2013年8月14-17日東北區(qū)域暴雨成因分析

袁穎穎 ，孟玲珊,李光濤,郭 令,楊 娟

（1.哈爾濱市氣象局,黑龍江 哈爾濱 150000;2.通河縣氣象局,黑龍江 哈爾濱 150900）

1 引言

暴雨是我國(guó)的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，常常給社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。東北地區(qū)暴雨按照覆蓋范圍常分為三類(lèi)：局地暴雨、區(qū)域性暴雨和特大范圍暴雨[1]。而且我國(guó)東北處于東亞季風(fēng)區(qū)的最北端，年降水量變化較大，其降水主要集中夏季，而夏季降水的多少，在很大程度上取決于當(dāng)年夏季風(fēng)活動(dòng)的強(qiáng)弱。曾有學(xué)者提出中低緯度天氣系統(tǒng)相互作用的觀點(diǎn)，認(rèn)為東北地區(qū)大范圍的持續(xù)暴雨與西風(fēng)帶系統(tǒng)、副熱帶環(huán)流和熱帶環(huán)流有密切的關(guān)系，是各個(gè)系統(tǒng)之間相互作用的結(jié)果。

本次過(guò)程也發(fā)生在臺(tái)風(fēng)尤特登陸，副高勢(shì)力減弱東退的大尺度環(huán)流背景下，但隨著臺(tái)風(fēng)的減弱消失，東北地區(qū)緊接著又發(fā)生了一輪暴雨過(guò)程，而且降水強(qiáng)度較前一期降水更強(qiáng)。本文將對(duì)2013年8月14-17日這次大暴雨天氣過(guò)程，利用常規(guī)資料和NCEP資料，對(duì)其形成原因進(jìn)行探討，重點(diǎn)分析這兩次連續(xù)性暴雨的環(huán)流特征、水汽輸送和動(dòng)力特征的區(qū)別。

2 雨情及天氣形勢(shì)分析

2.1 雨情簡(jiǎn)介

2013年8月14-17日，東北突遭持續(xù)性強(qiáng)降水襲擊，災(zāi)情嚴(yán)重。此次過(guò)程中，遼寧、吉林和黑龍江省東南部都出現(xiàn)了區(qū)域性暴雨。強(qiáng)降水主要集中在14日08時(shí)-15日08時(shí)和15日20時(shí)-17日08時(shí)這兩個(gè)時(shí)段內(nèi)，過(guò)程雨量最大值為278.9 mm，出現(xiàn)在遼寧省的清原。最大累積的降水區(qū)主要分布在吉林省南部、東南部及遼寧省東北部，累積降水量都超過(guò)200 mm。由于強(qiáng)降水中心多，強(qiáng)度大，同時(shí)發(fā)生了流域性洪水，直接經(jīng)濟(jì)損失420億元；其中遼寧災(zāi)情最重，有77人死亡，88人失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失114億元[2]。

其中第一輪降水的大值中心范圍較小，集中在吉林遼寧兩省交界的北端，最大值出現(xiàn)在吉林的遼源，降水量為126 mm。第二輪降水的降水量大值區(qū)范圍較廣，從遼寧省東部直至吉林省南部，超過(guò)200 mm的站點(diǎn)出現(xiàn)了三個(gè)，分別是遼寧的黑山263 mm，清原265 mm，以及撫順203.7 mm。

2.2 環(huán)流背景

在降水的第一個(gè)時(shí)段，南亞高壓一直穩(wěn)定維持在我國(guó)西藏和青海省附近，中心強(qiáng)度在緩慢加強(qiáng)的同時(shí)，在14日20時(shí)和15日20時(shí)有明顯的擴(kuò)張。相對(duì)應(yīng)北側(cè)的高空急流在降水期間一直存在，同時(shí)急流主體略有波動(dòng)，在第一階段降水時(shí)高空急流出口區(qū)幾乎穩(wěn)定在降水區(qū)的位置，而在15日08時(shí)高空急流東伸，出口區(qū)位置改變也是造成降水間歇的原因之一。

14日08時(shí)的500 hPa高空?qǐng)D上，東亞地區(qū)中高緯呈兩脊一槽型，東北冷渦中心位于 120°E，55°N，日本海附近有高壓脊存在，但高壓脊勢(shì)力較弱；副高呈塊狀，主體位于海上，西脊點(diǎn)位于115°E，臺(tái)風(fēng)尤特在廣東省登陸，這種大尺度環(huán)流的形勢(shì)，便于來(lái)自海上的水汽沿著副高外圍輸送到我國(guó)東北地區(qū)。而且由于東北冷渦與副高距離較近，之間的氣壓梯度較大，也有利于低空急流的形成和維持。同時(shí)與冷渦對(duì)應(yīng)的地面氣旋也已生成，冷鋒從黑龍江省北部一直延伸至華北地區(qū)；到了15日14時(shí)，副高西伸呈帶狀，西脊點(diǎn)位于95°E附近，水汽輸送暫時(shí)被隔斷，同時(shí)地面的東北氣旋逐漸東移；16日02時(shí)，尤特在兩廣地區(qū)減弱為一個(gè)低壓，東北冷渦減弱東移，受冷渦擴(kuò)散下的冷空氣影響，副高也再次減弱，中高緯環(huán)流經(jīng)向度較小，東北氣旋減弱消失；16日08時(shí)，500 hPa圖上中高緯環(huán)流較為平直，在貝湖附近又有一個(gè)低渦形成并移向東北地區(qū)，低層氣流中在東北至太行山一線有西風(fēng)槽存在，在槽前的正渦度平流作用下，遼寧與內(nèi)蒙的交界處有氣旋生成，而第二輪降水大值集中區(qū)正是該氣旋暖鋒鋒前所在位置。

