西北气流控制下陕西两次大范围降水天气分析

郭大梅，陈小婷，刘 勇

(陕西省气象台，西安 710014)

西北气流控制下陕西两次大范围降水天气分析

郭大梅，陈小婷，刘 勇

(陕西省气象台，西安 710014)

利用MICAPS实况观测资料对2013年陕西两次降水过程进行了诊断分析，结果表明：前期有系统性降水，虽然低层转为西北气流，但500 hPa陕西及其上游位势高度均较低且有低槽存在时，会继续产生大范围降水或局地强降水；850 hPa、700 hPa的北风或西北风之间的风向或风速辐合，为后期降水提供了有利的动力条件；由于前期降水，近地面湿度较大，为后期大范围降水提供了较好的水汽条件；500 hPa低槽附近较强的上升运动，使近地层较暖的暖湿空气得以抬升，为后期降水提供了有利的动力条件。

低层偏北风；低槽；上升运动；水汽条件

水汽条件是形成降水的重要条件之一。低层受暖湿气流控制有利于降水的产生。我国大部地区降水的水汽来源主要为来自沿海低层的偏东气流、偏南气流和孟加拉湾的西南气流[1-5]。从理论上讲，西北气流带来的是干冷空气，当低层为西北气流控制时，不利于系统性降水的产生。但是在预报实践中发现，在某些特定条件下，如前期有系统性降水天气出现，后期低层虽然由偏南气流转为西北气流，但500 hPa陕西及其上游地区位势高度均较低且有低槽存在，此时尽管低层受西北气流控制，有时也会产生系统性降水，甚至局地出现强降水。此类降水一般不会带来较大的灾害，但经常会造成降水结束时间预报的失误。由于对此类降水形成原因研究较少，因此通过分析2013年6月8—9日、11月22—24日陕西两次降水过程的降水机理，试图找出此类天气发生的原因并给出预报着眼点，为预报此类天气提供参考。

1 降水实况

2013年6月8日08时—9日08时陕西全省出现降水天气，以中到大雨为主。9日08—20时除榆林地区外，大部分地区仍有明显降水。关中中东部部分地区、陕南东南部出现中到大雨。

11月22日20时—23日20时陕北南部、关中、陕南出现降水天气，关中大部分地区、陕南中部为中雨天气。23日20时—24日08时全省大部分地区仍出现小雨天气。

两次天气过程类似，都是前期出现系统性降水，后期低层为偏北风的情况下出现了较明显的降水。24 h降水预报预报员均能较准确的把握，之后12 h的降水预报由于700 hPa和850 hPa均转为偏北风，考虑到低层为偏北风时水汽条件不足，很容易漏报。

2 高空天气形势

2013年6月8日08时欧亚中高纬度呈两脊一槽型，500 h Pa(图略)西西伯利亚至巴尔喀什湖地区、渤海湾附近分别有一高脊，贝加尔湖至蒙古国西部有一深厚的低槽，其底部分裂出两个西风槽，一个位于新疆中东部地区，另一个位于内蒙古西部至甘肃中部地区，同时甘肃中南部有高原槽移出。700 hPa在甘肃中南部、内蒙古中部至甘肃中部分别有一切变线，850 hPa在河套地区及陕西关中西部地区也有一切变线。8日20时整个大的环流形势变化不大，上述各系统略有东移，新疆中东部的西风槽东移至新疆东部，高原槽和北部的西风槽在河套至甘肃中南部结合，陕西位于500 h Pa槽前，700 hPa在陕西有一切变线，850 hPa在陕西中南部也有一切变线。这种高低空系统配置很容易出现降水天气。9日08时高空系统继续缓慢东移，500 h Pa(图1a)蒙古国为一宽广的槽区，甘肃至陕西位于槽底部位势高度的低值区中，700 h Pa(图1b)、850 hPa延安、西安已转为北风、西北风。此时地面除陕北西部无降水外，全省大部分地区仍有降水。

图1 2013-06-09T08 500 hPa高度场(a，单位为dagpm)和700 hPa风场(b)

