2016年7月25—26日铁岭地区暴雨天气过程诊断分析

庞丽英 董震元 庞丽洁 孙鹏

摘要 本文利用MICAPS系统提供的常规资料、卫星云图产品，从环流背景、物理量场等方面对2016年7月25—26日铁岭地区暴雨天气过程进行分析。结果表明，2016年7月25—26日铁岭地区暴雨天气过程的主要影响系统为稳定维持的贝湖低涡，受东部阻塞高压影响，使低涡底部槽加强，不断分裂冷空气与副热带高压后部深厚的暖湿气流在辽宁北部交汇，导致铁岭出现暴雨到大暴雨；对流层中低层的切变线、急流和强的辐合上升运动为暴雨提供了天气动力条件；地面气旋和两高之间强辐合场触发不稳定能量释放是造成铁岭暴雨、大暴雨的重要因素。

关键词 暴雨；物理量；诊断分析；辽宁铁岭；2016年7月25—26日

中图分类号 P458.1+21.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）04-0180-04

1 降水实况与灾情

2016年7月25日7：00至26日8：00铁岭地区出现暴雨到大暴雨天气过程，平均降水量为100 mm，强降雨主要集中在25日14：00—22：00，其中雨量>100 mm的站点有69个，最大降雨量为186.9 mm（开原市城区），最大小时雨强为51 mm（开原市上肥地乡），降水期间伴有雷暴、大风、冰雹和短时强降水等强对流天气。此次暴雨天气过程具有降水强度大、局地性与对流性明显的特点（图1～2）。

此次暴雨天气过程造成铁岭地区55个乡镇（街道）受灾，受灾人口140 011人，倒塌房屋88间，城区积水严重，交通阻塞，桥涵损坏，同时出现风灾、涝灾等灾害，造成直接经济损失大23 233万元。

2 环流形势特征

2.1 高空形势

2016年7月25日降水前期，500 hPa中高纬度为两脊一涡型，24日20：00低涡位于贝加尔湖东部，高脊分别位于贝加尔湖西面和鄂霍茨克海附近，副高稳定呈块状，588 dagpm线北界位于42°N附近，西脊点位于20°～32°N、100°E附近，铁岭地区位于副热带高压西北侧，贝加尔湖冷涡底部受槽前控制。受副热带高压与鄂霍茨克海高压叠加形成的高压坝影响，低涡稳定少动，不断分裂冷空气南下并与副热带高压西北部暖湿气流在辽宁交汇，致使铁岭地区产生大雨到暴雨天气（图3）。

2.2 850 hPa温度场、低空急流及切变线

500 hPa冷涡底部在辽宁西部蒙古地区形成东北—西南走向的低槽，低槽前有西南急流。在850 hPa温度场，槽前为>18 ℃的高温区，西南暖湿气流源源不断地向铁岭地区输送，为暴雨的产生提供了充分的温湿条件。700 hPa和850 hPa低涡底部槽东移，850 hPa存在东北—西南向切变，25日8：00切变位于辽宁西北部，铁岭西部地区降水开始，8：00—9：00昌图地区出现强降水，切变随着系统东移而加强，铁岭其他地区降水不断加大，见图4（a）。25日20：00西北与西南风的强风切变贯穿渤海湾到辽宁北部，导致25日白天铁岭地区出现暴雨到大暴雨。26日8：00切变移至辽宁东部，铁岭地区降水逐渐减弱到结束。切变线的建立为此次铁岭地区暴雨过程的发生提供了触发机制。

25日8：00 700、850 hPa，從山东到辽宁南部渤海湾一带最大风速达到12～20 m/s，低空急流形成。随着时间推移，最大风速带加强并向北伸展，于25日20：00到达辽宁北部铁岭地区至吉林南部，风速进一步增大至16～20 m/s，急流加强，将南方暖湿气流向辽宁北部和吉林地区输送，见图4（b）；26日8：00急流带移出辽宁，对铁岭地区的影响逐渐结束，见图4（c）。低空急流为铁岭地区此次暴雨天气过程提供了较好的水汽输送[1]，铁岭地区强降水出现在西南急流与西北气流的交汇处，暴雨区位于低空急流的左前方。

2.3 地面形势

由地面图中，2016年7月24日20：00贝加尔湖以西受冷高压控制，以东高空涡前地面存在锋面气旋，同时在我国河套以东地区也存在一低值系统，其中低值系统受高空引导气流作用，25日8：00后东北移动到达华北地区形成华北气旋；25日11：00—14：00暖锋从渤海湾伸向辽宁北部，14：00后随着暖锋通过铁岭地区，副高南落，气旋中心有所回落，25日17：00—23：00稳定维持在北京一带后逐渐减弱填塞（图5）。由于贝湖南部高压和海上高压加强，辽宁位于两高之间的强辐合带内，锋面过境时触发不稳定能量释放。

