慈溪地區(qū)罕見(jiàn)暴雨過(guò)程分析

范凱鋒 茅吉鋒 李盈盈

摘要：

利用常規(guī)天氣資料、物理量場(chǎng)以及多普勒雷達(dá)資料，對(duì)2018年9月17日慈溪地區(qū)的暴雨過(guò)程進(jìn)行了多尺度分析。結(jié)果表明：此次暴雨過(guò)程由臺(tái)風(fēng)倒槽、副高環(huán)流、850hPa暖切和地面弱冷空氣共同作用造成。其中，充足的水汽條件、高低空強(qiáng)烈的輻合輻散配置是此次暴雨形成的必要條件;中尺度輻合線對(duì)慈溪東部地區(qū)的對(duì)流發(fā)展起到重要作用;而對(duì)流云團(tuán)中高層西南風(fēng)與偏北風(fēng)的輻合、低層持續(xù)冷平流的垂直結(jié)構(gòu)有利于對(duì)流發(fā)展和降水維持。

關(guān)鍵詞：

水汽條件;輻合輻散;中尺度;輻合線;冷平流

中圖分類號(hào)：S16

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：1019754/jnyyjs20200630044

暴雨是由中小尺度天氣系統(tǒng)直接造成的，但其發(fā)生發(fā)展是多尺度環(huán)流和天氣系統(tǒng)相互作用的結(jié)果，往往伴隨著劇烈的大氣活動(dòng)，因而暴雨的形成是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題[1]。其中，冷暖切變線影響經(jīng)常是暴雨生成并持續(xù)的重要條件[2，3]，同時(shí)，熱力效應(yīng)對(duì)暴雨的增幅作用也不可忽視[4]。受臺(tái)風(fēng)倒槽、副高環(huán)流、850hPa暖切和地面弱冷空氣共同影響，2018年9月16—17日杭州灣兩岸出現(xiàn)持續(xù)強(qiáng)降雨天氣，其中慈溪全市范圍出現(xiàn)暴雨到大暴雨。據(jù)災(zāi)害調(diào)查了解，此次暴雨過(guò)程導(dǎo)致慈溪地區(qū)河道水位普遍偏高，部分田塊有積水出現(xiàn)，其中坎墩農(nóng)田受淹較嚴(yán)重，出現(xiàn)大面積積水，不利于秋菜、草莓、玉米等作物的生長(zhǎng)發(fā)育。由于本次暴雨過(guò)程影響系統(tǒng)較多，且臺(tái)風(fēng)距離遠(yuǎn)，降雨量級(jí)預(yù)報(bào)跟實(shí)況相差較大，服務(wù)質(zhì)量不理想。本文擬對(duì)此次過(guò)程的強(qiáng)降雨成因進(jìn)行分析，以期對(duì)今后相似暴雨過(guò)程預(yù)報(bào)提供一定的參考經(jīng)驗(yàn)。

1降雨實(shí)況

此次暴雨過(guò)程從2018年9月16日夜間開(kāi)始，至17日下午基本結(jié)束。受臺(tái)風(fēng)倒槽、副高外圍環(huán)流、850hPa暖切和弱冷空氣共同影響，浙江省出現(xiàn)不同程度的降雨天氣，全省平均面雨量為39mm，降雨分布很不均勻，強(qiáng)降水中心主要在杭州灣兩岸和寧波東部沿海地區(qū)，全省累計(jì)降水量超過(guò)100mm的有313站，超過(guò)150mm的有86站，超過(guò)200mm的有17站，降雨最大值為麥地山2947mm。慈溪在本次過(guò)程的強(qiáng)降雨時(shí)段主要集中在16日22∶00—17日15∶00，普降暴雨到大暴雨，全市過(guò)程面雨量為119mm，其中100mm以上站點(diǎn)有29個(gè)、150mm以上站點(diǎn)有2個(gè)，雨量大值區(qū)主要出現(xiàn)在慈溪的城區(qū)和東部地區(qū)，最大為龍山站1638mm。

