柳河一場(chǎng)特大暴雨天氣過(guò)程分析

摘要 利用形勢(shì)場(chǎng)、物理量場(chǎng)及衛(wèi)星云圖雷達(dá)等資料，對(duì)2022年6月29—30日柳河特大暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行分析，副高后部切變和高空橫槽是此次強(qiáng)降水的大尺度天氣系統(tǒng)，西南暖濕氣流與槽后西北冷空氣碰撞是產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣的不穩(wěn)定層結(jié)的重要原因；海上高壓阻擋與青藏高壓東移使兩者之間形成狹窄、跨度較大切變，對(duì)流系統(tǒng)反復(fù)生成發(fā)展，并沿著切變線方向經(jīng)過(guò)同一地區(qū)上空，呈現(xiàn)“列車(chē)效應(yīng)”；物理量場(chǎng)相對(duì)濕度、對(duì)流有效位能、KI指數(shù)對(duì)流性指示較好；云圖與雷達(dá)圖有利于對(duì)流云團(tuán)的識(shí)別，較好地監(jiān)測(cè)區(qū)域降水強(qiáng)度及降水路徑；前期柳河縣降水頻繁，水汽充足，局地地形抬升觸發(fā)增加了降水的強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞 特大暴雨；列車(chē)效應(yīng)；天氣分析

中圖分類(lèi)號(hào)：P458.1+21.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2023）03–0114-03

對(duì)流性強(qiáng)降水是強(qiáng)對(duì)流天氣的一種，主要由強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)（如積雨云單體、中尺度對(duì)流系統(tǒng)）造成，具有發(fā)生突然、天氣劇烈、移動(dòng)迅速等特點(diǎn)，局地性較強(qiáng)，降水速度快，雨勢(shì)兇猛[1]。因此致災(zāi)具有較強(qiáng)的局地性，容易出現(xiàn)天氣連鎖反應(yīng)，由暴雨引發(fā)山洪，隨之發(fā)生泥石流，沖毀堤岸，淹沒(méi)農(nóng)田、村莊，沖毀交通設(shè)施等，一旦造成災(zāi)害就是威脅到群眾生命安全的嚴(yán)重災(zāi)害，尤其是3 h大于50 mm或100 mm的短時(shí)暴雨。對(duì)流性強(qiáng)降水容易產(chǎn)生城市內(nèi)澇、農(nóng)田漬澇和滑坡、泥石流等氣象災(zāi)害，城市內(nèi)澇會(huì)影響人們的日常生活，農(nóng)田漬澇會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)或絕收，地質(zhì)災(zāi)害和洪澇的發(fā)生會(huì)威脅到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全[2]。

多年來(lái)，由于突發(fā)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)系統(tǒng)不健全，即沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)的預(yù)報(bào)方法。將對(duì)柳河縣一次強(qiáng)對(duì)流引發(fā)的暴雨天氣發(fā)生的時(shí)空規(guī)律進(jìn)行充分揭示，并探索出對(duì)流性強(qiáng)降水天氣的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，旨在提煉對(duì)流性強(qiáng)降水預(yù)報(bào)預(yù)警的較強(qiáng)信號(hào)，提高柳河縣預(yù)報(bào)服務(wù)能力，在一定程度上減少因?qū)α餍詮?qiáng)降水天氣的發(fā)生而造成的各種損失。

1 降水概況

2022年6月29—30日，柳河縣境內(nèi)出現(xiàn)特大暴雨天氣，12 h內(nèi)有1站降水量達(dá)到200 mm以上，3站降水量達(dá)到100 mm以上，最大降水量為柳河縣孤山子鎮(zhèn)高臺(tái)村222.2 mm，柳河縣姜家店鄉(xiāng)三合村148 mm，柳河縣五道溝鎮(zhèn)大泉眼村129.6 mm，柳河縣駝腰嶺鎮(zhèn)七棵樹(shù)村119.5 mm，降雨時(shí)段主要集中在29日16：00—30日02：00（圖1）。其中，小時(shí)最大雨強(qiáng)達(dá)44.6 mm，出現(xiàn)在29日20：00孤山子鎮(zhèn)高臺(tái)村。

2 天氣形勢(shì)

2.1 高空形勢(shì)

從高空200 hPa風(fēng)場(chǎng)來(lái)看，強(qiáng)降水主要位于高空急流入口區(qū)右側(cè)，有偏差風(fēng)輻散，動(dòng)力抽吸作用有利于低層上升速度加快和維持。同時(shí)，高空強(qiáng)風(fēng)能帶走云體上部增暖空氣，起到通風(fēng)的作用。200 hPa形勢(shì)為吉林中南部產(chǎn)生對(duì)流性強(qiáng)降水提供了非常好的大尺度背景場(chǎng)。

