2016年7月26日抚顺短时大暴雨的中尺度特征分析

全美兰 葛权哲 马晓晨 沈斌 李俊乐 李若楠 郑国伟 刘多文 李炳昆

摘要 利用FY-2E卫星红外辐射亮度温度资料、加密自动站资料、NECP再分析资料和常规观测资料对2016年7月26日发生在抚顺西北部的一次短时大暴雨过程的中尺度特征进行分析。结果表明，在有利的天气尺度背景形势下，地面中尺度辐合线加强，及其东侧形成东北风、偏北风和偏南风3股气流的辐合中心，造成了抚顺西北部的强降水。中尺度特征在云图TBB资料显示，强降水开始发生在中尺度对流云团发展东移时，最强降水出现在TBB梯度的大值区，强降水随着TBB梯度区移动，抚顺市区短时大暴雨与TBB梯度大值区在抚顺西北部上空滞留有关。分析中还发现，低空急流、强的风速辐合的位置及700 hPa到500 hPa的明显前倾结构，对此次强降水提供了有利的条件。

关键词 抚顺;短时大暴雨;中尺度

中图分类号：P458.3 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2019）06-085-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.06.031

Analysis on Mesoscale Characteristics of Shorttime Heavy Rain in Fushun on July 26，2016

QUAN Mei-lanet al（Fushun Meteorological Bureau in Liaoning Province，Fushun，Liaoning 113006）

Abstract Using FY2E satellite infrared brightness temperature data，automatic station data，NECP reanalysis data and conventional observation data，the mesoscale characteristics of a shortterm heavy rain on July 26，2016 in the northwest of Fushun were analyzed. The results showed that under favorable weather scale background，the convergence line of surface mesoscale was strengthened，and the convergence center of northeast wind，northerly wind and southerly wind was formed in the East，which resulted in heavy rainfall in the northwest of Fushun. The mesoscale characteristics of TBB data showed that the strong precipitation began to occur when the mesoscale convective cloud cluster developed eastward，and the strongest precipitation appeared in the large value area of TBB gradient. The strong precipitation moved with the TBB gradient area，and the shortterm heavy rain in Fushun City was related to the large value area of TBB gradient staying in the northwest of Fushun.It was also found that the low level jet，the strong convergence of the wind speed and the obvious forward structure of 700 hPa to 500 hPa provided favorable conditions for the heavy rainfall.

Key words Fushun;Shorttime heavy rain;Mesoscale

暴雨是中小尺度系統的直接产物。中尺度天气系统对暴雨有2个作用，一是可直接造成强烈暴雨，二是中尺度天气系统对积云对流活动有明显的组织和增强作用[1]。中尺度天气系统水平尺度在几十到几百千米之间，生命期几个小时，其地面辐合量级可达10-4/s，降水强度达到或超过10 mm/h，从而几个小时连续降水就可造成短时暴雨或大暴雨，因其具有突发性、降水强度大、降水量集中等特点，经常导致严重的洪涝灾害。正是由于短时暴雨会造成巨大灾害，严重威胁着人民群众的生命财产安全，许多学者对短时暴雨的中小尺度系统特征进行了大量研究。纪晓玲等[2]对宁夏北部一次短时暴雨中尺度对流系统特征进行分析，发现暴雨是受东北冷涡后部横槽和低值系统影响，由2个相对较强的对流单体先后影响而后合并维持造成的。王啸华等[3]对南京地区一次短时大暴雨过程的中尺度特征进行了分析，表明在有利的天气尺度背景形势下，多个中尺度对流系统在南京地区合并，合并后的中尺度对流系统强度强、移速慢，造成了南京地区的强降水。金琪等[4]对2008年5月发生在湖北老河口短时暴雨的中尺度天气系统进行诊断分析，发现干线、500 hPa冷温度槽、冷切尾部辐合区和中低层湿区及地面风场辐合线等中尺度天气系统的活动与暴雨发生、发展密切相关。

