遵義機(jī)場(chǎng)一次暴雨天氣過(guò)程成因分析

楊　熠，郭圳勉，何盈利

(1.遵義機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)，貴州　遵義　563000；2.廣東省陽(yáng)江市氣象局，廣東　陽(yáng)江　529500)

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遵義機(jī)場(chǎng)一次暴雨天氣過(guò)程成因分析

楊熠1，郭圳勉2，何盈利1

(1.遵義機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)，貴州遵義563000；2.廣東省陽(yáng)江市氣象局，廣東陽(yáng)江529500)

利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料、NCEP再分析、多普勒雷達(dá)資料，對(duì)2015年7月22日遵義機(jī)場(chǎng)發(fā)生的暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明：500 hPa高空槽、700 hPa切變線、850 hPa西南渦為此次過(guò)程提供了動(dòng)力抬升條件；700～500 hPa間的水汽輸送為暴雨的發(fā)生提供了水汽來(lái)源；上層輻散、下層輻合的空間結(jié)構(gòu)有利于強(qiáng)降水的發(fā)生維持；假相當(dāng)位溫高能舌、K指數(shù)大值的出現(xiàn)與雷達(dá)回波在雷暴強(qiáng)降雨天氣的發(fā)生結(jié)束判斷上有一定參考作用。

暴雨；成因；西南渦

1　引言

暴雨作為強(qiáng)降水天氣，嚴(yán)重威脅著飛機(jī)的正常起飛和著落。強(qiáng)降水不僅會(huì)導(dǎo)致低能見(jiàn)度，而且會(huì)降低機(jī)輪與跑道的摩擦系數(shù)，增加飛機(jī)滑跑距離。同時(shí)，與暴雨相伴隨的大風(fēng)、雷電、低空風(fēng)切變等天氣的出現(xiàn)，還容易使飛機(jī)因操作困難發(fā)生側(cè)偏轉(zhuǎn)、遭雷擊、顛簸、偏離航行高度等[1-2]，所以，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)強(qiáng)降水天氣，讓飛機(jī)規(guī)避這些危險(xiǎn)天氣的侵害是刻不容緩的。

2015年7月22日遵義機(jī)場(chǎng)發(fā)生了一次暴雨天氣過(guò)程，伴隨雷電、大風(fēng)，累積降水量65.1 mm。全天起飛降落航班20個(gè)架次，2個(gè)航班因雷雨影響備降貴陽(yáng)，共造成9個(gè)航班延誤。因此，為了提供更好的氣象服務(wù)，較準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生結(jié)束時(shí)間及其強(qiáng)度，本文對(duì)此次天氣過(guò)程的環(huán)流背景、物理量場(chǎng)分布、雷達(dá)回波等方面進(jìn)行了詳細(xì)分析，為機(jī)場(chǎng)暴雨預(yù)報(bào)、預(yù)警提供一定的參考。

2　暴雨天氣過(guò)程概況

2015年7月22日降水過(guò)程從早上06時(shí)48分(北京時(shí)，下同)開(kāi)始，持續(xù)到下午14時(shí)27分結(jié)束。其中，11時(shí)19分轉(zhuǎn)為中等強(qiáng)度以上降水，具體降水情況如圖1所示，由圖可以看出，強(qiáng)降水主要集中在11—13時(shí)，2 h累積降雨量達(dá)到41.9 mm。24 h降雨量達(dá)65.1 mm。由于受強(qiáng)降水影響，能見(jiàn)度隨后從10.0 km急劇下降，最低值僅為0.7 km，已低于本場(chǎng)最低氣象條件飛行標(biāo)準(zhǔn)0.8 km,飛機(jī)不能進(jìn)行起飛降落，能見(jiàn)度變化如圖2所示。

圖1　2015年7月22日07—15時(shí)逐時(shí)雨量(單位:mm)Fig.1　Hourly precipitation from 7 O'clock to 15 O'clock on July 22, 2015 (Beijing hour, the same below) (unit:mm)

圖2　2015年7月22日08—14時(shí)逐時(shí)能見(jiàn)度(單位:km)Fig.2　Hourly visibility from 8 O'clock to 14 O'clock on July 22,2015 (unit:km)

