铁岭地区主汛期一次大暴雨过程成因分析

张明哲++张丹丹++王丽++李娇++崔一鸣++毕伊红

摘要 利用观测站加密观测资料以及Micaps高空和地面实况资料，对2016年7月25日一次东北冷涡降水过程的发生、发展及影响因素进行了分析和诊断。结果表明：铁岭地区此次强降水过程主要受冷涡和副热带高压在内的大尺度环流系统影响，低层切变和气流辐合提供了较好的动力和水汽作用。高空冷涡下的冷空气导致局地强对流天气，副高的稳定使降水持续时间较长。

关键词 东北冷涡；强降水；副热带高压；成因；辽宁铁岭；主汛期

中图分类号 P458.1+21 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）01-0217-03

东北冷涡是我国东北地区的主要天气系统之一，常给东北地区夏季带来低温多雨甚至洪涝灾害，其表现为具有冷心结构的闭合低值区，配合有利的下界面条件，冷涡系统常伴有强对流天气发生并带来大范围的持续性降水。副热带高压对不同纬度地区之间的水汽、热量、能量的输送和平衡起着重要的作用，是大气环流的一个重要系统。

研究发现，东北低压或冷涡型是我国主要暴雨的特点之一，常常造成东北、华北北部暴雨或雷阵雨[1]。王东海等系统地回顾了几类影响东北暴雨的天气系统，归纳出东北暴雨的气候因子及东北冷涡内部结构特征及发生、发展、演变的机理等[2]。近年来，一些学者对冷涡系统的环流特征及持续性活动进行了分析[3]，其中包括冷涡个例的MCS结构及水汽收支方面的研究[4]。

1 天气实况

2016年7月25日铁岭市出现暴雨到大暴雨天气过程，截至26日8：00，全市平均降水量100 mm，强降雨主要出现在25日14：00—22：00。各县市城区降雨量分别为：西丰136.5 mm、铁岭118.7 mm、开原186.9 mm、昌图80.6 mm、调兵山112.3 mm、凡河新城149.8 mm。全市有69个站点雨量超过100 mm，最大降雨量186.9 mm，出现在开原市城区；最大小时雨强51 mm，出现在开原市上肥地乡（图1）。降水期间伴有雷暴、大风、冰雹和短时强降水等强对流天气。

2 环流背景分析

2.1 500 hPa环流形势

24日20：00欧亚地区中高纬呈明显两槽两脊环流形势，新疆东部到贝加尔湖以西为一东北方向延伸的高压脊，另一高压脊从鄂克兹克海向西北延伸至东西伯利亚，并形成阻高。蒙古东部冷涡位于两脊之间，乌拉尔山附近为一低槽，槽前暖平流有利于东侧高脊发展。副热带高压抬升至辽宁中部，利于暖湿气流输送。25日8：00，贝湖西侧高脊稳定发展，雅库兹克高脊东退并略有减弱，阻高入海消失。这种“西强东弱”环流形势有利于迫使蒙古东部的冷涡向东南方向移动，副热带高压南退至辽宁南部边境，利于蒙古冷涡冷空气与副热带高压暖湿气流交汇，产生降水，见图2（a）。25日20：00冷涡西侧高脊继续发展，东侧减弱至平直等高线，副高继续南撤，导致蒙古冷涡加速南下，形成多股冷空气不断与暖湿气流交汇影响辽北地区，见图2（b）。26日8：00，副高南退至朝鲜中部，辽宁高空转为较为平直偏西气流。

2.2 850 hPa天气形势

25日8：00，切边线位于河北北部，贝湖东侧低涡与500 hPa冷涡重合，辽北上空为较弱西南气流，见图3（a）。25日20：00，切变线沿副高向东北移动，铁岭地区位于切变前部，西南急流加强输送暖湿水汽，风速达16 m/s。低涡北抬，偏离冷涡中心，与500 hPa冷涡配合较差，切变后部冷空气较弱，见图3（b）。26日8：00切变线东移至黑龙江吉林一带，对铁岭地区影响减弱。

