延安盛夏一次強(qiáng)降水天氣過(guò)程成因分析

袁 媛，董金芳，陳小婷，胡 皓(.陜西省氣象臺(tái)，西安 7004；.陜西省農(nóng)業(yè)遙感信息中心，西安 7004)

延安盛夏一次強(qiáng)降水天氣過(guò)程成因分析

袁 媛1，董金芳2，陳小婷1，胡 皓1
(1.陜西省氣象臺(tái)，西安 710014；2.陜西省農(nóng)業(yè)遙感信息中心，西安 710014)

利用NCEP1°×1°的6 h再分析資料對(duì)2013年延安地區(qū)盛夏一次強(qiáng)降水天氣過(guò)程進(jìn)行診斷分析。結(jié)果表明：暴雨發(fā)生時(shí)，延安地區(qū)上空高層反氣旋性渦度，低層氣旋性渦度及700 hPa以上強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)為該地區(qū)持續(xù)性強(qiáng)降水的發(fā)生、發(fā)展提供了動(dòng)力條件。暴雨前期700 hPa水汽一部分沿副高外圍從南海進(jìn)入陜西境內(nèi)，另一部分來(lái)自孟加拉灣；暴雨后期延安地區(qū)水汽一部分來(lái)自孟加拉灣，另一部分來(lái)自臺(tái)風(fēng)蘇力外圍的偏東氣流。等θse線密集區(qū)集中在延安附近，是不穩(wěn)定能量集中的區(qū)域，為延安地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降水提供了充足的能量。

強(qiáng)降水；渦度；垂直速度；水汽；延安

1 雨情概況

2013年7月11日08時(shí)至14日08時(shí)，延安地區(qū)普遍出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣過(guò)程。暴雨落區(qū)主要集中在延安北部，累計(jì)降雨量最大為延川縣198.1 mm，其次是延長(zhǎng)縣152.5 mm，再次為延安縣134.9 mm。分析延川、延長(zhǎng)、延安三站的逐小時(shí)雨量發(fā)現(xiàn)(圖略)，強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)段主要集中在11日夜間到12日白天。延川站暴雨日為11日08時(shí)—12日08時(shí)，雨量為131 mm；延長(zhǎng)站的暴雨日為12日08時(shí)—13日08時(shí)，雨量為91.9 mm；延安暴雨日為兩天，分別為11日08時(shí)—12日08時(shí)和12日08時(shí)—13日08時(shí)，雨量分別為62.2 mm和64.5 mm。延安地處黃土高原，年降雨量少，出現(xiàn)暴雨日少，由于地質(zhì)特點(diǎn)和防雨能力較差，一旦發(fā)生持續(xù)性強(qiáng)降水就容易引發(fā)災(zāi)害，因此很有必要對(duì)延安持續(xù)性強(qiáng)降水進(jìn)行研究。井喜等[1]分析了遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)影響陜北突發(fā)性暴雨成因，結(jié)果表明：子長(zhǎng)特大暴雨是由于β中尺度強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)在子長(zhǎng)重復(fù)出現(xiàn)而產(chǎn)生的。朱海利等[2]通過(guò)對(duì)發(fā)生在陜北子長(zhǎng)特大暴雨過(guò)程的各種要素現(xiàn)象分析，認(rèn)為此次特大暴雨是由β中尺度強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)產(chǎn)生的，具有典型的對(duì)流單體形成過(guò)程的特征。劉慧敏等[3]對(duì)2007年秋季陜北一次極端連陰雨過(guò)程的環(huán)流形勢(shì)、動(dòng)力結(jié)構(gòu)、水汽輸送等進(jìn)行了分析。盧珊等[4]對(duì)2011年7月上旬先后發(fā)生在陜北和陜南的兩次暴雨天氣過(guò)程的大尺度環(huán)流特征進(jìn)行對(duì)比分析。這些研究成果為科研人員對(duì)延安暴雨的機(jī)理認(rèn)識(shí)打下了良好的基礎(chǔ)。本文分析總結(jié)2013年7月11日—14日強(qiáng)降水天氣過(guò)程，試圖找到此類天氣的成因和形成機(jī)理，為今后延安持續(xù)性強(qiáng)降水預(yù)報(bào)提供有益的預(yù)報(bào)思路。

