2017年丹东地区突发暴雨天气过程分析

孙莹++白华++徐金秀++夏志刚++王浩

摘要 利用实况资料对丹东地区2017年夏季的一次局地突发暴雨过程的高低空、地面形势场，散度场、比湿场、对流有效位能、云图资料进行分析。结果表明，此次过程是受东北冷涡底部扩散冷空气东移南下影响，200 hPa处于急流出口辐散区，低空有较强的急流和弱冷空气配合，由于水汽充足，抬升明显，造成了短时间强降水的产生。

关键词 突发暴雨；天气过程；高低空急流；对流有效位能；辽宁丹东；2017年

中图分类号 P458.1+21.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）23-0221-03

强对流天气是在有利的大尺度环流背景下产生的中小尺度天气系统的产物。一般伴随雷暴、大风和局地暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风，是一种具有短时破坏力巨大的天气，常给国民经济和人民生命财产造成严重的威胁。由于强对流天气具有时空尺度小、发展速度快、持续时间短的特点，因而难以准确预测。

为了表述强对流天气发生、发展的环境，经常用到各种对流参数，而物理意义明确的能量、动力和热力稳定度参数最为常用。王咏薇等[1]指出，根据CAPE时空分布特征，可以初步判断暴雨发生的区域和降水强度，有利于更好地揭示强对流天气。林 丽等[2]认为，在分析大尺度环流背景和主要影响系统的前提下，要充分利用各种动力和能量参数的特性，制作强对流天气的落区和强度预报。孙建华等[3]研究发现，北方地区高低空急流与中低纬度系统共同配合有利于暴雨的产生。曹士民等[4]对区域性暴雨的水汽路径进行了研究。

本文通过对2017年丹东地区突发暴雨天气过程的高低空、地面形势场，散度场、比湿场、对流有效位能、云图资料进行分析，旨在寻找对预报有益的思路，从而提高暴雨的预报水平。

1 暴雨过程概况

受冷空气和偏南暖湿气流共同影响，2017年7月14日9：00至15日8：00，丹东市区、东港市、宽甸县普降大到暴雨，凤城市小到中雨。全市81个自动气象站中，有10个站出现暴雨（超过50 mm）；全地区平均降水量22.9 mm（图1）；全市4个常规站的降水量分别为丹东61.4 mm、东港76.8 mm、凤城9.6 mm、宽甸51.2 mm；自动站最大降水量出现在东港市椅圈镇，为91.3 mm。

此次降水过程有2个特点：一是降水空间分布不均，雨带呈东北—西南向，东南部的沿江沿海地区出现了大雨到暴雨，西北部地区仅出现了小雨；二是降水时段集中，多在6 h内达到暴雨量级（图2），其中东港17：00—18：00 1 h降水量达到了61.1 mm。由于东港和丹东市区强降水时段正值下班时间，短时强降水造成了城区交通瘫痪，城市低洼地区积水深度达50 cm，部分地区出现了滑坡现象。由于尺度小、强降水的范围小，各种数值预报产品均出现了漏报，预报难度较大。

2 环流形势

2.1 高低空形势

从高低空形势可以看出，此次过程500 hPa环流背景为副热带高压主体位置偏南，中纬度地区为偏西气流控制，呈现两槽一脊的环流形势。东北地区北部冷涡稳定维持，涡后不断有冷空气沿偏北路径南下，影响东北地区。

7月13日20：00（图3），200 hPa高空急流位于东北地区中部，东北冷涡底部有冷空气扩散南下；850 hPa高空槽分南、北2支，北支到达辽宁西部地区，南支槽北端位于山东河北交界处。7月14日8：00（图4），200 hPa急流继续稳定维持，最大风速为36 m/s，东北冷涡强度加强，中心气压556 hPa，冷涡中心南落到黑龙江北部，北支槽东移到辽宁东部，槽前急流强度加强，低空急流最大风速达到了16 m/s。丹东地区位于高空急流出口区的右侧、低空急流的左侧，随着弱冷空气的侵入，触发了强烈的上升运动，同时南支槽前低空急流将水汽源源不断地输送到上升区，造成了丹东地区短时间内出现了强降水。7月14日20：00（图5），随着低空急流的迅速减弱移出，强降水结束。

2.2 地面形势

受850 hPa槽前低空急流影响，在朝鲜半岛北部地面气压降低，逐渐有一倒槽生成并向北伸展到丹东地区（图6）。而内蒙古中部受槽后冷空气下沉影响，生成一个高压中心，并在强降水时段稳定维持，高压北部的偏北风不断将弱冷空气输送到降水区，降水后期，随着低空急流南落，倒槽减弱，水汽输送中断，降水结束。

