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      玉林市兩次冬季暴雨過程分析

      2016-10-31 05:38:47陸秋霖陳明璐胡勇林
      氣象研究與應(yīng)用 2016年2期
      關(guān)鍵詞:支槽散度玉林市

      陸秋霖,陳明璐,胡勇林

      (玉林市氣象局,廣西玉林,537000)

      玉林市兩次冬季暴雨過程分析

      陸秋霖,陳明璐,胡勇林

      (玉林市氣象局,廣西玉林,537000)

      利用常規(guī)觀測資料、自動站雨量資料以及6h一次的NECPFNL分析資料(水平分辨率為1°×1°)等,對2016年1月27日20時~28日20時和2013年12月13日20時~16日20時玉林市兩次冬季暴雨過程進行診斷分析,結(jié)果表明:兩次冬季暴雨過程均主要受南支槽東移和切變線的影響,西南氣流為這兩次過程提供了大量的水汽。低層輻合高層輻散促進上升運動發(fā)展,觸發(fā)了大氣層結(jié)的不穩(wěn)定度,而K指數(shù)對暴雨的預(yù)報有一定的指示作用。

      玉林;冬季;暴雨;水汽;K指數(shù)

      玉林市位于廣西東南部,屬亞熱帶季風(fēng)氣候,冬季(12月—次年2月)受東北季風(fēng)控制,降雨較少,冬季暴雨事件是一種小概率事件,預(yù)報難度大。近年來隨著氣候異常變化,玉林市冬季暴雨發(fā)生的頻率逐漸增多,國家和社會對冬季暴雨的預(yù)報提出了更高的要求,而弄清楚冬季暴雨的影響系統(tǒng),對于提升預(yù)報能力具有重要的意義。凌穎[1]等對廣西冬季暴雨事件的特征及影響天氣系統(tǒng)進行分析,表明冬季暴雨事件主要影響系統(tǒng)是南支槽東移和冷空氣南下共同影響,與充沛的水汽、強烈的對流不穩(wěn)定和輻合上升運動密切相關(guān)。也有一些氣象學(xué)者對冬季暴雨的環(huán)流背景和暴雨維持的物理機制等方面進行了分析[2-7]。本文選取玉林市具有不同特征的兩次冬季暴雨過程(2016年1月27日~28日過程持續(xù)時間短、強度強和2013年12月13日~16日過程持續(xù)時間長、累積雨量大)進行診斷分析,得到一些對玉林市冬季暴雨發(fā)生發(fā)展條件的認識,為冬季暴雨的預(yù)報提供一些參考依據(jù)。

      1 天氣實況

      2016年1月27日20時~28日20時(簡稱過程1)和2013年12月13日20時~16日20時(簡稱過程2),玉林市普降暴雨,局部大暴雨。通過對全市自動雨量站的降雨量統(tǒng)計得到如下特點:

      (1)暴雨區(qū)域:過程1玉林市大部出現(xiàn)了暴雨,其中大暴雨主要出現(xiàn)在玉林市東南部,并伴隨有雷暴天氣,最大雨量為博白新田鎮(zhèn)291mm。過程2中14日暴雨主要出現(xiàn)在玉林市北部,15日降水強度略減小,暴雨范圍縮小在玉林市東部,16日降水再次加強,玉林市大部都出現(xiàn)了暴雨,整個過程雨量超過100mm,過程最大雨量為興業(yè)蒲塘鎮(zhèn)212.4mm。

      (2)降雨等級:過程1中玉林市出現(xiàn)了134站暴雨,63站大暴雨和1站特大暴雨。而過程2中,玉林市出現(xiàn)了7站暴雨,201站大暴雨,其中日暴雨多達301站次,大雨256站次(表1)。

