朔州市一次局地短時強(qiáng)降水天氣過程分析

劉瑞蘭　李睿　蔡霞

摘 要：文章應(yīng)用常規(guī)觀測資料、衛(wèi)星云圖資料、新一代多普勒雷達(dá)資料，采用天氣學(xué)分析方法，對2015年7月11日出現(xiàn)在朔州地區(qū)的短時強(qiáng)降水天氣的天氣形勢和一些物理量進(jìn)行深入分析。結(jié)果表明：高空蒙古冷渦底部槽線切變線、低渦暖切和地面倒槽是該次強(qiáng)降水發(fā)生的觸發(fā)機(jī)制；充沛的水汽輸送、水汽輻合抬升條件、較大的比濕和強(qiáng)的水汽輻合上升運(yùn)動也為強(qiáng)降水的產(chǎn)生提供了良好的水汽條件和動力條件，穩(wěn)定度指標(biāo)的變化對強(qiáng)降水有較好的指示意義；強(qiáng)輻合上升運(yùn)動區(qū)與強(qiáng)降水在時間和區(qū)域上均有較好的對應(yīng)。

2015 年7月11日上午10時至下午16時，朔州市先后受兩塊發(fā)展起來的對流云團(tuán)的影響，出現(xiàn)了短時強(qiáng)對流天氣，測站降雨0.0～39.3mm，暴雨落區(qū)集中在平魯，雨量最大是平魯?shù)淖杌ⅲ?小時雨量72.7mm。朔城區(qū)的張蔡莊2小時降雨43.1mm，平魯高石莊、懷仁測站、應(yīng)縣義井也分別有30mm以上降水。

一、環(huán)流特征和影響系統(tǒng)

1.高空形勢

蒙古國短波槽緩慢東移中加深形成閉合冷渦，副高位于我國的東南沿海一帶，我省受副高外圍584 等高線的控制。從等溫線的分布特征看，山西省從700hpa至近地面都處于暖舌中，有利于不穩(wěn)定能量的積聚。700hpa 在河套到山西北部有一東西向切變線。11日14時的流場分析，河套到山西省中北部有輻合中心，有利于輻合上升運(yùn)動的發(fā)展。在850hpa山西省北部有一溫度槽，說明冷空氣開始入侵，有利于前期累積的不穩(wěn)定能量釋放。切變線位置處于500hpa槽線南端，與暴雨落區(qū)對應(yīng)較好。

2.地面形勢

7月10日20時至11日14時地面圖上，在陜西、甘肅北部至內(nèi)蒙古中部有一倒槽，且倒槽有加強(qiáng)北抬的發(fā)展趨勢，倒槽附近的東南氣流不僅帶來了豐富的水汽，而且與北部擴(kuò)散南下的冷空氣配合，形成地面輻合線，從而造成強(qiáng)烈的上升運(yùn)動，地面輻合線是這次短時暴雨的主要觸發(fā)機(jī)制。

二、物理量診斷

1.不穩(wěn)定層結(jié)

2015年7月11日08時，K指數(shù)中心在陜西中部和山西南部交界處，中心最大（30.2℃），山西北部強(qiáng)對流天氣區(qū)的K=16℃～20℃。11日14時山西北部K指數(shù)增大到40℃以上，強(qiáng)天氣區(qū)41.6℃，表明11日白天大氣層結(jié)不穩(wěn)定性在增強(qiáng)。

7月11日8時，呼和浩特、鄂爾多斯兩站探空資料風(fēng)場垂直分布分析，低層有暖平流，高層有冷平流，在高層為冷平流低層為暖平流的情況下，由平流引起的氣層趨于不穩(wěn)定。從CAPE值來看，11時朔州地區(qū)CAPE值大于800J/kg，較8時是增加的，說明不穩(wěn)定能量是加強(qiáng)的。風(fēng)場上，850hPa到700hPa風(fēng)速變化量接近或大于700hPa到500hPa風(fēng)速變化量，表明暖平流隨高度遞減，整層大氣不穩(wěn)定性加強(qiáng)迅速。

