度可達(dá)1.5 km 以上,輻合線強(qiáng)迫抬升高度超過自地面抬升的自由對(duì)流高度。同時(shí)由于低層風(fēng)向轉(zhuǎn)變,0~6 km 垂直風(fēng)切變?cè)鰪?qiáng),垂直風(fēng)切變的增強(qiáng)有利于對(duì)流組織成線狀[17]。850 hPa 左右西南風(fēng)速隨時(shí)間增強(qiáng),表明急流和暖濕輸送在增強(qiáng),雷達(dá)站西南部風(fēng)速大于東北部風(fēng)速,表明低層有風(fēng)速輻合。700 hPa 為偏西風(fēng)且風(fēng)速較小,表明向東的引導(dǎo)氣流偏弱。維持的時(shí)間長(zhǎng),也說明系統(tǒng)影響時(shí)間長(zhǎng)。

圖5 蚌埠雷達(dá)圖

4 地面加密資料分析

分析加密自動(dòng)站資料發(fā)現(xiàn)有非常明顯的中尺度特征,雷暴高壓和邊界層輻合線始終存在并與強(qiáng)降水相互作用,降水的各個(gè)階段與雷暴高壓、邊界層輻合線的演變階段相對(duì)應(yīng)。下面將結(jié)合雷達(dá)資料就雷暴高壓和邊界層輻合線的形成(27 日 16:00—17:00)、維持(17:00—28 日 07:00)、減弱消亡(07:00 之后)階段的演變過程進(jìn)行分析。

4.1 形成階段

最初階段表現(xiàn)為地面出現(xiàn)冷中心。15:30 在安徽固鎮(zhèn)縣西邊出現(xiàn)兩個(gè)孤立新生單體并向東發(fā)展(圖 6a),15:40 出現(xiàn)對(duì)流出現(xiàn)降水,16:10 兩個(gè)單體合并,降水增強(qiáng),同時(shí)地面氣溫驟降出現(xiàn)冷中心(圖6b、6c),地面冷中心與降水中心一致。在此時(shí)雖然出現(xiàn)地面冷高壓,但風(fēng)場(chǎng)仍為環(huán)境風(fēng)場(chǎng)的西南風(fēng),沒有出現(xiàn)向外輻散的流場(chǎng)。

16:50 伴隨著降水增強(qiáng),地面冷高壓也在增強(qiáng),冷中心范圍擴(kuò)大,出現(xiàn)輻散流場(chǎng)并與環(huán)境風(fēng)場(chǎng)形成半包圍狀的邊界層輻合線(圖6d)。尤其是冷高壓西到西南部的偏東、東南氣流與環(huán)境場(chǎng)西南風(fēng)形成的輻合線最明顯。在冷暖交界處溫度梯度大,形成等溫線密集帶,邊界層輻合線(加粗虛線,下同)的走向與等溫線密集帶基本一致并偏向暖側(cè)。此時(shí)邊界層輻合線和降水中心位置靠近并位于淮河以北。

圖6 蚌埠雷達(dá) 6 月 27 日 15:30 反射率因子(a)、16:10 反射率因子(b)、16:10 地面等溫線及風(fēng)場(chǎng)(c)和 16:50 海平面氣壓及風(fēng)場(chǎng)(d)

4.2 維持階段

隨著強(qiáng)降水的持續(xù),冷高壓持續(xù)增強(qiáng),對(duì)流風(fēng)暴上游的邊界層輻合線向西、向外擴(kuò)張,19:30 風(fēng)暴后部(西部)的輻合線到達(dá)蒙城和利辛之間。27 日22—23 時(shí)是降水最強(qiáng)的時(shí)段,最大小時(shí)雨量和10 min 雨量就出現(xiàn)在這個(gè)時(shí)段,圖7a 為22:30 的溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng),此時(shí)冷中心進(jìn)一步增強(qiáng)擴(kuò)大,但中心仍位于沿淮淮北,邊界層輻合線呈西北—東南向,并與溫線密集帶暖邊界走向高度一致,風(fēng)暴后部的輻合線仍位于蒙城和利辛之間,其北部擴(kuò)張到了河南永城南部,南部擴(kuò)張到了鳳陽(yáng)以南。圖7b 為22:30海平面氣壓場(chǎng)和強(qiáng)降水的分布,地面高壓隨著降水的增加而增強(qiáng),輻合線上均有降水出現(xiàn),≥20 mm/h 的強(qiáng)降水雨帶位于輻合線冷側(cè)且大致與其平行,降水中心位于冷中心附近,雨帶后部與輻合線距離最近處 10~20 km。28 日 03:30(圖 7c,7d),從降水分布可以看到降水中心緩慢南壓到沿淮附近地區(qū),風(fēng)暴的后部南壓了10~20 km,與之對(duì)應(yīng)的風(fēng)暴后部的邊界層輻合線向西推進(jìn)了約10 km,輻合線呈準(zhǔn)靜止?fàn)钜苿?dòng)非常緩慢,與強(qiáng)降水雨帶距離增大到20~30 km,仍然很靠近,但東段已明顯的順轉(zhuǎn)南壓,與強(qiáng)降水雨帶距離超過60 km,輻合線由西北—東南向轉(zhuǎn)為西北偏北—東南偏南向。在此過程中,輻合線呈準(zhǔn)靜止?fàn)畈课坏奈恢门c云圖上(圖4c、4d、4e、4f)云團(tuán)主體后部伸出的新云系尾部位置相對(duì)應(yīng)。結(jié)合加密雨量觀測(cè)來看,新生云系對(duì)應(yīng)的地區(qū)也能產(chǎn)生50 mm/h 以上的強(qiáng)降水,并持續(xù)了3~4 h,表明靠近風(fēng)暴后部的準(zhǔn)靜止邊界層輻合線起到了很強(qiáng)且穩(wěn)定持久的觸發(fā)對(duì)流和加強(qiáng)暖濕氣流傾斜入流的作用。而邊界層輻合線東南段觸發(fā)的對(duì)流單體很少,表明遠(yuǎn)離主體后的邊界層輻合線觸發(fā)作用減弱。