從500 hPa高空?qǐng)D可知，6月26日河套附近高空槽發(fā)展加強(qiáng)東移，在河套以北形成了冷渦，只572一條閉合等高線；28日08：00影響吉林省，20：00中心東北移出吉林省到黑龍江邊界內(nèi)；29日08：00橫槽明顯，跨度較大，東亞地區(qū)受低槽和海上阻高的共同影響，此時(shí)吉林西部至遼寧東部存在一條弱高壓脊，柳河恰好位于脊前，下沉氣流使得不穩(wěn)定能量積聚；29日20：00冷渦中心已東移入海，滯后的冷空氣在原冷渦底部形成西南至東北的狹窄橫槽，受后部高壓脊東移橫槽變得更窄，吉林中南部處在槽前西南氣流（圖2），西南暖空氣與滯后的冷空氣碰撞，易形成強(qiáng)對(duì)流天氣；副熱帶高壓588線在38°N以南，西伸124°E，副高后部的西南氣流與橫槽前的西南氣流重合，形成水汽通道，影響吉林省中南部區(qū)域，至30日02：00環(huán)流形勢(shì)較為穩(wěn)定。

2.2 中低層形勢(shì)

700 hPa 27日白天副高中心320線位于38°N的日本南部，其外圍西南急流已經(jīng)建立，引導(dǎo)暖濕氣流向北輸送。吉林省中南部柳河恰好位于急流頭部的風(fēng)速輻合區(qū)，但此時(shí)急流強(qiáng)度不強(qiáng)，之后隨著系統(tǒng)東移發(fā)展，西南急流強(qiáng)度增強(qiáng)。27日08：00中心最大風(fēng)速達(dá)到26 m/s，

此時(shí)柳河仍然位于急流頭部的風(fēng)速輻合區(qū)，并且吉林北部建立起一條水平暖濕切變線，柳河位于切變線南部，這種北部暖濕水平切變線疊加西南急流的配置到29日20：00進(jìn)一步加強(qiáng)，水汽和能量輸送也開(kāi)始加強(qiáng)，切變提供強(qiáng)烈的動(dòng)力抬升條件，并且穩(wěn)定少動(dòng)，觸發(fā)了中尺度系統(tǒng)并產(chǎn)生列車(chē)效應(yīng)，導(dǎo)致降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。疊加柳河南部山脈的地形抬升作用，使得柳河中部低層輻合明顯，高層輻散配合低層輻合，整層動(dòng)力條件充足，柳河中部高臺(tái)村附近降水強(qiáng)度增強(qiáng)。這種高能高濕配置持續(xù)至30日08：00，長(zhǎng)達(dá)12 h，柳河中部累計(jì)雨量達(dá)到了大暴雨量級(jí)。30日午后，隨著副熱帶高壓北抬，西南急流隨之北抽減弱，強(qiáng)降水過(guò)程結(jié)束。

對(duì)應(yīng)850 hPa副熱帶高壓外圍西南急流于27日08：00已經(jīng)建立，27日20：00—28日08：00得到明顯加強(qiáng)，低空急流源源不斷地向強(qiáng)降水區(qū)輸送海上暖濕空氣，提供水汽和能量條件。同時(shí)，也有利于低層不穩(wěn)定層結(jié)的建立和維持，暖濕空氣與干冷空氣交匯，有利于降水凝結(jié)效率的提高。28日08：00吉林西北部出現(xiàn)一個(gè)低值中心，其南部和東部存在一條“人”字形切變，29日08：00～20：00，“人”字形切變發(fā)展為東西向水平切變線，長(zhǎng)時(shí)間維持在吉林北部，強(qiáng)降水區(qū)位于低空急流左前方和切變線南側(cè)，此處存在明顯的風(fēng)向和風(fēng)速輻合，與高空輻散相對(duì)應(yīng)，產(chǎn)生天氣尺度上升運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放，產(chǎn)生中小尺度強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)。同時(shí)低層切變線位于高空500 hPa槽后，前傾槽特征明顯，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生。