      (3)降雨持續(xù)時間及強度:過程1的持續(xù)時間短、強度強,小時雨強最大為33mm,接近汛期暴雨降水強度,累計雨量創(chuàng)歷史同期新高。過程2的持續(xù)時間較長,小時雨量都在15mm以下,一般為1~10mm,24小時雨量達到暴雨,但沒有出現(xiàn)大暴雨。

      表1 玉林市兩次冬季暴雨過程大雨以上站數(shù)逐日演變(單位:站)

      2 環(huán)流形勢

      如圖1所示,過程1中500hPa中高緯呈兩槽一脊,烏拉爾山地區(qū)為脊。孟加拉灣有南支槽發(fā)展,槽底伸至20゜N以南,槽線在90゜~95゜E附近擺動。副熱帶高壓西伸到100゜E附近,穩(wěn)定控制南海中北部,整個玉林市處于南支槽前和副高西北側(cè)的西南氣流控制。27日08時700hPa廣西受西南急流控制,到27日20時,桂南轉(zhuǎn)為偏南急流,在桂中有風(fēng)向輻合;27日08時850hPa桂林為西南風(fēng),桂南為偏南風(fēng),20時,梧州的偏南風(fēng)加強到16m.s-1,北海和陽江轉(zhuǎn)為8m.s-1和6m.s-1的西南風(fēng),??跒?m.s-1的東南風(fēng),28日08時北海、梧州為14m.s-1的西偏南風(fēng),陽江為6m.s-1的西北風(fēng),??诩訌姙?6m.s-1的偏南風(fēng),在桂東南有風(fēng)向、風(fēng)速的輻合。27日地面冷高東移出海,廣西為倒槽形勢,等壓線呈南-北走向,為變性高壓后部回流的東南氣流控制,這樣的形勢非常有利于廣西暴雨的產(chǎn)生。29日新一股弱冷空氣南下影響廣西,降水結(jié)束。

      過程2中500hPa中高緯也呈兩槽一脊的形勢,但在貝加爾湖地區(qū)為脊,推動脊前的東北冷渦緩慢東移入海,偏北氣流帶動冷空氣不斷南下。孟加拉灣有南支槽發(fā)展,四川盆地有高原槽東移,廣西上空為西南急流控制。副高在南海東南部擺動,隨著南支槽的東移東退到菲律賓以東洋面。13日20時700hPa南寧和梧州為西偏南風(fēng),北海為西南風(fēng),在桂東南有風(fēng)向輻合;14日08時,廣西上空的西南風(fēng)加強成急流,梧州站由西南風(fēng)轉(zhuǎn)為東南風(fēng),有氣旋型彎曲;20時,切變線南壓至桂北,桂南為槽前的西南急流。13日08時,850hPa桂林為偏北風(fēng),桂南為西南風(fēng),海南至陽江一帶為東南風(fēng),到了20時,梧州轉(zhuǎn)為偏北風(fēng),桂南為東南風(fēng),冷暖空氣交匯,切變輻合強,但并沒有出現(xiàn)急流;14日20時,北海轉(zhuǎn)偏南風(fēng),切變線北抬至桂中,梧州與陽江的東南風(fēng)加強成急流,有利于南海水汽的輸送;15日08時,桂北的偏北風(fēng)加大,切變線強度增強,15日20時至16日08時,切變線再次南壓到桂東南。地面冷高壓中心一直維持在蒙古一帶,靜止鋒在廣西沿海擺動,13日前廣西已受冷空氣影響,并不斷有新冷空氣補充,隨著冷空氣和切變線的南壓、南支槽東移,暴雨帶自西北向東南推進。直到南支槽減弱移出、850hPa廣西全轉(zhuǎn)了偏北風(fēng),降水才趨于結(jié)束。

