河源市“3·30”暴雨過程診斷分析

陳銳， 甘海， 段?；?/p>

(河源市氣象局，廣東河源　517000)

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河源市“3·30”暴雨過程診斷分析

陳銳， 甘海， 段海花

(河源市氣象局，廣東河源517000)

摘要：利用Micaps資料、NCEP再分析資料、區(qū)域自動站資料和多普勒雷達資料，對河源市2014年3月30日暴雨過程的環(huán)流背景、物理量診斷、雷達回波演變特征進行了分析。結(jié)果表明：該次降水是屬于華南前汛期中緯多波型暴雨；200 hPa高空急流與850 hPa低空西南急流的配置產(chǎn)生耦合作用，為該次暴雨天氣的形成提供了有利的動力和熱力條件；邊界層弱冷空氣東路侵入觸發(fā)不穩(wěn)定能量，是該次暴雨的觸發(fā)抬升機制；高、低空急流的建立分別使高層由輻合區(qū)轉(zhuǎn)為輻散區(qū)，低層由輻散區(qū)轉(zhuǎn)為輻合區(qū)，形成抽吸作用，使該次暴雨過程中低層水汽通量散度輻合、高層輻散、垂直上升運動、假相當位溫鋒區(qū)等物理量的分布都與暴雨落區(qū)有較好的對應(yīng)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：天氣學(xué)； 暴雨； 中緯多波型； 冷空氣； 河源市

廣東省地處低緯沿海，雨量充沛，4—6月是廣東省的主要雨季(稱為前汛期)。其中暴雨是前汛期影響最大的災(zāi)害性天氣之一，前汛期暴雨發(fā)生的動力和天氣學(xué)機制十分復(fù)雜，許多氣象工作者對此做了研究[1-6]。而3—4月份，廣東地區(qū)處于西風(fēng)帶系統(tǒng)影響和季風(fēng)影響的過度季節(jié)，暴雨的預(yù)報特別是汛期第一場暴雨的預(yù)報難度較大[7]。根據(jù)劉尉等[8]的研究，廣東省各地開汛時間各有差異，而河源處于粵北與珠三角地區(qū)的緩沖地帶，地域南北跨度大，汛期首場暴雨的預(yù)報也更為復(fù)雜。2014年3月30日發(fā)生在河源的暴雨就屬于當年前汛期第一場暴雨，具有降雨強度大、局地性強、降水分布不均勻的特點。本研究利用Micaps資料、NCEP 1°×1°再分析資料、區(qū)域自動站和多普勒雷達資料，從降水特征、環(huán)流背景、水汽條件、熱力條件、動力條件等方面分析該次暴雨的成因，以期為今后汛期首場暴雨預(yù)報提供參考。

1降水實況

2014年3月30日08：00—31日08：00(北京時，下同)，河源市出現(xiàn)了一次暴雨局部大暴雨的降水過程。由雨量分布(圖1)可見，該次暴雨過程的雨量分布特點為：大值區(qū)分布在河源市西南側(cè)，雨量自西南往東北逐漸遞減，且南部降雨大于北部。該次暴雨過程全市100個自動氣象站中有81個站日雨量大于50 mm、32個站日雨量大于100 mm，最大日雨量為215.7 mm，出現(xiàn)在河源市源城區(qū)。

圖1　河源市2014年3月30日08：00—31日08：00雨量分布(單位：mm)

2環(huán)流背景

由500 hPa歐亞范圍環(huán)流形勢發(fā)現(xiàn)，在歐洲西部有阻塞高壓，其下游地區(qū)有一個波長較短的槽脊系統(tǒng)，從新疆地區(qū)到江南南部存在較多短波槽活動，西太平洋副高西脊點位于15°N左右的中南半島附近。因此，該次暴雨過程應(yīng)屬于華南前汛期常見暴雨環(huán)流形勢中的中緯多波型[9]。2014年3月30日20：00(圖2)，河源位于200 hPa高空急流入口處右側(cè)，500 hPa短波槽前，850 hPa低空急流出口處左側(cè)，在貴州南部與湖南中部分別有低渦活動，低渦東部和東南部盛行西南暖濕氣流，有利于暴雨天氣發(fā)生[9]。同時850 hPa切變線右側(cè)的低空急流為該次降水提供了充足的水汽供應(yīng)，而低層?xùn)|路弱冷空氣的侵入，對降水的觸發(fā)與加強起到十分有利的作用[10]，該次降水落區(qū)的高值區(qū)正好位于輻合線的暖區(qū)一側(cè)和地面寬廣的倒槽南側(cè)的不穩(wěn)定區(qū)。

