探討短時強降水發生的條件及要素特征

王勇+劉金瑤

摘要：根據中國氣象局氣辦發（2010）19號文件下發的《全國短時、臨近預報業務規定》和有關強降水的特點以及導致災害的嚴重性，還有結合預警信號發布規定，當時把短時強降水進行了明確的認定標準：其在一個小時之內發生的降水量如果其降水過程超過20mm即為短時強降水。

關鍵字：短時強降水；條件；特征。

引言：有關短時強降水的定義為在短時間內具有相對大的降水強度，其是一種天氣現象，且降水量高出了某一衡量值。這一天氣過程的特點包括：歷時短和雨強大以及局地性強。因為大量的降水在相對短的時間內發生，嚴重影響了城市生活以及交通等問題，這也可能會造成泥石流或者洪澇等嚴重災害。

一、關于短時強降水發生的條件及要素特征

在有利的大尺度環流背景形勢下，中小尺度系統的生成是短時強降水產生的原因。分析還表明：低空西南氣流的穩定維持利于降水過程持續，而高空氣流的短波波動則造成降水強度的強弱波動變化；當高空氣流由偏西風轉為西南風，中低空西南氣流和中高空西南氣流同向疊加時，對流層中層西南急流建立并且向超低空傳遞，高空冷空氣的加入和低層西南氣流加強促使中小尺度系統生成，導致短時強降水。

1、大尺度環流形勢

以某日為例，副熱帶高壓從東到西像一條絲帶對江淮一直延伸到華南的大多數地區進行了有力控制，東北地區與黃淮地區兩者相互作用出現的大陸高壓，形成高壓脊，此高壓脊相對比較大，其脊線方位大致為115°E，脊后出現暖平流的情況，因為南部地區受到了控制，所以加強了之前本地溫濕條件；有別的地區出現了西風槽加深向東偏離的情況，比如貝湖到新疆地區。第二天高空低槽往東方向偏離，一直到內蒙的西部地區延伸到了華北西部地區以及河套一帶，此高壓脊的向北部分向東移動一直到海上方位，相對降低了副高強度，不過588線從東到西像絲帶環流，其依然控制了長江流域及其向南方向的地區；700hPa西風槽前的西南氣流相對比較強烈，槽前以及副高往西方向處出現了西南急流，但是該氣流相對比較狹窄，在山東的南部地區出現了暖式切變線的情況，并且比較明顯，在其向南方向出現了西南風急流，該急流大超過了12m/s，而江淮和以南地區處在將近有20℃的暖區范圍內，受到切變線的影響，并且有受到的西南暖濕氣流，導致出現切變線降水。對西風槽前與副熱帶高壓環流這兩者之間出現的較狹窄西南急流進行分析得出以下結論：該西南急流雖然比較狹窄，不過其具有較強的輻合，很容易形成大量降水。在這之后西風槽向東轉移，位于華北到山西地區時，具有相對穩定的副熱帶高壓，而南部地區仍然位于西風槽前，西到西南風急流在中緯度鋒區內仍然較大；850hPa是因為西風槽以及切變線的相互配合下，低渦明顯出現在了山東以北的地區，這個時候中尺度低壓在地面出現，南部地區受其影響及控制，在之后的時間出現很大的降水強度，最終導致短時強降水的發生。

2、中小尺度系統分析

本文對高低空風場進行了模擬得出結論，500hPa西風槽前的西南急流相對較復雜，南部地區處在槽前與副高形成的西南急流里面，處于低空急流輻合區中；850hPa模式對山東的中北部地區的有關低渦系統進行了模擬，其系統的表現相對比較良好。位于山東的西部輻合區由中心分為南部和北部，都處于地面中尺度低壓，該統東移到南部地區西部，北部的輻合中心明顯減弱，而且在南部地區南部已經生成了一個尺度更小的低壓，受該小尺度系統影響，南部地區產生局地強降水。

中小尺度系統對于短時強降水有著很密切的聯系，本次對暴雨中心的上空有關的系統動力場結構以及高低空急流進行了分析探討。通過分析降水中心的渦度以及探討散度的經向剖面，34.7～37°N之間880～280hPa之間以垂直正渦度柱狀態呈現，這兩個中心最高點為960hPa以及500hPa，散度場上34.7～37°N之間580hPa以下作為負散度區，其隨高度稍而傾斜，580～180hPa作為垂直正散度區，以上的內容對本次暴雨過程中對相關系統動力場給予合理配置特點進行分析，該配置對輻合上升運動十分有幫助，在暴雨中心的上空出現的經向垂直環流以及對垂直上升的速度剖面分析得出，35.5～36.3°N之間作為垂直環流的一部分上升支，其較為深，該暴雨中心在上升支中存在著，480hPa上升運動中心向南方向出現的風速大概有20m/s，在它的向南方向為下沉支，其比較弱，輻合上升的兩個速度中心出現在480hPa處以及280hPa處，其上升速度最快有2.4m/s左右，該劇烈上升運動使動力輻合上升運動走向更高點，這也是造成短時強降水的根本。

3、對有關充沛的水汽以及高水汽凝結率進行分析

高降水率是短時暴雨形成的關鍵成分，大降水離不開充沛的水汽，而形成的高降水率對于發生的短時暴雨有著密切的聯系。降水的原因是濕空氣升上高空凝結之后形成，相同的地方瞬時降水率R與垂直水汽通量wq成正比，w為上升氣流的速度，上升空氣比濕是q。在同一地點我們對發生大暴雨的降水中心其上空發生的垂直水汽通量以及對水汽比濕剖面進行了研究發現：在暴雨的整個降水過程中有兩個時間段出現的溫度露點差不高于4℃，時間幾乎與大雨強時段一致，在一天內12時前與18—21時兩者之間，09時和20時作為兩個濕度層的厚度最高值，發現干區在10—14時從高空280hPa慢慢向低空開始延伸，該階段受到濕層厚度的限制以及高空干冷空氣下傳的影響，出現輕微的降水，同時由于冷空氣來襲給氣旋系統生成創造了有力條件，這也給下一時段的大降水打下了基礎。

二、 結束語

由本文可以得出，大暴雨的形成是由于中小尺度低壓系統動力場上深厚正渦度柱和低層負散度高空正散度的配置產生了強烈的垂直上升運動，暴雨中心位于低空急流伴隨的大風速中心前部的垂直環流圈深厚的上升支中，而高空急流風速中心的逐漸傾斜下傳通過加強低空急流使降水明顯增幅。對暴雨的形成有著很大影響的另一個因素就是充沛的水汽，暴雨區上空整層存在一個柱狀垂直水汽通量高值區，濕度的強弱變化和降水波動配合，當西南氣流發展強盛，低層濕度迅速飽和，向高層比濕迅速減小，這是由于水汽快速凝結導致的，高效的水汽凝結在水汽強配置的環境下，導致短時強降水。

參考文獻

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