3　天氣形勢(shì)分析

3.1環(huán)流背景分析

從2015年7月21—22日500 hPa高空環(huán)流形勢(shì)圖來(lái)看(圖略)，歐亞中高緯度主要呈兩槽一脊形態(tài)，兩高空槽分別位于烏拉爾山西面和貝加爾湖東南面，貝加爾湖附近有一高空脊；而中低緯呈兩高一低，新疆南部受高壓環(huán)流控制，西太平洋副熱帶高壓位于東南沿海，我國(guó)華北到東北一帶受比較深厚的低渦系統(tǒng)影響，其高空槽呈東北—西南向，從河套平原東部延伸至西南一帶。

3.2影響系統(tǒng)分析

由2015年7月22日08時(shí)實(shí)況圖可知(圖略)，500 hPa高空槽位于重慶東南一帶，遵義機(jī)場(chǎng)上空受槽前西南氣流影響，處于正渦度平流輸送中，有利于低層減壓；700 hPa顯示在重慶一帶有切變線，未來(lái)將南壓影響遵義地區(qū)； 850 hPa圖上，西南渦位于貴州西北部與重慶交界一帶，地面圖上遵義地區(qū)受低壓氣旋影響。在這種高低空系統(tǒng)配置下，有利于西南渦的東移發(fā)展，為強(qiáng)降水的發(fā)生提供了有利的觸發(fā)機(jī)制。

綜上所述，高空槽、低層切變線及其西南渦是造成此次暴雨過(guò)程的主要影響系統(tǒng)。

4　物理量分析

4.1水汽條件分析

通過(guò)水汽通量場(chǎng)(圖3)來(lái)看，2015年7月21日夜間到22日白天水汽輸送集中區(qū)發(fā)生了變化。21日20時(shí)，水汽輸送主要來(lái)源于低層850 hPa、西北方向，到22日14時(shí)，水汽來(lái)源逐漸轉(zhuǎn)變成了由700～500 hPa、偏東方向輸送，可以看出水汽層加深加強(qiáng)了。由水汽通量空間分布(圖4)可以看出，遵義機(jī)場(chǎng)(107°E，27.8°N)上空水汽主要來(lái)源于孟加拉灣，從孟加拉灣沿東北方向一直輸送到遵義地區(qū)，22日08時(shí)在機(jī)場(chǎng)上空有水汽輻合，到14時(shí)機(jī)場(chǎng)上空水汽輻合中心已經(jīng)南移。

從水汽通量散度來(lái)看，2015年7月22日02時(shí)—22日08時(shí)，在850 hPa有一個(gè)強(qiáng)的水汽輻合中心，強(qiáng)度<-60×10-5g·cm-2·hPa-1·s-1，但是在800～500 hPa之間沒(méi)有水汽輻合。22日11—14時(shí)，850～500 hPa基本上整層都是水汽輻合加強(qiáng)的區(qū)域，且有兩個(gè)比較強(qiáng)的水汽輻合中心，一個(gè)是位于1 000～900 hPa之間，強(qiáng)度大概為-45×10-5g·cm-2·hPa-1·s-1；另外一個(gè)位于650～550 hPa之間，強(qiáng)度大概為-35×10-5g·cm-2·hPa-1·s-1。

綜上分析，在21日夜間遵義機(jī)場(chǎng)上空處于低層水汽含量高、有輻合，高層水汽含量少、無(wú)輻合輻散，這樣一種狀態(tài)有利于不穩(wěn)定能量在低層的儲(chǔ)蓄，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了前提條件；在22日白天，在低層和高層同時(shí)出現(xiàn)的兩個(gè)水汽輻合中心，也正好和強(qiáng)降水發(fā)生的時(shí)段重合，說(shuō)明深厚的水汽輻合系統(tǒng)、加強(qiáng)的水汽輸送為強(qiáng)降水的出現(xiàn)提供了有利條件[3]。

圖3　2015年7月21日00時(shí)至23日00時(shí)(世界時(shí)，下同)過(guò)107°E，27.8°N水汽通量(箭頭，單位：g·s-1·hPa-1·cm-1)及水汽通量散度(陰影，單位：10-5g·cm-2·hPa-1·s-1)時(shí)間高度剖面圖Fig.3　Time and height cross-section of vapour flux (arrow, unit: g·s-1·hPa-1·cm-1) and vapour flux divergence (shade, unit: 10-5g·cm-2·hPa-1·s-1) when passing 107°E，27.8°N from Zero O'clock, July 21 to Zero O'clock July 23

a 00時(shí)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 b 06時(shí)　　圖4　2015年7月22日850 hPa水汽通量(箭頭，單位：g·s-1·hPa-1·cm-1)及水汽通量散度(陰影,單位：10-5g·cm-2·hPa-1·s-1)空間分布圖Fig.4　Spatial distribution of vapour flux (arrow, unit: g·s-1·hPa-1·cm-1) and vapour flux divergence (shade, unit: 10-5g·cm-2·hPa-1·s-1) at 850 hPa on July 22, 2015 (a: zero O'clock; b: 6 O'clock)