2013年11月22日08时500 hPa(图略)亚洲中纬度地区以纬向气流为主多短波槽活动，日本海至我国东南沿海有一低槽，河套以西有一短波槽，青海东部也有一浅槽，新疆中部有一低涡；700 hPa在甘肃中南部有一切变线，850 hPa陕北也有一切变线。20时，500 hPa整个环流形势变化不大，河套以西的短波槽及青海东部短波槽东移到陕西西部，新疆中部低涡缓慢东移至新疆东部，高原上有偏南风，700 hPa在陕西中西部仍有切变线存在。23日08时500 hPa亚洲中纬度地区气流更为平直，新疆低涡东移与高原低槽同位相叠加，在内蒙古中西部、甘肃、青海地区形成多短波槽的位势高度低值区，700 hPa与850 hPa陕西地区仍有切变线存在。20时500 hPa(图2a)在河套西部至甘肃中南部有一低槽，陕西位于500 hPa槽前。但此时700 hPa(图2b)、850 hPa陕西地区均转为北风或西北风，地面上除陕北北部大部分地区仍有降水。

图2 2013-11-23T20 500 hPa高度场(a，单位为dagpm)及700 hPa风场(b)

两次天气过程具有一个共同特征，虽然后期低层大气由偏南风转为西北风，但是500 hPa陕西仍然位于槽前。只有当500 hPa高空槽东移，陕西位于500 hPa高空槽后，降水才完全结束。

3 地面图分析

2013年6月8日08时地面图上，我国西部至蒙古国被冷高压控制，蒙古国西北部附近有一1 027.5 h Pa冷高压中心，青海地区处于冷高压的前部，气压为1 015 hPa，在四川中部有一1 000 hPa闭合低压中心。内蒙古中东部至四川有一较狭长的低压区，蒙古国中东部—河套西部—甘肃中东部—青海南部有一冷锋，此时地面降水区在冷锋及其后部，陕西基本没有降水天气。8日17时，与蒙古国西北部接壤的俄罗斯地区仍有一1 022.5 hPa的闭合冷高压，在青海西北部也形成了一个1 020 hPa的闭合冷高压中心，青海地区冷高压加强，说明其北部冷高压有冷空气向南补充，冷锋东移至山西西部、陕西中西部地区。此时，陕西大部分地区出现降水天气。9日08时地面图(图3a)上，我国西部至蒙古国仍被冷高压控制，在蒙古国中北部及其以东地区仍有一1 022.5 hPa的冷高压中心，青海西部至甘肃西部冷高压中心值增大到1 022.5 hPa，可见其北部一直有冷空气南下补充，冷锋东移至山西东部—陕西中部地区。此时陕西大部分地区仍在降水。9日14时，陕西关中位于青海冷高压的前部，等压线仍较为密集，青海冷高压不断有冷空气东移，造成地面上关中大部分地区仍有降水天气。以上分析可知，本次降水天气过程地面上有较强的冷高压、暖低压，在冷高压前侧有明显的冷锋，冷空气迫使暖空气爬升造成降水天气；此外，降水开始时，青海高压较弱，北部高压中心不断有冷空气南下使得青海地区的冷高压加强维持，冷高压前部不断有冷空气东移，抬升其前侧的暖湿空气，造成地面较长时间降水，这也是低层转为偏北风后陕西降水仍维持的原因之一。

图3 地面气压场(单位为hPa；a 2013-06-09T08，b 2013-11-23T20)

2013年11月22日14时地面图上，巴尔喀什湖至新疆西北部有一1 042.5 hPa冷高压中心，冷锋位于陕北西部、甘肃东南部，冷空气抬升其前侧暖湿气流，陕西西部开始出现降水天气。23日08时，冷高压东移南压至新疆南部，中心值达到1 045 hPa，冷锋已东移至河北西部、山西中东部地区，陕西位于锋后的等压线密集区中。23日20时低层700 hPa、850 hPa已转为偏北风，但地面冷高压东移南压至青海东部地区，中心气压值为1 037.5 hPa (图3b)，此时陕西地区的等压线仍非常密集，除陕北北部外，位于等压线密集区的陕北南部、关中东部、陕南东部仍维持降水天气。可见从青海冷高压不断有冷空气东移抬升其前侧降水区的湿空气，造成陕西大部分地区仍维持降水天气。

