招遠(yuǎn)地區(qū)強(qiáng)對流天氣診斷分析

張娟

摘要 利用常規(guī)氣象觀測資料、區(qū)域自動(dòng)站加密觀測資料以及多普勒雷達(dá)探測資料，對2017年6月23—24日招遠(yuǎn)地區(qū)一次強(qiáng)對流天氣過程的特征及其成因進(jìn)行了診斷分析。結(jié)果表明，由于冷渦東移南調(diào)過程中帶來的冷空氣滲透、有利的水汽輸送以及環(huán)境背景場存在高層強(qiáng)輻散與低層強(qiáng)輻合，因而有利于強(qiáng)降水發(fā)生。對流單體的“列車效應(yīng)”造成局地強(qiáng)降水的發(fā)生。

關(guān)鍵詞 強(qiáng)對流天氣；診斷分析；冷渦；環(huán)流形勢；物理量場；山東招遠(yuǎn)

中圖分類號 P458.1+21.1；P44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）20-0205-02

強(qiáng)對流天氣是我國嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣之一，常帶來災(zāi)害性的大風(fēng)和局地暴雨，有時(shí)伴有雷暴、雷雨大風(fēng)、冰雹和龍卷風(fēng)等現(xiàn)象，是一種歷時(shí)短、破壞性巨大的天氣，具有空間尺度小、生命期短的特點(diǎn)，對人民的生命財(cái)產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)造成巨大的危害[1]。強(qiáng)對流天氣中，常見的是對流暴雨，即短時(shí)強(qiáng)降水、短時(shí)暴雨，其通常由對流風(fēng)暴造成，如颮線、超級單體、中尺度對流系統(tǒng)等[2]。有學(xué)者對強(qiáng)對流天氣的成因與形成機(jī)理進(jìn)行了研究，通過個(gè)例分析，發(fā)現(xiàn)短時(shí)暴雨天氣過程的重要影響系統(tǒng)為低空切變線、低空急流[3-4]；雷暴大風(fēng)產(chǎn)生前，低層相對濕度大且存在強(qiáng)的水汽輻合，層結(jié)不穩(wěn)定[5]；MCS中的深對流特征可造成短時(shí)強(qiáng)降水[6]。此外，關(guān)于短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生分布也已開展了相關(guān)研究[6]。短時(shí)強(qiáng)降水一直是強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)的難點(diǎn)，易造成嚴(yán)重的災(zāi)害?？紤]平時(shí)工作的實(shí)用性和可操作性，本文利用常規(guī)氣象觀測資料、區(qū)域自動(dòng)站加密觀測資料以及多普勒雷達(dá)探測資料分析研究強(qiáng)對流天氣的成因和特點(diǎn)，為今后預(yù)報(bào)短時(shí)強(qiáng)降水提供參考。

1 天氣概況

受冷渦影響，2017年6月23日6：00至24日14：00（北京時(shí)間，下同），招遠(yuǎn)地區(qū)出現(xiàn)一次明顯的強(qiáng)對流天氣過程，部分地區(qū)出現(xiàn)了暴雨，局部大暴雨。全市平均降水量57.9 mm，而招遠(yuǎn)地區(qū)6月常年平均降水量僅為70.0 mm。14個(gè)監(jiān)測點(diǎn)中，6個(gè)站點(diǎn)降水量超過50 mm，其中2個(gè)站點(diǎn)降水量在100 mm以上，最大降水量為161.1 mm，出現(xiàn)在辛莊站。降水時(shí)段主要集中在23日7：00—13：00和24日11：00—13：00。最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在辛莊站，為62.5 mm/h，這樣的雨強(qiáng)在招遠(yuǎn)地區(qū)并不多見。本次降水明顯的特點(diǎn)是降水時(shí)段相對較為集中，降水強(qiáng)度大、范圍廣。

2 環(huán)流形勢演變特征和主要影響系統(tǒng)

冷渦是此次強(qiáng)對流天氣發(fā)生的重要因素。從6月23日20：00到24日20：00 500 hPa冷渦的路徑可知，冷渦先是東移南調(diào)；24日8：00后，冷渦到達(dá)渤海，基本東移為主。分析冷渦垂直結(jié)構(gòu)分布情況可發(fā)現(xiàn)，冷渦系統(tǒng)較深厚，在500、700、850 hPa上冷渦結(jié)構(gòu)都較完整，冷渦中心逐漸向南傾斜。

由圖1（a）可知，500 hPa招遠(yuǎn)地區(qū)位于冷渦與高空槽的西南氣流中，高空槽后有明顯的冷平流隨著冷渦東移，槽加深，槽前正渦度平流加大，地面倒槽加深，輻合上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，利于降水發(fā)生。由圖1（b）（c）可知，700 hPa和850 hPa受冷渦前暖切變控制，水汽輸送條件好。低層低渦西南部有較強(qiáng)暖濕氣流輸送，與高空的冷渦配置構(gòu)成上冷下暖的大氣不穩(wěn)定條件，冷渦東南側(cè)的風(fēng)向輻合觸發(fā)對流產(chǎn)生的降水。