抚顺地处辽宁东部山区，属长白山支脉西南延续部分，地处浑河河谷出口[5]。由于地形地势和气候环境等原因，极易发生强度大，时间、范围集中的灾害性暴雨[6]。吕志红等[5]对2010年7月31日抚顺特强暴雨产生原因进行分析，指出天气系统辐合上升和抚顺山地的抬升作用触发了抚顺的强降雨，低层暖湿舌左前方和水汽通量散度最大梯度带是此次特强暴雨的落区点。吴春英等[7]分析了2013年8月16日抚顺特大暴雨过程，指出抚顺“8.16”特大暴雨过程是一次极端降水过程，地面蒙古气旋、低层切变线、500 hPa西风槽和副热带高压是强降水的主要影响系统，强降水是在有利的环流背景和地形共同作用下产生的。笔者利用常规、加密自动气象站及NCEP 1°×1°再分析等资料，采用动力诊断分析方法，对2016年7月26日抚顺短时大暴雨的中尺度特征进行分析，以期为抚顺地区此类短时暴雨天气的预报预警提供参考。

1 降水实况

2016年7月26日抚顺西北部地区出现了一次短时暴雨到大暴雨天气过程，25日20：00至26日03：00，抚顺市区降水量超过100 mm，市区有19个自动站降水量超过100 mm，最大的南阳自动站降水量达到136.9 mm，最大雨强为50 mm/h，22：00—23：00出现在兰山乡自动站（图1～2）。此次暴雨具有明显的突发性和局地性，中尺度特征明显，受其强降水影响市区出现大面积积水，个别低洼地区积水深度达2 m，房屋被淹，交通受阻，房屋、库房、围墙倒塌等。短时间内降水强度之大，属历史罕见。

2 环流形势演变特征和主要影响系统

2.1 环流形势演变特征

暴雨过程前期，500 hPa高度在中高纬度维持两槽一脊的形势，高压脊稳定于贝加尔湖西侧，副热带高压脊线北界在40°N附近摆动，抚顺处于副热带高压西北侧的西南暖湿气流中。7月25日08：00，贝加尔湖东侧冷涡发展加深，其伴随的高空槽可延伸至河北北部。25日20：00，随着副高持续南撤，冷涡中心逐渐向东南方向移动，槽线快速向偏东方向移动，冷空气沿槽后西北气流扩散南下（图3）。26日08：00，冷涡继续南压，再次补充冷空气，抚顺地区强降水出现在584 gpm线南落过程中。

2.2 β中尺度影响天气系统

7月25日20：00，随着高空槽东移，高层冷空气沿槽后西北气流快速南下，同时850 hPa抚顺上空西南低空急流迅速发展加强，中心强度达到22 m/s，建立起一条由江淮至东北的水汽通道，将黄海、渤海的水汽沿副热带高压西北侧输送到抚顺地区，且强的风速辐合刚好在抚顺西北部，即850 hPa风速由22 m/s减弱为12 m/s（图略）。25日20：00，从高低空配置来看，从700 hPa到500 hPa出现了明显的前倾结构，这使得大气层结不稳定能量得到了聚集，25日14：00抚顺西部已经出现了CAPE值大于1 400 J/kg的位势不稳定高能区（图略）。25日夜間，随着低空切变线东移，触发不稳定能量得以释放，使得抚顺西北部低空水汽强烈辐合上升，导致抚顺短时暴雨到大暴雨天气的发生。

2.3 近地面中尺度辐合系统

利用NCEP/NCAR FNL客观分析资料，分析近地面10 m风场发现，7月25日08：00，随着华北气旋北上，近地面流场上，辽宁西南部存在明显的气旋性切变，在其附近出现了降水（图4a）。25日14：00，随着地面倒槽北上和西北冷空气东南压，在辽宁西部出现了一条风场辐合线（图4b）。25日20：00，风场辐合线向东南移动，辐合线所经地区均产生了强降水（图4c）。25日夜间随着辐合线继续南压，开始影响抚顺地区，强辐合中心位于抚顺西北部，形成东北风、偏北风和偏南风3股气流的辐合中心，导致抚顺西北部一条西北-东南向的中尺度对流雨带，此时在抚顺市区形成了降水效率极高的中尺度对流雨带，雨量中心1 h降水50 mm。26日08：00，中尺度的辐合风场辐合线继续东移南压，且强度减弱，伴随强降水也东南移并减弱，逐步移出抚顺市区（图4d）。

以上分析表明，中尺度雨团的演变过程与地面中尺度辐合线的演变过程有着很好的对应。此次暴雨过程具有的局地性和突发性等中尺度特征，是地面中尺度辐合系统造成的。南移的中尺度辐合线东侧，地面风场辐合显著增强，形成东北风、偏北风和偏南风3股气流的辐合中心，直接造成抚顺西北部强降水进一步加强和维持，从而导致抚顺短时暴雨。