4.2動(dòng)力條件分析

從2015年7月22日遵義機(jī)場(chǎng)的渦度、散度時(shí)間高度剖面圖來(lái)看(圖5)，負(fù)散度分布基本與水汽通量散度分布一致，均在22日11—14時(shí)輻合層次加深、強(qiáng)度加強(qiáng)，500 hPa以下出現(xiàn)2個(gè)負(fù)散度強(qiáng)度中心，500～350 hPa間為正散度；22日白天在850～500 hPa間存在正渦度區(qū)；15時(shí)以后，850 hPa以下轉(zhuǎn)為負(fù)渦度區(qū)，而850～600 hPa之間正渦度加強(qiáng)，在700 hPa附近有個(gè)強(qiáng)正渦度中心。

從垂直速度高度時(shí)間剖面圖來(lái)看(圖6)，7月21日12時(shí)—22日02時(shí)，遵義機(jī)場(chǎng)上空700 hPa以下是速度上升區(qū)域，并在850 hPa附近速度加大，但700 hPa以上上升速度減弱，在500 hPa附近有下沉運(yùn)動(dòng)；至22日08—14時(shí)850～500 hPa轉(zhuǎn)為上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，14時(shí)之后轉(zhuǎn)為下沉運(yùn)動(dòng)，而 500 hPa以上還有一點(diǎn)弱的上升運(yùn)動(dòng)。

根據(jù)以上分析，在22日08—15時(shí)本場(chǎng)上空氣流處于正渦度輻合上升的狀態(tài)，且11—14時(shí)上層輻散、下層輻合這樣的配置有利于促進(jìn)底層低渦系統(tǒng)的發(fā)展加強(qiáng)，與22日強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)段也比較穩(wěn)合；15時(shí)以后850 hPa以下轉(zhuǎn)為負(fù)渦度下沉氣流控制，850 hPa以上為弱輻合上升運(yùn)動(dòng)，表明底層低壓系統(tǒng)已經(jīng)移出本場(chǎng)，高層還有弱輻合，而當(dāng)日15時(shí)以后降水也已停止。

圖5　2015年7月21日00時(shí)至23日00時(shí)過(guò)107°E，27.8°N正渦度(等值線，單位：10-5s-1)及負(fù)散度(陰影，單位：10-5s-1)時(shí)間高度剖面圖Fig.5　Time and height cross-section of positive vorticity (contour line, unit: 10-5s-1) and negative divergence (shade, unit: 10-5s-1) when passing 107°E，27.8°N from 0 O'clock, July 21 to 0 o'clock, July 23, 2015

圖6　2015年7月21日00時(shí)至23日00時(shí)過(guò)107°E，27.8°N垂直速度(單位：Pa/s)時(shí)間高度剖面圖Fig.6　Time height cross-section of vertical velocity when passing 07°E，27.8°N from Zero O'clock to 23 O'clock, July 21, 2015

4.3層結(jié)穩(wěn)定度分析

θse 場(chǎng)能表征大氣能量特點(diǎn)。由2015年7月22日08時(shí)、14時(shí)850 hPa假相當(dāng)位溫空間分布圖(圖7)可以看出，22日降水發(fā)生期間本場(chǎng)上空都是由高能量舌控制，且在14時(shí)能量值達(dá)到最大值；同時(shí)遵義地區(qū)K指數(shù)在39 ℃以上， 14時(shí)K指數(shù)達(dá)到最大，達(dá)43 ℃。說(shuō)明大氣存在大量的不穩(wěn)定能量。

a 00時(shí)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 b 06時(shí)圖7　2015年7月22日850 hPa θse(陰影)(單位：℃)和K指數(shù)(實(shí)線)(單位：℃)空間分布圖Fig.7　Spatial distribution of 850hPaθse (shade) (unit: ℃) and K index on July 22, 2015(a: zero O'clock; b: 6 O'clock)