综上可知，500 hPa副热带高压和鄂霍茨克海高压叠加形成高压坝，贝加尔湖冷空气与副热带高压后部的水汽在辽宁北部交汇，对流层中低层的切变线、急流以及地面气旋和两高之间强辐合场共同作用导致2016年7月25—26日铁岭地区出现暴雨天气。

3 物理条件分析

3.1 不稳定能量

3.1.1 假相当位温。强降水的产生既需要充沛的水汽条件和动力条件，也需要一定的动能和不稳定条件[2]。假相当位温θse是反应大气不稳定程度的一个特征量，当Δθse/Δz<0，大气层结不稳定。由图5可知，24日20：00至25日23：00，铁岭站500 hPa以下θse值随高度的升高而减小，大气处于不稳定状态，铁岭站500 hPa以上θse值随高度的升高而增大，大气处于稳定状态。此外，降水发生时，铁岭站θse值较大，表明降水过程有较高的不稳定能量和水汽条件，为暴雨发生提供了充分的条件（图6）。

3.1.2 K指数、沙氏指数SI和CAPE。K指数为大气温度、湿度、压力的综合特征量，可以反映大气层结的稳定性[3]。铁岭地区此次暴雨过程开始前后，K指数逐渐增大，K指数高能区与降水区有较好的对应关系。24日20：00 K指数为28 ℃，25日8：00 K指数增大至37 ℃，25日20：00达到最高值，为40 ℃，K指数的逐渐增大，说明不稳定性逐渐加强，有利于25日8：00—23：00铁岭地区强降水的产生。CAPE经过能量积累到释放的过程，铁岭地区暴雨发生与K指数和高值区有较好的对应，沙氏指数SI反应不明显（表1）。暴雨出现前，铁岭地区处于高能量的汇集区，具备发生强雷暴、强降水的不稳定能量。

3.2 水汽条件

充分的水汽是暴雨产生的必要条件，而源源不断的水汽输送是降水得以维持的重要因素[4]。分析本次暴雨天气过程的水汽条件可知，25日8：00后，水汽通量大值中心由渤海湾南部向东北方向移动进入辽宁，其轴线方向指向辽宁省中东部，各层水汽通量均逐步增大，最大值出现在850 hPa。25日20：00铁岭地区水汽通量为14～22 g/（s·cm·hPa），水汽通量大值区位于铁岭东南部辽宁东部地区，达到26 g/（s·cm·hPa）。水汽通量大值区的分布与25日白天以及夜间铁岭地区东部出现的暴雨天气过程有较好的对应关系，26日8：00后水汽通量开始减小，降水减弱。

强降水不但需要水汽输送，而且必须有水汽的辐合。由850 hPa水汽通量散度图可知，7月25日8：00，铁岭地区处于弱辐合区，辐合中心位于蒙古到渤海湾一带，强度为中心 -40×10-8 g/（s·cm2·hPa）；25日14：00—20：00，强中心通过铁岭地区，辐合由强到弱。

分析铁岭站比湿的时间-高度分布图（图7）可知，7月25日8：00至26日8：00，比湿≥8 g/kg的湿中心伸展高度达到650 hPa附近，湿层较为深厚。25日14：00—22：00地面到850 hPa比湿维持在14～16 g/kg，而且贴近地面出现比湿最大值，为16 g/kg，由于低层的湿度对降水贡献最为重要，因而其间铁岭站6 h降雨量达86.9 mm，开原市达到134.1 mm，铁岭大部分地区出现暴雨到大暴雨。

3.3 动力条件

3.3.1 涡度。7月25日8：00至26日8：00，铁岭地区850 hPa以下低层有42×10-6/s的正涡度区，500 hPa涡度为0，300 hPa涡度为-49×10-6/s，200 hPa涡度为-84×10-6/s，表明降水前后低层有较强的上升运动，高层垂直涡度的耦合明显，有利于降水的发生，见图8（a）。

3.3.2 散度。7月25日8：00至26日8：00，低层925 hPa有强度为-36 g/（s·cm2·hPa）的辐合中心；500 hPa以上散度值为正值，为辐散区；200 hPa有强度为36 g/（s·cm2·hPa）的辐散中心；低层辐合、高层辐散的配置有利于暴雨天气的产生，见图8（b）。

