吉林省副高后部切變暴雨過程分析

范玉鑫++鄒爽++陳揚++陳暉

摘要 本文利用加密站實時觀測資料和NCEP 1°×1°再分析資料對2016年7月25—26日吉林省一次副高后部切變暴雨天氣過程進行初步分析。結果表明，當副高呈東西帶狀分布時，與之相配合的北部冷渦持續(xù)南下，形成冷空氣入侵，是導致西南急流所攜帶暖濕空氣釋放產(chǎn)生強降水的主要原因；通過對水汽通量研究可以發(fā)現(xiàn)水汽的源地，水汽通量散度能判斷出強降水的落區(qū)；強降水落區(qū)與K指數(shù)32 ℃彎曲的區(qū)域、700 hPa垂直速度中心以及850 hPa假相當位溫能量鋒區(qū)均有很好的對應關系。

關鍵詞 暴雨；副高后部；急流；冷式切變；吉林省

中圖分類號 P458.1+21.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）19-0204-04

影響吉林省暴雨的四大天氣系統(tǒng)的切變暴雨，就是指副熱帶高壓后部中低層切變造成的暴雨，也叫副后暴雨。該類暴雨是吉林省夏季主要災害性天氣之一，多發(fā)生在7—8月的汛期。王曉明等[1]、汪秀清等[2]對1960—1999年吉林省副后暴雨進行研究，建立分型概念模型，在暴雨形成機理、預報指示等方面提供參考依據(jù)。

本文結合常規(guī)觀測資料、NCEP 1°×1°再分析資料和GPS/MET資料等數(shù)值產(chǎn)品，對2016年7月25—26日吉林省中南部一次副后暴雨過程進行分析，采用天氣動力學診斷方法，在細節(jié)特征上進行詳述，探討相關預報指標，從而為提升區(qū)域性暴雨的預報能力和準確性提供幫助。

1 降水實況及特點

1.1 降水實況

受副高后部切變影響，2016年7月25日8：00至26日8：00，吉林省四平東部、遼源、長春南部、吉林和通化北部出現(xiàn)大到暴雨，共有193個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)暴雨，四平東部、遼源、吉林和通化北部的31個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)大暴雨。最大平均降水量出現(xiàn)在遼源市，為84.3 mm。在降水過程中，出現(xiàn)明顯的短歷時強降水。

1.2 降水特點

一是降水區(qū)域集中、降水量大。此次降水過程最大累計降水147 mm，最大降水前5位分別為東遼云頂鎮(zhèn)（147 mm）、磐石解放南屯（135.2 mm）、東遼馬梁村（132.9 mm）、磐石于家溝屯（126.2 mm）、東遼凌云鄉(xiāng)林場（123.6 mm），即主要集中在遼源東部和吉林市的南部（圖1）。二是強降水時段集中、降水時效長。此次強降雨過程主要集中在25日午后至26日夜間，出現(xiàn)暴雨及以上量級地區(qū)均有短歷時強降水的發(fā)生，同時造成嚴重的災害。