2.3 地面形势

25日8：00，华北地区发展一气旋系统，低压中心为1 002.5 hPa，辽宁位于气旋外围前部，见图4（a）。25日14：00—20：00，气旋向东北方向发展，中心强度变化不大，暖锋增强，铁岭受暖锋影响，地面气温上升，抬升的暖湿空气与高空下沉冷空气结合，利于强降水过程持续，见图4（b）。26日8：00，气旋减弱消失，地面转为较弱东北风，强降水过程基本结束。

2.4 探空资料分析

通过沈阳观测站（站号：54342）探空资料分析此次暴雨过程大气垂直条件变化（订正为14：00）。地面到高空整层水汽条件都趋近于饱和（图5），从底层到高层西南风逐渐增强。在25日14：00，Cape值达950J/kg，K指数为37 ℃，其他不稳定条件不明显。25日8：00—20：00湿层范围缩小。

3 物理量诊断分析

3.1 水汽条件

水汽通量与水汽通量散度是形成暴雨的必要条件之一，仅依靠当地水分，难以形成暴雨。从850 hPa水汽通量演变来看，25日8：00，渤海海面上的水汽沿气旋前部西南气流向辽宁输送。25日20：00，水汽条件好于8：00，水汽通量最大值增至28 g/（cm·hPa·s），水汽输送最大区位于辽宁东部低压系统内。26日8：00水汽输送大值轴东移至日本海，此次过程也基本结束。从850 hPa水汽通量散度和相对湿度来看，25日20：00，辽宁东北部位于水汽辐合区，辐合区中心位于吉林、黑龙江交界，中心最小值达-30×10-7 g/（cm·hPa·s），相对湿度达90%以上，局部地区达到饱和（图6）。

通过铁岭站54249 7月24—26日鐵岭站比湿的时间垂直剖面，分析不同高度水汽条件随时间变化。25日8：00开始，600 hPa以上受高空冷空气影响比湿逐渐减小；600 hPa以下，受低层输送的暖湿气流影响，中低层比湿从8：00开始逐渐增强，25日20：00水汽含量到达最大，最大比湿为14.5 g/kg。20：00之后，整层水汽条件变差，900 hPa以下比湿达到最低，具体见图7（a）。同时，从水汽平流垂直剖面图可以看出，25日8：00后降水时段，低层转为负的水汽平流，中层为正值；20：00左右中低层分别达到此次过程极值，见图7（b）。低层的水汽辐合长时间维持为暴雨的连续出现提供了有利的水汽条件，中层的水汽辐散利于把暴雨和周围高空多余水汽和热量带走，加强暴雨区的对流不稳定和垂直环流。

3.2 动力条件

通过分析散度场和涡度场时间垂直剖面图（图8），从25日上午铁岭降水开始，850 hPa以下散度为负值，涡度为正值，并且辐合强度逐渐增强，20：00左右达到最强，300 hPa以上为散度大值区（正值），高层的辐散有利于动力抽吸作用增强，使得次级环流增强，有利于低层上升运动的增强和维持。同时，降水强度此时也达到最大。

4 结语

铁岭此次强降水过程主要受冷涡和副热带高压在内的大尺度环流系统影响，局地有强对流过程，但以持续性降水为主。高空冷涡南甩冷空气，且利于中高层水汽的辐散，副高引导低层西南气流输送暖湿水汽，水汽辐合较强，同时受切变动力作用影响，水汽垂直运动加强。副高的稳定使铁岭地区受影响时间较长，降水区移动相对缓慢，造成此次降水强度大、持续时间长，灾害较为严重。

5 参考文献

[1] 陶诗言.中国之暴雨[M].北京：科学出版社，1980：225.

[2] 王东海，钟水新，刘英，等.东北暴雨的研究[J].地球科学进展，2007， 22（6）：549-560.

[3] 孙力.东北冷涡持续活动的分析研究[J].大气科学，1997，21（3）：297-307.

[4] 刘宗秀，廉毅，孙力，等.东北冷涡持续活动时期的北半球500 hPa环流特征分析[J].大气科学，2005，26（3）：361-372.