2013年8月16—17日本溪地區(qū)暴雨天氣特征分析

于天寵++崔曜鵬++曲驊倩++孫飛馳

摘要 利用常規(guī)天氣資料以及常規(guī)觀測數(shù)據(jù)，從環(huán)流形勢、影響系統(tǒng)、中尺度天氣和物理量場等方面，對2013年8月16—17日本溪地區(qū)發(fā)生的一次暴雨天氣過程的發(fā)生機制、過程特征進行了初步診斷分析。結(jié)果表明，環(huán)流形勢中高層在中緯度以西風(fēng)帶急流以及急流上的短波槽和副熱帶高壓相結(jié)合為主，副高西伸穩(wěn)定維持并形成閉合環(huán)流，東部日本海上副高形成阻塞形勢，有利于槽前暖濕氣流東北上和降水時間延長，副高與西風(fēng)帶急流之間形成較強的能量鋒區(qū)，斜壓擾動作用下轉(zhuǎn)化為動能，激發(fā)為強烈的上升運動，從而產(chǎn)生暴雨天氣。中尺度分析中可以得出，前期500 hPa一直有一干冷區(qū)域維持在降水區(qū)上游，伴隨著急流軸的方向帶來強大的干冷空氣；850 hPa大范圍的顯著濕區(qū)以及準飽和區(qū)，配合受熱帶系統(tǒng)而形成的暖脊，為降水區(qū)提供了深厚的暖濕條件。在今后的預(yù)報中，應(yīng)在大尺度分析的基礎(chǔ)上加強中尺度系統(tǒng)的分析和訂正，對本地區(qū)的暴雨預(yù)報有很好的指示意義。

關(guān)鍵詞 持續(xù)性暴雨；環(huán)流形勢；天氣特征；中尺度分析；遼寧本溪；2013年8月16—17日

中圖分類號 P467 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）24-0209-02

遼寧省是一個多暴雨的地區(qū)，特別是東部山區(qū)，最多41站次，平均9.17站次，最長持續(xù)時間72 h；平均30.4 h。2013年8月16—17日，受蒙古氣旋與華北倒槽共同影響，8月16日8：00至17日8：00本溪市普降暴雨，局部大暴雨。平均降水量：全市70 mm，市區(qū)76 mm，本溪縣64 mm，桓仁縣69 mm；最大降雨出現(xiàn)在本溪縣連山關(guān)鎮(zhèn)，為135 mm。本次過程持續(xù)時間長，以不穩(wěn)定降水為主，降水時段強度較大。

通過歷史經(jīng)驗分析，穩(wěn)定的大尺度天氣形勢、充足的水汽、對流不穩(wěn)定能量的積累及釋放是持久性暴雨產(chǎn)生的3 個主要物理條件[1-3]。暴雨是多尺度天氣系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物，大尺度環(huán)流為暴雨提供有利的背景，中尺度系統(tǒng)是產(chǎn)生暴雨的直接因素之一，許多學(xué)者對其進行過深入研究[4]。由于此次暴雨強度大、局地性強，并伴有雷暴，對人民生活造成了嚴重影響。本文根據(jù)環(huán)流形勢、影響系統(tǒng)和中尺度等方面，對2013年8月16—17日本溪地區(qū)發(fā)生的一次暴雨天氣過程的發(fā)生機制、過程特征進行了初步診斷分析，基本得出本地區(qū)暴雨的預(yù)報著眼點，為今后的預(yù)報業(yè)務(wù)提供了一定的經(jīng)驗積累和指示意義。

1 資料與方法

利用數(shù)值產(chǎn)品、高空圖、地面圖、物理量場、衛(wèi)星云圖、常規(guī)觀測資料對此次過程進行天氣尺度分析、中尺度分析和物理量場分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 天氣尺度系統(tǒng)分析