2 大尺度環(huán)流特征及影響系統(tǒng)分析

7月10日20時(shí)500 hPa高空?qǐng)D上(圖略)，歐亞中高緯度呈“兩槽一脊”型，高壓脊位于貝加爾湖附近，兩低槽分別位于西伯利亞和鄂霍次克海附近。新疆東部有低槽東移，高原上多短波槽活動(dòng)，副高588 dagpm線控制長(zhǎng)江下游地區(qū)，584 dagpm線控制陜北南部到隴南一帶，陜西受副高外圍西南氣流控制，臺(tái)風(fēng)蘇力位于我國(guó)以東洋面,臺(tái)風(fēng)中心位于135°E、25°N附近。700 hPa高空?qǐng)D(圖略)上，河套—隴東—四川有一切變線。7月11日08時(shí)500 hPa高空?qǐng)D(圖1)上，西伯利亞槽底部分裂的冷空氣向南擴(kuò)散到內(nèi)蒙中東部地區(qū)，內(nèi)蒙中部到青海一線有一低槽，副高584 dagpm線穩(wěn)定略西伸，控制陜北南部，經(jīng)隴南到高原東部一帶，588 dagpm線西伸到長(zhǎng)江中下游附近。臺(tái)風(fēng)蘇力西伸北抬，阻礙副高東退南落，使得副熱帶高壓長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定少動(dòng)，低槽后部的冷空氣與副高外圍的暖濕氣流在陜北上空交綏。700 hPa高空?qǐng)D(圖略)上陜北—寧夏—隴南有一切變，從孟加拉灣到延安南部有明顯的偏南氣流，風(fēng)速為8～10 m/s。850 hPa高空?qǐng)D(圖略)上四川東北部到陜南一帶有偏南風(fēng)輻合和弱切變。12日08時(shí)500 hPa圖上(圖略)西伯利亞槽減弱東南移到貝加爾湖附近，中高緯度低槽向東南移動(dòng)到達(dá)青海東部，副高588 dagpm線東退到河南中部到湖北中部地區(qū)，臺(tái)風(fēng)蘇力移動(dòng)到臺(tái)灣以東，臺(tái)風(fēng)中心位于127°E、27°N附近。13日20時(shí)，500 hPa高空?qǐng)D(圖略)上，新疆東部到青海西部有低槽生成，高原有低值系統(tǒng)維持，低槽前部東移到陜西西部地區(qū)，副高584 dagpm線在40°N附近，588 dagpm線略有東退，臺(tái)風(fēng)蘇力中心位于福州附近。

分析可知:7月11日08時(shí)至14日08時(shí)副高外圍的暖濕氣流與西風(fēng)槽帶來(lái)的冷空氣在陜北上空交綏，低層有切變線相配合，造成延安持續(xù)性強(qiáng)降水天氣。

圖1 2013-07-11T08 500 hPa高度場(chǎng)(實(shí)線，單位為dagpm)和溫度場(chǎng)(虛線，單位為K)

3 物理量場(chǎng)分析

3.1 渦度

從沿110°E渦度垂直剖面圖可以看出，10日20時(shí)36°N上空500 hPa以下為正渦度，500 hPa以上為負(fù)渦度。12日08時(shí)36°N暴雨區(qū)上空，正渦度區(qū)從500 hPa上升到400 hPa，其中心位于600 hPa，數(shù)值為6×10-5s-1(圖2)，這種形勢(shì)一直維持到13日08時(shí)。分析逐小時(shí)雨量分布可以看出延川、延長(zhǎng)、延安三站的降水峰值都出現(xiàn)在12日。13日14時(shí)開(kāi)始，36°N上空正渦度所在的高度下降，降水隨之減弱。由垂直渦度的空間配置與降水量峰值的關(guān)系看出：高層反氣旋性渦度，低層氣旋性渦度，這種配置長(zhǎng)時(shí)間維持在延安上空，對(duì)延安暴雨的發(fā)生、發(fā)展提供了動(dòng)力條件，有利于低層渦旋、切變線的生成，是暴雨發(fā)生的必要條件。

