山西地區夏季氣旋暴雨災害形成的條件研究

趙穎

摘 要 本文根據暴雨形成氣候理論研究成果，首先對山西地區的逐日降水量進行統計，在統計結果的基礎上對山西地區暴雨災害的時空特征進行分析，對目前山西內陸地區和半島地區的暴雨研究成果進行了綜述和對比，探討山西和其它內陸暴雨災害形成的特殊性，最后對山西夏季區域性暴雨做了較深入的分析。

關鍵詞 自然災害 暴雨 氣候條件 水汽形成

中圖分類號：P458.3 文獻標識碼：A

0引言

山西地區的氣候具有“十年九春旱”的特點，一般7月-8月的總降水量不足全年的14%，其中7月份的平均降水量不足25毫米，暴雨則更為罕見。加強對夏季暴雨的研究、深入分析夏季暴雨發生的機制，對提高夏季暴雨的認識和預報的準確率具有十分重要的意義。本文通過對歷史上夏季暴雨的分析發現，氣旋是產生夏季暴雨的最主要因子，為進一步研究夏季暴雨的特點，特別是氣旋暴雨的動力、熱力、水汽等方面的發展演變特征，特選取2015年和2016年兩次典型區域性夏季暴雨天氣進行診斷分析，探究引發暴雨的天氣系統特點及各種物理量間的特征，以加深對山西地區夏季暴雨的認識，提高夏季暴雨預報準確率。

1大尺度環流形勢分析

第一次過程前期歐亞高緯地區為兩脊一槽形勢，而中緯是寬平曖脊后有巴爾克什湖分裂的短波槽東移，引導西路冷空氣南下，使環流徑向度加大，3日中、低層中緯低值系統有兩部分，西南弱渦和河套倒槽，入夜合并發展成低渦并隨發展的暖脊東移北抬，4日低渦加深向東北移動影響山西地區；從溫度場看冷空氣分兩路：前期西路冷空氣由河套侵入中緯系統后部，促成低渦發展及地面氣旋生成，并促使渦前暖溫脊發展北抬，后期北路較強冷空氣偏北東移，前鋒加入北抬的氣旋頂后部使之爆發性發展，4日14時地面氣旋中心氣壓達997hPa。第二次過程是發生在江淮氣旋東移北抬與貝加爾湖兩股冷空氣相繼南壓共同作用的過程中。18日08時500hPa高度上，歐亞高緯地區為兩槽一脊形勢，烏拉爾山和日本海地區為高空槽區，貝加爾湖以東為高壓脊區，溫度場與高度場基本重臺。中緯地區形勢較為復雜，河套以西至青藏高原東側為一縱向較深的低壓槽。19日14時，北支槽東移至貝加爾湖以東地區，南支槽加深移至山東以西，中高緯溫度場打通。整個槽區后部出現明顯的冷平流，山西地區位于南支槽項前，降水開始。高緯度楷后冷甲流強，中緯度槽沿脊后向北移動，一方面長江中下游地區的南支槽前的暖濕輸送帶與之相連，另一方面與向東南移動的斜壓鋒區靠近，而第二次過程中，高緯度槽后冷平流較弱，中緯度槽在東北移動過程中與長江中下游地區的南支暖濕輸送帶及高緯度冷空氣保持較遠距離。

2高低空急流形成要素

急流是一種動量、熱量和水汽的高度集中帶，是給中緯度暴雨和強風暴提供水汽和動量最重要的機制，歷來就是預報部門預報暴雨的一項重要指標。陶詩言等針對暴雨同低空急流的關系指出，絕大多數暴雨發生在離急流軸0～200km之內，且多發生在低空急流軸的左前方。第一次過程前期，對流層300hPa上，蒙古國東部一黑龍江一日本海北部附近有一支呈西南一西北向的急流帶，急流中心最大值達60m/s以上，并繼續加強南壓至渤海海峽，與中緯度西南風急流合并；與此同時，在急流入口區的右側出現水平輻散中心，暴雨區位于此輻散中心的前下方。而850hPa高度場上，沿中國海岸線存在一支≥12m/s的西南向低空急流帶，急流發展加強，并源源不斷地向暴雨區輸送海洋上充足的水汽和不穩定能量，對應此急流出口區有水平輻合中心，這種配合和之前的學者在研究高低空急流關系時，發現高低空急流之間耦合是通過高空急流北側產生高空輻合下沉氣流，南側產生高空輻散上升氣流，而底層大氣會隨之發生質量交換產生與高層相反的輻合輻散區，從而在高空急流入口區形成～個直接的力管環流的結論是一致的。

3水汽形成要素條件分析

充足的永汽是形成暴雨必不可少的條件之一。從兩次過程中850hPa濕度場的演變可知，過程開始前“濕舌”已經PR隨系統東移至江寧以西地區。伴隨降水的開始“濕舌”東移且范圍逐漸擴大，呈明硅的狹長形南北分布，山西地區位于“濕舌”內部。沿“濕舌”，低空西南急流將水汽輸送到暴雨區。兩次過程850hPa濕度場的形式特征基本相似，但濕度場的強度和范圍具有不同的分布特點。從相對濕度沿40。N的縱向剖面圖來看，第一次過程的濕區非常寬廣、深厚，相對濕度≥90%的閉合圈橫跨15個經度，縱向貫穿至對流層300hPa高度。而第二次過程的掘區比較狹窄，相對濕度>90%的閉合圈僅維持到650hPa。水汽是產生降水的必要條件，但蜂水的維持乃至形成暴雨需要源源不斷的水汽輸送。

4小結

利用實況觀測資料、NCEP再分析資料，對山西地區兩次典型區域性夏季暴雨天氣進行診斷分析，結果表明：江淮氣旋是兩次夏季暴雨的主要影響系統，其西北移動的路徑對暴雨的落區具有重要的影響。兩次夏季暴雨期間大尺度環流形勢配合有利，西風槽東移加深，南支槽北收發展，合并后引發地面氣旋爆發性發展，為暴雨的出現奠定基礎性條件。高、低空急流相互作用，對這兩次夏季暴雨過程產生重要影響。暴雨落區位于高空急流入口區的右側和低空急流出口區的左側。高、低空急流的動量下降，有利于氣旋的生成發展。低層的增溫、增濕及冷空氣的入侵是觸發兩次夏季暴雨的主要因素。水汽輸送帶的建立和長時間維持為強降水提供了充分的水汽條件。高層輻散與底層輻合的垂直配置，以及深厚強烈的上升運動，為暴雨發生提供了有力的動力條件。暴雨落區位于正渦度中心的右前方，且850hPa和500hPa正渦度平流先于暴雨出現，850hPa正渦度中心的出現比500hPa提前了12小時。強烈的上升運動形成深厚的氣旋式垂直環流，對地面氣旋的發展加強有促進作用。

參考文獻

[1] 范學峰，席世平.濕位渦診斷分析在河南臺風遠距離降水中的應用[J].氣象與環境科學，2012（02）.