5　雷達(dá)回波特征

從22日07—15時(shí)強(qiáng)降雨雷達(dá)組合反射率逐小時(shí)演變圖(圖8)來(lái)看，07時(shí)遵義市大部分區(qū)域分布有絮狀混合降水回波，回波強(qiáng)度普遍在30～40 dBz，機(jī)場(chǎng)以偏北風(fēng)小雨天氣為主，之后，回波往東移動(dòng)，絮狀回波對(duì)流單體加強(qiáng)、合并發(fā)展；10時(shí)，回波強(qiáng)中心強(qiáng)度增強(qiáng)達(dá)55 dBz，回波強(qiáng)核面積增大，并演變?yōu)闁|北—西南向的帶狀回波，回波整體往東偏南方向移動(dòng)；11時(shí)，強(qiáng)回波移過(guò)遵義市中心城區(qū)，并向機(jī)場(chǎng)方向移動(dòng)；12時(shí)機(jī)場(chǎng)上空回波達(dá)最強(qiáng)>45 dBz，根據(jù)觀測(cè)資料顯示：11時(shí)50分—12時(shí)06分遵義機(jī)場(chǎng)16 min降雨量達(dá)到23.0 mm，能見(jiàn)度也在這時(shí)段內(nèi)達(dá)到最低值0.7 km；13時(shí)強(qiáng)回波移出機(jī)場(chǎng)，影響機(jī)場(chǎng)的回波逐漸減弱；14時(shí)后，機(jī)場(chǎng)上空的回波消散，回波整體逐步移出遵義市，降水過(guò)程逐步減弱，趨于結(jié)束。

6　小結(jié)

①本次降水發(fā)生在西南渦東移過(guò)程中，由500 hPa高空槽、700 hPa切變線共同影響造成的，高空槽、切變線、低渦為此次過(guò)程提供較強(qiáng)的動(dòng)力抬升條件。

圖8　2015年7月22日07—15時(shí)(北京時(shí))強(qiáng)降雨雷達(dá)組合反射率逐小時(shí)演變圖(紅色圓點(diǎn)標(biāo)注為遵義機(jī)場(chǎng)位置)Fig.8　Reflectivity Hourly Evolution of Strong Rainfall Radar Combination 07-15 O'clock, July 22, 2015 (Beijing Time) (the red mark indicating the location of Zunyi Airport)

②水汽輸送主要來(lái)源于700～500 hPa之間。

③上層輻散、下層輻合的空間結(jié)構(gòu)有利于強(qiáng)降水的發(fā)生維持。

④假相當(dāng)位溫高能舌、K指數(shù)大值的出現(xiàn)對(duì)雷暴強(qiáng)降雨天氣的發(fā)生有一定指示意義。

⑤雷達(dá)回波在臨近預(yù)報(bào)中，對(duì)強(qiáng)降水發(fā)生結(jié)束時(shí)間判斷上有很好的參考作用。

[1] AP-117-TM-02R1.民用航空氣象地面觀測(cè)規(guī)范[S].2012：19-33.

[2] 周建華，耿家勤，石步鳩，等.民用航空氣象地面觀測(cè)技術(shù)手冊(cè)[M].2007：71-155.

[3] 賈宏元，聶晶鑫，陳曉娟，等.寧夏一次區(qū)域性大到暴雨動(dòng)力熱力特征及成因[J].天氣預(yù)報(bào)技術(shù)總結(jié)專(zhuān)刊，2012，4(3)：15-21.

Cause Analysis of a Severe Precipitation Process at Zunyi Airport

YANG Yi1，GUO Zhenmian2，HE Yingli1

(1.Meteorological Station of Zunyi Airport, Zunyi 563000,China; 2.Yangjiang Meteorological Office of Guangdong Province, Yangjiang 529500，China)

A torrential rain case occurred at Zunyi Airport on July 22,2015.By using conventional observation data, NCEP/NCAR 1°×1°reanalysis data, the rainstorm process was analyzed. The results show that the 500hPa trough,700 hPa shear line, 850 hPa southwest vortex provides dynamic lifting condition for the rainstorm process; the vapor transport between 700～500 hPa provides vapor; the spatial structure of high-level divergence and low-level convergence is conductive to the precipitation maintenance; the appearance of the high energy tongue of potential pseudo-equivalent temperature and the great value of K index, and radar echo has a certain reference role in the judgment of strong thunderstorm rains’ occurrence and end.

rainstorm; cause analysis; southwest vortex

1003-6598(2016)01-0025-05

2015-08-05

楊熠(1990—)，女，助工，主要從事中短期天氣預(yù)報(bào)、地面氣象觀測(cè)工作，E-mail:5982183662@qq.com。

P458

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