山西北中部一次秋季連陰雨過程分析

溫漢光,董存仙,蔣云盛

(1.山西省太原市氣象局,山西 太原 030002;2.山西省太原市氣象臺,山西 太原 030006)

山西北中部一次秋季連陰雨過程分析

溫漢光1,董存仙2,蔣云盛1

(1.山西省太原市氣象局,山西 太原 030002;2.山西省太原市氣象臺,山西 太原 030006)

2009年9月4—10日,山西省北中部出現了一次持續時間長、降水強度大、落區范圍廣的連陰雨天氣過程,致使氣溫持續偏低、日照偏少,給工農業生產、交通運輸和人民生活造成嚴重影響。該文對這次天氣過程的大氣環流、西風急流等主要影響系統進行重點分析,對各種物理量場進行診斷,初步揭示了此次連陰雨過程的成因和降水特征。

秋季連陰雨;降水特征;西風急流;大氣環流;物理量場

1 引言

秋季連陰雨過程主要是高空西風帶影響系統如冷低槽、低渦、切變線及副熱帶系統相互作用,產生一次次間隔時間短且前后相接的降水過程。山西秋季連陰雨常常發生在初秋,易引發山體滑坡、民房坍塌、農作物潰爛等災害。因而,連陰雨的預報一直是預報工作關注的重點。2009年9月4—10日,山西省北中部出現了一次較強的連陰雨天氣過程。本文對這次天氣過程的降水特征、天氣形勢、環流條件、主要影響系統等進行了重點分析,提出預報著眼點,為提高預報準確率提供思路。

2 連陰雨過程的降水概況

山西省北中部 3日 20時—10日 08時的降雨過程,雨量較大區域主要集中在太原、呂梁部分地區及晉中、陽泉、忻州的個別縣市。全省北中部過程降水量≥30mm,其中:北部 43.3～97.6mm;中部52.0～147.9mm。

太原市各縣區過程雨量均在 100mm以上,過程降水量最大為婁煩縣 (147.9mm),這是該市近 20a來同期降水量最大的一次連陰雨過程,其連續降水時間與近 20a來同期最長記錄持平。此次過程從 9月3日開始,3—5日由小到中雨逐漸轉為中到大雨;6日降雨強度達到最強,北中部地區有 11個測站出現了暴雨、24個測站出現了大雨;以后雨區逐漸南壓減弱,11日北中部的連陰雨天氣基本結束。

3 連陰雨過程的天氣及環流形勢分析

3.1 500hPa大氣環流特征

從 3—10日逐日 500hPa大氣環流形勢實況圖上可以看到,西太平洋副熱帶高壓明顯偏強,副熱帶高壓呈現小幅度東退或西進,西南氣流維持,同時,巴爾喀什湖到貝加爾湖一帶低壓較深,孟加拉灣低槽偏強,巴爾喀什湖附近低槽穩定,其底部不斷有分裂短波槽攜帶冷空氣東移,受副熱帶高壓的阻擋,冷空氣在秦嶺山脈附近堆積,形成了穩定、有利的連陰雨形勢。5日20時,巴湖低渦南壓至 40°N附近。6日 08時,山西處于高壓后部的西南氣流中,西南暖濕氣流得到抬升,與南壓的冷空氣在山西省北中部地區交匯。3—5日 584(單位:位勢什米,以下同)線基本維持在山西中部地區;6日副高短時北抬,產生連陰雨中暴雨天氣;10日,584線開始南壓;11日,584線南退至山西南部。副熱帶高壓不僅使巴爾喀什湖低槽分裂的冷空氣在東南移的過程中受阻于秦嶺附近,也使西南暖濕氣流不斷沿副熱帶高壓西側向北輸送與西風槽共同作用于山西北中部地區,為降水天氣提供了可靠的水汽條件,又由于貝加爾湖低渦在東移過程中受到副高阻擋移速減慢,造成南下冷空氣堆積輸送到陰雨區上空,這種形勢場的長時間維持,致使降水時間延長,而位于山西北中部地區上空切變線的存在,是連陰雨期間部分地區產生暴雨的直接原因。

