山东省济南市气象局 卜庆雷 271199
摘要:应用常规观测资料、地面加密自动站资料、雷达和卫星资料等多源观测资料,分析山东2018年6月25-26日出现的暴雨天气过程。结果表明:(1)此次降水过程由于副热带高压西伸北抬,受高空槽、低空急流和低涡切变线共同影响,日本海附近存在强盛的高压脊与副高叠加,形势稳定,产生的持续时间较长的降水。(2)降水主要是发生在暖空气里的对流性降水,整层湿度好,暖云层较厚,有利于高降水率的产生,夜间对流云团出现列车效应,从而导致极端短时强降水和大暴雨的发生。(3)此次过程中,低空急流沿副高边缘输送水汽和能量,夜间出现低空急流的风速脉动,风速显著增强,存在风速辐合与风向切变,为暴雨的产生提供了充沛的水汽和热力不稳定条件。 3km以下风向风速的变化特征对于降水的发生和结束有很多的指示作用。
关键词:暴雨;低空急流;
引言
暴雨是重要灾害性天气,中国是一个多暴雨国家[1],常常造成洪涝、滑坡泥石流等直接灾害或次生灾害。暴雨预报历来是预报中的难点工作,曹钢锋[2]等指出影响山东暴雨的主要天气系统,王西磊[3]、田秀霞等[4]、杨晓霞等[5]、尹承美等、郭大梅等专家学者都对暴雨进行了深入研究,取得了很多有价值的成果。本文选取山东一次大范围暴雨过程,从环流形势、物理量场分析、卫星雷达资料分析,特别是进行了地面中尺度分析,以期获得有益的指导,提高预报服务能力。
1天气实况
2018年6月25日至26日山东出现了大范围暴雨天气过程,其中鲁中大部分地区出现大暴雨,全省过程平均降雨量为77.7mm,其中大监站最大降水量244.7mm,出现在潍坊安丘。区域站过程最大降雨量临朐寺头镇水库283mm。小时最大降水量潍坊临朐蒋峪26日00时102.8mm,过程降水量255.7mm。
2技术分析
2.1环流形势
2018年6月25日08时,500hPa高空图上,副热带高压588线西伸北抬至江淮一带,东北冷涡中心位于贝加尔湖以东,槽位于河套以北地区。850hPa低空急流已经建立,暖舌覆盖山东西部,增温明显。925hPa低空西南急流前端到达安徽中部,从垂直结构上看500~925 hPa低涡位置基本重合,低空急流和超低空急流发展相当深厚。25日20时500hPa冷涡和副热带高压588线稳定维持,略有西伸,槽在东移过程中加深。850hPa西南低空急流持续增强向北推进,到达山东中南部,同时在鲁西北附近有低涡生成,低涡切变线位于鲁西北。925hPa上,西南急流伸向山东,徐州站西南风风速达16m/s,山东中部正好处于风速和风向辐合中。同时200hPa有强的辐散,低层辐合高层辐散的高低空配置,使得上升运动加强和维持。切变线的停滞,为强降水提供较长的持续时间,低空急流长时间存在提供充沛的水汽。
25日17时之前,海平面气压场上山东以西都是热低压,山东位于低压前部东南风里,20时低压中心位于鲁西地区,23时和26日02时低压移到鲁中地区,东移缓慢,02时地面闭合低压基本形成,05时低压中心移到半岛中部。强降水也随之东移。
2.2不稳定层结分析
2018年6月25日08时章丘T-LogP图上(图1),近地层西南风较大,且风随高度有顺时针旋转,有暖平流,CAPE值较小,700hPa以上有干层,下湿上干有利于产生层结不稳定,并存在明显垂直风切变。0℃层高度在4900米附近,不利于出现冰雹天气。同时暖云层厚度较厚为3800米,指示容易出现短时强降水。提供有利的热力和动力条件。
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图1 25日08时章丘站(54727)探空资料和14时订正
从25日08时山东上游徐州的探空图(图2)可看出:中低层的相对湿度很大,水汽含量很高,抬升凝结高度在500米,0℃层高度均在5200米上下,不利于冰雹的出现,对流有效位能均为中等强度,0-6km垂直风切变均为中等偏弱的量级,这些特征表明本次过程以强降雨为主,冰雹和雷暴大风的强度较弱。
