陜北夏季一次強降水天氣過程的診斷分析

同明偉 楊帆

摘 要 利用NCEP1°×1°再分析資料、國家氣象衛(wèi)星中心風云2E云頂亮溫資料和地面加密觀測資料分析了2017年7月25日—26日陜北的強降水天氣過程。通過分析環(huán)流形勢以及造成暴雨的中小尺度系統(tǒng)得出有利暴雨的系統(tǒng)配置及降水機制，并對物理量場和云圖進行分析總結，為今后強降水天氣預報及相關農業(yè)服務提供指導。

關鍵詞 夏季;強降水天氣;對流單體;陜北地區(qū)

暴雨是陜北地區(qū)重要的災害性天氣之一，降水強度大、局地性強，對工農業(yè)生產和人民財產均造成嚴重影響，因此暴雨一直是預報工作的重點和難點[1]。2017年7月25日08時—26日15時，陜北地區(qū)出現(xiàn)強降水天氣，局地伴有雷暴、大風、冰雹等強對流天氣，共有33站降水量大于100 mm，最大綏德四十鋪230.1 mm;強降水時段集中在25日20時—26日10時，小時雨強大于55 mm的有10站，最大小時雨強出現(xiàn)在26日03—04時，為子長柏山寺，降雨量60.4 mm。暴雨帶呈東西走向，位于榆林和延安交界區(qū)域，給人民群眾生命財產安全造成重大影響。基于此，利用多種氣象資料對此次強降水天氣過程進行分析，通過分析環(huán)流形勢、物理量場和衛(wèi)星云圖特征得出有利于形成陜北地區(qū)暴雨的系統(tǒng)配置及降水機制，對今后強降水天氣預報及相關農業(yè)服務提供指導。

1 天氣形勢

2017年7月25日20時陜北地區(qū)暴雨發(fā)生前夕，500 hPa副熱帶高壓控制我國華南地區(qū)，副高脊線位于30°N附近，西北邊緣588線位于關中-陜南上空，陜北地區(qū)受副高外圍西南氣流控制，貝加爾湖受冷渦控制，其底部短波槽控制河套地區(qū)西部，槽后西北氣流東移南下影響陜北地區(qū);700 hPa副熱帶高壓外圍偏南氣流在關中南部建立暖濕空氣輸送通道，形成12～14 m·s-1的西南急流，陜北地區(qū)位于急流頂端，存在強烈的風速及風向輻合。

2017年7月26日02時暴雨強盛階段，500 hPa（圖1-a）副熱帶高壓略微難退，高空短波槽向東移動;700 hPa（圖1-b）關中南部低空急流繼續(xù)維持，風速達12 m·s-1，陜北地區(qū)仍然位于急流前段風速輻合中心，同時貝加爾湖低渦東移，陜北地區(qū)位于暖式切邊附近，輻合明顯增強，受其影響，產生強降水。至2017年7月26日08時，500 hPa短波槽移至陜北地區(qū)東部，榆林和延安受槽后偏北氣流控制，強降水時段基本結束。

2 水汽條件

持續(xù)的水汽供應是形成暴雨的主要條件，大尺度流場上充足的水汽輸送和強烈的水汽輻合有利于暴雨的產生與維持[2]。圖2為此次暴雨過程陜北地區(qū)水汽通量和水汽通量散度圖。由圖可知，此次暴雨過程主要水汽輸送通道為副高外圍的偏南水汽輸送。2017年7月25日20時暴雨前期，水汽通量中心值為16 g·cm-1·hPa-1·s-1，26日02時暴雨過程中水汽通量中心值為18 g·cm-1·hPa-1·s-1，為強降水提供持續(xù)的水汽供應。

水汽通量輻合中心是暴雨落區(qū)的重要指標。暴雨前期2017年7月25日20時，水汽通量輻合中心位于強降水區(qū)域西部，水汽通量散度強度達到6×10-5 g·cm-2·hPa-1·s-1，降水區(qū)域輻合強度較弱;隨著貝加爾湖低渦東移，低空切變線控制陜北地區(qū)，至2017年7月26日02時，水汽通量輻合區(qū)已經影響榆林和延安交界區(qū)域，強度達到4×10-5 g·cm-2·hPa-1·s-1，該區(qū)域出現(xiàn)明顯降水;2017年7月26日00時，高空短波槽移至陜北地區(qū)東部，強水汽輻合中心移至延安南部地區(qū)，榆林南部強降水過程區(qū)域結束。