總的來說，是短波槽前暖平流和正渦度平流的作用，使地面低槽發(fā)展，西南氣流加強，高低空急流位置配置較好，同時東路弱冷空氣入侵提供良好的觸發(fā)機制造成該次暴雨過程。

圖22014年3月30日20：00系統(tǒng)配置圖

3物理量特征

3.1散度場

散度的診斷在暴雨預(yù)報中有重要的作用，一方面低空輻合高空輻散是構(gòu)成強上升運動的充分必要條件，另一方面，水汽的匯集也主要靠低空流場的輻合[11]。從3月30日08：00—31日08：00的200 hPa散度場(圖略)河源地區(qū)由輻合區(qū)轉(zhuǎn)為輻散區(qū)，與高空急流的建立相關(guān)聯(lián)。850 hPa水汽通量散度是由弱輻散區(qū)轉(zhuǎn)為輻合區(qū)的一個過程，與低層西南急流的建立相關(guān)聯(lián)(圖3)。

圖3　2014年3月30日850 hPa風(fēng)矢量場(風(fēng)向桿，單位：m/s)與水汽通量散度場(陰影，單位： g·cm-2·hPa-1·s-1)

低層輻合高層輻散形成的抽吸作用提供了良好的動力條件。有研究表明，許多暴雨都發(fā)生在對流層下部水汽通量散度場從輻散轉(zhuǎn)為輻合的區(qū)域[11]，該次暴雨過程也符合此結(jié)論。

此外，還可以發(fā)現(xiàn)在該次降水過程中，850 hPa水汽通量散度負大值區(qū)與暴雨的落區(qū)有很好的對應(yīng)，降水最明顯時段出現(xiàn)在30日中午至夜間，從水汽通量散度場分析圖可以發(fā)現(xiàn)，30日14：00—20：00的850 hPa水汽通量散度輻合高值區(qū)位于河源市西南部，但是北部地區(qū)較早的轉(zhuǎn)為輻散場，不利于北部降水長時間維持。

3.2假相當位溫

假相當位溫(θse)是表征大氣濕度、壓力、溫度的綜合特征量，它的分布反映了大氣中能量的分布，而暴雨發(fā)生的區(qū)域一般有能量鋒區(qū)的存在[12]，暴雨一般發(fā)生在假相當位溫場等值線密集區(qū)。由沿24°N的θse的空間垂直剖面(圖4)可見，高θse舌自西向東伸展至對流層中部，同時850 hPa以下有弱冷舌自東向西伸展，低空西南急流的高θse輸送與低層?xùn)|路淺薄干冷空氣在115°—118°E附近形成鋒區(qū)，暖區(qū)附近θse等值線較密集，河源就位于θse密集帶中。冷空氣向θse高值區(qū)滲透，促使不穩(wěn)定能量釋放，為該次暴雨的產(chǎn)生提供了有利的能量條件。

3.3垂直速度

根據(jù)研究，并不是上升運動強就出現(xiàn)暴雨，如果水汽輸送不夠，強大的上升運動往往導(dǎo)致強對流，降雨量不會很大，有時不是很強的上升運動只要配合可持續(xù)供應(yīng)水汽的環(huán)境條件，也能出現(xiàn)較大的降水[12]。由垂直速度場(圖5)可見，從30日14：00起，河源西部850 hPa上出現(xiàn)一個垂直上升運動中心，隨后逐漸減弱，至20：00，河源西部與南部仍一直維持弱的上升運動，配合持續(xù)偏南氣流的水汽補充，對持續(xù)性降水的出現(xiàn)非常有利，也是該次暴雨西部、南部多，北部少的主要原因之一。

