山西北中部一次秋季连阴雨过程分析

温汉光,董存仙,蒋云盛

(1.山西省太原市气象局,山西 太原 030002;2.山西省太原市气象台,山西 太原 030006)

山西北中部一次秋季连阴雨过程分析

温汉光1,董存仙2,蒋云盛1

(1.山西省太原市气象局,山西 太原 030002;2.山西省太原市气象台,山西 太原 030006)

2009年9月4—10日,山西省北中部出现了一次持续时间长、降水强度大、落区范围广的连阴雨天气过程,致使气温持续偏低、日照偏少,给工农业生产、交通运输和人民生活造成严重影响。该文对这次天气过程的大气环流、西风急流等主要影响系统进行重点分析,对各种物理量场进行诊断,初步揭示了此次连阴雨过程的成因和降水特征。

秋季连阴雨;降水特征;西风急流;大气环流;物理量场

1 引言

秋季连阴雨过程主要是高空西风带影响系统如冷低槽、低涡、切变线及副热带系统相互作用,产生一次次间隔时间短且前后相接的降水过程。山西秋季连阴雨常常发生在初秋,易引发山体滑坡、民房坍塌、农作物溃烂等灾害。因而,连阴雨的预报一直是预报工作关注的重点。2009年9月4—10日,山西省北中部出现了一次较强的连阴雨天气过程。本文对这次天气过程的降水特征、天气形势、环流条件、主要影响系统等进行了重点分析,提出预报着眼点,为提高预报准确率提供思路。

2 连阴雨过程的降水概况

山西省北中部 3日 20时—10日 08时的降雨过程,雨量较大区域主要集中在太原、吕梁部分地区及晋中、阳泉、忻州的个别县市。全省北中部过程降水量≥30mm,其中:北部 43.3～97.6mm;中部52.0～147.9mm。

太原市各县区过程雨量均在 100mm以上,过程降水量最大为娄烦县 (147.9mm),这是该市近 20a来同期降水量最大的一次连阴雨过程,其连续降水时间与近 20a来同期最长记录持平。此次过程从 9月3日开始,3—5日由小到中雨逐渐转为中到大雨;6日降雨强度达到最强,北中部地区有 11个测站出现了暴雨、24个测站出现了大雨;以后雨区逐渐南压减弱,11日北中部的连阴雨天气基本结束。

3 连阴雨过程的天气及环流形势分析

3.1 500hPa大气环流特征

从 3—10日逐日 500hPa大气环流形势实况图上可以看到,西太平洋副热带高压明显偏强,副热带高压呈现小幅度东退或西进,西南气流维持,同时,巴尔喀什湖到贝加尔湖一带低压较深,孟加拉湾低槽偏强,巴尔喀什湖附近低槽稳定,其底部不断有分裂短波槽携带冷空气东移,受副热带高压的阻挡,冷空气在秦岭山脉附近堆积,形成了稳定、有利的连阴雨形势。5日20时,巴湖低涡南压至 40°N附近。6日 08时,山西处于高压后部的西南气流中,西南暖湿气流得到抬升,与南压的冷空气在山西省北中部地区交汇。3—5日 584(单位:位势什米,以下同)线基本维持在山西中部地区;6日副高短时北抬,产生连阴雨中暴雨天气;10日,584线开始南压;11日,584线南退至山西南部。副热带高压不仅使巴尔喀什湖低槽分裂的冷空气在东南移的过程中受阻于秦岭附近,也使西南暖湿气流不断沿副热带高压西侧向北输送与西风槽共同作用于山西北中部地区,为降水天气提供了可靠的水汽条件,又由于贝加尔湖低涡在东移过程中受到副高阻挡移速减慢,造成南下冷空气堆积输送到阴雨区上空,这种形势场的长时间维持,致使降水时间延长,而位于山西北中部地区上空切变线的存在,是连阴雨期间部分地区产生暴雨的直接原因。

3.2 700hPa切变和低空急流

分析 3—11日逐日 700hPa实况图 (图略)知,连阴雨期间,西南急流轴基本维持在河套南部,而山西北中部地区一直存在着风切变。西南急流轴的维持与少动,副热带高压外围的偏南气流的存在,保证了水汽和热量向山西地区的持续输送。同时,西南急流轴的稳定维持加强了动力抬升作用。8—9日西南急流逐渐减弱,10日山西转受西北气流控制,持续一周的降水天气也随之结束。

图 1 6日 20时 500hPa实况图

3.3 高空西风急流的演变特征

图 2是 200hPa风速 (m/s)沿 110°E时间纬向剖面图。从图可看出,连阴雨期间,高空西风急流基本稳定在 40～45°N之间。4日西风急流在 45°N附近建立;4—8日西风急流稳定在 40～45°N之间,其中 5—6日西风急流达到最强,此时,也是山西省出现区域性暴雨时段;10日南移减弱,山西省的降水也随之结束。200hPa西风急流在 40～45°N之间稳定时,山西北中部处于急流轴南侧的高空辐散区,对流层低层低值系统不断在该地区生成和维持,使得连阴雨天气持续。

图 2 200hPa风速(m/s)沿 110°E时间纬向剖面图

4 中低层物理量场分析

4.1 热力条件分析

图 4为 3—10日 850hPaθse沿 36°N的时间经度剖面图,阴影区为能量锋区所在。从图中可以看出,在山西北中部连阴雨期间,沿北纬 36°N在 107～113E°之间假相当位温 (θse)维持着高值带,特别是 5—6日,从河套到山西中部地区存在着≥340K的能量锋区。高能带与能量锋的形成和发展与水汽输送和冷空气活动密切相关。连阴雨期间,影响山西的西南暖湿气流和东路冷空气活动加剧了能量锋的强度,促使不稳定能量释放,造成了山西北中部区域性对流强降水,形成暴雨天气。

图 3 3—10日 850hPaθse沿 36°N时间经度剖面图

4.2 水汽条件分析

对 3—11日逐日 700 hPa和 850hPa水汽通量散度进行分析,山西连阴雨过程期间,从河套南部到山西北中部地区一直有 <-60×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1的水汽辐合带,充沛的水汽沿西太平洋副热带高压外围的偏东气流输送到山西北中部地区,从而保证了连阴雨所需的水汽条件。从 6日 08时 850hPa水汽通量散度图(图略),可以看到,山西省中部的强度高达 -93×10-7g·hPa-1·cm-2·s-1。

5 小结

①此次连阴雨过程降水特点是降水落区和时间相对集中,且降水强度大、降水持续时间长。连阴雨天气过程期间的 500hPa环流特征,明显表现为西风带低槽活动频繁、副高位置适中稳定使得冷、暖气流持续交汇于山西北中部地区,造成持续连阴雨天气。

②此次连阴雨过程期间,西太平洋副热带高压脊线基本在 28°N附近徘徊,副热带高压稳定少动,致使阴雨天气在山西境内维持,而副热带高压的短时北抬西伸,是造成山西北中部阴雨期间出现部分地区暴雨天气的直接原因。

[1] 周一鹤,施友功,王余初 .山西天气预报手册[M].北京:气象出版社,1989.

[2] 丁一汇 .天气动力学中的诊断分析方法[M].北京:科学出版社,1989.

[3] 钱林清,郑炎谋,等 .山西气候 [M].北京:气象出版社,1990.

P458

B

2010-03-09

温汉光 (1961-),男,工程师,主要从事应用气象研究工作。

1003-6598(2010)04-0024-02