2012年7月4日潍坊地区暴雨天气成因分析

宋欣

摘要：为了研究透彻潍坊地区经常发生的暴雨天气，总结归纳夏季经常发生的暴雨天气类型，利用常规观测资料和卫星、自动站、多普勒雷达等资料，对2012年7月4日潍坊地区暴雨过程进行天气动力学和中尺度分析。结果表明：造成此次暴雨天气的影响系统是低层切变线和地面倒槽，在副热带高压控制下的大尺度环流形势非常有利，低层水汽堆积及高层的强辐散为强对流发生提供了热力和动力条件。透彻分析影响潍坊地区的这种典型夏季暴雨类型，将为以后的预报工作积攒丰富经验。

关键词：暴雨；大尺度环流；副热带高压

中图分类号：P4

文献标志码：A

论文编号：2013-0799

0 引言

暴雨是潍坊地区主要灾害性天气之一，精确预报暴雨发生的时间和落区，提前发布预警能够极大地减少灾害的发生，减少农业损失。研究指出，暴雨的产生与中尺度系统有着直接的关系。突发性强降水发生时，地面往往有中尺度辐合线或气旋性环流系统，其尺度都在100-200km之间，而卫星云图上则表现为中2α或中2β尺度对流云团的强烈发展。暴雨致洪成灾的直接原因是由于暴雨的持续性，高空急流的变化，切变线的变化趋势是暴雨过程得以维持的重要原因。Q矢量散度与垂直运动有很好的配置关系，低层Q矢量辐合有利于上升运动的发展和维持，对暴雨过程具有一定作用。笔者从暴雨触发和维持的机制为切入点，选取暴雨发生时的几个典型物理量进行剖析，以期找出此种暴雨发生的可预报指标，对日后预报工作提供参考。

受低层切变线和地面倒槽共同影响，7月4日下午到5日夜间，潍坊出现了入汛以来首场大范围强降雨过程（见图1），并伴有强对流天气，截至6日6时，全市平均降水量45.3mm，局部地区出现暴雨，其中安丘最大，为85.7mm，寿光最小，为25.8mm，市区41.4mm。区域站最大为昌乐高崖水库，降水量116.8mm。此次降雨分布范围广，雷电活动弱，风力不大，雨强较为均匀，极大缓解了潍坊市当前的旱情，对夏播作物的出苗和春播作物的生长非常有利。

1 资料与方法

1.1研究区概况

潍坊位于山东半岛西部，地跨北纬35°41′-37°26′，东经118°0′-120°01′。南倚沂山，北濒渤海。域处北温带季风区，背陆面海，气候属暖温带季风型半湿润大陆型。其特点为：冬冷夏热，四季分明；春季风多雨少；夏季炎热多雨，温高湿大；秋季天高气爽，晚秋多干旱；冬季干冷，寒风频吹。年平均气温12.3℃，年平均降水量在650mm左右。

1.2资料来源

本研究利用的气象资料取自潍坊市气象局，包括常规MICAPS资料和自动站实况资料，分辨率较高可以保证实况分析的准确性，时间为2012年7月4日-6日。

1.3研究方法

通过利用气象信息综合分析处理系统MICAPS3.1和多普勒雷达图，对暴雨发生时的高低空环流形势配置进行分析，确定引发此次暴雨发生的天气系统以及大尺度环流形势时空分布及演变特点，然后对暴雨发生过程中的各物理量进行剖析，得出造成此次暴雨的发生机制。

2 结果与分析

2.1形势场演变

中低纬度系统的相互作用对暴雨的发生起着重大作用。通过分析高低空形势场的配置（图略）可以得出，此次大范围降水是在副热带高压向西北方向加强的过程中，西风带短波槽在东移的过程中，受副高阻挡，北段东移，低层700hpa和850hpa低涡沿切变线东移北上，影响系统主要是高空低槽、中低层低涡切变线和低空急流。7月4日8时，在500hPa天气图上，东北存在1个冷涡，副高584线北部位于32°N，高空槽位于河套地区，槽前西南气流到达豫中和皖中地区，东经113°E附近存在1个弱的高压脊。

夏季暖湿空气北上，北方冷空气南下频繁，两者在这里交汇，常常出现云团强烈发展，引发强度大、历时短的降水天气。5日8时，500hpa副热带高压脊线位于27°N附近，700hpa形势与850hpa形势较为相似，河南地区有低涡生成，涡前有切变线伸向半岛南部地区，长江上游有低涡，低涡有切变线与华中低涡相联系，涡前暖湿气流与副高边缘西南气流相互迭加增强为低空急流，700hpa纬向切变线附近是低空急流左前方的强风速辐合区和低涡移动方向右前方的叠加区，即低层辐合和高空槽前辐散区相迭加区。4日夜间低空急流是一个加强发展北抬的过程在其左上方为大的辐合区，辐合强度在夜间达到最强，5日白天逐渐向东北方向移出。5日白天鲁中和鲁南低空辐合，高空辐散，动力条件非常好。