從中低層形勢(shì)看，700 hPa與500 hPa形勢(shì)對(duì)應(yīng)位置相似，橫槽、副高位置基本相同，850 hPa與500 hPa橫槽對(duì)應(yīng)位置形成低渦，30日02：00只144一條閉合線，正處于吉林省上空。低渦有利于底層的輻合上升運(yùn)動(dòng)，有利于水汽匯合和垂直輸送，為暴雨的形成提供了動(dòng)力條件。

2.3 地面形勢(shì)

從海平面氣壓場(chǎng)分析，東亞大陸為兩高一低形勢(shì)，東面海上為副熱帶高壓，中國(guó)大陸為青藏高壓，兩者之間為減的低壓帶，低壓帶與高空對(duì)應(yīng)位置相似，低壓有利于輻合上升運(yùn)動(dòng)。

強(qiáng)降水是由多尺度天氣系統(tǒng)相互作用產(chǎn)生的，從地面風(fēng)場(chǎng)也可以看出，在強(qiáng)降水區(qū)可分析出多條中尺度輻合線，輻合線內(nèi)儲(chǔ)存大量的水汽和能量，同時(shí)可觸發(fā)中小尺度的上升運(yùn)動(dòng)。在有利的大尺度環(huán)境背景下，中小尺度系統(tǒng)連續(xù)影響，是產(chǎn)生強(qiáng)降水的直接原因。

3 環(huán)境條件分析

3.1 水汽條件

從相對(duì)濕度來(lái)看，低層至700 hPa相對(duì)濕度區(qū)比較深厚，低層比高層濕度大。29日20：00 850 hPa相對(duì)濕度圖（圖3）上，柳河縣相對(duì)濕度一直處于85%以上，到30日02：00，相對(duì)濕度一直處于90%以上，相對(duì)應(yīng)時(shí)段700 hPa相對(duì)濕度一直處于75%以上。加之此次降水過(guò)程前期柳河縣降水日數(shù)多，有較多的水汽蒸發(fā)，為此次形成暴雨提供了大量的水汽條件。

另外，從比濕風(fēng)場(chǎng)疊加可以看出，29日08：00～20：00 850 hPa比濕超過(guò)12 g/kg，達(dá)到吉林省初夏局地性暴雨閾值指標(biāo)。同時(shí)西南風(fēng)急流源源不斷向降水區(qū)輸送海上暖濕空氣，有比較好的水汽輸送，水汽通量散度與降水效率直接相關(guān)，在強(qiáng)降水區(qū)存在明顯的水汽通量輻合中心，強(qiáng)的水汽輻合是產(chǎn)生強(qiáng)降水的根本原因。

3.2 不穩(wěn)定層結(jié)條件

從29日17：00 KI指數(shù)（圖4）來(lái)看，柳河KI指數(shù)數(shù)值在30以上，中心數(shù)值達(dá)35以上，有強(qiáng)雷暴，CAPE值為750 J/kg，易產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣。

從29日20：00假相當(dāng)位溫（圖5）看，吉林東南部區(qū)域處在暖舌的頭部，而其西側(cè)為呈東北至西南走向的冷舌，H700-H500冷舌比H850-H700明顯，冷暖空氣的碰撞更有利于產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣。

從29日20：00長(zhǎng)春站探空曲線可以看出，對(duì)流有效位能呈窄帶狀，是強(qiáng)對(duì)流產(chǎn)生的有利形狀，抬升凝結(jié)高度和自由對(duì)流高度均較低，中層有干冷空氣入侵，有利于不穩(wěn)定層結(jié)的建立，整層風(fēng)有弱的垂直切變，低層地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)有暖平流，高層逆轉(zhuǎn)冷平流，冷暖平流疊加有利于不穩(wěn)定層結(jié)產(chǎn)生和加強(qiáng)。

3.3 觸發(fā)條件

從散度場(chǎng)來(lái)看，低層輻合與高層輻散向疊加，動(dòng)力抽吸作用較強(qiáng)，有利于強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生。此次暴雨產(chǎn)生在高空急流入口區(qū)右側(cè)，而此處與低空急流耦合，高空急流出口區(qū)橫向次級(jí)環(huán)流上升支與低空急流輻合上升支疊加，有利于上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)。700 hPa垂直速度也印證了在強(qiáng)降水區(qū)有明顯的上升運(yùn)動(dòng)中心，垂直速度造成水汽、熱量、動(dòng)量、渦度等垂直輸送，對(duì)天氣系統(tǒng)發(fā)展具有重要意義。同時(shí)，降水過(guò)程中風(fēng)場(chǎng)和溫度場(chǎng)交角較大，等溫線密集，存在明顯的鋒生，鋒生次級(jí)環(huán)流上升支，也間接加強(qiáng)了上升運(yùn)動(dòng)。大尺度上升運(yùn)動(dòng)與降水區(qū)有較好配合，而暴雨區(qū)主要位于地面中尺度輻合線附近。同時(shí)，附近對(duì)流有效位能較大，在有利的觸發(fā)條件下，對(duì)流有效位能釋放，轉(zhuǎn)化為中尺度強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，使降水進(jìn)一步增強(qiáng)。

