2013年魯西南地區一次暴雨天氣過程分析

黃玉芳，席曉彤，王 瑋，趙 熙(.山東省菏澤市氣象局，山東菏澤74000;.民航山東空管分局氣象臺，山東濟南5007)

魯西南是氣象災害多發、頻發地區之一，其中暴雨引發的災害占很大的比重，對人民的生命財產造成嚴重威脅。由于其突發性和局地性均比較強，因此難以預報和追蹤，且近年來隨著經濟社會發展和城市擴大，由暴雨形成的災害常造成越來越大的生命財產損失，成為氣象預報服務的重點和難點。許多氣象工作者對此做了大量工作，如雷雨順等分析指出特大暴雨的發生條件之一是從地面到300 hPa為準飽和深厚濕層［1］。近年來對影響山東暴雨相關研究較多［2－6］，如曹鋼鋒等研究表明臺風外圍或登陸減弱后的低壓環流影響山東時，常與中緯度系統結合，更易引發暴雨和大暴雨，雨量常達100～200 mm［4］;趙宇等通過診斷和數值模擬的方法分析了登陸北上臺風造成山東暴雨的形成機制［5－7］，臺風的遠距離作用有時也會導致山東暴雨［8－11］;孫興池等對緯向切變線的暴雨落區進行了精細分析，認為雖然低層切變線的位置對暴雨落區很重要，但不是判斷暴雨落區的唯一依據，影響系統的空間結構及冷暖空氣的相互作用對暴雨落區的精細預報至關重要［12］。筆者在此利用常規天氣圖資料、觀測資料和NCEP 1°×1°再分析資料對2013年5月25～27日魯西南罕見的降雨天氣特征和中尺度系統發生發展特點進行分析，探討產生持續強降水的中尺度系統特征，為進一步認識該類天氣提供一定依據。

1 天氣實況

1.1 降水實況 2013年5月25日14:00～27日02:00，由于受江淮氣旋影響，菏澤地區出現暴雨，其中成武和單縣為大暴雨，全市平均降水量為82.4 mm，50～100 mm的有97個自動站，超過100 mm的有47個自動站，成武的孫寺降水量最大，為 126.3 mm(圖1)。

1.2 降水特點

1.2.1 降水持續時間長。從25日16:00開始，到26日21:00結束，持續時間達29 h;全市平均小時降水量＞3 mm主要集中在26日08:00～17:00，長達8 h。

1.2.2 范圍廣。暴雨覆蓋整個菏澤地區，降水最少縣站為鄄城(57.1 mm)，最多是成武(112.7 mm)，全市8 縣全部達到暴雨這種個例并不多見。

1.2.3 降水量大。菏澤、鄆城、巨野、成武、單縣5站降水量突破本站5月份降水量歷史極值。

2 影響天氣系統

2.1 高空環流形勢特點

2.1.1 500 hPa環流形勢。25日08:00(圖2a)，貝湖西北部有一較深低渦，分裂冷空氣擴散南下，推動長江中上游地區的西南氣流北上，北支西風帶和緯向鋒區在38°N以北，太原濟南以北為西風，以南為偏西風帶，兩股氣流在38°N附近構成反氣旋切變，580線位于青島－徐州－武漢，呈東北—西南走向。

2.1.2 700 hPa環流形勢。24日08:00，西南地區有小的渦旋，河套有一冷舌，冷空氣從渦旋的西北部侵入，在高空低槽與冷空氣的共同作用下發展;25日08:00發展成為西南渦(圖2b)，低渦生成后沿引導氣流向東北方向移動，于26日08:00移至江淮(圖2c)，地面發展成為江淮氣旋。

2.1.3 地面形勢。24日地面東西倒槽已經形成，隨著北部冷空氣侵入，南部暖濕氣流加強，25日倒槽逐漸發展成氣旋。

2.2 高低空急流的耦合作用 分析26日08:00 200 hPa高空急流和850 hPa低空急流(圖3)可見，菏澤正好位于在200 hPa高空急流入口區右側的輻散區和850 hPa低空急流出口區的左前方的輻合區耦合，這樣產生了高低空正的次級環流，次級環流的上升支正位于地面氣旋右前方，二者相互作用，使上升氣流更加強盛。