2 大尺度天氣形勢

7月25日8：00，副高呈東西帶狀分布，中心位于大陸上，588 dagpm線頭部已北抬到40°N，588 dagpm線橫跨吉林省中部，在貝加爾湖以東有一個明顯冷渦的存在，此時冷中心落后于渦中心，因而該冷中心仍將發(fā)展，另外在蒙古中部有一個冷中心。從風場來看，在副高西側有明顯的西南急流，急流前部為西南風和偏東風風向切變，位于遼寧省北部，見圖2（a）；14：00，副高、冷渦穩(wěn)定維持，蒙古中部的冷中心與冷渦南下的冷空氣形成一冷槽；20：00，副高588 dagpm線南退到40°N，冷渦主體穩(wěn)定少動，其后部仍有個8 ℃的冷中心，說明該冷渦仍未進入錮囚階段，繼續(xù)發(fā)展，蒙古中部的冷槽繼續(xù)維持，但其北部有暖舌東伸至冷渦下部。此時，急流位置略有南壓，風速較14：00的明顯增強，風向切變位于吉林省中部四平，見圖2（b），此時強降水由四平逐漸南移；26日2：00，副高588 dagpm線南落到38°N，冷渦位置穩(wěn)定，但已與冷中心重合，說明冷渦進入錮囚階段，即降水最強時段。蒙古北部暖舌加強，占據(jù)冷渦三象限，導致冷槽明顯變淺。此時西南急流軸位于吉林省東南部，風切變位于遼源—吉林市一線，見圖2（c），而此時強降水發(fā)生在遼源東部到吉林市南部一線；8：00副高穩(wěn)定維持，北部冷渦仍為錮囚階段，但蒙古北部暖舌已進入冷渦第四象限，切斷冷空氣補充，與之相對應的冷槽將近消失，雖然急流增強，但冷式切變不明顯，見圖2（d）。

通過以上分析發(fā)現(xiàn)，當副高呈東西帶狀分布時，與之相配合的北部冷渦持續(xù)南下，形成冷空氣入侵，是導致西南急流所攜帶暖濕空氣釋放產(chǎn)生強降水的主要原因。當冷渦被暖空氣切斷，強降水結束。同時，暴雨落區(qū)多位于低空急流軸左側、切變線右側[3]。

3 物理量診斷

3.1 700 hPa水汽通量和水汽通量散度

水汽通量不僅能夠體現(xiàn)水汽傳輸?shù)拇笮?，還能直接地體現(xiàn)出水汽的來源；水汽通量散度不僅反映了水汽條件的盈虧，還從動力條件方面反映了水汽的輻合與輻散。

從矢量所代表的水汽通量來看，產(chǎn)生此次強降水的水汽來源有2個部分：一部分是太平洋赤道附近水汽沿副高邊緣逐漸地向吉林省輸送，另一部分則是由貝加爾湖經(jīng)西北氣流向吉林省輸送，而后2個部分水汽匯合，在吉林省形成明顯的水汽通量；從水汽通量散度來看，25日20：00，強的水汽輻合中心在四平、遼源一帶，見圖3（a）；26日2：00，強的水汽輻合在吉林市南部一帶，與強降水落區(qū)基本一致，見圖3（b）。因此，通過對水汽通量研究可以很好地發(fā)現(xiàn)水汽的來源，而通過水汽通量散度則能很好地判斷出強降水的落區(qū)。

3.2 K指數(shù)

從K指數(shù)定義來看，它是表征能量和濕度的一個物理量，因而通過K指數(shù)演變可以反映不穩(wěn)定能量的積聚、觸發(fā)和釋放過程。

7月25日8：00，K指數(shù)大值中心位于遼寧省以西，而四平、遼源一帶K指數(shù)均<28 ℃，見圖4（a），此時急流未進入該區(qū)域，說明暖濕空氣未進入；14：00，40 ℃中心出現(xiàn)在四平、遼源一帶，且形成強的梯度鋒區(qū)，在36 ℃等值線向中心彎曲[4]，見圖4（b），說明有冷空氣入侵；之后吉林省中南部均處于高能區(qū)中，同時32 ℃等值線開始向中心彎曲；26日2：00，鋒區(qū)梯度加大，鋒區(qū)前部剛好位于遼源東部、吉林市南部一帶，但32 ℃等值線彎曲程度減弱，見圖4（c），說明冷空氣減弱；8：00，吉林省中南部地區(qū)仍處于高能區(qū)中，但32 ℃等值線開始向外彎曲，見圖4（d），說明已無冷空氣入侵。因此，25日8：00—14：00，K指數(shù)由<28 ℃增加至>36 ℃，是能量堆積的過程。當K指數(shù)36 ℃等值線向內(nèi)彎曲，說明有冷空氣入侵，能量釋放，伴隨強降水的發(fā)生；當32 ℃等值線向外彎曲，說明無冷空氣，強降水結束。

