一次黔北暴雨过程中低空急流与强降水的关系

王红丽,王君军

(1.贵州省气象局,贵州 贵阳 550002;2.贵州省遵义市气象局,贵州 遵义 563000)

一次黔北暴雨过程中低空急流与强降水的关系

王红丽1,王君军2

(1.贵州省气象局,贵州 贵阳 550002;2.贵州省遵义市气象局,贵州 遵义 563000)

利用分辨率为 1°×1°的NCEP/NCAR每日 4次的再分析资料以及常规资料和卫星资料,对 2009年6月7-8日发生在贵州北部大暴雨的成因进行分析。结果表明:西南低涡切变与低空急流发展是本次大暴雨的主要影响系统。高层辐散是维持和加强低层辐合上升运动中不可缺少的条件。低空急流的加强为暴雨提供了高温高湿的大气,并为中尺度系统的发展、移动提供了有利的动力条件。低空急流对对流云团的发展和移动路径起着重要的预示作用。

暴雨;低空急流;西南低涡;水汽通量

1 引言

2009年6月7-8日川东南到黔北遭受一次大范围暴雨和大暴雨的袭击,其中遵义市 27个乡镇出现暴雨,15个乡镇大暴雨,特别是道真县旧城乡镇 8日00-11时累计降水量达 188.4mm,最大雨强在 8日02-03时,为 53.8mm。本次天气过程持续时间较长、降水强度大,引发部分乡镇山体滑坡等地质灾害,造成人员伤亡和较大的经济损失。

西南低涡与低空急流被认为是长江流域附近重要的天气系统之一。气象工作者对此进行了很多的研究:许美玲[1]在低空急流相伴的暴雨天气诊断分析中指出低空急流对于水汽和能量的输送起非常重要的作用;周治黔等[2]的研究指出充分的水汽输送和强烈的辐合以及大气强烈的对流不稳定和对称不稳定是形成大范围暴雨天气的原因之一。也有很多专家对贵州强降水发生的原因进行了一些其它方面的研究[3-4]。这些对了解和认识黔北暴雨的发生机制有很重要的指导意义。同时研究发现,受巴蜀特殊地形条件的影响,西南低涡往往在巴蜀停滞少动,一段时间后突然发展东移,常造成黔北地区强降水。因此本文在引用前人研究方法的同时结合遵义地区特殊的地理条件,分析此次低空急流与强降水过程的关系,从中找出遵义独特地形下的暴雨特征,为遵义地区暴雨预报提供一定的参考依据。

采用 2009年6月7-8日每日 4次分辨率为 1° ×1°的NCEP/NCAR再分析资料、常规地面观测资料、逐时乡镇两要素资料和 FY-2C气象卫星资料对此次天气过程进行天气分析。

2 环流演变和主要影响系统

500 hPa环流形势如图 1所示:6月上旬中高纬度环流经向度较大,流场逐渐由两槽一脊型转为一槽一脊型。随着乌拉尔山低槽东南压至蒙古,使蒙古低压得到发展。蒙古低压不断分裂出小槽沿中纬度西风带东移,经四川影响遵义市。缓慢移动的西风带小槽对西南低涡有十分重要的影响[5]。6月上旬孟加拉湾低槽发展,槽前西南气流促发低空急流的生成和发展,为黔北地区输送充足的水汽。

7日 08时川东南 700 hPa出现西南低涡 (图略),遵义市为切变线前部西南气流控制;到 8日08时低涡中心南压至重庆北部。850 hPa在 6日20时川东部就出现西南低涡,重庆以南由西南气流转为偏南气流;7日 08时低涡位置维持少变,贵州省东部偏南气流加强,黔东北部到湖南北部一带有明显的风向、风速辐合;7日夜间西南涡加强并东移,低空急流突然加强为强降水提供充足的水汽和辐合上升运动条件。7日 08时 -8日 08时在川东南—黔北—湖南西北部出现降水带 (图 1),对应低涡中心移动来看,降水主要与低空流场的切变线相对应。

3 物理量分析

上升运动触发能量的释放,有利于暴雨的发生和发展。图 4是 2009年6月8日 02时各物理量沿107.5°E经向剖面图。8日 02时暴雨强盛阶段,在27～30°N附近 900 hPa以上存在强烈的上升运动,中心位于 750 hPa附近,为 -6×10-3hPa/s(图2a),强烈的上升运动将水汽向上输送形成深厚的暖湿层,造成遵义上空大气位势极不稳定。到 8日08时,上升运动加强,整层为强上升区,中心位置北移至 29°N左右。从涡度场上看,在 26～29°N有正涡度柱上升至 600 hPa(图 2b),最大中心值为 6× 10-5s-1,位于 850 hPa附近;8日 08时在 26.5～30° N正涡度区加强,在 300 hPa以下为辐合区,中心在800 hPa附近,强度为 10×10-5s-1,200 hPa以上为辐散区。在此倾斜度很小的正涡度区的上空是负涡度区,形成低层辐合高层辐散,动力条件表明黔北地区已经具备中尺度系统维持发展的条件。从比湿分布图可见 (图 2c),湿度层厚度达到 400 hPa以上,有弱湿舌向北倾斜。水汽条件(图 2d)分析表明 8日 02时广西到贵州省北部存在较强的水汽通量辐合,强烈的上升运动将湿空气抬升到对流层中层,容易发生不稳定能量的释放造成强对流天气。

