2015年陜西一次春季暴雨過程分析

郭 莉，康曉甫，孟明霞，孫軍鵬，周 丹

(商洛市氣象局，陜西商洛 726000)

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2015年陜西一次春季暴雨過程分析

郭 莉，康曉甫，孟明霞，孫軍鵬，周 丹

(商洛市氣象局，陜西商洛 726000)

利用MICAPS資料、FY-2E衛星云圖資料、雷達資料和NCEP1°×1°再分析資料，對2015年3月31日—4月1日發生在陜西關中西部、陜南西部的大到暴雨、局部大暴雨天氣過程進行分析。結果表明：此次強降水過程是在東高西低的有利環流背景下產生的，500 hPa低槽、700 hPa低空急流是造成此次強降水的主要影響系統，700 hPa西路冷空氣與850 hPa東路冷空氣是強降水的觸發機制；暖濕切變線及水汽輻合區的位置對強降水的落區有一定指示作用；強降水發生時段與能量鋒區進入陜西的時間基本一致；MCC是造成暴雨的直接原因，強降水區域主要出現在tBB等值線梯度密集區及冷云覆蓋區。

春季暴雨；低槽；切變線；能量鋒區

暴雨是我國夏季常見的一種災害性天氣。春季暴雨環流特征與夏季的明顯不同，一般來說，春季西太平洋副熱帶高壓位置偏南，主體位于海上，對陜西影響較小，強降水主要由大槽大脊造成。侯建忠等[1]對陜西一次早春暴雨的研究表明，暴雨區的水汽輸送分別由700 hPa孟加拉灣的西南暖濕急流和低緯度熱帶低氣壓西側850 hPa的偏南氣流提供，熱帶低壓西側的偏南急流伸展到陜西的位置決定了強降水的落區；劉菊菊等[2]對河西走廊東部一次罕見的春季暴雨成因進行了分析，發現強冷空氣的入侵是降水量級增大的直接原因；郭大梅等[3]從物理量場對2014年陜南春季暴雨和盛夏暴雨進行了分析，結果表明陜西春季暴雨區的能量值、比濕值及上升速度值都較盛夏暴雨小。本文從環流形勢場、物理量場、衛星云圖及雷達回波演變特征等方面對2015年3月31日20:00—4月1日20:00發生在陜西關中西部、陜南西部的大到暴雨、局部大暴雨天氣過程進行分析，揭示陜西春季暴雨過程中環流形勢及物理量變化特征，以期為陜西春季暴雨預報提供科學依據。

1 降水實況

2015年3月31日20:00—4月1日20:00，陜西關中西部、陜南西部出現大到暴雨、局部大暴雨天氣，并伴有雷電、大風。其中佛坪降雨量為89 mm，南鄭為82 mm，漢中為71 mm，乾縣為57 mm，洋縣、城固為51 mm。從漢中市3個自動站逐小時降水量圖(圖1)可以看到，強降水主要發生在1日06:00—14:00。據統計，此次降水過程為漢中市氣象站建站以來春季最早的區域性暴雨天氣。

圖1 2015-04-01T06：00—20：00漢中市自動站逐小時降水量

2 高空環流形勢

3月31日08：00，500 hPa天氣圖上低槽位于巴爾喀什湖，溫度槽落后于高度槽，高度槽東移過程中發展，其底部不斷分裂小槽，槽前疏散，小槽發展東移；31日20：00小槽東移至95°E附近，河套以東有高脊發展，東高西低的環流形勢建立，槽東移速度減慢；1日08：00，500 hPa小槽加深東移至陜西西部，環流形勢仍維持東高西低型。陜西西部處于槽前西南氣流中。

31日08：00，700 hPa天氣圖上低槽位于四川東南部，高壓脊位于河套東部；20：00青海有低渦環流發展，與四川東部低槽合并加強，河套東部高壓脊對低渦形成阻擋；4月1日08：00低渦東移至甘肅中部，環流經向度明顯加大，陜西為一致的東南風，最大風速達22 m/s，同時川陜交界處形成西南氣流與東風氣流的暖式切變線，陜西西部處于風向風速輻合中，暖濕切變線及水汽輻合區的位置對強降水的落區有一定指示作用。