地形影響對(duì)天氣有一定的觸發(fā)作用，柳河縣孤山子鎮(zhèn)位于三統(tǒng)河流域，兩山中間的平坦地區(qū)，使得系統(tǒng)容易被山阻擋堆積，沿著河流方向向孤山子方向移動(dòng)，地形摩擦輻合和動(dòng)力抬升有利于降水進(jìn)一步增幅是此次強(qiáng)降水形成的重要原因之一，低層的低渦輻合、兩高之間的切變加劇了該地區(qū)的降水強(qiáng)度。

4 衛(wèi)星云圖+雷達(dá)

從衛(wèi)星云圖和雷達(dá)組合圖來(lái)看，對(duì)流系統(tǒng)反復(fù)生成發(fā)展，形成“列車(chē)效應(yīng)”，云團(tuán)回波，雷達(dá)反射率因子強(qiáng)度較強(qiáng)，強(qiáng)度超50 dBz，有多個(gè)超級(jí)單體風(fēng)暴沿切變線移動(dòng)，反復(fù)經(jīng)過(guò)同一區(qū)域，并在柳河境內(nèi)加強(qiáng)，沿同一方向向孤山子鎮(zhèn)方向移動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)降水。

此次天氣過(guò)程，中低層為暖濕平流，與高層干冷平流疊加，在地面的中尺度輻線觸發(fā)作用下產(chǎn)生了局地強(qiáng)對(duì)流暴雨天氣過(guò)程。

5 結(jié)論

（1）副高后部切變和高空橫槽是此次強(qiáng)降水的大尺度天氣系統(tǒng)，提供了穩(wěn)定的形勢(shì)背景。

（2）前期柳河縣降水頻繁，水汽充足，西南暖濕氣流與槽后西北冷空氣碰撞是產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣的不穩(wěn)定層結(jié)的主要原因，局地地形抬升觸發(fā)增加了降水的強(qiáng)度。

（3）海上高壓阻擋與青藏高壓東移使兩者之間形成狹窄、跨度較大的切變，對(duì)流系統(tǒng)反復(fù)生成發(fā)展，并沿著切變線方向經(jīng)過(guò)同一地區(qū)上空，對(duì)流云圖明顯，回波強(qiáng)度強(qiáng)，超級(jí)單體風(fēng)暴“列車(chē)效應(yīng)”明顯，導(dǎo)致降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，引起局地強(qiáng)降水。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理與方法[M].北京：氣象出版社，1992.

[2] 馬麗，袁愛(ài)民，李永果，等.濟(jì)寧市一次大到暴雨天氣過(guò)程分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（18）：15，17.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of A Heavy Rainstorm in Liuhe

Xin Tong et al（ Liuhe Meteorological Bureau， Liuhe， Jilin 135300）

Abstract The process of the heavy rainstorm in Liuhe during June 29-30， 2022 was analyzed based on the data of the situation field， physical quantity field and satellite cloud map radar. The shear behind the subtropical high and the upper horizontal trough were the large-scale weather system of the heavy rainfall， and the collision between the warm and humid air in the southwest and the cold air in the northwest behind the trough was an important reason for the unstable stratification of the strong convective weather. A narrow shear with a large span was formed between the blocking of the high pressure at sea and the eastward movement of the Qinghai-Tibet High. The convective system was generated and developed repeatedly and passed over the same area along the direction of the shear line， presenting a “train effect”. The relative humidity of physical quantity field， the effective potential energy of convection and KI index were good indicators of convection. The cloud map and radar map are conducive to the identification of convective clouds， and the precipitation intensity and precipitation path can be monitored intuitively. In the early stage of Liuhe County， there was frequent precipitation with sufficient water vapor， and local topography uplift triggered the increase of precipitation intensity.

Key words Heavy rainstorm; Train effect; Analysis of weather

作者簡(jiǎn)介 辛童（1999—），女，吉林白城人，助理工程師，主要從事氣象預(yù)報(bào)及防災(zāi)減災(zāi)工作。

收稿日期 2023-01-05