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丹东地区2019年5月11日至12日暴雨过程分析
摘 要：丹东位于辽宁半岛东南部,是淮河流域以北降水最多的地区,年降水量860～1080mm.丹东地区有76.3%的暴雨（至少有一个站降水量≥50mm/d）出现在7 ～ 8 月份.2014年首场暴雨出现于5月11日.受江淮气旋的影响,2014年5月11日10时～12日00时丹东局部地区出现暴雨的天气过程,主要降水时段在14时～20时,受监测站的限制,只监测到丹东市区52.2mm,东港61.7mm,凤城31.3mm,宽甸22.2mm.此次过程具有“南多北少”的特点.
关键词：降暴雨；环流特征；急流
中图分类号：P458.121.1 文献标识码：A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.10.064
1 成因分析
1.1 资料与方法
此次过程是典型的持续性降水,降水时段从5 月11 日10时一直延续到12 日00 时.本文针对5 月10 日20 时至12 日08 时的详细分析,利用高空地面实况、加密自动站、探空资料、T639 形势场及物理量数值预报、卫星云图和雷达等资料对此次过程的成因进行了分析.
1.2 天气尺度系统分析
1.2.1 环流背景分析
在图1中5 月10 日20 时的500hpa 高空图上,亚欧大陆为两脊一槽型,中国中部地区的上空为低值槽区,两侧为高压脊.槽线从北到南分四段短波槽,分别位于贝湖东侧,河套地区,西南地区和云南地区.丹东处于低压槽的前部.在图2 中5 月11日08 时的500hpa 高空图上,河套地区的槽线原地加深,贝湖以东的冷空气已移至蒙古国上空,冷空气已经逐渐开始影响丹东地区,配合着暖湿空气产生降水.到20时位于蒙古国上空的低槽和位于河套东部地区的低槽融汇加深并东移、北抬,同时并有新鲜冷空气补充南下,低窝位于东北地区的上空,丹东位于低槽前,但随着冷空气南下,降水减弱.12 日08 时,北段槽线东北抬,偏南气流减弱,冷空气大举南下,降水结束.11 日08 时～11 日20 时丹东地区均位于300hPa 高空急流区的右侧.
由图2 可知,亚欧大陆中高纬低空呈经向环流,江淮气旋北上,配合高压后部较强的偏南气流共同作用,产生阶段性明显的降水天气,此次降水属于暖性降水.图2 的10 日20 时850hpa 天气图可知,此时低空急流已经建立,丹东地区均处于低空急流轴的左前方,丹东上空风速可达12m/s,至11 日早20 时风速更达18m/s.在超低空925hPa 位势高度上,丹东地区存在高压西侧西南气流形成的低空急流,11 日08 时、11 日20 时丹东站在该层风速均达到14m/s,且风速辐合,另外辽东地区一直处于风速暖式切变控制之中,低空急流有利于暖湿气流与能量的向北输送,为暴雨提供充足的水汽和能量条件.
在图3 的第一张图中,我国中部地区被高压控制,东部地区处于低压倒槽内,辽宁省处于地面倒槽顶部,处于暖风的北部.图3 第二张图显示,低压东移并北上,丹东受暖锋影响,开始降水.在图3 第三张图中,暖锋靠近并逐渐移出,降水减弱并消失.
综上分析,降水原因为江淮气旋北上,从蒙古国而下的冷空气逐渐向南渗透与高压后部暖湿气流交汇；高层位于高空急流的右侧,底层位于低空急流的左侧；由于地面倒槽位置偏南,丹东位于倒槽的顶部,所以丹东南部更有利于暴雨的产生.
1.2.2 探空资料分析
如图4,丹东本站低层风场曾顺时针旋转,说明底层有暖平流从低层到高层有风的辐合,但各种对流稳定度指数并不太有利于强对流天气的发生.这是因为此次过程主要由江淮气旋携带暖湿空气北上,降水性质多为稳定性降水.实况证明此次降水过程主要以强降水为主,并未伴随雷电、冰雹等强对流天气.从T-logP 图上可见500hpa 以下均为湿层（相对湿度≥80%）,湿度条件十分有利.从时间剖面图上可见,11 日08 时、11 日20 时500hpa 以下均为湿区,11 日08 时至11 日20 时高低层均有风速大值区,高、低空急流均十分明显.