3 物理量分析

3.1 高空强辐散

对散度场分析发现，在降水发生时中低层散度场物理量指标并不明显，而200 hPa却有明显的辐散区配合（图7、图8），7月13日20：00，200 hPa强辐散中心位于吉林西部，辽宁东南部地区为辐合区。7月14日8：00，随着200 hPa高空急流南压，强辐散中心到达辽宁东南部地区，辐散中心强度超过了18×10-5/s，抽吸作用明显，造成强烈的上升运动，短时出现了较强的降水。从以上分析发现，200 hPa辐散区的位置的移动可以作为暴雨落区预报的一个重要指标。

3.2 水汽充足

底层850 hPa存在南、北2支槽，槽前均有强烈的低空急流配合，北支槽将黄海北部海面的水汽输送到辽宁东南部地区，造成降水区有充足的水汽聚集。从7月14日比湿场可以看出，丹东地区自500 hPa以下均为大比湿区，其中850 hPa比湿场（图9）比湿中心超过了15 g/kg。

3.3 对流有效位能

近年来，对流有效位能越来越多地被用于对流天气的分析和预报业务中[5-7]。有效位能的含义是指可能转换为动能的位能。当气块的重力与浮力不相等且浮力大于重力时，一部分位能可以释放，气块可从正浮力做功而获得能量，因这部分能量对大气有着积极作用，并有可能转化成气块的动能，故称其为对流有效位能。

13日20：00，丹东站的对流有效位能<200 J/kg；14日8：00，CAPE值增大到705 J/kg（图10）。随着不稳定度的增大，丹东上空的不稳定能量得以明显积蓄，这为强对流暴雨的产生提供了大量的动能转化能量。由于冷空气的触发，位能转化为动能，足够多的动能转化能量为暴雨的持续提供了动力。14日20：00，由于降雨的產生，CAPE值迅速减小为197 J/kg。

4 云圖分析

从降水发生时段的红外云图可以看出，在14日11：00（图11）随着干冷空气的南下以及暖湿气流的水汽补充，在冷暖空气交界处，靠向暖平流一侧有对流单体生成，出现了零散的雷阵雨天气。14日15：30（图12）丹东东北部地区的对流单体强度明显加强，此时宽甸地区已经出现了小时雨强超过20 mm的短时强降水，同时冷空气主体不断分裂冷空气，产生新的对流单体。14日17：00（图13）随着新的对流单体的不断并入以及高空急流的抽吸作用明显，位于丹东东北部地区的对流单体继续加强，并发展为超级单体，主体南落到丹东至东港地区，其西北侧靠近冷空气一侧边界清晰、对流旺盛，造成强降水的产生，此时最大小时降水超过了60 mm。14日19：30（图14）超级单体主体继续向西移动，此时没有冷空气并入，其前部的边界不清楚，强度开始明显减弱，强降水时段结束。

5 结论

（1）此次降水过程的环流配置为200 hPa处于急流出口区右侧的强辐散区；500 hPa位于东北冷涡底部，不断有冷空气扩散南下；850 hPa为南北槽的形势，槽前有明显的低空急流，丹东处于低空急流的左侧辐合区，在随着弱冷空气的侵入，触发了上升运动，由于水汽条件充足，产生了强降水。

（2）从物理量分析也可以看出，强降水时段高层辐散明显，底层比湿较大，降水前期对流有效位能明显增强，对流不稳定。

（3）红外云图中，在降水期间，辽宁北部地区不断有冷空气补充南下，造成暖湿空气一侧对流云团不断生成合并加强，在对流发展最旺盛地区产生了短时强降水。

6 参考文献

[1] 王咏薇，寿绍文，阎凤霞.E（CAP）等环境参数在强对流天气分析中的应用[J].南京气象学院学报，2005，28（6）：129-136.

[2] 林丽，李荣，张霞，等.一次短时暴雨天的的稳定度和能量参数分析[J].气象与环境科学，2007，30（4）：45-48.

[3] 孙建华，赵思雄，傅慎明，等.2012年7月21日北京特大暴雨的多尺度特征[J].大气科学，2013，37（3）：705-718.

[4] 曹土民，杨文艳.辽宁一次区域暴雨水汽输送分析[J].安徽农业科学，2009（19）：9047-9049.

[5] 潘杰丽，朱明.2006年4月7—8日突发暴雨天气成因分析[J].气象研究与应用，2007（增刊1）：16-19.

[6] 张弘，梁生俊，侯建忠.西安市两次突发暴雨成因分析[J].气象，2006（5）：80-86.

[7] 高月忠，李庆红，李金槐.大理州“2010.8.22”暴雨天气过程分析[J].云南大学学报（自然科学版），2011，33（增刊1）：99-104.