3.3 700 hPa垂直運動和500 hPa渦度場

7月25日14：00，上升運動已移動到四平地區(qū)，從500 hPa渦度來看，上升運動中心位于正負渦度中心連線的0線附近，見圖5（a）；20：00，強上升運動中心移動到遼源至吉林市一帶，相對應的也是渦度中心連線的0線附近，見圖5（b）；26日2：00，上升運動中心位于吉林市，而與之相對應的則是渦度中心的負中心，見圖5（c）。通過3個明顯降水時段的垂直上升速度與渦度對比分析發(fā)現(xiàn)，有2個時次強上升運動處在正負渦度中心連線的0線附近，1個靠近負渦度中心。因此，在以后的天氣分析中，可以通過對500 hPa渦度分布情況，更好地判斷上升運動中心的位置，從而為判斷強降水落區(qū)提供一定依據(jù)。

3.4 850 hPa假相當位溫

7月25日8：00，850 hPa假相當位溫大值中心位于山東半島—渤海灣一線，中心值超過84 ℃，四平地區(qū)值<52 ℃，見圖6（a）；14：00假相當位溫中心加強到88 ℃以上，其高能舌頭部一直伸至四平地區(qū)，且形成很強的能量鋒區(qū)，見圖6（b）；22日2：00—8：00，高能舌頭部一直存在，且由四平緩慢南移到遼源—吉林市一帶，而相對應的能量鋒區(qū)是一個逐漸減弱的過程，見圖6（c）（d）。因此，通過對假相當位溫分析發(fā)現(xiàn)，25日8：00—14：00是一個能量傳遞的過程，而從14：00到26日8：00，是能量釋放的一個過程，其表現(xiàn)為能量鋒區(qū)減弱。因此，強降水落區(qū)與假相當位溫能量鋒區(qū)有很好的對應關系，而強降水時段就是能量鋒區(qū)變?nèi)醯倪^程。

4 GPS/MET分析

通過對此次強降水過程吉林省GPS-MET的PWV進行分析發(fā)現(xiàn)，當PWV達到60 mm/h后，PWV有明顯的下降過程，而短歷時強降水就發(fā)生在這個時段內(nèi)。因此，通過PWV數(shù)值及降低的拐點，可以很好地判斷短歷時強降水的發(fā)生，這為以后短歷時強降水預報提供一定的依據(jù)。

5 結論

本文利用加密站實時觀測資料、NCEP 1°×1°再分析資料和GPS/MET資料對2016年7月25—26日吉林省一次副高西側切變暴雨天氣過程進行初步分析，得出如下結論。

（1）當副高呈東西帶狀分布時，與之相配合的北部冷渦持續(xù)南下，形成冷空氣入侵，是導致西南急流所攜帶暖濕空氣釋放產(chǎn)生強降水的主要原因；當冷渦被暖空氣切斷，強降水結束。

（2）通過對水汽通量研究發(fā)現(xiàn)水汽來自太平洋和貝加爾湖，而水汽通量散度則能很好地判斷出強降水的落區(qū)。

（3）強降水落區(qū)與K指數(shù)32 ℃彎曲的區(qū)域、700 hPa垂直速度中心以及850 hPa假相當位溫能量鋒區(qū)均有很好的對應關系。

（4）通過PWV數(shù)值及降低的拐點，能很好地判斷短歷時強降水的發(fā)生，為以后短歷時強降水預報提供參考依據(jù)。

6 參考文獻

[1] 王曉明，秦元明，高玉莊，等.副高后部暴雨天氣概念模型[J].吉林氣象，2003（2）：18-20.

[2] 汪秀清，吳憲軍，陳長勝.副高后部暴雨的環(huán)流特征[J].吉林氣象，2006（2）：18-20.

[3] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社，2000.

[4] 丑士連，陳長勝，王奎云.2010年7月31日吉林省東南部短時強降水過程分析[J].氣象與環(huán)境學報，2012，28（6）：58-64.