2環(huán)流背景及物理量場(chǎng)分析

2018年9月17日08∶00，我國(guó)東部地區(qū)處于副高環(huán)流控制，浙江全省處在副高592線內(nèi)，臺(tái)風(fēng)“山竹”登陸后位于華南地區(qū)，浙江處于副高環(huán)流和“山竹”倒槽環(huán)流的夾縫中，850hPa上杭州灣到浙北一帶有暖式切變線存在，慈溪處在切變線南側(cè)西南氣流中。另外，華東地區(qū)已連續(xù)多日處于副高控制，悶熱少雨，也為此次過(guò)程暴雨對(duì)流云團(tuán)的形成提供了一定的能量條件。

21水汽條件

暴雨的發(fā)生離不開(kāi)水汽，只有在充足的水汽條件下，暴雨才可能形成，并依靠源源不斷地水汽輸送得到維持[5]。從圖3可以看出，17日08∶00，925hPa上東海到浙江沿海地區(qū)有很強(qiáng)的水汽通量中心（圖3a），而低層臺(tái)灣到浙江一帶有強(qiáng)盛的偏南氣流，從副高環(huán)流和“山竹”倒槽環(huán)流的夾縫中形成了1條自南向北的水汽通道（圖3b），將臺(tái)風(fēng)“山竹”的大量水汽源源不斷地輸送到浙江一帶，為浙江東北部地區(qū)暴雨的產(chǎn)生提供充足水汽條件。

22動(dòng)力條件

動(dòng)力條件在一定程度上主導(dǎo)了對(duì)流運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，影響著暴雨的發(fā)生、發(fā)展和分布，渦度空間分布的不對(duì)稱、高低空強(qiáng)烈的輻合輻散垂直配置都能直接導(dǎo)致強(qiáng)降水的發(fā)生[6]。9月17日08∶00，在925hPa散度場(chǎng)上杭州灣附近有塊負(fù)值中心（圖4a），表明該區(qū)域低層有明顯輻合作用，促使強(qiáng)烈地上升運(yùn)動(dòng);而200hPa的散度場(chǎng)上該區(qū)域?yàn)榇笳祬^(qū)，有明顯輻散特征，高低空強(qiáng)烈的輻合輻散為暴雨的形成和發(fā)展提供了重要的動(dòng)力條件。

3雷達(dá)回波特征分析

中尺度系統(tǒng)是造成暴雨的直接天氣系統(tǒng)，中β尺度系統(tǒng)的水平尺度在20～200km，生命期數(shù)小時(shí)，在雷達(dá)回波圖上表現(xiàn)為中尺度回波團(tuán)或回波帶，這些回波團(tuán)或回波帶往往會(huì)造成局地的短時(shí)暴雨天氣，形成突發(fā)性的災(zāi)情，這在暴雨的預(yù)報(bào)中一直是個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)[7，8]。在本次暴雨過(guò)程中，慈溪地區(qū)2018年9月17日7∶00—10∶00是降雨集中期，強(qiáng)回波經(jīng)過(guò)地區(qū)小時(shí)雨強(qiáng)在20～30mm，小時(shí)雨強(qiáng)大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)是慈溪此次暴雨過(guò)程致災(zāi)的主要原因。從多普勒雷達(dá)的回波特征進(jìn)行分析，可為以后相似過(guò)程預(yù)報(bào)提供一些經(jīng)驗(yàn)線索。