      綜合以上分析,兩次過程500hPa均為兩槽一脊的形勢,副高較常年同期偏強、位置偏西,孟加拉灣有南支槽在95゜E附近緩慢東移,廣西處于南支槽前西南氣流控制,中低層有急流輸送大量的水汽。但過程1有暖區(qū)暴雨的特征,地面為變性高壓后部回流的東南氣流影響,低層在桂東南有西南風(fēng)和東南風(fēng)的輻合,除了來自孟加拉灣的水汽,還有來自南海的水汽,大量的水汽輸送有利于暴雨強度的增強;過程2具有鋒面暴雨的特征,副高西南側(cè)的東南氣流向華南輸送了大量的暖濕氣流,低層有冷式切變在桂南,冷暖空氣交匯,切變輻合強,地面靜止鋒在沿海一帶擺動,其后不斷有新冷空氣補充南下影響玉林市。

      圖1 2016年1月28日08時(上)、2013年12月14日08時(下)500hPa、850hPa形勢場

      3 物理量場

      3.1水汽條件

      充沛的水汽是暴雨產(chǎn)生的重要條件之一,對兩次過程的相對濕度做剖面圖可以發(fā)現(xiàn),降水期間,過程1中850hPa以下相對濕度維持在90%以上,再往上相對濕度急劇減小,上干下濕,有利于大氣不穩(wěn)定發(fā)展,易產(chǎn)生雷暴。過程2中700hPa以下相對濕度一直維持在90%以上,400hPa以上相對濕度才較小,濕層深厚,為暴雨的持續(xù)發(fā)展提供了充足的水汽。

      分析水汽通量散度分布圖,發(fā)現(xiàn)降水期間,水汽通量散度主要在500hPa以下為負值,850hPa和700hPa玉林市的水汽通量散度數(shù)值都在-2*10-7g· cm-2hPa-1s-1以下,過程1雖然850hPa有大面積的水汽輻合中心,最大為-40*10-7g·cm-2hPa-1s-1,但范圍較暴雨范圍更廣、位置偏南,而暴雨落區(qū)與700hPa水汽通量散度的負值區(qū)較一致,隨著700hPa水汽輻合區(qū)向廣東省轉(zhuǎn)移,玉林市的暴雨天氣趨于結(jié)束。過程2從12h雨量分布來看,700hPa、850hPa水汽輻合區(qū)與降雨落區(qū)都較一致,但水汽通量散度值均比過程1的小,850hPa輻合中心最大為-33*10-7g·cm-2hPa-1s-1,隨著中低層水汽通量散度值的減小,此次暴雨過程趨于結(jié)束。

      綜合以上分析,兩次過程的水汽充足,降水落區(qū)均與700hPa水汽輻合區(qū)較一致。過程1的低空有兩支急流輸送水汽,水汽輻合更強,暴雨強度更大;過程2只有一支急流輸送水汽,輻合較弱,暴雨強度也較弱,但濕層深厚,降水持續(xù)時間更長。

      3.2動力條件

      分析兩次過程的散度場,如圖2,發(fā)現(xiàn)降水期間,過程1主要在700hPa以下散度為負值,在27日20時700hPa有輻合中心-20*10-5s-1,300hPa有輻散中心28*10-5s-1,高層輻散大于低層輻合,形成強烈的抽吸作用,有利于大氣不穩(wěn)定能量在玉林上空堆積,促進上升運動發(fā)展。過程2主要在500hPa以下為負值,在14日08時在925hPa、700hPa均出現(xiàn)了-21*10-5s-1的輻合中心,300hPa有18*10-5s-1的輻散中心,15日散度減弱,到20時,850hPa散度增強到-33*10-5s-1,16日08時輻合中心上升到700hPa,并在300hPa出現(xiàn)33*10-5s-1的輻散中心。

      圖2 2016年1月27日~28日(左)、2013年12月13日~16日(右)散度時間-高度剖面圖

      垂直速度是上升運動最直接的反應(yīng),對兩次過程的垂直速度做剖面圖可以發(fā)現(xiàn),在降水期間,兩次暴雨過程的垂直速度均有所增強,高低空均為一致的上升氣流,垂直環(huán)流較深厚,上升運動強中心出現(xiàn)在500~400hPa附近,過程1上升氣流最強達到了-1.6Pa/s,過程2達到-0.55Pa/s。