分析各時次850 hPa環流形勢，可以發現31日08：00，貝加爾湖南部—華北為一高壓環流, 環流中心位于46°N、105°E；1日08:00，高壓環流中心移至華北地區(41°N、118°E )，之后此高壓在華北地區穩定少動，華中—川陜邊界處于華北高壓底部偏東氣流中，此時陜西西部偏東風風速達16 m/s。分析1日08：00 850 hPa流場圖(圖略)可以發現，這支偏東氣流一方面不斷將華北冷空氣向川陜地區輸送，在強降水過程中起冷墊作用，使得700～500 hPa暖濕氣流爬升，釋放不穩定能量；另一方面阻止陜西西部低值系統的東移和南來水汽的繼續北上，使得陜西西部處于水汽輻合區內[4]。

3 物理量場分析

3.1 水汽條件

充分的水汽是產生暴雨的主要條件之一，對于西北內陸來說，春季要產生暴雨，大氣中必須具備充沛水汽含量和充足的水汽供應。

對此次強降水過程中的水汽輸送情況進行分析。結果顯示，水汽主要通過對流層700～500 hPa的偏南氣流進行輸送，其中700 hPa的水汽輸送特征最為顯著，水汽輸送帶從孟加拉灣經云貴高原、四川到達陜西。分析700 hPa逐6 h風矢量演變(圖略)發現，這支偏南暖濕氣流輸送帶具有較好的持續性和連續性。計算陜西西部700 hPa水汽通量及其散度(圖2)，發現31日20時水汽通量為8～10 g/(cm·hPa·s)，1日08：00增大至12～14 g/(cm·hPa·s)，可以看出隨著暴雨的鄰近，陜西地區暖濕急流輸送明顯增強。水汽通量散度場上，02:00—08:00水汽輻合大值區從甘肅與四川交界處移至陜西西部，中心強度也明顯增強，08：00輻合中心強度為-2.5×10-7g/(cm2·hPa·s)，說明強降水時段陜西西部處于偏南急流水汽輸送帶左側水汽強輻合區內，有利于暴雨的產生。

a.02時；b.08時；箭矢：水汽通量，單位為g/(cm·hPa·s)；陰影：水汽通量散度，單位為10-7g/(cm2·hPa·s)。圖2 2015-04-01 700 hPa水汽通量及水汽通量散度

3.2 垂直上升條件

在具備充足水汽的條件下要形成暴雨，必須要有強烈的上升運動。沿33°N做垂直速度剖面可以發現(圖略)，暴雨區整層均為上升運動，強上升中心位于400 hPa左右，中心值為-4×10-3Pa/s。強上升運動將低層水汽向上輸送，云層厚度增加，降水效率增大，同時水汽凝結釋放潛熱增強上升運動，使降水進一步增強，二者之間形成正反饋效應。

從沿108°E的散度場剖面圖(圖略)可以看出，33°N處800 hPa有一輻合中心，中心值為-8×10-5s-1，該等壓面以上輻合強度逐漸減小，400 hPa附近轉為輻散，輻散中心位于200 hPa附近，中心值為10×10-5s-1。在暴雨過程中，高層輻散強于低層輻合，高層強的抽吸作用加強了低層的上升運動，有利于暴雨發生。

3.3 能量條件

熱力條件是暴雨發生的必要條件。分析暴雨過程中能量條件發現，700 hPa假相當位溫場上，1日08：00(圖3a)，隴南有一θse低值中心，陜西南部有一θse高能中心，二者在隴南形成呈東北—西南向的能量鋒區；14：00(圖3b)θse低值中心移至陜西西部，能量鋒區東移南壓且明顯加強，在能量鋒區進入陜西過程中，降水強度加大，說明700 hPa有西北路冷空氣入侵陜西，與偏南暖濕氣流在陜西交匯。

850 hPa上，1日08：00(圖3c)陜西西部θse>60 ℃，能量鋒區呈弱“Ω”型；隨著東路冷空氣入侵，14:00(圖3d)θse等值線梯度加大，能量鋒區加強，呈西北—東南向，強度強于700 hPa鋒區，圖3d中陜西西部θse<60 ℃，表明低層逐漸被冷空氣占據，降水強度逐漸減小。

分析發現，700 hPa冷空氣從西北路侵入陜西，850 hPa冷空氣從偏東路徑侵入陜西，兩者共同作用抬升中低層暖濕氣流，有利于降水增強[2]。

圖3 2015-04-01 700 hPa(a.08時；b.14時)和850 hPa(c.08時；d.14時)θse(單位為℃)