2.1.1 500 hPa環(huán)流背景高空形勢。16日8：00受到副熱帶高壓西伸加強的影響，位于上方的等高線較為平直，在副高邊緣西藏至內(nèi)蒙古與遼寧交界形成比較強的急流。位于貝湖地區(qū)的冷渦加強發(fā)展，其后部不斷有冷空氣南下影響我國，下部的短波槽不斷發(fā)生發(fā)展。短波槽已經(jīng)生成2支，位于內(nèi)蒙古中部的已經(jīng)開始影響遼寧西部。同時，受南海熱帶系統(tǒng)臺風(fēng)“尤特”影響，副熱帶高壓北抬穩(wěn)定維持，并在我國中部和東部形成閉合環(huán)流，在日本海附近副高穩(wěn)定少動，與西風(fēng)帶高壓脊同位相疊加形成阻塞形勢，16日20：00原位于遼寧省西北的槽已經(jīng)快速東移出我國來到朝鮮北部，本溪市受到槽后西北氣流控制，在遼寧中部偏東有一明顯的輻射區(qū)。西風(fēng)急流軸已東移加強影響遼寧省，配合冷渦底部偏西氣流使得冷空氣不斷侵入遼寧，位于我國中部的副高受到南海熱帶系統(tǒng)“尤特”的影響繼而緩慢東移加強，其東部到達山東半島，日本海上副高繼續(xù)穩(wěn)定維持形成阻塞形式。到17日8：00，副高穩(wěn)定維持，受到西風(fēng)帶急流影響，不斷有短波槽移動影響本溪市，急流偏北上延伸下方的出口處正位于遼寧東部山區(qū)。17日20：00位于貝加爾湖的冷渦已經(jīng)東移北上，其中心已經(jīng)移出我國，西風(fēng)帶急流上的短波槽持續(xù)影響本溪市，副高穩(wěn)定維持，本溪市在19：00左右出現(xiàn)一次強降水天氣過程，但維持時間不長，隨著高空槽的快速東移，降水基本結(jié)束。

2.1.2 850 hPa環(huán)流背景高空形勢。在850 hPa高空圖上，16日8：00遼寧省處在高壓后部西南氣流控制下，內(nèi)蒙古中部地區(qū)的切變沿副高脊線東移北上發(fā)展，內(nèi)蒙古與遼寧交界的暖切變和內(nèi)蒙與吉林交界的冷切變形成相互牽制，暖切變已經(jīng)影響遼寧省西部，配合來自副高暖中心地區(qū)的西南急流形成降水區(qū)，受到高空西風(fēng)帶急流影響，降水區(qū)不斷東移南下影響遼寧全境。16日20：00內(nèi)蒙古暖切變受副高影響，繼續(xù)東移南下影響遼寧與其前部的偏南急流之間形成了強降水區(qū)，而這個降水區(qū)正好位于遼寧東部山區(qū)，強暖濕區(qū)的偏南急流為此次過程提供了有力的動力條件和充足的水汽條件。到17日8：00，隨著熱帶系統(tǒng)的北移西挺以及副高外圍的西南氣流的引導(dǎo)作用，暖濕區(qū)已經(jīng)影響本溪市。位于渤海灣切變南下對本溪市無影響。17日20：00，由于冷渦后部的不穩(wěn)定性以及高空西風(fēng)帶急流的引導(dǎo)作用，在本溪市上空快速生成一切變，維持時間不長，降水結(jié)束之后，本次天氣過程基本結(jié)束。

2.1.3 地面形勢。8月16日8：00海平面氣壓場上，中心位于內(nèi)蒙古中部的低壓維持并發(fā)展，與來自南海的熱帶系統(tǒng)相互影響，受低空急流的引導(dǎo)作用形成一個強的水汽輸送帶。遼寧省正受低壓前部西南氣流控制，在日本海附近為高值區(qū)，并穩(wěn)定維持。8月16日20：00海平面氣壓場上，在熱帶氣旋北上發(fā)展和副高穩(wěn)定持續(xù)影響下，位于內(nèi)蒙古中部的低壓迅速東移北上，日本海高壓穩(wěn)定維持，不僅使降水的落區(qū)穩(wěn)定在遼寧省，而且其后部穩(wěn)定的偏南風(fēng)，形成穩(wěn)定的水汽輸送帶，源源不斷把來自西太平的水汽輸送到遼寧省。而8月17日8：00海平面氣壓場上，中心已經(jīng)移到黑龍江東北部的低壓系統(tǒng)繼續(xù)穩(wěn)定少動，來自南海的熱帶系統(tǒng)隨著西南氣流對遼寧省繼續(xù)提供穩(wěn)定的水汽條件，而受到西太平洋上另一熱帶系統(tǒng)北上影響，日本海高壓也逐漸東退。