      綜合以上分析可以發(fā)現(xiàn),兩次過程的散度都較好的反映降水的主要時間段,高層輻散低層輻合有利于上升運動發(fā)展,過程1的上升速度場比過程2的要好,更有利于強降水的發(fā)生。

      3.3K指數(shù)

      K指數(shù)(K=(T850-T500)+Td850-(T-Td)700)是表征水汽及層結(jié)穩(wěn)定的一個綜合物理量,反映了大氣層結(jié)穩(wěn)定的情況,其值越大表明大氣越不穩(wěn)定。兩次暴雨過程中,K指數(shù)在暴雨發(fā)生前就不斷的增大,過程1在27日20時出現(xiàn)最大值為32℃,隨著降水的發(fā)生K指數(shù)逐漸回落。過程2在13日20時出現(xiàn)最大值為33℃,隨著降水的發(fā)生K指數(shù)逐漸減小到27℃,在15日08時再一次增大到29℃,20時后低層逐漸轉(zhuǎn)為偏北氣流控制,K指數(shù)迅速降低,層結(jié)趨于穩(wěn)定。30℃以上的K指數(shù)在冬季算是很高了,說明在暴雨前夕及期間,玉林市上空有一片不穩(wěn)定區(qū),與暴雨區(qū)有較好的對應(yīng)關(guān)系,這對暴雨的預(yù)報有一定的指示作用。

      4 總結(jié)

      (1)兩次冬季暴雨過程都是發(fā)生在孟加拉灣南支槽東移過程中,副熱帶高壓較常年同期偏強、位置偏西。過程1低層有西南風(fēng)和東南風(fēng)的輻合,地面等壓線呈南-北走向,有暖區(qū)暴雨的特征;過程2低層有冷式切變在桂南一帶擺動,地面靜止鋒在沿海擺動,其后部有新冷空氣補充南下。

      (2)兩次冬季暴雨過程水汽條件較好,低層均出現(xiàn)了水汽輻合中心,降水落區(qū)與700hPa水汽輻合區(qū)較一致。但過程1玉林市上空上干下濕,有利于大氣不穩(wěn)定發(fā)展,易發(fā)生雷暴天氣;過程2濕層深厚,為暴雨的產(chǎn)生和持續(xù)提供了充足的水汽。

      (3)兩次暴雨過程的垂直上升速度均有所增強,高層輻散低層輻合,有利于大氣不穩(wěn)定能量在玉林上空堆積,K指數(shù)在暴雨發(fā)生前就增大到30℃以上,隨著降水的發(fā)生逐漸回落。

      [1]凌穎,黃海洪,何慧,等.廣西冬季暴雨事件的特征及影響天氣系統(tǒng)分析[J].廣西科學(xué)院學(xué)報,2005,21(1):47-50,55.

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      Analysis of two winter rainstorm processes in Yulin

      LU Qiu-lin,Chen Ming-lu,Hu Yong-lin
      (Yulin Municipal meteorological Service,Yulin Guangxi,537000)

      Based on the conventional observation data,the automatic stations rainfall data and NCEP FNL(Final)(1°×1°)every six hours,two winter rainstorm processes in Yulin of January 27th-28th in 2016 and December 13th to 16th in 2013 were analyzed.The results show that:the two winter rainstorm processes are mainly influenced by eastward southern trough and shear line,and the southwest wind provides large amount of water vapor.Low-level convergence and high-level divergence promoted the development of upward movement,and triggered the instability of the atmosphere.So the K index has certain indicative function in forecasting rainstorm.

      Yulin;winter;rainstorm;water vapor;K index

      P458.1+21.1

      A

      1673-8411(2016)02-0055-04

      2016-01-15

      陸秋霖(1992-),女,廣西北流人肋工,從事天氣預(yù)報工作。

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