圖7 6 月 27 日 22:30 地面等溫線和風(fēng)場(chǎng)(a)、6 月 27 日 22:30 海平面氣壓和 23 時(shí) 1 h 降水(b)、6 月 28 日 03:30 地面等溫線和風(fēng)場(chǎng)(c)和 6 月 28 日 03:30 海平面氣壓和 04 時(shí) 1 h 降水(d)

4.3 南壓及減弱消亡階段

蚌埠雷達(dá)風(fēng)廓線圖上(圖 8a),28 日 06:00 后高空引導(dǎo)氣流逐漸由偏西氣流轉(zhuǎn)為西北氣流,降水回波的移動(dòng)方向逐漸由長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)向短軸方向;07:00 后邊界層輻合線、冷高壓和降水南壓速度加快,但南壓過程中邊界層輻合線快于降水和冷高壓;08:00 降水主要位于安徽江淮之間,安徽北部地區(qū)降水結(jié)束(圖8b)。降水南壓過程中邊界層輻合線和對(duì)流風(fēng)暴的距離相對(duì)增大,但并未完全脫離,尤其輻合線西北段仍較靠近對(duì)流風(fēng)暴,因此降水雖然減弱,但并沒有結(jié)束,該降水系統(tǒng)后來一直南壓到安徽沿江一帶并持續(xù)到當(dāng)日下午,直到邊界層輻合線和降水中心距離過遠(yuǎn),大范圍冷墊阻斷了暖濕氣流的輸送,降水才迅速減弱、邊界層輻合線一同消失。

圖8 蚌埠雷達(dá) 6 月 28 日 06—07 時(shí)風(fēng)廓線(a)及 6 月 28 日 07:30 地面風(fēng)場(chǎng)和 08 時(shí)小時(shí)降水(b)

4.4 結(jié)合雷達(dá)分析邊界層輻合線的作用

圖9 為蚌埠雷達(dá)0.5°仰角反射率因子產(chǎn)品,其中紅色虛線為邊界層輻合線,亮紅圈為單體新生的主要區(qū)域。圖 9a、9b 為 6 月 27 日 20:30 前后的反射率因子和邊界層輻合線輻合線,主要有2 個(gè)特點(diǎn):(1)對(duì)流單體主要在輻合線附近的冷側(cè)生成并東移,這在圖9b 中紅圈處表現(xiàn)非常明顯。(2)少數(shù)單體在輻合線以西生成,在東移到輻合線之前強(qiáng)度不強(qiáng),但一旦東移到輻合線上就明顯增強(qiáng),最終強(qiáng)回波均在輻合線的冷側(cè)。圖9c、9d 為22:30 前后的反射率因子和邊界層輻合線,此時(shí)輻合線西北部伸展到了河南永城南部,同樣圖9d 紅圈處的單體也均是沿著輻合線局地生成的,風(fēng)暴南部的輻合線冷側(cè)也有單體新生,但發(fā)展不大很快消亡,28 日03:30 前后(圖9e、9f)的情況亦與之類似。在對(duì)流風(fēng)暴略微南壓、渦陽(yáng)北部到永城一帶的輻合線消亡后,該區(qū)域(圖9d上部紅圈)基本再無對(duì)流單體新生,這從側(cè)面進(jìn)一步說明邊界層輻合線是重要的觸發(fā)機(jī)制。由以上分析可見:(1)邊界層輻合線有很強(qiáng)的觸發(fā)和維持、增強(qiáng)對(duì)流的作用。(2)邊界層輻合線呈準(zhǔn)靜止部位(蒙城、利辛附近)的冷側(cè)是始終存在的、主要的對(duì)流單體新生和發(fā)展、增強(qiáng)的區(qū)域。