1.3 物理量诊断分析
1.3.1 动力条件10 日20 时,辽东地区850hPa 与700 hPa高度都是强烈的上升运动区,直至200hPa 还有弱的上升运动,11 日20 时上升区北上,垂直速度的上升运动的中心位于海面,这与降水的位置南部对应.
1.3.2 热力条件本次暴雨的落区和强度变化与850hpa能量锋区的位置和强度变化有着密切关系.在11 日08时的假相当位温（θse）场看出：降水之前,高能舌轴位置偏南,能量锋区从长江中下游地区,一直伸向辽宁的南部（大连旅顺口区）,丹东地区正好位于高能场的东北方向.到了11 日20 时,高能舌轴位置位于朝鲜半岛,顶部位于辽宁东部与吉林南部的交界.总的来看,该高能舌东移北抬,与江淮气旋北上有一定关系.因为低空急流是暖湿空气的主要输送者,是一种动量、热量和水汽的高度集中带,对不稳定能量的积累、输送和释放起到了关键作用.
θse 的垂直分布反映了大气层结的对流稳定状态,当θse随高度的升高而增大时,表明大气处于对流性稳定状态；当θse 随高度的升高而减小时,表明大气处于对流性不稳定状态.从图5 可以看出,丹东地区没有明显的对流天气,说明此次降水是稳定性降水,而在11 日08 时段至11 日20 时段,有对流不稳定的阶段,正是雨量较大的阶段,由于高层冷空气的渗透,造成了局部的对流不稳度.
1.3.3 水汽条件由图6 可知,11 日白天08 时之前,底层水汽辐合,高层水汽也辐合,没有明显的上升下沉运动,到了11 日白天,高层由辐合变为辐散,低层水汽通量散度值逐渐增大,水汽辐合中心抬升到850hPa 左右,同时高层辐散加强,且水汽副合北移,中高层的辐散增强有利于中低层的水汽幅合,中高层的水汽辐散对低层的水汽幅合起着重要作用.在11 日20 点前后低层辐合、高层辐散最强,上升运动最强.
1.4 雷达回波分析
由图7 回波图可知,回波强度最高达到40 dBz,回波强度不强,说明对流强度径流回波图有速度的辐合区,从径向速度图上可见明显的“S”型,低层存在暖平流,与之前暖性降水的结论相一致.最大回波强度达45～55 dBz, 回波顶高6～8km,移动速度达40km/h,随着西风槽的临近,冷空气的加强,暖平流的层次逐渐降低,低层暖平流明显减弱.如11 日15 时30分径向速度图,丹东站处于偏南流场中,零等速度线基本呈“人”字形,说明已经形成闭合的低中心.
2 预报技术的着眼点与难点
丹东夏季经常处于副热带高压边缘,低层的东南气流沿迎风面上升,往往淫雨不止.副热带锋区中一有扰动即形成暴雨,当辽东处在副高内部或完全在西风带系统内部时,天气转好.降水和暴雨是发生在副热带高压边缘.此次预报的着眼点在丹东,其位于副高边缘,低空的水汽及动力条件配合的都是相当好,主要注意关注北方的冷空气位置和强度.在水汽充沛的前提下,冷空气一扰动就有可能产生暴雨.
此外,中尺度系统和局地地形的作用也是进一步判断暴雨落区的重要因素和难点.预报中在大尺度天气形势下如何进行中尺度天气分析和如何把握本地地形等局地因素,是判断降雨量级和落区的难点.
3 存在的不足及工作建议
地形等局地因素对暴雨量级的增幅是预报中的难点也是预报的不足之处,例如,此次宽甸地区出现了单点大暴雨均未准确预报出量级和落区.过分的依赖于数值预报,不能客观的分析天气形势.
对此,预报员应当尽快熟练掌握中尺度天气分析方法,注意合理运用卫星云图、多普勒雷达产品、加密自动气象站等将有助于预报的精细化,将暴雨落区和量级预报提升到新的水平.
作者简介：徐金秀,本科学历,助理工程师,研究方向：天气预报.
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