3 不穩(wěn)定條件

假相當位溫反映了大氣的溫濕狀況，利用垂直分布可以分析大氣中的能量分布和垂直不穩(wěn)定情況[3]。沿暴雨中心點綏德（37.49°N，110.24°E）做假相當位溫θse和垂直速度ω的垂直剖面，2017年7月25日20時暴雨發(fā)生前期高空鋒區(qū)東邊界位于114°E附近，并從850 hPa附近伸展至500 hPa，鋒區(qū)內假相當位溫的水平梯度和垂直梯度均較大，鋒面西側為假相當位溫大值區(qū)，θse處于350～368 K，為暖濕空氣聚集區(qū)域，而西側為干冷空氣聚集區(qū)域;同時綏德上空（?θse/?z）<0，θse500-θse850≈20 K，對流層中層處于強烈的不穩(wěn)定狀態(tài)。至2017年7月26日02時（圖3），綏德上空從地面至200 hPa為深厚的垂直上升區(qū)域，上升運動中心位于850～500 hPa，上升速度處于0.3～1.2 m·s-1，對流活動明顯，帶動高溫高濕空氣向上運動，綏德上空假相當位溫明顯增大，850～500 hPa θse達到352～356 K;同時隨著高空鋒區(qū)向東移動，綏德上空850～500 hPa均受鋒區(qū)控制，處于冷暖空氣交界區(qū)域，此時正對應強降水時段。2017年7月26日08時500 hPa高空槽移至陜北東部，綏德上空變?yōu)橄鲁吝\動，同時850～500 hPa θse迅速減小至344～352 K，強降水過程基本結束。

4 衛(wèi)星云圖

衛(wèi)星云圖可以直觀反映降水過程中暴雨云團的發(fā)展和演變過程[4-5]，利用FY-2E衛(wèi)星逐時云頂亮溫資料，對此次降水過程中云團演變進行分析發(fā)現(xiàn)，造成強降水的云團為中尺度對流復合體MCC。

2017年7月25日20時之前，陜北上空云量較少，受500 hPa高空短波槽和700 hPa切邊影響，內蒙古中部對流云團活躍，同時不斷向東南方向發(fā)展，并且榆林上空也有局地對流云團生成。20時（圖4-a）強降水前夕，榆林上空對流云團明顯增強，可清晰分辨出2個γ中尺度云團，云頂亮溫TBB<-52 ℃，其中云團A由內蒙古中部生成向東南方向移動，云團B是榆林上空局地生成，向東移動;22時（圖4-b）云團A持續(xù)向東南方向移動并與云團B合并，A云團面積迅速擴大，同時TBB<-52 ℃的云團面積也隨之增加，強對流云團覆蓋榆林中北部地區(qū)，榆林中部地區(qū)逐漸出現(xiàn)強降水，綏德四十鋪23時小時雨強達30.3 mm;隨后A云團持續(xù)向南移動，至26日02時（圖4-c）強對流云團覆蓋榆林中東部地區(qū)，呈邊緣光滑的橢圓形特征，TBB<-52 ℃的云團面積達到最大，綏德四十鋪站小時雨強達到最大，為48.8 mm;云團A不斷向東移動，TBB<-52 ℃的云團面積逐漸縮小，云團強度不斷減弱，至26日06時（圖4-d），云團A基本移出榆林地區(qū)，本次強對流過程基本結束。根據此次強降水過程中的云團演變，TBB<-52 ℃的冷云云團位置和強度的變化對地面降水有很好的指示作用。

5 結論

1）在河套地區(qū)上空，副高外圍北側低層切變線是這次暴雨的主要中尺度系統(tǒng)。700 hPa切變線在延安北側穩(wěn)定少動，500 hPa槽后冷空氣南壓，切變線南側暖濕氣流進入延安上空并強烈輻合，延安地區(qū)能量急劇增加，冷暖空氣交匯形成此次強降水有利的天氣形勢場。

2）副高外圍始終存在一支西南-東北向的水汽輸送帶，并且在延安上空輻合，為這次降水過程提供源源不斷的水汽供應。

3）對流層中下層處于高溫高濕區(qū)域，不僅對低空水汽和能量聚集有重要作用，并且造成其上層位勢不穩(wěn)定的增強，配合強烈的垂直上升運動，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供有利條件。

4）對流單體的強烈發(fā)展是造成此次暴雨產生的直接原因，強降水主要出現(xiàn)在Tbb<-52 ℃的冷云覆蓋區(qū)，并且Tbb<-72 ℃的冷云中心基本與強降水中心吻合，因此應用FY-2E云頂亮溫資料有助于指導此次強降水預報和預警

參考文獻：

[1] 丁一匯.高等天氣學[M].北京：氣象出版社，1991.

[2] 趙世發(fā)，周軍元，王俊，等.一次罕見的特大暴雨物理量場特征分析[J].南京氣象學院學報，2002（2）：271-276.

[3] 袁媛，董金芳，陳小婷，等.延安盛夏一次強降水天氣過程成因分析[J].陜西氣象，2014（2）：6-9.

[4] 井喜，李強，屠妮妮，等.黃土高原一次β中尺度突發(fā)性暴雨特征及成因[J].暴雨災害，2013，32（3）：242-248.

[5] 賴紹鈞，何芬，陳海山，等.華南前汛期福建一次致洪暴雨過程的中尺度結構特征[J].高原氣象，2012，31（1）：167-175.

（責任編輯：趙中正）