圖2 2013-07-12T08沿110°E渦度垂直剖面圖(單位：10-5s-1)

3.2 垂直速度

2013年7月11日08—20時(shí)沿110°E垂直速度剖面圖(圖略)上,暴雨發(fā)生區(qū)域在37°N附近，700 hPa以下為上升運(yùn)動(dòng)。12日08時(shí)(圖3)，暴雨區(qū)上空有一深厚的上升運(yùn)動(dòng)區(qū),上升運(yùn)動(dòng)從800 hPa伸展到250 hPa,最大中心位于450 hPa處，中心值為-1.8×10-3hPa/s。12日午后上升速度所在高度下降，降水減弱。14日02時(shí)上升速度的最大高度為450 hPa，延川站14日06時(shí)1 h降水量為12.6 mm。由以上分析得出強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放, 為大暴雨產(chǎn)生和維持提供動(dòng)力條件，并與強(qiáng)降水時(shí)段相吻合。

圖3 2013-07-12T08沿110°E垂直速度垂直剖面圖(單位：10-3 hPa/s)

3.3 水汽

分析各層水汽通量矢量演變圖(圖略)可以看出，延安暴雨過(guò)程的水汽主要來(lái)自700 hPa。700 hPa的水汽通量矢量圖(圖略)上,11日08時(shí)延安水汽通量一部分自副高外圍從南海進(jìn)入陜西境內(nèi)，一部分由孟加拉灣進(jìn)入。11日20時(shí)(圖4a)陜北南部水汽通量增大到9 g/(cm·hPa·s)，水汽通量散度為-4×10-7g/(cm2·hPa·s)。11日20時(shí)至12日14時(shí)水汽通量散度輻合大值區(qū)一直維持在陜北南部，充足的水汽條件使陜北南部在12日出現(xiàn)暴雨峰值，延川、延長(zhǎng)、延安三站小時(shí)降雨量均超過(guò)10 mm/h。12日午后水汽通量散度在陜北南部減弱(圖略)，降水也隨之減弱。12日20時(shí)(圖略)臺(tái)風(fēng)蘇力西進(jìn)北上，13日14時(shí)水汽通量矢量圖(圖略)上，水汽隨著臺(tái)風(fēng)蘇力外圍偏東氣流與孟加拉灣向北輸送的水汽一起輸送到陜西。臺(tái)風(fēng)蘇力開(kāi)始遠(yuǎn)距離影響陜北暴雨的形成，其外圍的偏東氣流為暴雨提供水汽條件。14日02時(shí)的水汽通量矢量圖(圖4b)上,延安暴雨的水汽一部分來(lái)自孟加拉灣，一部分來(lái)自臺(tái)風(fēng)蘇力外圍的偏東氣流。水汽通量散度在陜北南部達(dá)到-2×10-7g/(cm2·hPa·s)，偏東氣流和偏南氣流帶來(lái)的水汽在陜北南部輻合，使得強(qiáng)降水在14日凌晨又一次出現(xiàn)，延川14日05時(shí)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，1小時(shí)降水量為12.6 mm。

由以上分析可以得出，暴雨前期700 hPa水汽一部分沿副高外圍從南海進(jìn)入陜西境內(nèi)，一部分來(lái)自孟加拉灣。暴雨后期臺(tái)風(fēng)蘇力西進(jìn)北上，延安暴雨的水汽一部分來(lái)自孟加拉灣，一部分來(lái)自臺(tái)風(fēng)蘇力外圍偏東氣流。