從地面形勢上看，由于高空渦前的減壓作用，生成一西南倒槽北上控制山東省。冷渦降水基本位于地面倒槽頂附近到冷渦之間，有倒槽伸向渤海。由圖2可知，6月23—24日，招遠(yuǎn)市位于倒槽頂部氣旋性輻合區(qū)內(nèi)，地面氣旋的輻合上升運(yùn)動(dòng)和冷渦槽前的上升運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，使得招遠(yuǎn)市上空上升氣流旺盛，有利于強(qiáng)對流的產(chǎn)生，這2個(gè)時(shí)段正是招遠(yuǎn)市降水最強(qiáng)的時(shí)段。

22日8：00至23日8：00的降水區(qū)和暴雨區(qū)基本位于渦的東南象限，24日8：00降水區(qū)位于渦后，暴雨區(qū)位于渦南部及西部，25日8：00降水區(qū)位于渦后，暴雨區(qū)位于渦的西南，且范圍非常零散。由此可見，冷渦的結(jié)構(gòu)是非對稱式的，其周圍降水區(qū)的位置會隨著時(shí)間發(fā)生明顯變化。

3 物理量場診斷分析

3.1 水汽條件

強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)或發(fā)生前，招遠(yuǎn)處于寬廣的水汽通量高值區(qū)，形成了一條東南—西北走向的水汽輸送通道，中心最大值為9 g/（hPa·cm·s），形成一個(gè)強(qiáng)烈的輻合區(qū)，即來自低層的水汽和低層強(qiáng)水汽輻合上升是強(qiáng)降水發(fā)生的重要水汽源地和輸送者，而且在其上空堆積，提供了充沛的水汽條件。與水汽通量中心對應(yīng)，招遠(yuǎn)市有一個(gè)較明顯的水汽通量散度區(qū)，其范圍寬廣，基本上包括整個(gè)半島北部，并且與北方的冷空氣結(jié)合形成一個(gè)范圍寬廣的輻合區(qū)，為降水提供了充足的水汽條件。

3.2 動(dòng)力條件

通過分析散度場（圖3、4）可以發(fā)現(xiàn)，在暴雨發(fā)生的時(shí)段，散度負(fù)中心位于低層，中心強(qiáng)度達(dá)到了-3.0×10-5/s和 -5.6×10-5/s，高層則為強(qiáng)輻散區(qū)，在招遠(yuǎn)地區(qū)上空形成了低空弱輻合與高空強(qiáng)輻散的耦合配置，典型的高層強(qiáng)輻散與低層強(qiáng)輻合的配置對應(yīng)著強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，對暴雨的產(chǎn)生十分有利。

4 多普勒雷達(dá)資料分析

在短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警過程中，雷達(dá)回波提供了極為重要的預(yù)報(bào)依據(jù)。從煙臺多普勒雷達(dá)基本反射率因子回波圖像分析發(fā)現(xiàn)，23日7：00明顯回波帶開始影響招遠(yuǎn)市沿海地區(qū)，且在移動(dòng)的過程中不斷發(fā)展，強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，30 dBZ以上回波幾乎占整個(gè)回波面積，并且回波帶中有零散的對流單體，回波帶中心最大強(qiáng)度為50～55 dBZ。強(qiáng)回波自西南向東北通過招遠(yuǎn)市，對流單體的移動(dòng)速度矢量幾乎平行于雨帶分布，對流雨帶中的強(qiáng)降水單體依次經(jīng)過同一地點(diǎn)，形成所謂的“列車效應(yīng)”，最大雨強(qiáng)為62.5 mm/h，直接導(dǎo)致了大暴雨的產(chǎn)生。

5 結(jié)語

綜合以上的分析結(jié)果，可以看出2017年6月23—24日撫順地區(qū)大暴雨是由于冷渦南下、低層暖切變線作用，為大暴雨的產(chǎn)生提供了有利的水汽條件；高層輻散和低層輻合，強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)為大暴雨的產(chǎn)生提供了動(dòng)力背景；本次強(qiáng)降雨是混合性降水，回波帶呈西南—東北走向，回波帶有對流單體，形成“列車效應(yīng)”，造成了局地短時(shí)強(qiáng)降水。雷達(dá)回波在短臨預(yù)報(bào)中具有指示意義。在預(yù)報(bào)中存在以下問題：本次降水分布嚴(yán)重不均，降水量級和強(qiáng)降水區(qū)的落區(qū)預(yù)報(bào)存在困難，降水過程數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品降水量級明顯偏小或降水落區(qū)偏西。

6 參考文獻(xiàn)

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