3.2 700hPa切變和低空急流

分析 3—11日逐日 700hPa實況圖 (圖略)知,連陰雨期間,西南急流軸基本維持在河套南部,而山西北中部地區一直存在著風切變。西南急流軸的維持與少動,副熱帶高壓外圍的偏南氣流的存在,保證了水汽和熱量向山西地區的持續輸送。同時,西南急流軸的穩定維持加強了動力抬升作用。8—9日西南急流逐漸減弱,10日山西轉受西北氣流控制,持續一周的降水天氣也隨之結束。

圖 1 6日 20時 500hPa實況圖

3.3 高空西風急流的演變特征

圖 2是 200hPa風速 (m/s)沿 110°E時間緯向剖面圖。從圖可看出,連陰雨期間,高空西風急流基本穩定在 40～45°N之間。4日西風急流在 45°N附近建立;4—8日西風急流穩定在 40～45°N之間,其中 5—6日西風急流達到最強,此時,也是山西省出現區域性暴雨時段;10日南移減弱,山西省的降水也隨之結束。200hPa西風急流在 40～45°N之間穩定時,山西北中部處于急流軸南側的高空輻散區,對流層低層低值系統不斷在該地區生成和維持,使得連陰雨天氣持續。

圖 2 200hPa風速(m/s)沿 110°E時間緯向剖面圖

4 中低層物理量場分析

4.1 熱力條件分析

圖 4為 3—10日 850hPaθse沿 36°N的時間經度剖面圖,陰影區為能量鋒區所在。從圖中可以看出,在山西北中部連陰雨期間,沿北緯 36°N在 107～113E°之間假相當位溫 (θse)維持著高值帶,特別是 5—6日,從河套到山西中部地區存在著≥340K的能量鋒區。高能帶與能量鋒的形成和發展與水汽輸送和冷空氣活動密切相關。連陰雨期間,影響山西的西南暖濕氣流和東路冷空氣活動加劇了能量鋒的強度,促使不穩定能量釋放,造成了山西北中部區域性對流強降水,形成暴雨天氣。

圖 3 3—10日 850hPaθse沿 36°N時間經度剖面圖

4.2 水汽條件分析

對 3—11日逐日 700 hPa和 850hPa水汽通量散度進行分析,山西連陰雨過程期間,從河套南部到山西北中部地區一直有 <-60×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1的水汽輻合帶,充沛的水汽沿西太平洋副熱帶高壓外圍的偏東氣流輸送到山西北中部地區,從而保證了連陰雨所需的水汽條件。從 6日 08時 850hPa水汽通量散度圖(圖略),可以看到,山西省中部的強度高達 -93×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1。

5 小結

①此次連陰雨過程降水特點是降水落區和時間相對集中,且降水強度大、降水持續時間長。連陰雨天氣過程期間的 500hPa環流特征,明顯表現為西風帶低槽活動頻繁、副高位置適中穩定使得冷、暖氣流持續交匯于山西北中部地區,造成持續連陰雨天氣。

②此次連陰雨過程期間,西太平洋副熱帶高壓脊線基本在 28°N附近徘徊,副熱帶高壓穩定少動,致使陰雨天氣在山西境內維持,而副熱帶高壓的短時北抬西伸,是造成山西北中部陰雨期間出現部分地區暴雨天氣的直接原因。

[1] 周一鶴,施友功,王余初 .山西天氣預報手冊[M].北京:氣象出版社,1989.

[2] 丁一匯 .天氣動力學中的診斷分析方法[M].北京:科學出版社,1989.

[3] 錢林清,鄭炎謀,等 .山西氣候 [M].北京:氣象出版社,1990.

P458

B

2010-03-09

溫漢光 (1961-),男,工程師,主要從事應用氣象研究工作。

1003-6598(2010)04-0024-02