2012年6月27—29日中衛(wèi)市暴雨與同期水汽和上升運動的垂直結(jié)構(gòu)關(guān)系分析

楊苑++高杰++錢倩霞++百春燕++王麗婧

摘要 利用常規(guī)觀測資料、本地自動站資料和NCEP/NCAR 1°×1° 6 h再分析資料等，對中衛(wèi)市2012年6月27—29日的暴雨與同期水汽和上升運動的垂直結(jié)構(gòu)關(guān)系成因進行分析。結(jié)果表明，此次暴雨高、低空均形成有利于寧夏大降水產(chǎn)生的“東高西低”形勢；地面場上形成有利于近地面層水汽輸送的回流形勢；700 hPa伴有低空急流及較強的風(fēng)速切變與輻合。從對流層頂至850 hPa，相對濕度達(dá)到90%以上，且持續(xù)時間較長，有利于暴雨的產(chǎn)生。低層強水汽通量輻合不僅為暴雨區(qū)提供了充沛水汽，也促使水汽在垂直方向上從低層向高層輸送，從而增強大氣垂直上升運動發(fā)展。

關(guān)鍵詞 暴雨；環(huán)流形勢；水汽通量；水汽通量散度；垂直速度；寧夏中衛(wèi)；2012年6月27—29日

中圖分類號 P458.1+21.1 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）08-0228-02

暴雨是各種尺度天氣系統(tǒng)相互作用的結(jié)果，而直接影響系統(tǒng)是中尺度系統(tǒng)。國內(nèi)外氣象人員均高度重視暴雨天氣，多次從不同角度對暴雨成因加以研究。其中，王愛君等[1]對2010年7月19日發(fā)生在華北地區(qū)的西南渦暴雨過程分析中指出，此次暴雨過程低空急流將水汽不斷地向暴雨區(qū)輸送，高、低空急流的耦合作用促進了上升運動；賀程程等[2]在2010年4月21日鄂東南出現(xiàn)的農(nóng)業(yè)致災(zāi)暴雨分析中指出，此次暴雨過程是在高空低槽、西南低渦、切變線、低空急流以及地面暖倒槽共同作用下發(fā)生的；白 玲等[3]對2011年7月28日寧夏中衛(wèi)市區(qū)域性暴雨成因分析中指出，在“東高西低”環(huán)流形勢下，200 hPa西風(fēng)急流、500 hPa冷槽、700 hPa低渦和切變線的建立，以及850 hPa冷暖空氣的快速交替和副熱帶高壓的穩(wěn)定北上，導(dǎo)致了此次暴雨天氣的發(fā)生。

本文利用常規(guī)高空觀測資料、本地自動站資料和NCEP/NCAR 1°×1° 6 h再分析資料等，從環(huán)流形勢分析中衛(wèi)市2012年6月27—29日的暴雨產(chǎn)生背景，著重探討水汽和上升運動的垂直結(jié)構(gòu)與中衛(wèi)市暴雨的關(guān)系，以更好地把握暴雨落區(qū)。

1 降水實況

2012年6月27日3：00至29日7：00，中衛(wèi)市大部地區(qū)累計降雨量達(dá)40.0 mm以上，部分地區(qū)降雨量達(dá)50.0 mm以上，降水中心位于中寧堿溝山、海原縣城，降水量分別達(dá)72.6、62.3 mm。降水主要分2個時段：第一時段27日3：00—19：00，其中，27日4：00—16：00，全市共有7個自動站出現(xiàn)暴雨，大降水區(qū)域位于海原以北地區(qū)；第二時段28日15：00至29日7：00，其中，28日15：00至29日2：00，中寧、海原共有3個站點出現(xiàn)暴雨（12 h降水量30.6～40.5 mm），大降水區(qū)域位于興仁以南地區(qū)。