3 水汽條件分析

對(duì)于暴雨的形成，水汽來(lái)源及輸送是其重要成因之一。僅僅依靠本地的水汽是不可能造成該地強(qiáng)度較強(qiáng)而且持久的降水，必須有周邊地區(qū)的水汽輸送。

分析14日14時(shí)和16日14時(shí)850 hPa上的比濕分布，可以看到在降水集中時(shí)段內(nèi)，遼寧、吉林兩省交界處有明顯的比濕大于14 g/kg的地區(qū)，同時(shí)有西南急流存在，將西太平洋上的水汽源源不斷輸送至該地區(qū)。作清原（125°E，42°N）上空的比濕時(shí)間-高度剖面圖，發(fā)現(xiàn)在主要降水時(shí)段該站比濕≥8 g/kg的大值中心伸展高度均達(dá)到700 hPa左右，尤其是第二輪集中降水時(shí)段，伸展高度一度伸展至600 hPa以上。在濕層深厚的同時(shí)，低層濕度也很大，850 hPa的比濕在降水開(kāi)始前及降水期間穩(wěn)定維持在12 g/kg以上，降水結(jié)束后濕層高度隨之降低，并且低層濕度明顯減小。

與此同時(shí)，與降水相伴的還有強(qiáng)烈的水汽輻合，15日02時(shí)850 hPa上的水汽通量散度圖上吉林省中部出現(xiàn)最大輻合中心為-12×10-8g·(cm-2·hPa·s)-1，之后在16日20時(shí)850 hPa上的水汽通量散度圖上，最大水汽輻合中心移至遼寧省內(nèi)，同樣達(dá)到了-12×10-8g·(cm-2·hPa·s)-1，但從清原（125°E，42°N）上空的水汽通量散度時(shí)間-高度剖面圖來(lái)看，第二輪降水期間800-900 hPa之間的水汽輻合更強(qiáng)。

可見(jiàn)，比濕不僅在降水前有個(gè)明顯增大的過(guò)程，在預(yù)報(bào)時(shí)可通過(guò)分析比濕隨時(shí)間的變化判斷降水開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間，還可以用濕層高度和低層水汽輻合程度初步判斷降水量的多少。

4 動(dòng)力條件分析

強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生暴雨的必要條件，高空輻散，低層輻合的天氣形勢(shì)有利于上升運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)。沿43°N做剖面，發(fā)現(xiàn)第一輪降水和第二輪降水高空的渦度分布有明顯的不同。

14日08時(shí)，主要降水區(qū)域的低層正渦度主要分布在 800 hPa以下，135°E-139°E 的 400 hPa以下的高空主要為正渦度；到了14日14時(shí)，原先位于135°E-139°E的400-700 hPa之間的正渦度明顯東移；15日02時(shí)，降水區(qū)域400 hPa以下的高空已被正渦度所占據(jù)，正渦度的最大值達(dá)到了3×10-5/s，同時(shí)400 hPa以上為明顯的負(fù)渦度，最低值也達(dá)到了-5×10-5/s，這種正負(fù)渦度隨高度的變化有利于上升運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)。之后隨著低層正渦度的減弱，第一輪降水趨于結(jié)束。

15日20時(shí)，第二輪降水逐漸開(kāi)始，與第一輪降水有明顯不同的是，雖然剛開(kāi)始時(shí)低層正渦度較強(qiáng)，出現(xiàn)了6×10-5/s的大值中心，但是高空負(fù)渦度較弱，只有-4×10-5/s，而且之后高空負(fù)渦度逐漸被正渦度取代，到了16日14時(shí)，降水區(qū)域的上空均為正渦度分布；17日02時(shí)，降水區(qū)域的500 hPa以上的高空再度出現(xiàn)負(fù)渦度中心，達(dá)到了-9×10-5/s，低層正渦度僅有3×10-5/s。這種正負(fù)渦度分布的改變，也對(duì)判斷降水的起止時(shí)間有一定的指示意義。

5 小結(jié)

通過(guò)以上分析，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）前期臺(tái)風(fēng)和東北冷渦的遠(yuǎn)距離的相互作用為兩場(chǎng)降水的形成提供了前提條件，使得副高勢(shì)力減弱東退，來(lái)自西太平洋的水汽輸送至東北地區(qū)。

（2）兩次連續(xù)暴雨都發(fā)生在副高減弱東退的環(huán)流背景下，雖然第一輪降水的經(jīng)向度較第二輪大，但第二輪降水中副高勢(shì)力更弱，在前一輪降水中冷渦攜帶的冷空氣南下更是加大了大氣的斜壓性，而且在內(nèi)蒙中東部形成的地面氣旋對(duì)降水的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的影響至關(guān)重要。

（3）第二輪降水的水汽輸送較第一輪降水更強(qiáng)，但由于高空急流隨著南亞高壓的東擴(kuò)而向北漂移，高空急流的出口區(qū)不再位于降水區(qū)的上方，從而第二輪降水的高低空渦度配置明顯不如第一輪降水。

[1]王東海,東北暴雨的研究[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2007,22(6)：549-560.

[2]張芳華，陳濤，徐珺,等.2013年4-10月我國(guó)主要暴雨天氣過(guò)程簡(jiǎn)述[J].暴雨災(zāi)害,2014,33(1)：87-95.