全思航　胡中明　王婷婷　張同　畢瀟瀟　李依鴻

摘要 根據(jù)Micaps 常規(guī)資料，地面加密觀測(cè)資料、多普勒雷達(dá)資料，詳細(xì)分析了2021年8月10日吉林省中部地區(qū)產(chǎn)生的一次大范圍短時(shí)強(qiáng)降水的成因和觸發(fā)機(jī)制，此次過程是高空低槽、低層低渦共同影響，地面中部地區(qū)多條輻合線觸發(fā)的強(qiáng)對(duì)流過程，具有局地性強(qiáng)、尺度小等特點(diǎn)。雷達(dá)資料表現(xiàn)為：強(qiáng)回波分散對(duì)流單體，質(zhì)心較低且接地，是典型強(qiáng)降水回波特征;VIL值的躍增與下降有助于短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào);同時(shí)，冷池特征的出現(xiàn)對(duì)超強(qiáng)短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)具有一定指示意義。

關(guān)鍵詞 短時(shí)強(qiáng)降水;中尺度輻合線;冷池

中圖分類號(hào)：P458.1+21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2022）02–0046–03

短時(shí)強(qiáng)降水天氣是在有利的大尺度天氣形勢(shì)下，由中小尺度系統(tǒng)觸發(fā)而產(chǎn)生的。但由于此類天氣發(fā)展迅速、歷時(shí)史短、破壞性極大、常引起洪澇等災(zāi)害，因此倍受氣象學(xué)專家的關(guān)注。近年來，伴隨探測(cè)技術(shù)的進(jìn)步和加密觀測(cè)資料的應(yīng)用，越來越多的學(xué)者開始利用新一代多普勒天氣雷達(dá)、自動(dòng)站加密觀測(cè)資料等對(duì)其進(jìn)行研究，并獲得了一些有意義的結(jié)論[1-4]。本研究詳細(xì)分析了2021年8月10日吉林省中部地區(qū)產(chǎn)生的一次大范圍強(qiáng)降水過程成因及觸發(fā)機(jī)制，旨在提高吉林省局地強(qiáng)對(duì)流天氣的認(rèn)識(shí)，為此類災(zāi)害天氣的預(yù)報(bào)積累經(jīng)驗(yàn)，并提供預(yù)報(bào)預(yù)警參考。

1 天氣實(shí)況

2021年8月10日，吉林省出現(xiàn)一次明顯的短時(shí)強(qiáng)降水過程，此次過程累計(jì)降水量16個(gè)加密站超過50 mm，最大日雨量達(dá)87.4 mm，出現(xiàn)在德惠市夏家店街道。全省共66個(gè)加密站出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，主要集中在吉林省中部地區(qū)，當(dāng)日中午12：00開始出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，持續(xù)至當(dāng)日23：00，主要強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)段為17：00～20：00，最強(qiáng)小時(shí)降水出現(xiàn)在德惠市夏家店街道，出現(xiàn)時(shí)間為17：00，小時(shí)雨強(qiáng)為57.4 mm。

此次過程具有影響范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、尺度小、局地性強(qiáng)等特點(diǎn)，是一次典型的低渦背景影響下的強(qiáng)降水過程。針對(duì)此次過程的發(fā)生，主要探討2個(gè)問題：（1）此次過程的對(duì)流表現(xiàn)為只有短時(shí)強(qiáng)降水，而沒有冰雹、雷暴大風(fēng)等其他強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生;（2）在德惠的夏家店街道出現(xiàn)了較大的極端短時(shí)強(qiáng)降水。

2 環(huán)流背景及主要影響系統(tǒng)

本次過程主要受高層高空淺槽配合低層低渦共同影響，淺槽位于黑龍江地區(qū)，850 hPa存在低渦切變，位于吉林省南部地區(qū)，隨著時(shí)間推移低渦北抬逐漸影響吉林省中部，17：00低渦中心位于吉林省中部偏南，同時(shí)配合850 hPa相對(duì)濕度條件來看，在17：00存在一條明顯的干濕邊界線位于長(zhǎng)春吉林交匯（圖1a），初步認(rèn)為這是長(zhǎng)春地區(qū)產(chǎn)生較強(qiáng)短時(shí)強(qiáng)降水的原因之一。從08：00的實(shí)況中尺度分析圖（圖1b）可以看出，此次過程動(dòng)力抬升條件較好，吉林省中西部地區(qū)850 hPa與500 hPa溫度差達(dá)到24℃以上，濕度大，中東部地區(qū)850 hPa溫度露點(diǎn)差大于8℃以上，綜合考慮吉林省中部地區(qū)高低層動(dòng)力、熱力、水汽條件配合較好，具有強(qiáng)對(duì)流發(fā)生的條件。

3 物理量診斷及觸發(fā)條件分析

3.1 物理量診斷

K指數(shù)是衡量大氣層結(jié)穩(wěn)定度的重要參數(shù)，而Cape值的大小一般代表了對(duì)流的強(qiáng)弱。從長(zhǎng)春地區(qū)08：00的訂正探空可以看出（圖2），Cape為942.7 kJ，K指數(shù)達(dá)31.3℃，抬升指數(shù)達(dá)-3.7伴有明顯上升運(yùn)動(dòng)，T85>25，符合我省出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流的指標(biāo)。在本次過程中，濕層較厚，達(dá)4 800.7 m，低層有弱冷空氣侵入，中高層無明顯冷空氣，0～6 km垂直風(fēng)切變較小，無喇叭口形態(tài)，逆溫條件不明顯，雷暴大風(fēng)發(fā)生可能性較小;同時(shí)可以看出零度層高度較高，在6.5 km左右，冰雹發(fā)生的可能性也較小。從探空?qǐng)D可以看出是典型強(qiáng)降水探空形態(tài)，這就解釋了為什么此次過程以短時(shí)強(qiáng)降水為主。