雷達(dá)圖上顯示，在慈溪的杭州灣沿岸地區(qū)有一塊強(qiáng)回波帶（圖5a），強(qiáng)度在45～55dBz，該回波帶逐漸向東南偏東方向移動(dòng)（圖5b），慈溪的強(qiáng)降雨地區(qū)也隨之向東南方向推進(jìn)。從徑向速度圖上可以看出，雷達(dá)偏北方向始終有大片的10m/s左右的負(fù)速度區(qū)（圖5c、圖5d），而雷達(dá)西北方向有1條弧狀的零速度線，表明雷達(dá)北側(cè)盛行偏北風(fēng)，低層的偏北風(fēng)持續(xù)滲透起到了熱力抬升作用，一定程度上促進(jìn)了對(duì)流激發(fā)。在雷達(dá)東北面還有1條弧狀的零速度線，表明雷達(dá)東北側(cè)盛行東北風(fēng)，在慈溪東部地區(qū)（即雷達(dá)站所在區(qū)域）存在西北風(fēng)和東北風(fēng)的輻合，中尺度輻合線促進(jìn)了慈溪東部地區(qū)對(duì)流發(fā)展，與慈溪東部地區(qū)的降雨中心區(qū)域相符。從雷達(dá)高度圖上可以看出，杭州灣附近的回波頂高12km左右（圖5f），風(fēng)廓線圖上顯示8∶00—9∶00雷達(dá)回波的中高層存在西南風(fēng)與偏北風(fēng)的輻合（圖e），且低層冷平流始終存在，垂直結(jié)構(gòu)有利于對(duì)流發(fā)展和降水維持。

4結(jié)論

通過(guò)對(duì)2018年9月17日造成慈溪地區(qū)暴雨過(guò)程的影響系統(tǒng)和雷達(dá)資料進(jìn)行分析，得出本次暴雨過(guò)程的影響系統(tǒng)主要有臺(tái)風(fēng)倒槽、副高外圍環(huán)流、850hPa切變線和地面弱冷空氣，其中臺(tái)風(fēng)倒槽和副高外圍環(huán)流擠壓形成的偏南風(fēng)通道對(duì)暴雨所需水汽的持續(xù)輸送起到了關(guān)鍵作用。杭州灣附近充足的水汽條件和高低空強(qiáng)烈的輻合輻散配置是此次暴雨過(guò)程的必要條件，中尺度輻合線對(duì)慈溪東部地區(qū)的對(duì)流發(fā)展起到了重要作用，造成相當(dāng)可觀的降雨。另外，雷達(dá)回波的中高層存在西南風(fēng)與偏北風(fēng)的輻合，且低層冷平流始終存在，垂直結(jié)構(gòu)有利于對(duì)流發(fā)展和降水維持。

參考文獻(xiàn)

[1]

崔春光，林春澤，王曉芳，等.2000年以來(lái)我國(guó)長(zhǎng)江中游區(qū)域暴雨研究進(jìn)展[J].氣象科技進(jìn)展，2014，2（04）：6-15.

[2]顧清源，周春花，青泉，等.一次西南低渦特大暴雨過(guò)程的中尺度特征分析[J].氣象，2008，34（04）：39-47.

[3]張京英，朱時(shí)良，王慶華，等.冷式和暖式切變線暴雨多普勒雷達(dá)資料對(duì)比分析[J].氣象科學(xué)，2007（S1）：44-51.

[4]趙玉春，李澤椿，王葉紅，等.2006年6月5—8日梅雨鋒上中尺度對(duì)流系統(tǒng)引發(fā)福建北部暴雨的診斷分析[J].大氣科學(xué)，2008，32（03）：598-614.

[5]陳連壽.熱帶氣旋動(dòng)力學(xué)引論[M].北京：氣象出版社，2002.

[6]吳成表.臺(tái)風(fēng)云娜路徑和強(qiáng)度特點(diǎn)分析[J].浙江氣象，2004，26（02）：5-11.

[7]毛冬艷，周雨華，張芳華，等.2005年初夏湖南致洪大暴雨中尺度分析[J].氣象，2006，32（03）：64-70.

[8]靖春悅，壽紹文，賀哲，等.河南省2005年7月22日大暴雨過(guò)程數(shù)值模擬與診斷分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué)，2007，30（03）：45-49.

（責(zé)任編輯常陽(yáng)陽(yáng)）