东北冷涡背景下锦州地区大暴雨过程分析

娄芳蕾++温舟++史虹婷++白雪++赵硕++周福然++刘靖楠

摘要 本文利用自动站观测数据、探空资料以及数值产品，应用天气分析方法对2016年7月20—21日锦州地区大暴雨天气过程进行综合分析。结果表明，此次过程是在有利的大尺度天气系统下产生的，高空冷涡、地面江淮气旋的发生发展为产生暴雨到大暴雨提供有利背景条件，鄂海阻高的维持使得冷涡移动缓慢，冷暖空气在辽宁上空交汇，副高西侧及低空急流为此次降水提供充足水汽条件，高空急流入口区右侧的抽吸作用及地形抬升作用为暴雨的形成创造了强烈的辐合上升运动。红外云图分析表明，锦州地区不断有强降水云团生成并发展，其发展旺盛阶段对应强降水时段。

关键词 暴雨；东北冷涡；低空急流；数值预报；辽宁锦州

中图分类号 P458.1+21.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）23-0184-03

暴雨作为一种主要的气象灾害，由其引发的洪涝、泥石流等自然灾害每年都有发生，给人民的生命、财产等带来很大威胁。因此，暴雨的研究和预报一直受到政府和气象部门的高度重视，是气象工作者关注的重要课题。大量研究事实表明，中国夏季的暴雨频率有明显的年代际变化特征、准周期特征及气候倾向[1-5]。关于东北地区暴雨的影响系统和降水的气候特征，孙 力等[6]分析了1961—1995年东北地区夏季异常降水的时空分布特点，得出东北地区夏季降水异常的空间分布既有整体的一致性特点，也存在着区域的差异性特点；同时表现出多雨、少雨或波动等变化特征，即1960年代中期至1980年代初降水突变，降水量明显减少，1980年代降水量有一定程度的增加，1990年代则变成旱涝交替的波动振荡状态。东北暴雨主要是由东北冷涡与其他天气系统相互作用所产生。东北冷涡是在东北地区发生、发展的较为深厚的冷性涡旋，是中国东北地区特有的天气系统，可以给我国东北部地区带来持续暴雨、异常低温、洪水等突发性强对流天气。锦州地区强降水多发于7—8月，且暴雨天气过程都与副热带高压位置、低空急流等密切相关。本文利用2016年7月20—21日的MICAPS的实况资料和欧洲中心数值产品对此次锦州地区局地大暴雨降水情况、环流形势、水汽条件、动力条件进行了分析，用以提高今后工作中把握重要天气变化的能力和决策服务能力。

1 天气实况

2016年7月20日15：00开始，锦州市自南向北陆续出现降雨天气，21：00后雨强逐渐加大，截至21日14：00，全市普降暴雨到大暴雨，据全市108个自动观测站数据显示：降大暴雨的乡镇有71个，其中超过200 mm的乡镇有3个，分别为义县石匣子207.0 mm、黑山白厂门200.8 mm、北镇市区204.3 mm；超过100 mm的乡镇有69个，主要集中在沿海地区、市区、凌海市、义县南部、北镇市和黑山东部和西部地区，累积雨量在100～186 mm之间，其他地区降暴雨，大部分地区雨量在70～100 mm之间，小部分地区雨量在60～70 mm之间；最大降水出现在义县石匣子，累积雨量为207 mm，最大雨强为28.8 mm/h。各城区降水情况如下：市区158.7 mm，凌海125.3 mm，义县88.3 mm，北镇204.3 mm，黑山100.9 mm。其中锦州市区、北镇市区突破有气象记录以来7月最大日降水极值（锦州158.3 mm、北镇157.1 mm）。

2 主要环流形势

2.1 高空环流形势

本次暴雨过程的主要影响系统是高空冷涡。从图1可以看出，20日8：00， 500 hPa华北地区有一低涡，鄂海及以西地区阻高开始建立，副高西脊线位于23°N附近，副高势力强盛，中心强度达5 920 gpm；至20日20：00，低涡略有北抬，副高脊线北跳至25°N附近，锦州地区位于584 dagpm西侧，同时850 hPa西南急流已建立，为锦州地区源源不断地提供暖湿空气。冷涡后部的冷空气迫使南来的暖湿空气上升，促使水汽凝结，使得锦州地区开始出现明显降雨。锦州地区位于急流轴右侧，急流最大风速达20 m/s；至21日8：00，形势变化不大，副高脊线位于26°N附近，低涡继续北抬，锦州地区位于急流轴左侧出口区；至21日20：00，低涡消散，副高脊线北跳至31°N附近，急流减弱东移。锦州地区降水基本結束。此次锦州地区局地暴雨过程出现在冷涡发展阶段。

