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试析柯桥区暴雨过程的原因

2020-10-21 349 上传者：管理员

摘要：利用NCEP分辨率为1°×1°的再分析资料，分析了2017年6月11-13日梅雨过程的环流特征和散度场等物理量，探讨了此次过程造成绍兴市柯桥区暴雨的原因。结果表明：西太平洋副热带高压强盛，副高脊线维持在20～22°N附近，是此次梅雨过程维持的环流背景；西南气流带来的充足水汽，伴随持续强盛的上升气流是暴雨发生的主要原因；大气不稳定层结是短时强降水、雷暴等对流性天气出现的原因；高低空急流的配合进一步加强了水汽、动量和热量的输送，对这一地区强降水天气的产生起到关键作用。

关键词：
不稳定度
动力抬升
天气学
暴雨
梅雨带
水汽
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梅雨期是东亚夏季风季节性北推过程中的重要阶段，这一时期雨带主要徘徊在长江流域附近，对长江中下游地区夏季旱涝有重要影响[1]。每年北半球夏季风推进长江流域，就预示着这一地区梅雨雨季的开始[2]，而梅雨锋准静止地维持，往往给这一地区带来连日的暴雨天气，并造成严重的洪涝灾害，因而梅雨锋暴雨是气象学家们研究的经典主题之一[3]。梅雨雨季降雨可以是几天到几周的连续性降雨，也可以是间歇性的，包括经常出现强阵雨和暴雨[4]。作为长江流域最主要的雨季，梅雨期的长短、梅雨量的多寡与长江中下游地区的旱涝有密切关系，极大地影响着社会经济的发展（叶笃正和黄荣辉，1996；魏凤英和张京江，2004；宗海锋等，2006；徐群，2007；丁一汇等，2007；梁萍等，2010）。因此，研究梅雨的变化规律及其成因，从而准确预测梅雨趋势，对当地的工农业生产具有十分重要的指导意义[1]。

本文利用分辨率为1o×1o的NCEP再分析资料对2017年6月11-13日梅雨过程造成绍兴市柯桥区暴雨的原因进行了系统的分析，给出了最大的可能原因。

1、观测实况

2017年6月11日0时至6月13日24时暴雨过程柯桥区降水分布南多北少，并伴有雷电，累计面雨量为137.0mm，有12个测站累计雨量超过150mm，最大为丹家村站199.1mm。其间，24小时累计雨量最大时段为6月12日，全区大部分地区出现暴雨，最大雨量为小舜江测站73.1mm。

2、环流背景

从图1a的500hPa形势场可以看到，6月11日06时500hPa高度上呈两槽一脊的环流形势，副高脊线处于20°N附近，浙江处于副热带高压584和588线之间。6月11日-13日降水过程期间，西太平洋副高不断加强，到12日12时（图1b），副高脊线最北，在22°N附近，且此次过程期间副高脊线位置维持在20°N～22°N，有利于梅雨带的形成。

3、水汽条件

充足的水汽供应是暴雨形成的重要条件之一。在降水较为集中的12日，浙江850hPa湿区呈现西高东低的分布（图2a），除沿海地区，浙中南比湿普遍在14g/kg以上，浙北在12g/kg。12日6时的水汽通量分布（图2b）上也可以看出，我国南部沿海存在较强湿区。显然，这一湿区随西南气流进入浙江为强降水的发生提供了水汽源。