2.3 江淮氣旋 25日08:00沿長江流域為一東西倒槽，到14:00，在云貴地區開始出現閉合性低壓環流，隨著高空西南暖濕引導氣流加強北上，地面倒槽逐漸向北發展，由東西向轉為東北－西南向，低壓中心氣壓繼續下降;26日08:00，低壓中心位于河南東南部，魯西南地區處在氣旋前部的東南氣流里;26日14:00，氣旋中心位于河南東部地區，受海上高壓阻擋，氣旋東移速度減慢(圖4);11:00～20:00，魯西南地區一直處在氣旋頂端，該時段與強降水時段相對應;26日20:00以后，隨著氣旋東北移，菏澤地區處在氣旋后部偏北風里，降雨逐漸減弱到結束。

3 物理量診斷分析

3.1 水汽條件

3.1.1 水汽通量。由圖5可見，25日20:00在850 hPa有一個水汽通量＞0.021 g/(cm·hPa·s)的高值區;到26日08:00，水汽通量增大且迅速向東北伸展，中心數值在0.035 g/(cm·hPa·s)以上，菏澤市處在高值區內，這與暴雨區的分布基本一致。

3.1.2 水汽通量散度。因為大暴雨落區主要集中在34°～37°N、115°～120°E，所以選擇沿115°E 作水汽通量散度的空間垂直剖面圖。由圖6可見，25日20:00在500 hPa以下有2個小于 －0.4 ×10－6g/(cm2·hPa·s)輻合區域;26 日08:00，輻合中心北移并加強，小于 －1.5 ×10－6g/(cm2·hPa·s)強輻合中心集中在900hPa以下，低空水汽強輻合區與大暴雨落區基本一致;26日20:00以后，中低層全部為水汽通量輻散場控制，強降水趨于結束。

3.1.3 濕度場。25日20:00 850～500 hPa相對濕度較大，到26日08:00相對濕度從地面到300 hPa均達到飽和，這為菏澤市產生暴雨提供良好的水汽條件。

3.2 動力熱力條件

3.2.1 散度、渦度與垂直速度。沿115°E散度垂直剖面(圖7)顯示，25日20:00菏澤市上空700～500 hPa為弱輻合區，到26日08:00自地面到500 hPa全市為輻合區，強輻合區中心位于800 hPa，500 hPa以上為輻散區，強輻散區中心位于200 hPa，低層輻合、高層輻散有利于上升運動加強和維持。26日08:00前后魯西南地區渦度達最大值，1 000～480 hPa為正渦度，其上為負渦度，發展達到最強(圖8a)。沿115°E做的大氣垂直速度剖面圖(圖8b)顯示，26日08:00垂直上升運動從地面到達200 hPa，強烈的上升運動與菏澤市大暴雨的實況一致。

3.2.2 流場分析。水汽的輸送和輻合主要靠風的輻合來實現，從850和925 hPa流場(圖9)上看，26日08:00在山東省魯南地區具有十分明顯的氣旋式輻合，促進了低層上升運動的發展和維持。

3.2.3 假相當位溫 θse。從沿115°E做的假相當位溫 θse空間垂直剖面圖(圖10)可看出，25日20:00從地面到700 hPa魯西南是一高能舌，26日08:00魯西南處于高能鋒區中，隨著緯度的增加，鋒區向北傾斜，降水最大。這與暴雨的落區對應比較好。

4 云圖

此次暴雨主要是由層狀混合性云系造成的，云的覆蓋面積較大，渦旋云系由西南向東北移動，使菏澤市自西南向東北先后產生了暴雨到大暴雨天氣。

5 小結

(1)此次暴雨天氣過程是受江淮氣旋影響產生的，高低空急流的耦合和地面江淮氣旋配合較好。

(2)高低空水汽條件充沛，并有較大的水汽輻合。

(3)高低空急流的耦合為這次暴雨過程提供了垂直運動動力條件。

(4)大氣散度、渦度和垂直速度中心與暴雨及大暴雨落區有較好的對應關系。

(5)此次暴雨主要是由層狀混合性云系造成的。

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