3.3.3 垂直速度。垂直速度会影响热量、水汽、涡度等的垂直输送进而影响天气系统的发生发展，一般情况下，暴雨多发生在大范围深厚的上升运动区[5]。在强降水发生时，沿暴雨轴线方向作垂直速度场的垂直剖面图，可以看出，24日20：00至26日2：00 200 hPa以下均为上升运动，上升运动区深厚，其中25日14：00—20：00上升运动最为强盛；450～700 hPa存在一强中心（-42 hPa/s），强烈的上升运动导致铁岭地区出现短时强降水，大部分地区达到大雨到暴雨，其中16：00—17：00开原市观测站降水量达46.6 mm。强降水区具有强而深厚的上升运动，对强降水的强度与落区预报具有较好的指示意义，见图8（c）。

4 卫星云图分析

副热带高压外围高温、高湿，积聚了较高的不稳定能量，与西风带天气系统结合，易生成强对流云团，天气突发性强，降水强度大。铁岭地区暴雨、大暴雨发生在大尺度相伴的云系中，由副高外围产生的中、小尺度对流云团造成。由图9可知，2016年7月25日早晨，高空槽云系和副高外围对流云系结合形成中尺度对流云团，呈帶状分布，沿副高外围自西南向东北移动，进入辽宁地区，南端伸向河套东部地区，贝湖东部到黑龙江北部为涡旋云系。25日7：30，3个对流云团和1个对流单体分别位于辽宁中南部、辽宁西部及河北地区，此时对流云团A开始影响铁岭地区，各地陆续出现降雨。8：00—9：00，昌图地区出现短时强降水，昌图站降水量为30.8 mm/h，其他地区为小雨到中雨，可能与25日8：00急流位置有关。11：30，对流云团A移出铁岭地区，对流云团B分裂合并位于朝阳、阜新、葫芦岛一带，对流单体D发展为对流云团。11：30后，对流云团B移动缓慢滞留于辽宁西部，造成辽西强降水；13：30移入辽宁北部影响铁岭地区，受低空急流向北伸展和切变线影响，铁岭站降水逐渐增大；16：30云团B尾端、云团E前部有新的对流单体生成加强发展；18：30在铁岭开原一带加强为中尺度云团F，大部地区小时雨量超过20 mm，开原站46.6 mm/h，上肥地乡雨量达到51.1 mm/h。由于冷暖空气交汇，19：30强云团E与新生云团F结合，铁岭—开原—西丰地区降水持续；21：30云团主要影响铁岭西丰及东部地区，此后对流云团东移，降水减弱到结束。整个云团演变过程表明，大气环流比较稳定，在有利环境场和层结不稳定条件下，中尺度对流云团A、B、C、D沿副高外围持续向东北移动，经历了生成、发展、减弱再加强的过程，铁岭地区产生列车效应，降水持续时间长、雨强大，导致铁岭地区出现暴雨、大暴雨天气。中尺度降水云团发展旺盛，暴雨发生在降水云团增强和发展阶段，降水强度和落区与云团的加强和移动密切相关。

5 结论与讨论

（1）2016年7月25—26日铁岭地区暴雨天气过程的主要影响系统为稳定维持的贝湖低涡，受东部阻塞高压影响，使低涡底部槽加强，不断分裂冷空气与副热带高压后部深厚的暖湿气流在辽宁北部交汇，导致铁岭地区出现暴雨到大暴雨；对流层中低层的切变线、急流和强的辐合上升运动为暴雨提供了天气动力条件；地面气旋和两高之间强辐合场触发不稳定能量释放是造成铁岭地区暴雨、大暴雨的重要因素。

（2）低空急流为暴雨提供水汽条件；冷暖空气交汇产生的强水汽辐合和上升运动及低层西南暖湿气流的增强，使中低层大气对流不稳定增大；高层较强的辐散与低层冷暖空气的辐合相配合，上升运动持续发展，导致铁岭地区出现暴雨天气。

（3）暴雨发生在大尺度相伴的云系中，由副高外围产生的中、小尺度对流云团造成；持续的中尺度对流云团生成、发展、减弱再加强影响铁岭地区，列车效应是暴雨发生的主要原因。

6 参考文献

[1] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].4版.北京：气象出版社，2007：398-400.

[2] 吴春英，侯波，刘飞，等.2005年8月13日抚顺地区大暴雨天过程诊断分析[J].气象与环境学报，2006，22（3）：11-15.

[3] 杨莲梅.南亚高压突变引起的新疆暴雨天气研究[J].气象，2003，29（8）：21-25.

[4] 曲晓波，张廷治.辽宁夏季强降水天气环流特征分析[J].辽宁气象，1996（4）：11-12.

[5] 陶诗言.中国之暴雨[M].北京：科学出版社，1980：89-91.