2.2 中尺度天氣分析

8月16日20：00，高空500 hPa有一中心溫度露點差44 ℃的干區(qū)位于遼寧大部分地區(qū)，自西向東沿內(nèi)蒙古至遼寧有一急流軸，在急流軸上不斷有冷空氣沿急流方向影響其過境區(qū)域；低空850 hPa遼寧全境處在露點穩(wěn)定>12 ℃的顯著濕區(qū)中，而遼寧北部東部更是處在溫度露點差<1 ℃的準飽和區(qū)內(nèi)，在遼寧中部有溫度脊穩(wěn)定維持，這樣高層干冷、底層暖濕的配置，極利于強對流天氣的發(fā)生。17日8：00，高空500 hPa急流軸向北移動，冷槽劃過遼寧省影響本溪市，其后部的強干冷區(qū)在內(nèi)蒙古建立；低空850 hPa遼寧全境處在露點穩(wěn)定>12 ℃的顯著濕區(qū)中。17日20：00，高空500 hPa急流軸繼續(xù)穩(wěn)定維持，位置對于本溪市而言較偏北，但此時遼寧處在干冷區(qū)域內(nèi)，貝加爾湖不斷有冷空氣沿急流軸下滑影響遼寧??；低空850 hPa遼寧全境處在露點穩(wěn)定>12 ℃的顯著濕區(qū)中，此時本溪市處在溫度露點差<1 ℃的準飽和區(qū)域內(nèi)，而上一時次的溫度脊已經(jīng)影響本溪市。這樣的高低空配置，使不穩(wěn)定性加強，發(fā)生對流性天氣的概率很大，而通過實況驗證，本溪市在17日19：00發(fā)生了雷雨大風(fēng)短時強降水的對流性天氣。

2.3 物理量場分析

8月16日8：00，遼寧省大部分K指數(shù)>36 ℃，水汽比較飽和，為強降水的發(fā)生提供了有力保障；而16日20：00，本溪市CAPE（對流有效位能）>300 J/kg，對流潛式基本形成，不穩(wěn)定能量較強。8月17日8：00，本溪市西部處在K指數(shù)>36 ℃的區(qū)域內(nèi)，水汽條件較好；17日20：00，本溪市CPAE（對流有效位能）>300 J/kg，同樣為對流性天氣的發(fā)生提供了有利的環(huán)境場。

從16日8：00開始底層強輔合抬升高層強輻射抽吸開始建立，這樣的配置一直持續(xù)到17日8：00，強降水也主要集中在這個時段。高層的輻散有利于動力抽吸作用增強，使得次級環(huán)流加強，有利于低層上升運動的增強和維持，使得降水加強并繼續(xù)維持。從16日14：00開始，底層氣旋性旋轉(zhuǎn)加強，高層反氣旋性旋轉(zhuǎn)同樣開始加強，動力條件配置逐漸建立，形成的原因主要就是高低空急流的相互影響和制衡，為強降水的發(fā)生發(fā)展提供了有力的動力條件。

3 結(jié)論與討論

500 hPa中緯度以西風(fēng)帶急流以及急流上的短波槽和副熱帶高壓相結(jié)合為主，副高西伸穩(wěn)定維持并形成閉合環(huán)流，東部日本海上副高形成阻塞形勢，有利于槽前暖濕氣流東北上和降水時間延長，副高與西風(fēng)帶急流之間形成較強的能量鋒區(qū)，斜壓擾動作用下轉(zhuǎn)化為動能，激發(fā)為強烈的上升運動，從而產(chǎn)生暴雨天氣。

850 hPa低空風(fēng)速帶并不強烈，但由于高空副高的穩(wěn)定及西風(fēng)帶急流的引導(dǎo)作用，還是為暴雨的產(chǎn)生提供了所需要的大量水汽，同時也為暴雨的發(fā)生提供大量的不穩(wěn)定能量。850 hPa低空切變東移南下，其右側(cè)有強烈上升運動。

中尺度分析中可以得出前期500 hPa一直有一比較干冷的區(qū)域維持在降水區(qū)上游，伴隨著急流軸的方向帶來強大的干冷空氣；850 hPa大范圍的顯著濕區(qū)以及準飽和區(qū)，配合受熱帶系統(tǒng)而形成的暖脊，為降水區(qū)提供了深厚的暖濕條件。

在今后的預(yù)報中，應(yīng)在大尺度分析的基礎(chǔ)上，加強中尺度系統(tǒng)的分析、訂正以及衛(wèi)星云圖的研究，加強對數(shù)值預(yù)報的物理量診斷分析技術(shù)。

4 參考文獻

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