圖4　2014年3月30日08：00 θse沿24°N垂直剖面(單位：K)

圖5　2014年3月30日14：00(a)和20：00(b)的850 hPa垂直速度(單位：Pa/s)

4雷達回波特征

從雷達回波特征來看，該次暴雨過程是一次混合型降水，降水回波從30日凌晨開始出現(xiàn)，一開始表現(xiàn)為較弱的持續(xù)性降水回波，到30日白天這種持續(xù)性降水回波一直在河源市大部分地區(qū)維持，期間不斷有西南至東北向的中尺度強回波帶(颮線)由西向東移,影響河源市西南部(圖6)。因此，受颮線影響的河源西南部地區(qū)降水量要明顯大于北部持續(xù)性降雨的降水量。

圖6　2014年3月30日10：00(a)、14：00(b)和23：00(c)雷達回波(單位：dBz)

5結(jié)論

應(yīng)用Micaps資料、NCEP再分析資料、區(qū)域自動站資料和多普勒雷達資料，對該次出現(xiàn)在河源市的暴雨過程進行診斷分析，得到以下結(jié)論：

1)該次暴雨屬于華南前汛期中緯多波型暴雨。

2)從暴雨發(fā)生過程的高、低空急流配置來看，暴雨落區(qū)主要位于高空急流入口區(qū)右側(cè)，低空急流出口區(qū)左側(cè)，是有利于暴雨發(fā)生的主要部位。

3)邊界層弱冷空氣東路侵入觸發(fā)不穩(wěn)定能量，是該次暴雨的觸發(fā)抬升機制。

4)高、低空急流的建立分別使高層由輻合區(qū)轉(zhuǎn)為輻散區(qū)，低層由輻散區(qū)轉(zhuǎn)為輻合區(qū)，形成抽吸作用，使該次暴雨過程中低層水汽通量散度輻合、高層輻散、垂直上升運動、假相當位溫鋒區(qū)等物理量的分布都與暴雨落區(qū)有較好的對應(yīng)關(guān)系，對暴雨的預(yù)報有一定的指示意義。

5)雷達回波特征表現(xiàn)為積云、層云混合型降水回波。

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收稿日期：2015-04-10

作者簡介：陳銳(1989年生)，男，助理工程師，本科，現(xiàn)主要從事天氣預(yù)報工作。E-mail：263403206@qq.com

中圖分類號：P44

文獻標識碼：A

doi:10.3969/j.issn.1007-6190.2016.01.006

Diagnostic Analysis of a Heavy Rain Process on March 30, 2014 in Heyuan City

CHENRui,GANHai,DUANHai-hua

(Meteorological Bureau of Heyuan City, Heyuan 517000)

Abstract：Using the MICAPS data and NCEP reanalysis as well as regional automatic weather stations and Dopplers data, we studied the circulation background, diagnosed physical quantities and evolutions of radar echoes for a heavy rain on March 30, 2014 in Heyuan City. The result is shown as follows. Taking place in the annually first flooding season, the rain was generated in multiple waves of the mid-latitudes. Its dynamic and thermodynamic conditions were made favorable by a coupling due to the allocation of a 200-hPa upper-level jet stream and 850-hPa low-level southwesterly jet stream. Weak, cold planetary air invaded through an eastern route that triggered instability energy for a lifting mechanism of the rain. The establishment of both the upper-and low-level jet stream changed convergence (divergence) of the upper (low) level into divergence (convergence) to give rise to a sucking effect, making the distribution of physical quantities, such as water vapor flux convergence at the mid-and low-level and divergence at the upper level, vertical ascending motion and pseudo-equivalent potential temperature, well corresponding to the area of heavy rain.

Key words：synoptics; heavy rain; multiple mid-latitude waves; cold air; Heyuan City

陳銳， 甘海， 段?；?河源市“3·30”暴雨過程診斷分析[J].廣東氣象，2016,38(1)：23-26.