圖9 蚌埠雷達(dá)0.5°仰角反射率因子

綜合以上加密站、雷達(dá)圖的中尺度分析,有以下幾點(diǎn)特征:(1)雷暴高壓伴隨著降水出現(xiàn)而出現(xiàn),隨著降水的增強(qiáng)而增強(qiáng)、移動(dòng)而移動(dòng),降水中心基本與雷暴高壓冷中心位置一致。(2)邊界層輻合線是雷暴高壓出流氣流與環(huán)境風(fēng)場(chǎng)匯合形成的,也基本伴隨著強(qiáng)降水過程的始終,位于風(fēng)暴后部的西北—西南段呈準(zhǔn)靜止?fàn)?,西南—偏南段南壓相?duì)較快。(3)邊界層中尺度輻合線與雷暴高壓溫線密集帶走向保持一致并偏向暖空氣一側(cè)。(4)對(duì)流單體主要在邊界層輻合線附近的冷側(cè)觸發(fā)或得到發(fā)展、增強(qiáng),其與雷暴高壓的位置靠近時(shí)作用明顯,而距離增大后作用迅速減小。(5)后向傳播主要發(fā)生在邊界層輻合線準(zhǔn)靜止部位附近的冷側(cè)。

5 結(jié)論和討論

在分析高低空天氣形勢(shì)、水汽條件、熱力條件基礎(chǔ)上,尤其是自動(dòng)站加密觀測(cè)資料結(jié)合多普勒天氣雷達(dá)進(jìn)行中尺度特征分析,得出以下結(jié)論:

(1)此次過程是在副高外圍、200 hPa 高空分流區(qū)及前傾槽結(jié)構(gòu)的背景下,加上晴空輻射增溫,使大氣層結(jié)強(qiáng)烈不穩(wěn)定。低層高溫高濕,低空急流、超低空急流的發(fā)展增強(qiáng)均為特大暴雨的形成提供了充足的水汽和不穩(wěn)定能量。

(2)垂直風(fēng)切變的增強(qiáng)使對(duì)流組織成線狀,高空引導(dǎo)氣流為弱的偏西風(fēng),對(duì)流風(fēng)暴移動(dòng)慢,移動(dòng)方向和線狀對(duì)流長(zhǎng)軸方向一致,并有明顯的后向傳播與合并發(fā)展,造成降水持續(xù)集中在安徽北部地區(qū),形成特大暴雨。引導(dǎo)氣流轉(zhuǎn)為西北氣流并加強(qiáng)后,對(duì)流風(fēng)暴移動(dòng)方向轉(zhuǎn)向短軸,加速南壓,安徽北部降水結(jié)束。

(3)低的自由對(duì)流高度、狹長(zhǎng)狀CAPE 值區(qū)域、強(qiáng)回波主要位于0 ℃層高度以下,暖云層深厚、合適的垂直風(fēng)切變,這些都是高效率強(qiáng)降水的特征。

(4)雷暴高壓和邊界層輻合線的長(zhǎng)期維持是此次過程的一個(gè)顯著特點(diǎn),伴隨著降水過程的始終。邊界層輻合線是重要的觸發(fā)和維持機(jī)制,輻合線呈準(zhǔn)靜止并位于風(fēng)暴后部是造成持久少動(dòng)的后向傳播的主要原因,也是造成此次過程的重要原因。

(5)降水主要位于邊界層輻合線附近的冷側(cè),相比于高壓的位置,強(qiáng)降水中心落區(qū)與雷暴高壓冷中心位置更一致,而邊界層輻合線則與高壓冷池的暖邊界相匹配。邊界層輻合線和強(qiáng)降水之間的相互作用與這二者的相對(duì)位置有關(guān),二者位置較靠近時(shí)邊界層輻合線和強(qiáng)降水皆能穩(wěn)定維持,距離增大后二者皆減弱至消失。

本文從天氣形勢(shì)、環(huán)境背景和中小尺度特征分析了2018 年6 月27—28 日安徽北部的一次局地特大暴雨過程。但為何地面環(huán)境風(fēng)能長(zhǎng)時(shí)間維持強(qiáng)的偏西或西南風(fēng),是不是和大別山區(qū)有關(guān)系?邊界層輻合線后半段和降水相對(duì)維持穩(wěn)定少動(dòng)而前半段卻移動(dòng)較快的原因,還有此次過程主要發(fā)生在夜里,最強(qiáng)時(shí)段在半夜前后,白天就迅速減弱,有明顯日變化,其原因又是什么?這些問題未能解答,仍有待進(jìn)一步的分析研究。

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