2 環(huán)流形勢與主要影響系統(tǒng)分析

2.1 500 hPa高空形勢

6月25日8：00，烏拉爾山高脊東移到80°E，貝加爾湖低槽發(fā)展為低渦，其中心位于貝加爾湖南部地區(qū)，并有 -20 ℃的溫度中心配合，低渦東側(cè)的高脊發(fā)展。26日20：00，貝加爾湖低渦旋轉(zhuǎn)東移北上，原位于海上的副熱帶高壓西進北上，與其北部高脊合并加強并向北發(fā)展，形成利于中衛(wèi)地區(qū)降水的“東高西低”形勢。27日8：00，貝加爾湖低渦繼續(xù)東移北上，同時副熱帶高壓及副高北部的高脊進一步向北發(fā)展，阻擋了貝加爾湖低渦的東移，低渦后部的冷空氣南下與副高西北側(cè)的暖濕空氣在中衛(wèi)市上空交匯，造成中衛(wèi)市海原以北地區(qū)出現(xiàn)暴雨；28日，副熱帶高壓西進，貝加爾湖主槽過境，中衛(wèi)市興仁以南地區(qū)再次出現(xiàn)暴雨。即2次強降雨時段：27日出現(xiàn)在580線北抬過程中，28日出現(xiàn)在584線北抬；受東高的阻擋，貝湖低渦移動緩慢，其后部不斷擴散南下的冷空氣與穩(wěn)定維持的低空急流在寧夏地區(qū)上空交匯造成持續(xù)時間較長的中衛(wèi)市強降雨[4-5]。

2.2 700 hPa急流與切變

由圖1可知，700 hPa高空，6月26日，在“東高西低”的大形勢下，高原低渦東部與308線西側(cè)的東南氣流，自西太平洋一直伸向甘肅西北部。6月27日8：00，自重慶北部、四川東北部、中衛(wèi)市南部形成東南風(fēng)低空急流，風(fēng)速由12 m/s向北增大18 m/s，至中衛(wèi)市北部又減小為4 m/s。中衛(wèi)市上空有較大的風(fēng)向風(fēng)速輻合，在低空急流與切變共同作用形成中衛(wèi)市暴雨。28日，高原低渦在原地持續(xù)，貝加爾湖低槽東移，中衛(wèi)市再次出現(xiàn)較大降水。29日，高原低渦西南下至四川南部，貝加爾湖東部的高壓減弱，貝加爾湖低槽移出中衛(wèi)地區(qū)后，降水結(jié)束。

2.3 地面形勢

6月26日，新疆、青海、河西走廊、內(nèi)蒙古西部均為低壓控制，高壓單體呈西北東南向帶狀分布，分別位于貝加爾湖西北部、內(nèi)蒙古東部至朝鮮東北部。27日，冷空氣從蒙古西北部分股南下至青海南部，原位于內(nèi)蒙古西部的高壓中心移至朝鮮東北部的海面上，中衛(wèi)地區(qū)受兩高之間的低壓控制，在西部冷空氣與東部回流的共同作用下，中衛(wèi)市出現(xiàn)了較大的降水。28日，蒙古中部的冷空氣自北南下至中衛(wèi)市及青海東部地區(qū)，中心位于朝鮮東北部海面上的高壓加強，在回流及冷空氣作用下，中衛(wèi)市再次出現(xiàn)大降水。29日，朝鮮東北部高壓減弱，回流形勢消退，降水結(jié)束。

3 水汽條件

3.1 相對濕度分析

根據(jù)中衛(wèi)、中寧、興仁、海原4個觀測站相對濕度的時間序列可以看出，中衛(wèi)市相對濕度變化趨勢基本一致，存在兩大相對濕度超過90%的持續(xù)時段，分別為26日后半夜至27日下午、28日午后至28日前半夜，與大降水時段相符。同時可以看出，第一時段內(nèi)，4個觀測站200～850 hPa附近相對濕度均達(dá)到90%以上，為大降水的產(chǎn)生提供了持續(xù)充足的水汽；第二時段，中衛(wèi)、中寧200～600 hPa相對濕度均達(dá)到90%以上，中低層相對濕度為80%左右，而興仁、海原200～850 hPa附近相對濕度均達(dá)到90%以上，南部的水汽條件比北部有利，符合第二時段大降水區(qū)域出現(xiàn)在興仁以南的實況。由此可以得出，從對流層頂至850 hPa，相對濕度達(dá)到90%以上，且持續(xù)時間較長，有利于暴雨的產(chǎn)生。