3.2 觸發(fā)條件

強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生是在有利的大環(huán)流背景下，由中小尺度系統(tǒng)觸發(fā)而產(chǎn)生的。由降水期間自動(dòng)站的風(fēng)場(chǎng)演變可以看出（圖3），14：00前后在吉林省吉林、白山、延邊西部地區(qū)存在分散的地面輻合線，此時(shí)在上述地區(qū)已經(jīng)發(fā)生分散對(duì)流，17：00前后，輻合線在吉林省中部地區(qū)形成，該輻合線形成時(shí)間與中部一帶對(duì)流發(fā)展時(shí)間基本一致;此輻合線在20：00繼續(xù)維持，主要影響吉林省中部地區(qū)。

4 雷達(dá)特征及強(qiáng)降水成因分析

4.1 雷達(dá)特征分析

組合反射率因子是多普勒雷達(dá)在體掃過程中所有層次上最大回波的體現(xiàn)，由多普勒雷達(dá)組合反射率因子可以看出，回波從15：56逐漸西移加強(qiáng)影響強(qiáng)降水發(fā)生地區(qū)，在16：07呈現(xiàn)明顯小而強(qiáng)對(duì)流單體，回波強(qiáng)度達(dá)55 dBz，16：18繼續(xù)影響，隨后逐漸減弱（圖4）。從強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)刻的對(duì)流單體趨勢(shì)可以看出，整個(gè)單體回波最大反射率達(dá)50～60 dBz，液態(tài)水含量呈現(xiàn)明顯先增后降，在16：07 VIL值達(dá)最大，為30 g/m2，隨后下降釋放，與強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)刻相吻合，整個(gè)回波頂高在6 km左右，質(zhì)心高度3 km，回波接地，強(qiáng)降水回波特征明顯（圖5）。

4.2 強(qiáng)降水成因分析

本次過程在德惠夏家店街道小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)到57.4 mm，小時(shí)降水量較大，分析該站逐小時(shí)溫度降水發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)降水過程發(fā)生前，也就是當(dāng)日16：00出現(xiàn)了一個(gè)明顯的降溫 ，隨后產(chǎn)生了超強(qiáng)小時(shí)降水量（圖4）。深究其原因發(fā)現(xiàn)，從逐10 min降水時(shí)序圖可以看出強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)間主要是在16：20～16：30之間，同時(shí)此時(shí)地面配合明顯輻合線（圖5）。也就是說強(qiáng)降水開始前，地面氣壓迅速降低，地面風(fēng)速迅速增大，地面氣溫陡降（圖6），出現(xiàn)明顯的冷池現(xiàn)象，這與冷池和風(fēng)切變抗衡下新單體的生成模型相一致[5-6]，考慮這就是德惠市夏家店出現(xiàn)較大的極端短時(shí)強(qiáng)降水的原因。

5 結(jié)論

（1）此次過程受高層低槽配合低層低渦共同影響，地面中部地區(qū)多條輻合線觸發(fā)。物理量條件配合較好，濕層深厚，零度層高度較高，低層有弱冷空氣卷入，是一次典型的強(qiáng)降水過程，具有局地性強(qiáng)、尺度小等特點(diǎn)。

（2）雷達(dá)特征主要以分散對(duì)流為主，最強(qiáng)單體回波強(qiáng)度達(dá)60 dBz，回波質(zhì)心較低且接地，具有典型強(qiáng)降水回波特征。VIL值較大，最大達(dá)30 g/m2，先增后降，與強(qiáng)降水時(shí)間變化吻合。

（3）分析小尺度發(fā)現(xiàn)德惠夏家店降水出現(xiàn)冷池特征，考慮這是導(dǎo)致此處出現(xiàn)超強(qiáng)降水原因。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis on the Formation Mechanism of a Short-term Heavy Precipitation Process

QUAN Sihang et al（Meteorological Observatory of Jilin Province， Yanbian， Jilin 133000）

Abstract According to the conventional micaps data， ground-encrypted observation data， and Doppler radar data， the cause and trigger mechanism of a large-scale short-term heavy precipitation in the central area of Jilin province on August 10， 2021 are analyzed in detail. The process is The high-altitude low trough and the low-level low vortex jointly affect the strong convection process triggered by multiple convergence lines in the central area of the ground. It has the characteristics of strong locality and small scale. The performance of radar data showed that： strong echoes were scattered and convective， with a low center of mass and grounding， which was a typical feature of heavy precipitation echo; the jump and decrease of VIL value are helpful to the forecast of short-term heavy precipitation. At the same time， the appearance of the cold pool feature had a certain indication significance for the forecast of super short-term heavy precipitation.

Key words Short-term heavy precipit-ation; Mesoscale convergence line; Cold pool

作者簡(jiǎn)介 全思航（1992—），女，吉林汪清人，助理工程師，碩士，主要從事短時(shí)臨近天氣預(yù)報(bào)工作。

收稿日期 2021-11-20