2020年8月18日—19日沈陽地區暴雨天氣過程分析

劉 青，李 典，吳宇童，李琳琳，徐 爽，張 琳

（1.沈陽市氣象局，遼寧 沈陽 110168；2.遼寧省生態氣象和衛星遙感中心，遼寧 沈陽 110166；3.遼陽市氣象局，遼寧 遼陽 111000）

受高空槽和副熱帶高壓（下文簡稱“副高”）外圍暖濕氣流的共同影響，2020 年8 月18 日—19 日（北京時，下同）沈陽地區出現了暴雨，局部大暴雨天氣，全地區平均降水量78.6 mm，最大降水量169.7 mm，出現在康平縣東關小城子站。此次強降水過程呈現范圍大、持續時間長、強度大等特點，降水給城市防汛帶來了巨大的挑戰，同時給市民出行也帶來了極大的不便。

1 天氣形勢分析

高空形勢顯示，2020 年8 月17 日20 時，副高逐漸南撤，但幅度不大，這有利于暖濕空氣向北輸送。18 日08 時—20時，副高明顯北抬，且北界已達沈陽中部地區附近。18 日08時，500 hPa 高空槽東移下擺，槽后偏北氣流引導冷空氣南下。850 hPa 切變線位于遼寧西北部，冷暖空氣在切變線附近交匯，等溫線梯度加大，這有利于斜壓鋒生，鋒面次級環流有利于降水的進一步發展。18 日08 時—14 時，由于副高穩定少動，導致切變線穩定維持，這使環流場處于幾乎靜止狀態，迫使強回波在沈陽北部地區長時間維持，形成強降水。

地面形勢顯示，2020 年8 月18 日08 時，低壓中心位于黑龍江東北部，遼寧處于冷鋒前部。18日08時—19日02時，低壓系統向東北方向移動，冷鋒向東南方向移動，降水位于鋒面前側暖區部分。19 日02 時后，鋒面附近的系統性降水開始增強，但強度相對較弱。

2 探空資料分析

2020 年8 月18 日08 時，沈陽地區K 指數在32℃～36℃，對流有效位能（Convective Available Potential Energy，CAPE）在1 000～1 500 J·kg-1，大氣層結不穩定；18 日20 時，K 指數在32℃～40℃，CAPE 在200 J·kg-1以下。降水實況監測顯示，18日08 時—19 日02 時降水以對流性為主，雨量分布不均勻。19日02時—14時降水以穩定性為主。

3 物理量診斷分析

3.1 動力條件

降水期間，700 hPa 垂直上升運動經歷了從弱到強的發展階段。2020 年18 日08 時—19 日02 時，沈陽西北地區垂直速度在-8～-4 Pa·s-1，強烈上升運動將低層水汽、能量抬升到高層，形成了發展旺盛的對流云。18日20時，850 hPa沈陽北部地區輻合最為明顯，19日08時東南部地區輔合明顯。

從各層次風場可以看出，沈陽地區上空存在西南低空急流和超低空急流。

3.2 熱力條件

2020 年18 日08 時假相當位溫（θse）在67℃～72℃，之后進一步增大；18日20時沈陽地區θse在72℃～77℃，存在不穩定能量，有利于強降水發生。18 日沈陽地區的θse 高于遼寧省暴雨預報物理量最低閾值（64℃）。

3.3 水汽條件

2020 年18 日02 時—19 日22 時大氣可降水量均在50mm以上，整層空氣中的絕對水汽含量充沛。

2020 年18 日08 時，沈陽 地區850 hPa 比濕在12～14 g·kg-1，19 日08 時，沈陽北部地區逐漸減小，而東南部地區逐漸增大，最大值在14～16 g·kg-1。降水期間，沈陽地區850 hPa比濕均大于遼寧省暴雨預報物理量最低閾值（12 g·kg-1）。

4 雷達回波分析

2020 年18 日02 時—19 日22 時，沈陽地區出現暴雨過程是受高空槽和副熱帶高壓外圍暖濕氣流共同影響，主要是由于高空槽東移與副高南退相疊加，為中尺度對流系統的發生提供了大尺度的背景場。

2020 年18 日02 時—08 時，副高邊緣地區形成局地雷陣雨，回波區主要位于遼中區和渾南區。18 日08 時，對流云團在露點鋒附近偏濕空氣一側觸發，且向東北方向移動，康平縣上空形成東西向的帶狀對流系統。對流云團于18 日12 時移至康平縣上空并發展加強，且在此對流單體后側不斷有新單體生成向東北移動，新生單體沿西南氣流北上。強回波移速快、組織化程度并不強，以零散的塊狀回波為主。18 日09時—15時回波始終維持在康平縣，15時后回波南壓。

2020年18日18時，強回波區主要位于沈陽地區東部，形成了組織化的弓狀回波，移動快，18 日18 時18 分，主體移出法庫縣，進入沈陽市區，此時由于垂直風切變大值區位于遼寧西北，市區垂直風切相對較小，加之地面露點減小，對應高空CAPE 下降，均不利于對流長時間維持和發展。進入沈陽市區后，回波南部開始減弱消散。

2020年19日02時—22時，隨著切變線和鋒面南壓，系統性降水開始增強。

5 模式預報偏差分析

數值模式降水量預報分為大尺度降水預報和對流性降水預報。大尺度降水預報是格點微物理過程結果，反映的槽或切變線產生的系統性降水，偏差來源于降水系統預報的誤差。對流性降水預報是次網格對流參數化結果，根據每個格點的溫、壓、濕、風反算出來的，結果僅作為對流條件判斷。

第一階段（副高外圍對流降水）500 hPa 副高位置預報穩定，低渦底部槽預報略偏弱且偏北。850 hPa 切變線位置及兩側的風速預報基本一致。模式預報偏差不是系統誤差造成的，主要來源于對流性降水的預報偏差；東北中尺度數值模式（Weather Research and Forecasting，WRF）預報的降水量存在一定參考意義，但降水時段存在明顯滯后性。

第二階段（鋒面降水）500 hPa 副高位置預報穩定，但584線上短波槽預報偏弱；低渦底部槽預報偏弱且偏北，導致槽前正渦度平流減弱，使輻合抬升作用減小；850 hPa 切變線位置預報基本一致，但兩側的風速預報偏小（見表1）。

表1 ECMWF模式預報風速和實況風速對比Tab.1 Comparison of ECMWF model forecast wind speed and actual wind speed

ECMWF 預報整層水汽含量為56～57 mm，實況監測為54～60 mm，預報和實況相差不多。

模式預報的風速偏小，并沒有導致明顯的水汽條件減弱，很可能使輻合抬升條件變差，進而導致模式大尺度降水預報略偏小。

6 結論

（1）本次降水過程發生在高空槽和副熱帶高壓外圍暖濕氣流的共同影響下，降水以對流性為主，伴有雷電、短時強降水和局地的雷暴大風，具有強降水范圍大，降水持續時間長的特點。

（2）降水共分為2 個階段：第一階段為副高邊緣對流降水，降水量達到了大到暴雨、局部大暴雨；第二階段為鋒面降水，降水量達到了中到大雨。

（3）降水過程中模式預報均出現偏差：第一階段模式預報的偏差不是系統誤差造成的，主要來源于對流性降水的預報偏差；第二階段（鋒面降水）模式預報偏差主要來源于系統預報誤差，低渦底部槽預報偏弱且偏北，切變線兩側的風速預報偏小，使輻合抬升條件變差，導致模式降水預報略偏小。