图1…500hPa高度场、风场（a)6月11日06时，（b)6月12日12时

图2…（a)6月12日12时比湿场（单位：Pa/s),(b)6月12日18时比湿散度场

图3…6月11日12时散度场（a)925hPa…（b)500hPa

4、动力抬升条件

从散度场来看，此次过程期间，整个浙江一直处于低层辐合、高空辐散的配置下。以6月11日12时为例，925hPa（图3a）杭州湾地区存在较强辐合区，与此同时，500hPa上（图3b），浙北处于辐散区（阴影越密辐合越强）。低层辐合高层辐散的环境场配置，有利于上升气流的发展，为此次降水提供了上升运动条件。垂直速度图上（图略），前期还有下沉气流存在，随着强降水云团的逼近，13日0时从低层1000hPa到高层200hPa都是负值区，并出现2个负值中心，说明此时上空上升气流较为强盛。杨克明[5]的研究表明，在不稳定的大气层中，只要空气具有初始上升运动，即可得到斜升动力，因此当低空出现辐合上升运动，气流到达一定高度后将加速斜升运动，这与当时中高层的速度明显大于低层这一现象有很好的吻合。可见，在降水较为集中的28日，这块区域都维持着低层辐合、高层辐散的配置，配合强大深厚的上升气流，为极端强降水的形成提供了良好的抬升条件。同时，分析这次过程200hPa风场（图4），阴影区是风速超过30m/s的急流区。可以看到，青藏高原地区一直到海上有一支很强的东西走向的急流带，西侧以西北风急流为主，东侧是强盛的西片南急流，急流中心风速超过60m/s。高空西风急流的作用主要表现在其强的风速切变和水平切变。在强降水发生的12日，这条西南急流南北位置稳定少动，但急流中心风速有所增强。浙江处于急流入口区的右侧，高空急流入口区对低层的强烈抽吸作用进一步加强了对流上升运动，配合本地水汽的输送和聚集，是这次强降水形成的关键。

图4…6月13日12时200hPa风场分布（单位：m/s)

5、不稳定层结结构

除了充足的水汽和动力条件，不稳定层结是也是对暴雨产生的重要条件。从假相当位温θse沿120°E的垂直剖面图来看，高层θse相对较高，大气层结较为稳定，低值区主要集中在900hPa至500hPa。

在系统发展初期的6月11日6时（图6a),28°N,600hPa附近存在低值中心，600hPa以下θse的值随高度升高而递减，大气处于不稳定状态，上下层差值约为12K,12日6时（图6b）低值中心移动到29°N,700hPa附近，上下层差值超过24K，低层更加不稳定；随着系统的进一步发展，θse的低值中心有所北抬，同时有一θse值密集带维持在30°N附近，说明梅雨锋维持在30°N附近。

图6假相当位温θse沿120°E的垂直剖面（单位：K)

(a)11日6时；（b)12日6时

K指数是能综合反映中低层大气层结的稳定度。分析此次过程期间K指数的分布情况可以发现，11日6时K指数35℃左右的大值区遍布浙中南，随着系统的发展，到12日18时35℃以上的大值区就北抬到浙北一带，浙南还出现大值中心，有利于对流天气的发生。另外，35℃等值线位置与高空急流入口区右侧对应，高空急流入口区右侧的高能区也为暴雨及对流性天气的发生提供了有利的能量条件。

6、结论

1）西太平洋副热带高压强盛，副高脊线维持在20～22°N附近，有利于梅雨带的形成。

2）我国南部沿海的水汽随西南气流到达浙江，为此次持续降水天气过程提供了充足的水汽条件。

3）高层辐散低层辐合的垂直配置，伴随持续强盛的上升气流，为此次降水过程的发生提供了很好的动力抬升条件。

）θse上下层差值增大，K指数所对应的高能量区北移，中低层不稳定程度增加，是短时强降水、雷暴等对流性天气出现的原因。

5）高空急流入口区右侧对低层强烈的抽吸作用进一步增强了水汽的输送和动力抬升作用，低空东南风急流输送了低空大气的热量、水汽和动量，两者配合，是此次对流性强降水天气形成的关键。

参考文献:

[1]蒋薇,高辉.21世纪长江中下游梅雨的新特征及成因分析[J].气象,2013(9):1139-1144.

[3]董海萍,赵思雄,曾庆存.2004年初夏一次云南暴雨过程的中尺度系统及其水汽特征分析研究[J].热带气象学报,2011(5):51-62.

[4]丁一汇,柳俊杰,孙颖等.东亚梅雨系统的天气-气候学研究[J].大气科学,2007,31(6):1082-1101.

[5]杨克明,张守锋,张建忠,郭文华,刘诚.“0185”上海特大暴雨成因分析[J].气象,2004(3):25.

王业修,徐庆喆,战莘晔,韩颖,康晓玉,高清源.鞍山地区近十年模式温度预报检验[J].农家参谋,2020(21):124-125.