上升运动在暴雨宏观物理条件中的作用

摘 要：暴雨过程的发生要同时满足两个最基本的物理条件：一是有较长的持续时间；二是强烈的上升运动；三是有充沛的水汽。暴雨是多种尺度的天气系统（行星尺度，天气尺度，次天气尺度，中尺度，小尺度）及高低层、上下游、中低纬天气系统相互作用形成的，持续的强烈上升运动与各种尺度的天气系统及高低层天气系统的相互配置密切相关。从天气学角度认为它的形成原因如下：（1）不同尺度系统的叠加作用；（2） 上下层系统的叠置作用。（3） 下游系统的阻塞作用。（4） 地形的强迫抬升作用。

关键词：上升运动；系统叠置；地形抬升；系统阻塞

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.201

1 不同尺度系统的叠加作用

大气具各种尺度天气系统所形成的垂直运动的叠加，包括同尺度系统的合并。如在适当的大尺度环流背景下，西风带的单体小高压与西太平洋副热带高压脊之间的切变线上，经常会有次天气尺度和中尺度低涡向东传播。在这些次天气尺度和中尺度低涡所经之处，往往出现暴雨中心。又如 “北槽南涡”型暴雨是发生在南北低值系统结合的时候。这可以说明，系统的会合是垂直运动加强的一个有利条件。所以预报员对同一层上的各种尺度的天气系统进行综合分析时，要特别注意天气系统的叠加、合并、相遇等活动过程。在卫星云图上就可以分析不同（系统）云带的相对运动及其合并、相遇过程。

较小尺度的天气系统是在较大尺度天气系统背景下发生发展的，较大尺度系统对较小尺度系统有制约作用，反过来较小尺度的系统又对较大尺度系统具有反馈作用。尽管目前对各种尺度之间相互作用的物理过程還不甚清楚。暴雨是一种中尺度现象，直接造成暴雨的中、小尺度天气系统是在这次天气尺度和天气尺度系统背景下发生发展的。由于目前高空和地面观测网的时、空密度，均不能满足中、小尺度天气系统分析的需要，在日常预报业务中使用常规天气图资料进行中小分析几乎是不可能的，所以目前台站业务预报中只好通过以下途径来粗略地考虑：（1）充分利用区台、盟（市）台现有的站点较稠密（包括气候站在内）的区域流线图。从这种区域流线图上分析中尺度辐合线、辐合中心、中尺度涡旋等中系统，这些系统附近往往出现暴雨中心。为提高暴雨预报准确率，对区域流线图的分析运用还需进一步加强。（2）通过各种类型暴雨的典型个例分析，寻找中尺度系统和雨团发生发展及合并滞留的天气尺度背景。业务预报中，通过分析天气尺度、次天气尺度系统，来定性估计中尺度系统和雨团活动，用以预测暴雨落区。

2 上下层系统的叠置作用

垂直方向上，中低层的低值辐合系统与对流层高层辐散系统的相互叠置。由于高层质量的辐散将使垂直上升运动明显加强。影响内蒙古的高层辐散系统大多是和高空急流活动相联系的。内蒙古中西部，暴雨往往发生在高空急流入口区的右侧；而东部地区，暴雨往往发生在高空急流出口区的左侧。业已证明，这两个地区的暴雨都发生在高空气流辐散区。由此可见，暴雨的分析预报，只分析单一层次的天气形势和影响系统是远远不够的，必须进行三维分析。不但要分析系统自身的动力和热力结构，还要分析各层次天气系统的相互配置，即分析在垂直方向相对运动所形成的具有不同作用的天气系统的叠置。这在暴雨预报中是不容忽视的。

3 下游系统的阻塞作用

下游大尺度的阻塞系统对上游天气尺度和次天气尺度系统的阻塞，造成系统移速的减慢、滞留，迫使强烈上升运动气流在某地的持续。内蒙古暴雨的发生大多与西太平洋副热带高压脊活动有密切联系，除副高西缘偏南气流是低纬水汽向北输送的通道这一主要作用外，还因为它对西风带低值系统具有阻塞作用。另外华北高压脊，日本海高压脊等大尺度高值系统都具有这种阻塞作用。所以进行暴雨预报，不但要考虑上游有无低值系统移来，还要考虑下游有无高值系统阻塞，这是暴雨预报中的一个重要着眼点。

4 地形的强迫抬升作用

地形的强迫抬升和喇叭口地形对气流具有收缩辐合作用。在迎风面，山脉对气流的抬升可以引起天气尺度的上升运动，其强度可由下式确定：式中为山脉引起的抬升速度，为迎风面的水平风速，为风向与迎风坡法线的交角，为山脉的坡度。

显然，风速愈大，气流与山脉愈接近正交，山脉愈陡，抬升速度就越大[1-3]。在暴雨形成过程中，这种大地形的抬升作用是相当显著的。内蒙古暴雨带主要位于阴山山脉以南，大兴安岭以东，其重要原因之一就是阴山山脉对偏南气流的抬升、大兴安岭对偏东气流的抬升作用所致。另外山脉也是水汽输送的屏障，造成水汽通量在山前辐合。

中、小尺度的喇叭口地形对暴雨中心的形成，具有重要作用。当气流恰好由剌叭口吹入的时候，可以使气流迅速辐合，加大上升运动。

参考文献：

[1]孙令东，王永清，梁凤娟等.内蒙古巴彦淖尔市一次强降水过程诊断分析[J].气象与环境科学，2013，36（03）：34-38.

[2]王永清，张连霞，梁凤娟等.巴彦淖尔市“8.16”局地大暴雨过程诊断分析[J].内蒙古气象，2009（04）：9-11.

[3]王永清，韩经纬等.2012年6月狼山脚下罕见大暴雨天气过程分析[J].内蒙古气象，2014（03）：3-6.

作者简介：孙令东（1984-），男，内蒙古呼伦贝尔人，硕士，从事灾害性天气预报技术研究。