2.水汽條件

11日08時850hPa比濕分布，高比濕位于河套南部，山西北部比濕為4 g·kg-1，東南風(fēng)將來自東海的水汽向華北中部輸送，到11日17時，山西北部比濕700hpa大于8 g·kg-1，850hpa大于12 g·kg-1，這表明單位質(zhì)量大氣中水汽含量較多且在增加。500～850hpa的溫度露點(diǎn)差均小于4℃，濕層較厚，有利于降水。

水汽通量散度分析，11日08時山西北部水汽通量散度3.3×10-5g·cm-1·hPa-1·s-1，到11日14時水汽輻合中心向南移動。水汽通量散度時間剖面顯示，112.37°E、39.37°N站點(diǎn)11日08時中高層700hPa～400hPa水汽輻合，隨著時間推移水汽輻合區(qū)向低層擴(kuò)展，并且強(qiáng)度在增強(qiáng)，11日08時950 hPa～400hPa水汽通量散度均為輻合，白天降水期間水汽輻合層迅速從高層降低700hPa以下，深厚的水汽堆積為強(qiáng)天氣區(qū)補(bǔ)充了充足的水分。

3.抬升條件

11日08時，40°N以南700hPa超前于850 hPa，500 hPa槽線位置偏北，相對于中低層切變位置來說是前傾結(jié)構(gòu)，明顯不穩(wěn)定天氣系統(tǒng)。地面逐漸移近的冷鋒對鋒前暖氣團(tuán)的抬升作用觸發(fā)了不穩(wěn)定能量的釋放，造成對流天氣。

從散度場分析，11日08時山西北部中低空輻合，中高空輻散，但輻合輻都較弱，有弱的上升運(yùn)動。14時高層200hpa為正的輻散區(qū)，850hpa為負(fù)的輻合區(qū)，高層輻散低層輻合形成抽吸。低層輻合高層輻散垂直結(jié)構(gòu)加強(qiáng)了上升運(yùn)動。低空700hPa的西南急流一方面加強(qiáng)了對天氣區(qū)的水汽輸送，另一方面也增強(qiáng)了抬升作用。從垂直速度圖上可以看出，強(qiáng)輻合上升運(yùn)動區(qū)與強(qiáng)降水在時間和區(qū)域上均有較好的對應(yīng)。

三、 雷達(dá)資料分析

從7月11日雷達(dá)組合反射率上可以看出，11：48分時朔州市懷仁區(qū)回波強(qiáng)度達(dá)33dbz，14分30分，平魯回波強(qiáng)度達(dá)52.5dbz，城區(qū)達(dá)50.5dbz，降水估測平魯49.6mm，城區(qū)31mm。14：48分垂直液態(tài)水含量上述地區(qū)分別為11.7㎏/㎡、6.2㎏/㎡，14：54分回波頂高分別為14km、11.6km。

四、小結(jié)

（1）這次短時暴雨過程是由于副高北抬和低空急流提供了充足的水汽條件和不穩(wěn)定能量，高空蒙古冷渦底部槽線切變線、低渦暖切和地面倒槽是該次強(qiáng)降水發(fā)生的觸發(fā)機(jī)制。

（2）K指數(shù)、對流有效位能、假相當(dāng)位溫與強(qiáng)降水有較好的對應(yīng)關(guān)系，溫度露點(diǎn)差能夠有效判斷空氣飽和程度，多種指標(biāo)相結(jié)合可作為預(yù)報(bào)對流性強(qiáng)降水的判據(jù)。結(jié)合中尺度地面輻合線和中低層切變可以判斷中尺度雨團(tuán)的發(fā)展移動。

（3）中低層強(qiáng)烈的上升運(yùn)動有利于把低層的水汽和不穩(wěn)定能量輸送到高層，同時上升運(yùn)動帶來的降溫加速了不穩(wěn)定能量釋放。

（4）雷達(dá)強(qiáng)回波帶移動軌跡與地面中尺度輻合線移動軌跡一致，強(qiáng)回波帶位置與中低層切變線位置相對應(yīng)，這對以后的臨近預(yù)報(bào)有很好的參考價(jià)值。

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