地面分析表明，新疆地区不断有冷空气补充青海地区冷高压，使得青海地区的冷高压不断加强，冷高压不断有冷空气东移，冷空气在陕西抬升暖湿空气产生降水，当低层转为偏北风时，地面仍然湿度较大，在陕西地区气压梯度较大，说明青海冷高压东移南压的冷空气势力仍较强，冷空气抬升陕西地区相对较暖的暖湿空气，仍能产生降水。地面较暖的暖湿气流为本次降水提供了水汽条件。

4 物理量诊断分析

4.1 散度

从6月8日20时沿107.5°E纬向散度剖面图(图略)可以看到，在35°N附近500 hPa以下均为辐合区，在850 hPa有一辐合中心，中心值为-3.5×10-4s-1；在300 h Pa附近为辐散区，中心值为1.5×10-4s-1，此时对降水十分有利，陕西大部分地区有降水天气。

9日08时，低层850 hPa、700 hPa陕西转为偏北风或西北风，850 hPa散度场(图略)上，除陕北北部外，陕西大部分地区均为辐合区，中南部散度达-2×10-4s-1。此时探空站点资料显示，延安为12 m/s偏北风、平凉10 m/s西北风、西安8 m/s西北风，延安与西安之间有风向和风速的辐合，平凉与西安之间也有风速的辐合。700 hPa散度场上(图4a)陕西地区均为辐合区，陕北南部到陕南的散度达-2× 10-4s-1。此时，延安为8 m/s偏北风、平凉16 m/s偏北风、西安4 m/s西北风，仍存在风向和风速的辐合。沿107.5°E纬向散度剖面图(图4b)上仍可以看到，35°N附近850～700 h Pa辐合区的散度值小于-1.0×10-4s-1，中高层400～300 h Pa为1.0×10-4s-1的辐散区。

图4 2013-06-09T08散度场(单位为10-5s-1；a 700hPa，b沿107.5°E纬向剖面)

从11月22日20时沿107.5°E纬向散度剖面图(图略)可以看到，在35°N附近400 h Pa以下均为辐合区，在850 hPa有一辐合中心，中心值为-1.0×10-4s-1；在300 hPa附近为辐散区，其值为1.5×10-4s-1，此时对降水较为有利，陕西大部分地区有降水天气。23日08时，低层仍有辐合，降水持续。23日20时，低层850 h Pa、700 h Pa转为西北风，850 h Pa散度场(图略)在关中中东部、陕南中东部为辐合区。平凉、延安为8 m/s西北风，西安10 m/s西北风，由于西安风速较大，关中、陕南西部地区为辐散，西安以东为辐合区。700 hPa散度场(图5a)，陕西大部分地区为辐合区，散度达-1× 10-4s-1；延安为10 m/s西北风，平凉14 m/s西北风，西安8 m/s西西北风，延安和平凉分别与西安存在风向和风速上的辐合。低层偏北风之间的辐合为降水提供了必要条件。沿107.5°E纬向散度剖面图(图5b)上可以看到，35°N附近850 hPa散度值在0线附近，700～400 h Pa为辐合区，在500 hPa附近有一辐合中心，其值为-2×10-4s-1。300～200 hPa为辐散区，在250 hPa有2×10-4s-1的辐散中心，中低层辐合，高层辐散，仍有利降水。

以上分析可知，两次降水天气过程中，当低层由南风转为偏北风或西北风时，北风与西北方之间仍然有风向或风速的辐合，850 hPa、700 hPa辐合较强。由于低层仍维持较大的湿度，对出现降水比较有利。

图5 2013-11-23T20散度场(单位为10-4s-1；a 700 hPa，b沿107.5°E纬向剖面)

4.2 垂直速度

从6月8日20时沿107.5°E纬向垂直速度剖面图(图略)可以看到，33°N～37°N均为上升区，500 hPa垂直速度在35°N附近为-3.5×10-4s-1，较强的上升运动为降水的发生提供了有利条件。从9日08时沿107.5°E纬向垂直速度剖面图 (图6a)上仍可以看到，850 hPa以上33°N～37°N均为上升区，在400～500 hPa附近上升运动达最大，其值为-5× 10-3hPa·s-1。850 hPa、700 hPa西北风区域仍有着较强的上升运动，为降水的发生提供了有利条件。

图6 沿107.5°E纬向垂直速度剖面图(单位为10-3hPa·s-1；a 2013-06-09T08，b 2013-11-23T20)

