一次副高邊緣暴雨過程分析

肖 杰

（河南省焦作市氣象局，河南 焦作 454003）

1.過程概況

受副熱帶高壓外圍西南暖濕氣流、低渦、切變線和經貝加爾湖南下冷空氣的共同影響，2010年7月19日00～10時，我市出現了一次明顯降水天氣過程，雨量分布不均，降水主要在4～7時，1小時最大降水量29.2mm，強降水落區主要位于市區、武陟、溫縣東部、博愛南部、修武東部和南部，全市80個鄉鎮自動雨量站中，降水量超過50mm的有25個，其中暴雨21個，大暴雨4個(均在武陟東部，最大謝旗營，為127.0mm)。

2.環流形勢和主要影響系統

500 hPa高空圖上，18日08時(圖略)歐亞中高緯度為兩槽一脊型，貝加爾湖地區為一高壓脊，副高脊線位于28°N附近，西伸脊點位于117°E，其北界位于貴陽、宜昌、阜陽到射陽一線，我省信陽地區受副高控制，中部地區均處在副高邊緣的西南氣流中。18日20時，位于海上的副高主體進一步西伸加強，其外圍的西南風速明顯加大，大于14m/s的西南風速帶位于百色、重慶、安康到鄭州一線，南海的水汽通道已打通，強烈的水汽輸送使漢中、西安、鄭州的T－Td由前一時次的43℃、15℃、22℃迅速了下降到2.0℃、1.8℃、1.5℃，達到飽和；東部的低槽南伸至山、陜、豫交界，引導弱冷空氣自貝湖東南部經華北南下，并且在山西南部、陜西中部河南北部形成一氣旋式環流，此時我省黃河以南地區已出現降水。隨后低壓環流沿副高邊緣西南氣流北上，在冷空氣的進一步影響下，至19日08時，在山西南部形成580dagpm的低壓，其中心位于沁源附近，低槽和切變線分別位于沁源、重慶到西昌和沁源、邢臺到成山頭一線，588dagpm 基本退出我省。20時，低壓中心繼續北上，副高進一步減弱，我省降水過程結束。可見，此次暴雨過程發生在副高南退

過程中，是由副高邊緣西南暖濕氣流和貝湖經華北南下冷空氣共同作用而產生的。700hPa高空圖上，18日08時316dagpm位于射陽、武漢到陽江一線，四川盆地東部有一312dagpm低渦，中心位于成都到達川之間，切變線位于達川、安康、平頂山到商丘，低渦的西北方有中心強度達-5.0℃的負變溫區，說明有冷空氣自低渦西北方侵入，低渦將進一步發展，并在引導氣流的作用下沿副高邊緣西南氣流向東北方向移動；我省黃河以南地區處在副高外圍的西南氣流中，而豫北則處在長春、濟南到鄭州一線槽后偏北氣流中。20時，副高略有南退，但其外圍的西南風明顯加大，大于12m/s的急流帶位于副高西側，位于北海、桂林、宜昌到南陽一線，低空急流為暴雨的產生提供了前期的水汽輸送。19日08時，副高進一步南退，低渦繼續東北上，其中心位于陵川附近，切變線北抬至陵川到濟南，低空急流東移至北海、武漢到徐州一線，我省北部正處在低空急流的左側和低渦右前方，降水強度增強。20時，低渦完全移出我省，降水結束。

3.水汽條件分析

3.1 水汽通量

水汽條件是降水過程的首要條件。源地的水汽主要是通過大規模的水平氣流被輸送到降水區的，其輸送量的大小用水汽通量表示。在降水開始前的18日20時，水汽通量的大值區呈南北向帶狀分布，與700hPa低空急流相吻合，中心位于湖北中部，其中心強度為12×10-3g/s·hPa·cm；至19日08時，水汽通量的大值中心在低空西南急流的作用下，向東北方向伸展至我省的東南部到東部，其強度繼續加強，中心值達16×10-3g/s·hPa·cm，強降水發生在水汽通量大值中心左前方較大的梯度區，且與700hP低槽和切變線相吻合，說明水汽的輸送對強降水有較大貢獻，大的水汽通量梯度區與強降水落區有較好的對應關系，對預報強降水落區有一定的指導作用。