3.4 能量場(chǎng)

7月10日20時(shí)850 hPa等θse圖上(圖略)陜南到關(guān)中北部都是高能區(qū)，中心值為80℃，高能軸位于陜南—河南中部—山東一線，成東北—西南向。代表了高溫、高濕且不穩(wěn)定的暖氣團(tuán)。內(nèi)蒙中部—銀川—西寧沿線以北為θse的低值區(qū)，代表了干冷氣團(tuán)。從圖上可以看出來(lái)自北部的干冷氣團(tuán)夾擠著陜西中南部暖濕氣團(tuán)，形成不同屬性氣團(tuán)的激烈交匯，等θse線密集區(qū)集中在延安附近，是位勢(shì)、濕斜壓不穩(wěn)定能量集中的區(qū)域，蘊(yùn)藏著可供中尺度對(duì)流發(fā)展所必須的不穩(wěn)定能量，為延安地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降水提供了充足的能量。等θse線密集區(qū)這種能量場(chǎng)分布維持到13日08時(shí)，之后能量鋒區(qū)減弱，降水減弱結(jié)束。

圖4 2013-07-11T20(a)和2013-07-14T02(b)700 hPa水汽通量矢量(單位：g/(cm·hPa·s))和水汽通量散度(單位：10-7 g/(cm2·hPa·s)圖

4 結(jié)論

(1)西風(fēng)槽帶來(lái)的冷空氣與副高外圍的暖濕氣流在陜北上空交綏，低層有切變線相配合，造成延安持續(xù)性強(qiáng)降水。

(2)暴雨發(fā)生時(shí)，高層反氣旋性渦度，低層氣旋性渦度，這種配置長(zhǎng)時(shí)間維持在延安上空，對(duì)延安暴雨的發(fā)生、發(fā)展提供了動(dòng)力條件，有利于低層渦旋、切變線的生成，是暴雨發(fā)生的必要條件。

(3)暴雨過(guò)程的水汽主要來(lái)自700 hPa。暴雨前期700 hPa水汽一部分沿副高外圍從南海進(jìn)入陜西境內(nèi)，另一部分來(lái)自孟加拉灣。暴雨后期隨著臺(tái)風(fēng)蘇力的西進(jìn)北上，延安暴雨的水汽一部分來(lái)自孟加拉灣，一部分來(lái)自臺(tái)風(fēng)蘇力外圍的偏東氣流。

(4)等θse線密集區(qū)集中在延安附近，為延安地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降水提供了充足的能量。

[1] 井喜，賀文彬，畢旭，等.遠(yuǎn)距離臺(tái)風(fēng)影響陜北突發(fā)性暴雨成因分析[J].應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2005，16(5):655-662.

[2] 朱海利，杜毓龍，雷崇典.中-β尺度對(duì)流單體造成局地特大暴雨分析[J].咸陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2004(2):48-51.

[3] 劉慧敏，魏娜，萬(wàn)宏衛(wèi).陜北一次秋季連陰雨過(guò)程的天氣動(dòng)力分析[J].陜西氣象，2010(1)：12-13.

[4] 盧珊，賀皓，李建科，等.2011年7月上旬陜西兩次暴雨過(guò)程對(duì)比分[J].陜西氣象，2012(2)：7-12.

袁媛，董金芳，陳小婷，等.延安盛夏一次強(qiáng)降水天氣過(guò)程成因分析[J].陜西氣象，2014(2)：6-9.

1006-4354(2014)02-0006-04

2014-01-16

袁媛(1983—)，女，漢族，河北正定人，碩士，工程師，從事短期預(yù)報(bào)及研究。

中國(guó)氣象局預(yù)報(bào)員專項(xiàng)項(xiàng)目(CMAYBY2014-069);陜西省氣象局預(yù)報(bào)員專項(xiàng)項(xiàng)目(2014Y-20)

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