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图2 25日08时郑州和徐州探空图和环境物理量
2.3动力水汽条件分析
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图3 25日08时至26日20时垂直速度剖面
从25日20时垂直速度时间剖面图(图3)上看,整层均为上升运动区,利于极端短时强降水出现。
从25日20时700hPa比湿场分析来看,整个山东都在10g/kg以上,850hPa来看,整个山东都在12g/kg以上,中南部在14~16g/kg,湿层厚。20时大气可降水量大部在70mm以上,南部达到80mm以上,水汽条件非常有利于大范围暴雨和短时强降水产生。
2.4雷达回波分析
从雷达组合反射率图上分析,从降水开始到17时左右降水回波减弱,这一时段降水是地面辐合线触发的降水。17时之后,回波再次发展,40dbz以上回波自西向东移动,回波后向传播,产生列车效应,带来持续的强降水。
从雷达径向速度图上分析,自降水开始到17时从低层到高层都有明显的西南急流。500hPa附近急流风速达20m/s,低层零速度带为S型,有暖平流,暖平流的维持有利于不稳定层结的建立和加强。18时低层有冷空气侵入,18时以后底层零速度带逐渐呈反S型,低层东北风,高层偏西风,此时段降水强度持续增加。同时强降水时段的反射率剖面来看,大于40dBZ的回波主要集中在7.5km以下,反射率质心较低(-20℃高度9km),降水效率高,夜间降水显著增强。
2.5地面中尺度分析
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6月25日14时地面图
从14时的地面加密分析可看出,鲁中北部出现一股明显的偏东气流和东南气流,地面弱冷空气位于山东西部,在鲁中的北部形成地面辐合区,在鲁中形成列车效应,产生强降雨。
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6月25日17时地面图
17时弱冷空气继续往东南方向移动,济南北部转为东北风,南部维持东南风,辐合区位于济南潍坊一带,17时至20时三小时内强回波自西向东经过鲁中,出现强降雨。
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6月25日20时地面图
20时山东北部的东北风加强,辐合区位于鲁中东部,20时至23时强回波源源不断地经过鲁中,强降水维持。
3小结
(1)此次降水过程由于副热带高压西伸北抬,受高空槽、低空急流和低涡切变线共同影响,产生对流性降水,对流特征主要为短时强降水,夜间有所增强,日本海附近存在强盛的高压脊与副高叠加,形势稳定,使降水持续时间长。
(2)降水主要是发生在暖空气里的对流性降水,整层湿度好,暖云层较厚,有利于高降水率的产生,夜间对流云团出现列车效应,从而导致极端短时强降水和大暴雨的发生。
(3)强盛的低空急流沿副高边缘向鲁中输送水汽和能量,为暴雨的产生提供了充沛的水汽和热力不稳定条件。3km以下风向风速的变化特征对于降水的发生和结束有很多的指示作用。
参考文献
[1]陶诗言.中国之暴雨[M]。北京:科学出版社,1980.
[2]曹钢锋等.山东天气分析与预报[M].北京:气象出版社,1988.
[3]王西磊.2000年8月9~10日鲁中山区连续大暴雨过程分析[J].山东气象,2001, 21(2):15-17.
[4]田秀霞,邵爱梅.一次河北大暴雨的华北低涡结构和涡度收支分析[J].暴雨灾害,2008,27(4):320-325.
[5]杨晓霞,王建国,杨学彬等.2007年7月18~19日山东省大暴雨天气分析[J].气象,2008,34(4):61—70.
作者简介:卜庆雷(1978.10),男,汉族,山东莱芜人,本科,高级工程师,从事短期天气预报工作。