3.2 水汽通量散度

當水汽由源地輸送到某地區時，必須有水汽在該地區的水平輻合，才能上升冷卻凝結成雨。水汽輻合的大小用水汽通量散度表示，通過分析水汽通量散度得出，18日20時，－24×10-3g/s·hPa·cm強水汽通量散度的輻合中心位于貴州北部，我省除東南部地區外，均處在弱的水汽輻合區中，對應的地面圖上黃河以南均有降水，信陽有3個站降水超過50mm(最大64mm)，其它廣大地區降水量均在10mm以下。19日08時，暴雨區上空水汽輻合明顯增強，達－12×10-3g/s·hPa·cm，且與強降水落區相對應。19日20時強水汽通量散度的輻合中心移至北京附近，我省均處在水汽通量散度輻散區，全省降水結束。說明：水汽通量散度的輻合區與強降水有很好對應關系，水汽通量散度輻散區對降水結束的預報有很好的參考價值。

4.雷達資料分析

分析降水回波的演變得出，整個降水過程中以混合性降水回波為主，回波比較穩定，強度分布較均勻，大部分回波強度在25～40dbz，降水主要是由位于我省西南部的回波向東北方向移動而造成的。 22:28分我市處在無回波區中，以多云天氣為主；0:35我省西南部的降水回波在東北移過程中，前緣弱回波區開始影響我市；爾后回波強度繼續加強，5:20達最強，為40～45dbz，與1小時最大降水量時段相對應。

5.模擬結果分析

利用1°×1°NCEP再分析資料和WRF中尺度數值模式對該過程的渦度、散度和垂直速度進行模擬。

5.1 渦度分析

7月19 日1 :30 ，從渦度圖中可看出，降水過程中渦度場呈顯高層負渦度，中低層正渦度的垂直分布。過程開始前的18日20時，高層(200hPa)我省中西部和南部均處在負的渦度區中，-25×10-5s-1的中心位于113°E、34.5°N。到19日08時，渦度中心東北移至113.5°E、35°N，其強度有所減弱，中心值為-15×10-5s-1。*時*時負的渦度中心移至我省北部，共中心強度進一步減弱。中低層，在整個降水過程中，強降水落區均處在較強的正渦度區中，其中心最大值為40×10-5s-1。

圖1 模擬的200hPa渦度場

5.2 散度分析

暴雨的維持需要有高低層較強的輻合輻散相配合。分析散度場院（圖2）得出，19日02時我省淮河以北的大部分地區均處在較強的輻合輻散區中，在113°E、34°N附近高層(200hPa)為較強的輻散中心，低層(700hPa)為較強的輻合中心，其中心值分別為30×10-5s-1和-20×10-5s-1 。到08時，高層的輻散中心東移至114°E，且強度明顯減弱，而安陽、鶴壁、濮陽三地區的散度大大加強，由前一時次的5×10-5s-1增大至15×10-5s-1，低層113.5°E以東地區轉入輻合區中。14時高低層強輻散輻合中心均位于我省與山東交界，其中心強度分別5×10-5s-1和-15×10-5s-1 ，我省京廣線以東地區均處在弱的輻散輻合區中，隨著輻合輻散中心的繼續東移減弱，我省的降水也明顯減弱并趨于結束，14～20時6小時降水量均在10毫米以下。這種低層強輻合、高層強輻散的配置加強了大氣的抽吸作用，從而使上升運動得到加強，對暴雨的維持和加強有重要作用。

圖2 模擬的散度場

5.3 垂直速度

強烈而持續的上升運動，是暴雨產生的必要條件。由于大氣中的水汽絕大部分集中在中低對流層，而暴雨又總是發生在大范圍的上升運動區內，因此強的上升運動對水汽的輸送有著重要的作用。分析垂直速度場得出：過程開始前的18日20時，除信陽地區外，我省其他地區均處在弱的上升運動區中。19日02至08時，我省33°N以北的暴雨區上空為深厚的上升氣流區，最大上升速度為2.4cm·s-1，出現在500hPa。14時強上升運動區移至我省與山東交界，我省降水結束。

圖3 模擬的垂直速度場(a 19日02時 b 19日08日)

6.小結

（1）暴雨的主要影響系統是副高邊緣強盛的西南氣流、東移的低槽及低渦、切變線。

（2）大的水汽通量梯度區與強降水落區有較好地吻合，對預報強降水落區有一定的指導作用。水汽通量散度的輻合區與強降水落區有很好對應關系，對降水結束的預報有很好的參考價值。

（3）低層輻合、高層輻散的配置增強了大氣的抽吸作用，導致暴雨區上空垂直上升運動增強，進而使降水加強，為暴雨的產生提供了動力條件。

（4）低層正渦度中心、高層負渦度中心與強降水落區有較好的對應。

（5）低空急流將南海的水汽源源不斷地輸送到暴雨區，為暴雨的維持提供了充足的水汽供應。