3.2 水汽通量分析

700 hPa上，27日2：00，中衛(wèi)市自南向北由6 g/（hPa·m·s）增大至12 g/（hPa·m·s），水汽通量大值區(qū)從中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)延伸至四川東部，至14：00，高值區(qū)穩(wěn)固在寧夏南部，中衛(wèi)市水汽通量亦穩(wěn)定增大至8～16 g/（hPa·m·s）。至20：00，西北氣流南下，暖濕氣流輸送帶東退至寧夏偏東地區(qū)。中衛(wèi)市27日降水主要在3：00—19：00，與大降水情況基本符合。相對于27日水汽通量來說，由于冷空氣過境，北風(fēng)加強，南風(fēng)減弱東退，28日水汽通量較小。主要降水時段內(nèi)，西北冷空氣已進入寧夏北部，由于來自南海的水汽直接北上進入寧夏中南部與南下冷空氣綏聚，造成再次降水。其中，28日14：00，中衛(wèi)市水汽通量<4 g/（hPa·m·s），至20：00，為一大值區(qū)，6～9 g/（hPa·m·s），到29日2：00，中衛(wèi)市受西北氣流控制，水汽通量降為0～3 g/（hPa·m·s），亦與降水情況較為相符。綜合看來，27日水汽通量大值區(qū)的穩(wěn)定存在為暴雨發(fā)生提供了充足的水汽，28日水汽通量的變化基本與降水趨勢一致。

3.3 水汽通量散度分析

從27日2：00、8：00、14：00 700 hPa水汽通量散度圖可以看出，主要降水時段內(nèi)，中衛(wèi)市南部在輻合中心，輻合線逐漸更加密集，中心強度值由4 g/（hPa·m2·s）增至6 g/（hPa·m2·s），說明水汽很充沛。到20：00，偏北冷空氣南下，暖濕輸送帶東退，中衛(wèi)市為弱的正水汽通量散度。符合27日降水情況。28日，由于冷空氣南下，暖濕水汽輸送帶東退，中衛(wèi)市水汽通量散度持續(xù)處于零值線附近，南部為弱的負(fù)水汽通量散度，28日中衛(wèi)市南部降水比北部大。對比中衛(wèi)、中寧、興仁、海原測站水汽通量散度時間序列圖可看出，27日中寧、海原的水汽通量散度在垂直方向上的分布最有利于大降水產(chǎn)生。其中，27日8：00—20：00，海原測站從600 hPa以下都為負(fù)的水汽通量散度，中心強度最大值為14：00左右的6 g/（hPa·m2·s），說明水汽輻合強，且持續(xù)時間較長，有利于大降水的產(chǎn)生。

4 垂直速度分析

分析中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)測站（105°11′E，37°32′N）27日2：00至29日14：00沿37°N的剖面圖，可以看出，強降水主要出現(xiàn)在整層上升運動形成前后和500 hPa附近垂直上升運動增強最快時段內(nèi)。綜合水汽通量散度場和垂直速度剖面圖可以看出，此次低層強水汽通量輻合不僅為暴雨區(qū)提供了充沛的水汽，而且促使水汽在垂直方向上從低層向高層輸送，既加厚了濕層，又增強了大氣垂直上升運動發(fā)展。

5 結(jié)語

分析結(jié)果表明，暴雨出現(xiàn)前期，高、低空均形成有利于寧夏大降水產(chǎn)生的“東高西低”形勢。700 hPa低空急流及較強的風(fēng)速切變與輻合為暴雨提供了充足的水汽與能量，造成中衛(wèi)市第一時段的區(qū)域性暴雨；地面形勢分析表明，大降水發(fā)生前及發(fā)生過程中，地面場上有較強的“回流”，“回流”形勢為近地面層輸送了水汽與能量。從對流層頂至850 hPa，相對濕度達(dá)到90%以上，且持續(xù)時間較長，有利于暴雨的產(chǎn)生。強降水主要出現(xiàn)在整層上升運動形成前后和500 hPa附近垂直上升運動增強最快時段內(nèi)。低層強水汽通量輻合不僅為暴雨區(qū)提供了充沛水汽，而且促使水汽在垂直方向上從低層向高層輸送，從而增強大氣垂直上升運動發(fā)展。

6 參考文獻

[1] 王愛君，王詠青，宋曉輝，等.華北一次西南渦暴雨過程的診斷分析[J].內(nèi)蒙古氣象，2012（1）：8-14.

[2] 賀程程，陳國剛，卓洪濤，等.鄂東南一次農(nóng)業(yè)致災(zāi)暴雨的成因分析[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（1）：41-43.

[3] 白玲，聶晶鑫，李保華，等.中衛(wèi)“7.28”區(qū)域性暴雨成因分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（9）：5567-5570.

[4] 劉新超，陳永仁.兩次高原渦與西南渦作用下的暴雨過程對比分析[J].高原山地氣象研究，2014（1）：1-7.

[5] 施望芝，張萍萍，吳濤，等.湖北省兩次區(qū)域性暴雨過程的對比分析[J].暴雨災(zāi)害，2008（3）：219-224.