2.2 地面形势

图2为7月20日8：00至21日20：00地面气压场，19日20：00长江北部地区有一气旋存在，之后不断北移，且移动缓慢，同时气旋顶部一直存在较强降水区域，至20日20：00，气旋顶部位于河北东北部地区，之后气旋减弱，地面为一暖式切变，并不断向东北移动，至21日8：00，锦州地区正处在切变顶部，至21日20：00，暖式切变基本消失，锦州处于高低压过渡带中。

3 物理量分析

3.1 探空资料分析

从19日20：00至20日8：00锦州探空曲线和V-3θ图可以看出，19日20：00锦州探空曲线为上干下湿型空间分布；至20日8：00，CAPE值逐渐加大，有利于降水的产生；至21日8：00，锦州整层为湿层。CAPE值为0，降水趋于减弱。

从V-3θ图特征上看，19日20：00，锦州整层都处在不稳定层结中，同时250～300 hPa有一较强超低温层，同时风为“顺滚流”，至20日8：00，锦州仍存在不稳定层结，300 hPa高度仍有超低温层，同时风为“顺滚流”，至21日8：00，层结趋于稳定，低层风速增大，风开始转为“逆滚流”，降水趋于结束。

3.2 水汽条件

3.2.1 相对湿度。相对湿度反映空气中水汽量与该气温下饱和水汽量的百分比。20日15：00，锦州地区850 hPa相对湿度 >80%；随着冷涡东移发展，20日20：00，850 hPa相对湿度 >90%，与散度配合有利于低层水汽上升凝结产生降水。

3.2.2 水汽通量。从水汽通量场上看，19日20：00，北部湾至山东北部有一大值区域，之后逐渐北移，至20日20：00，锦州市正处于水汽通量大值区，至21日8：00，该区域东北移，说明降水时段都有较大的水汽输送，为强降水的产生提供水汽来源。

从水汽通量散度场上看，20日20：00至21日8：00，锦州市一直处于水汽通量负值区，而且从20日20：00至21日8：00，水汽辐合明显增强。

3.3 动力条件

暴雨产生需要具备动力触发条件，从500 hPa涡度场看出，20日8：00辽宁省大部分地区处于正涡度区，到20日20：00生成正涡度大值区，在此过程中锦州一直处于正涡度区，涡度不断增强。

从垂直速度分布发现，暴雨的落区与700 hPa垂直速度中心有相关性。20日14：00至21日20：00，锦州市由正速度区转为负速度区，由下沉运动转为上升运动，有空气的抬升。20日20：00，锦州地区出现一个明显的上升运动，数值达到40 Pa/s，21日14：00，仍处于上升期，但强度明显较8：00减弱，降水也趋于结束。暴雨就发生在上升运动强度减小的过程。从散度场上看，同样是20日20：00至21日8：00，锦州地区850 hPa为负值，有辐合；200 hPa为正值，有辐散，有利于高低空的抽吸作用，为暴雨的产生提供充足的动力条件。

4 数值预报产品应用

从欧洲中心19日20：00高空500 hPa形势预报、850 hPa风场预报、850 hPa温度预报与实况分析对比，可以看出，欧洲中心数值预报雨实况分析基本一致。分析地面形势预报看，欧洲中心的的地面形势与实况也基本接近。总体来讲，对于此次过程，欧洲中心的数值预报可信度较高，可以提供较高的参考使用价值。

同时此次暴雨过程，无论是EC还是T639以及辽宁WRF，在19日20：00及20日8：00 2个时次都对锦州市做出了雨量超过100 mm的预报，与实况接近。

5 卫星应用

7月19日22：00至21日9：00锦州地区降水过程的逐时红外云图（图3）可以看到，锦州地区不断有强降水云团生成并发展，至21日9：00之后，云团东北移，锦州地区降水趋于结束。

6 结论

通过对2016年7月20—21日锦州地区大暴雨过程分析，得出以下结论。

（1）此次过程的主要影响系统为高空低涡、副热带高压、低空急流及切变线、地面江淮气旋。本次天气过程的高低空配置是典型辽宁暴雨的天气形势。

（2）副高西侧及低空急流为此次降水提供水汽条件及形成中尺度对流云团有较大作用。

（3）此次暴雨過程为年轻预报员建立区域性暴雨天气预报思路积累了经验。

7 参考文献

[1] 鲍名，黄荣辉.近40年我国暴雨的年代际变化特征[J].大气科学，2006，30（6）：1057-1067.

[2] 王澄海，李健，李小兰，等.近50a中国降水变化的准周期性特征及未来的变化趋势[J].干旱区研究，2012（1）：1-10.

[3] 卢爱刚.1951—2002年中国降水变化区域差异[J].生态环境学报，2009（1）：46-50.

[4] 严华生，严小东.中国降水场的时空分布变化[J].云南大学学报（自然科学版），2004，26（1）：39-43.

[5] 左洪超，吕世华，胡隐瞧.中国近50年气温和降水的变化趋势[J].高原气象，2004，23（2）：238-244.

[6] 孙力，安刚，丁立，等.中国东北地区夏季降水异常的气候分析[J].气象学报，2000，58（1）：70-82.