从11月22日20时沿107.5°E纬向垂直速度剖面图(图略)可以看到，35°N附近整层均为上升运动，在400 hPa附近垂直速度为-2× 10-3hPa·s-1。从23日08时沿107.5°E纬向垂直速度剖面图 (图略)仍可以看到，35°N附近整层为上升区，陕西降水天气持续。20时 (图6b)，35°N附近850 h Pa垂直速度在0线附近，700～200 h Pa均为上升区，在400～500 h Pa附近上升运动达最大，为-3×10-3h Pa·s-1。850 hPa、700 hPa西北风区域仍存在较强的上升运动，对降水非常有利。

分析表明，两次天气过程在低层西北风区域及其上空均有着较强的上升运动，为降水提供了有利的动力条件。

4.3 水汽条件

2013年6月8日08时700 hPa关中西部、陕南除东部商洛外比湿大于6 g·kg-1，20时陕西全省比湿均在6 g·kg-1以上，地面上大部分地区出现降水，9日08时(图7a)，700 hPa陕北、关中已转为偏北风，但在陕北等比湿线较为密集，说明此处为干湿的交汇区，关中大部分地区、陕南比湿仍在6 g·kg-1以上。8日08时850 hPa比湿场中除陕北西部地区外陕西大部分地区的比湿在8 g·kg-1，20时，全省比湿均增大到8 g·kg-1以上，9日08时850 hPa(图略)陕北、关中转为转为偏北风，比湿有所下降，陕北北部等比湿线较密集，但陕北东部、关中大部分地区、陕南仍超过8 g·kg-1。

图7 700 hPa比湿场(单位为g·kg-1；a 2013-06-09T08，b 2013-11-23T20)

2013年11月22日08时700 hPa比湿场关中大部分地区、陕南比湿为2 g·kg-1，22日20时陕北南部以南比湿为2 g·kg-1，23日20时(图7b)陕西均转为北风或西北风，但除陕北北部外，陕西大部分地区比湿仍在2 g·kg-1以上；22日08时850 h Pa关中中南部比湿为4 g· kg-1，22日20时关中以南比湿在4 g·kg-1以上，23日20时850 hPa(图略)陕西均转为北风或西北风，关中中部以南比湿仍在3 g·kg-1以上。

以上分析可知，这两次过程虽然陕西转为偏北风时比湿有所减小，但低层仍维持较大的湿度。

5 结论与讨论

(1)此类天气的特点是500 h Pa高空陕西地区及其上游位势高度较低，上游有低槽或冷槽；前期一直有降水；低层700 hPa或850 hPa前期为偏南风，后期为偏北风；地面在新疆地区有较强的冷高压存在。若满足上述条件可考虑降水持续。

(2)低层为偏北风或西北风，北风与西北方之间有风向或风速的辐合，850 h Pa、700 hPa仍有着较强的辐合，仍然维持较强的上升运动，为降水提供了有利的动力条件。由于前期一直降水，近地面层湿度较大，低层为偏北风时，还保持一定的湿度，为大范围降水提供了有利的水汽条件。

(3)地面分析表明，新疆地区不断有冷空气补充青海地区冷高压，使得青海地区的冷高压不断加强，冷高压不断有冷空气东移，冷空气在陕西抬升暖空气产生降水天气。

[1] 郭大梅，李萍云，胡浩，等.一次春季暴雨与盛夏暴雨物理量对比分析[J].陕西气象，2014，(6)：8-10.

[2] 牛乐田，崔钜胜，胡伟，等.2013-05-25陕西中南部区域性暴雨天气解析 [J].陕西气象，2014，(1)：4-8.

[3] 纪凡华，徐娟，韩凤军.鲁西北西部一次大暴雨过程成因诊断分析[J].陕西气象，2014(4)：24-28.

[4] 刘慧敏，高维英，李爱华，等.陕西北部一次对流性特大暴雨的中尺度分析 [J].陕西气象，2014(4)：1-6.

[5] 司东，柳艳菊，马丽娟，等.2011年初夏我国长江中下游降水的气候特征及成因 [J].气象，2012，38(5)：601-607.

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郭大梅，陈小婷，刘勇.西北气流控制下陕西两次大范围降水分析[J].陕西气象，2015(3)：6-11.

1006-4354(2015)03-0006-06

2014-12-12

郭大梅 (1978—)，女，江苏那州人，硕士，高工，从事天气预报及研究工作。