从地面图上（图略）看，从4日14时开始，山东西南部有1个地面低压闭合区，鲁西南处在地面倒槽的西北侧，随时间的推移，地面气旋逐渐随切变线出来，并逐步东北上，影响整个山东，气旋的东南部是较大的降水区。到5日8时，由于东部海上高压的阻挡，气旋移动速度缓慢，造成此次降水持续时间较长，降水量也大。这个地面气旋是造成潍坊全市范围内大到暴雨的主要因素。

2.2物理量分析

2.2.1水汽条件分析 暴雨强度的趋势与落区基本上能从水汽通量相对散度中反映出来，水汽通量相对散度越大，暴雨越强。由图2-3可知，4日20时850hPa水汽辐合中心位于山东南部，此时山东西北部地区是个正的辐合中心，700hpa上大的水汽复合区位于鲁东南地区，5日8时，全省相对湿度都在80%以上，鲁南地区是相对湿度最大，也是水汽辐合最强的地区。水汽输送是水循环的一个重要组成部分，Chen利用1979年FGGE资料研究了全球水汽通量和维持，揭示出在水汽输送中定常辐散部分维持了上述地区的高水汽含量，并通过无辐散定常部分向其他地区输送了大部分水汽。此次的暴雨落区和水汽通量散度的辐合中心联系还是非常密切的，大的降水区是跟着低层水汽通量散度的移动方向而移动。

2.2.2上升运动分析 高空辐散低层辐合，强烈的抽吸作用，有利于上升气流维持和发展，强辐合作用促使不稳定能量迅速释放，高低空中尺度天气系统产生正反馈作用，导致特大暴雨产生。从850hPa和700hPa的垂直速度来看（见图4-5），本次过程的暴雨区的上升运动区的分布在时间和区域上基本一致，5日8时，上升运动中心位于鲁中北部地区，上升运动的中心处于高低空急流的耦合处，从最大上升运动的移动情况分析，位于低涡中心移动的右前方。

2.2.3能量场分析 强降水释放的凝结潜热使高层气层增暖，高层辐散加强，引起低层中尺度低涡强烈发展，导致降水增幅。700hPa以上大气中的水汽凝结成降水释放出热量，热量随弱的上升气流传到高空，形成高空的热源中心，而凝结的降水在降落的过程中气化成水汽重新回到大气中，从而在地面不形成降水。假相当位温是气压、水汽压和温度的函数，表征着大气的暖湿能量特征。分析850hPa4日20时-5日8时的假相当位温场明显看出（见图6-7），有1个高能区在鲁南地区，并随着系统的东移逐渐由南北向变为东西向，在5日8时仍旧维持在鲁南地区，高能区持续时间较长也是这次降水出现暴雨的一个主要因素。持续性降水和中尺度雨团总是在一定的天气尺度背景下发生，而其中中尺度系统得以不稳定发展的环境条件和不稳定发展的触发机制是最重要的。在分析中尺度降水时，大气层结稳定条件是必须考虑的重点。

2.2.4雷达回波分析 多普勒雷达能够探测降水粒子的反射率因子和多普勒速度等信息，这些物理量具有很高的时空分辨率，通过风场反演技术，有可能得到暴雨的高时空分辨率的风场结构，对于研究其动力结构大有益处。从雷达回波图的演变来看（见图8-9），在7月4日下午，在潍坊安丘地区有对流云团发展，这片雷达回波给安丘部分乡镇带来短时强降水，在5日白天，在潍坊地区主要回波带位于潍坊中部，从临朐到昌邑一带，暴雨区正好对应此雷达回波带，到5日夜间，回波逐渐减弱东移。

3 结论

（1）本次过程是在副高稳定加强的形势下，产生暴雨的主要影响系统为高空低槽、低涡切变线、西南急流和地面倒槽。暴雨区低层有充沛的水汽输送和水汽辐合。

（2）850hPa的垂直速度的水平分布和暴雨区有很好的对应关系。

（3）强对流天气发生在假相当位温高值区内，强降水区位于高能舌顶部。

（4）日常天气预报工作中应加强此种天气形势配置下暴雨落区的研究工作。

4 讨论

（1）暴雨的可预报指标有许多，本研究仅选取其中几个常规指标进行分析，具有普遍性意义。但是，其他物理量同样具有参考意义，例如K指数、500hpa与850hpa的假相当位温差值等，日后研究工作中应该选取其他几个物理量进行更多的分析，以期找出更多可参考指标。

（2）500hpa温度槽与地层暖脊的位置分布以及地面辐合线得位置对暴雨落区有重要参考意义，由于受到可研究资料的限制，本研究并未进行分析，对所做结论有一定影响。

（3）灾害的预防与降低关键在于能否提前预报出暴雨的落区，目前此种局地暴雨的落区预报并不是很精确，笔者研究应用的资料为暴雨发生过程中所选取，能否利用暴雨发生前的资料进行漏报分析是一种创新，可以做进一步研究。