3 中尺度对流云团的活动特征

利用FY-2E卫星红外辐射亮温（TBB）资料分析抚顺此次短时暴雨过程，发现7月25日20：00，抚顺地区有一个TBB低于210 k的中尺度对流云团（图5a），抚顺强降水开始产生，20：00—21：00最大降水量32.7 mm，出现在哈达。随着抚顺地区上空中尺度对流云团东移减弱，在辽宁西北部有一条西北-东南向的TBB大梯度带开始东南压（图5c）。23：00，TBB大梯度区压到抚顺北部（图5d），抚顺降水强度达到最大，小时雨强50 mm。整个过程中强降水开始发生在中尺度对流云团发展东移时，最强降水出现在TBB梯度的大值区，从小时降水空间分布图可知强降水随着TBB梯度区移动，抚顺市区短时大暴雨与TBB梯度大值区在抚顺西北部上空滞留有关。

4 水汽条件

水汽是暴雨发生发展必不可少的因素。7月25日20：00，从低层到200 hPa温度露点差≤4℃，抚顺暴雨区位于整层饱和的湿区中。7月25日夜间，随着冷空气东南压，抚顺市区500 hPa上空温度露点差变为10℃，700 hPa及以下温度露点差为0.3℃，湿层明显变薄。从700 hPa以下各层水汽通量散度分析可见，在此次短历时大暴雨过程中，20：00，

925 hPa以下抚顺市区处于中心≤-4×10-8 g/（cm2·hPa·s）的水汽辐合带中，为强降水发生发展提供了充足的水汽来源。在此次短历时暴雨过程中，湿层较为深厚，且抚顺西北部处于水汽辐合中心，两者共同作用为暴雨提供了有利的水汽条件。

5 结论

（1）此次抚顺短时暴雨发生在有利的天气尺度环流背景下，副热带高压、高空槽、低空切变线、强盛的低空急流、地面中尺度辐合线是此次暴雨的主要影响系统。从700 hPa到500 hPa明显的前倾结构，为抚顺暴雨区大气层结不稳定能量的聚集创造了条件。地面中尺度辐合线的东移南压，直接触发不稳定能量释放，导致抚顺西北部短时暴雨到大暴雨天气的发生。

（2）此次过程中中尺度雨团的演变过程与地面中尺度辐合线的演变过程有着很好的对应。此次暴雨过程具有的局地性和突发性等中尺度特征，是地面中尺度辐合系统造成的。南移的中尺度辐合线东侧，地面风场辐合显著增强，形成东北风、偏北风和偏南风3股气流的辐合中心，直接造成抚顺西北部强降水进一步加强和维持，从而导致抚顺短时暴雨。

（3）云图TBB资料上，此次过程强降水开始与TBB低于210 k的中尺度对流云团相对应。强降水的加强和持续时间与TBB大梯度带的位置和持续时间相关。整个过程中强降水开始发生在中尺度对流云团发展东移时，最强降水出现在TBB梯度的大值区，强降水随着TBB梯度区移动，抚顺市区短时大暴雨与TBB梯度大值区在抚顺西北部上空滞留有关。

参考文献

[1] 陶诗言.中国之暴雨[M].北京：科学出版社，1980：30-31.

[2] 纪晓玲，冯建民，穆建华，等.北部一次短时暴雨中尺度对流系统的特征分析[J].大气科学学报，2010，33（6）：711-718.

[3] 王啸华，吴海英，唐红昇，等.2009年7月7日南京短时暴雨的中尺度特征分析[J].气象，2012，38（9）：1060-1069.

[4] 金琪，舒斯，王晓玲，等."080527"湖北老河口短时暴雨的中尺度天气成因分析[J]. 气象与环境学报，2013，29（2）：6-11.

[5] 吕志红，张鸿，全美兰.2010年7月31日抚顺特强暴雨成因及落区分析[J].中国农学通报，2014，30（5）：303-308.

[6] 王敏，谭向诚.北京城市暴雨和雨型的研究[J].水文，1994（3）：58-64.

[7] 吴春英，全美兰，刘帅，等. 2013年8月16日抚顺特大暴雨过程分析[J].中国农学通报，2015，31（1）：224-230.

责任编辑：郑丹丹