4 云圖及雷達回波演變

衛星云圖可以直觀反映降水過程中暴雨云團的發生發展及演變過程，利用FY-2E衛星逐時云頂亮溫資料，對此次降水過程中云團演變過程進行分析，發現造成強降水的云團為MCC[5-6]。

FY-2E衛星云圖上，1日03:00(圖4a)川陜交界處有對流云團發展，其尺度較小。隨著500 hPa槽前西南風、700 hPa低渦東部偏南暖濕氣流及不穩定能量向陜西輸送，陜西對流層低層對流不穩定增強，對流云團在向東北方向移動過程中不斷加強。05:00(圖略)，云團中云頂亮溫(tBB)≤-32 ℃冷云罩面積達10×104km2，且tBB≤-53 ℃冷云罩面積為5.3×104km2，已達MCC標準，對流發展旺盛，陜西西部≥10 mm/h降水站數增多。05:00—09:00，tBB≤-53 ℃冷云罩面積不斷增大，逐漸覆蓋關中、陜南西部。09：00(圖4b)，tBB≤-53 ℃冷云罩面積達最大，為10×104km2，此階段為MCC強盛期。對比區域站逐時降水量，05:00—09:00漢中多個雨量站降水強度為20～40 mm/h，強降水區域主要出現在tBB等值線梯度密集區及冷云覆蓋區。12:00(圖4c)，中低層冷空氣入侵陜西，暖濕氣流勢力減弱，對流層低層對流不穩定減弱，tBB≤-53 ℃冷云罩面積迅速減小，云團結構松散，陜西降水強度減小。通過分析發現，此次春季暴雨過程有明顯的MCC活動特征，其生命史達7 h。分析此次過程中雷達特征發現，基本反射率圖上以積層混合云降水為主，強降水時段不斷有≥35 dBz回波經過陜西西部，形成列車效應，造成大到暴雨。

圖4 2015-04-01 FY-2E衛星云圖云頂亮溫(單位為℃；a.03時；b.09時；c.12時)

5 結論

(1)500 hPa低槽、700 hPa切變線及低空急流是造成此次暴雨的主要影響系統，陜西西部處于低空急流左側和低空切變右側的強輻合區，形成了有利于暴雨發生發展的環境條件。

(2)700 hPa來自孟加拉灣的西南氣流是此次過程的主要水汽輸送帶。850 hPa出現的偏東氣流阻止陜西西部低值系統的東移和南來水汽的持續北上，使陜西西部處于水汽輻合區內，同時也為暴雨區提供了重要水汽輸送。

(3)此次暴雨過程中強降水區有良好的動力抬升條件。700 hPa冷空氣從西北路侵入陜西，850 hPa冷空氣從偏東路徑侵入陜西，兩者共同作用抬升中低層暖濕氣流，有利于降水增強。

(4)降水過程中衛星云圖上有MCC生成和發展，是造成暴雨的直接原因，強降水區域主要出現在tBB等值線梯度密集區及冷云覆蓋區。雷達基本反射率圖上顯示強降水區以積層混合云降水為主，強降水時段不斷有≥35 dBz回波經過陜西西部，形成列車效應，造成大到暴雨。

[1] 侯建忠,李明娟,趙兵科,等.陜西早春一次罕見暴雨過程的環流演變及水汽輸送分析[J].熱帶氣象學報,2009，25(2):251-256.

[2] 劉菊菊,滕杰,許東蓓,等.河西走廊東部一次罕見的春季暴雨成因分析[J].干旱氣象,2015，33(4):652-658.

[3] 郭大梅,李萍云,胡浩,等.一次春季暴雨與盛夏暴雨物理量對比分析[J].陜西氣象,2014(6):8-10.

[4] 康嵐,顧清源,蒲吉光.一次低能大暴雨成因分析[J].氣象科技,2002，30(5):284-287.

[5] 劉瑞芳,李萍云,陳小婷,等.一次中尺度對流復合體致洪暴雨成因分析[J].成都信息工程學院學報,2012，27(3)：306-313.

[6] 范俊紅,王欣璞,孟凱,等.一次MCC的云圖特征及成因分析[J].高原氣象,2009，28 (6):1388-1398.

郭莉，康曉甫，孟明霞，等.2015年陜西一次春季暴雨過程分析[J].陜西氣象，2016(6):9-13.

1006-4354(2016)06-0009-05

2016-03-01

郭莉(1988—)，女，陜西商洛人，學士，工程師，主要從事中短期天氣預報與服務工作。

P458.121.1

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