4 急流的作用

4.1 高空急流和辐散场的演变特征

暴雨发生前,对流层 200 hPa上,在东北—日本—台湾以东附近有一长波槽,槽后新疆至我国东海有西风急流,急流核在 37°N附近。8日 02时(雨强时)随着蒙古低涡东移南压,高空急流随之东移加强并南压,风速达 55 m/s,遵义地区上空为辐散区;8日 08时急流继续东移,遵义地区上空高空辐散区减弱消失。在急流北侧产生高空辐合,急流的南侧产生高空辐散,进而北侧出现下沉气流,南侧出现上升气流,相对应的低层大气会随之发生质量调整,产生与高层相反的辐散辐合区,从而形成垂直环流[6]。槽后急流出口右侧在贵州北部到湖南北部有 5×10-5s-1的辐散中心。有文献[7]指出要有强而持续的上升运动,单有低层的辐合流场是不够的,还必须在高层有一个辐散的流场;可见高层辐散是维持和加强低层辐合上升运动中不可缺少的条件。在本次暴雨中这种持续的环流配置保证了低层的水汽不断上升被转化为降水。从 6月6日开始南亚高压增强并东移到遵义南部边缘。本次暴雨出现在高空急流出口右侧的强辐散区内,低空急流左侧的强辐合区内,以及南亚高压东北侧的辐散气流中。这与斯公望[8]指出的长江流域大暴雨是发生在 200 hPa南亚高压北缘的辐散气流中的结论相一致。可见,高空急流出口区右侧的强辐散对暴雨起着促发作用。

4.2 低空急流与水汽条件的分析

孙淑清[9]指出低空急流与西南涡的关系密切,西南涡东南象限往往有一支较强的西南低空急流维持,低空急流对西南涡的发展和暴雨的产生有重要的动力和热力作用,为低层带来潜在不稳定的暖湿空气。

分析 850 hPa低空急流和涡度场可知:随着孟湾低槽东移,7日 08时在贵州省以东形成西南风带(没有达到低空急流的标准),7日 20时形成低空急流(图 2a);到 8日 02时 (雨强时)低空急流中心风力和范围增大,在湖南北部出现最大风速值,达 20 m/s(图 2b)。分析涡度随时间的演变可以看出 (图 2c～2d),随着急流的出现和增强,其左侧的辐合也随之加强,在这里不稳定能量的释放有利于对流活动的发展,激发强降水。分析低空急流与 850 hPa水汽通量和水汽通量散度关系可见:贵州省水汽供应充足,水汽主要来源于孟加拉湾和南海。顺着急流轴的方向,在贵州省北部到湖南形成明显的湿舌。急流轴为本次降水起着水汽输送带的作用。本次强降水落区主要位于急流轴的左前侧的高湿区内的强辐合中。

4.3 低空急流与对流云团关系

雨团与强降水有直接的关联,本文对暴雨过程中的雨团作分析。中尺度雨团指降水量≥10mm/h的雨区。根据定义利用贵州逐时乡镇降水资料对本次过程中雨团进行分析,雨团的发展和移动直接与西南低涡和低空急流有关,并且主要位于西南低涡东部的上升区。

7日 22时左右,川东南雅安附近有中尺度对流云团,该对流云团随西南低涡移动而缓慢东南移并发展。7日夜间位于贵州省东部的低空急流增强,低空急流对西南涡的发展和强降水的产生起着重要的动力和热力作用,同时为低层带来潜在不稳定的暖湿空气,使云团东南移至黔北地区时得到快速发展。西南低涡在东南移动过程中由于受到较强低空急流的阻挡,云团在缓慢东南移动后折向顺着急流轴的方向东北移。受西南低空急流右侧动热力和水汽的输送的共同作用,使云团得到发展。8日 02时对流云团发展成MCC,造成黔北大范围强降水。

从卫星云图看出:中尺度对流云团移动路径与此次暴雨落区关系密切。西南低涡与低空急流的共同作用使得移入黔北地区的对流云团得到发展,低空急流对对流云团的移动起着重要的动力作用。

5 小结

①此次暴雨天气过程的环流背景为一槽一脊型。孟加拉湾低槽、西南低涡切变与低空急流发展是暴雨的主要影响系统。

②本次暴雨出现在高空急流出口右侧的强辐散区内,低空急流左侧的强辐合内以及南亚高压东北侧辐散中。

③低空急流对西南涡的发展和暴雨的产生有重要的动力和热力作用,它为低层带来潜在不稳定的暖湿空气。中低层深厚的气旋性涡度东移触发了能量的释放。

④中尺度对流云团移动路径与此次暴雨落区关系密切。低空急流对对流云团的移动路径起着重要的指示作用。

[1] 许美玲,段旭,等 .与低空急流相伴的暴雨天气诊断分析[J].云南大学学报,2004,26(4):320-324.

[2] 周治黔,乔琪,等 .2008—07—21贵州暴雨过程成因分析[J].贵州气象,2008,5:18-20.

[3] 许炳南 .贵州夏季严重旱涝的环流异常特征[J].气象, 1999,27(8):45-48.

[4] 陈贵川,沈桐立,何迪 .江南河云贵高原地形对一次西南涡暴雨影响的数值模拟[J].高原气象,2006,25(2):277-284.

[5] 赵思雄,傅慎明.2004年9月川渝大暴雨期间低涡结构及其环境场的分析[J].大气科学,2007.11:1059-1075.

[6] 丁一汇 .高等天气学[M].北京:气象出版社,1991:171 -188.

[7] 朱乾根,林锦瑞,寿绍文 .天气学原理和方法[M].北京:气象出版社 .

[8] 斯公望,杜立群 .南压高压北缘的高空气流辐散与梅雨锋暴雨发展的关系[J].杭州大学报,1987,14(2):233-244.

[9] 孙淑清 .低空急流及其与暴雨的关系[A].大连暴雨会论文集[C].长春:吉林人民出版社,1980:40-46.

P443

B

2010-01-20

王红丽(1963-),女,工程师,主要从事行政管理工作。

1003-6598(2010)05-0007-03