摘要 利用统计学方法对1981—2018年威海市及其所辖台站的大暴雨过程进行了统计分析,结果发现,进入20世纪以来威海市大暴雨过程有增多的趋势;大暴雨相对集中在南部,且主要出现在7月中旬至9月上旬,有明显的局地性特征。普查了所有大暴雨过程的历史天气图,对大暴雨的发生规律及产生大暴雨的天气系统进行了详细分析,将大暴雨过程分为5个类型,归纳出各类型大暴雨形势场,为提高威海市大暴雨的预报能力提供一定的参考。
关键词 大暴雨;气候特征;环流形势;山东威海
中图分类号 P458.121.1 文献标识码 A
文章编号 1007-5739(2019)22-0141-01 开放科学(资源服务)标识码(OSID)
威海市位于黄海之滨,地处山东半岛最东端,大暴雨是当地发生频率较高的灾害性天气之一,对人们的生命财产安全造成了很大威胁,如2005年台风麦莎大暴雨给威海市造成的直接经济损失就逾11.9亿元[1-2]。本文通过分析1981—2018年威海市所辖6个台站大暴雨过程统计资料,并归纳分型,找出环流形势特征,以期提高大暴雨的预报能力。
1 资料选取
选取1981—2018年5—9月威海市所辖6个台站逐日降水资料和大暴雨日的8:00高空及地面天气图资料。在统计时为了避免日界对一次强降水过程的雨量产生分割,从20:00至次日20:00或8:00至次日8:00 2个时段中做不重复挑取大暴雨过程。全区有1个或以上台站24 h日降水量≥100 mm作为1次大暴雨过程,单站24 h日降水量 ≥100 mm作为1次大暴雨站次。
2 威海市大暴雨的统计特征
2.1 大暴雨的年际变化特征
1981—2018年每年均出现暴雨日,但大暴雨(≥100 mm以上)却不是年年都有。38年中威海市共出现大暴雨日135站次,平均每年3.6站次,但年际变化很大,1985年大暴雨次数最多为12站次,出现6个大暴雨日。38年中未出現大暴雨过程的年份有5年,分别为1982年、1986年、1993年、1999年、2016年,占13.2%。20世纪80年代与90年代大暴雨分别为23、26站次,21世纪00年代大暴雨日出现45站次,近8年来出现41站次,大暴雨出现次数有增多的趋势。
2.2 大暴雨的旬月际变化特征
根据威海市大暴雨的旬月站次统计资料可看出:威海市在5—9月均有大暴雨过程发生。最早1995年5月19日,出现在文登的单站大暴雨;最晚2013年9月23日,出现在威海市区的单站大暴雨;大暴雨过程主要集中在7月中旬至9月上旬,7月下旬最多,可见这个时段是预报和防范大暴雨最关键的时期。38年来7月、8月、9月分别出现了56、50、21站次的大暴雨;其中8月、9月多区域性大暴雨发生,而6月、7月多为局地性大暴雨。
2.3 大暴雨的空间分布特征
威海市位于山东半岛最东端,三面环海,其北部为丘陵地形,南部为平原,威海市大暴雨的空间分布与地理位置有明显关联。威海各站均出现过大暴雨过程,石岛次数最多,达31次,成山头最少,仅14次。大暴雨过程相对集中在南部,东北部偏少。
2.4 大暴雨的站次分布
38年中出现大暴雨日数71 d,其中≤2站次的日数占80.3%(表1),可见威海市大暴雨具有明显的局地性特点;全区性的大暴雨过程只出现了2次,即1997年8月19日发生的“9711”台风暴雨和2014年7月25日的“1410”麦德姆台风暴雨。
2.5 大暴雨的持续性特征
威海市大暴雨过程大多持续1 d,最多持续3 d,持续时间>2 d的天气过程有2次,即1985年7月26—27日、1997年8月19—20日。
3 威海市大暴雨的天气学特征及分型
3.1 大暴雨的分型及环流特征
选取1981—2018年威海市出现的71次大暴雨过程资料,通过查阅逐次过程的高空与地面天气图,按天气图的形势场特征,确定产生大暴雨的影响系统,将大暴雨分型为西北冷涡或冷式切变、西风槽、西南涡、台风或台风倒槽、暖式切变线、东北冷涡。
3.1.1 冷涡或冷式切变型。强天气发生前2 d,西伯利亚东部阻塞高压向东北方向发展,冷空气沿脊前东北气流下滑,或蒙古低压不断有小槽分裂东移,在东经110~120°、北纬37~50°区域内生成低涡或冷式切变。
3.1.2 西风槽。强降水天气发生前副热带高压控制着包括山东半岛在内的陆地,当副热带高压西端减弱南撤逐渐退出山东半岛时,盘踞在蒙古西部到新疆的西风槽沿中纬度西风气流东移,而同时位于朝鲜到日本上空的副热带高压东端略略北翘形成阻挡形势。由于受阻,西风槽东移时,速(下转第144页)
(上接第141页)
度减缓,形成东北-西南向的横槽,前1 d 700 hPa横槽大致位于太原—北京线,天气图上横槽主体在东经110~120°、北纬35~45°的范围内。
3.1.3 西南涡。强降水发生前1 d 500 hPa高空槽位于东经100~110°、北纬34~45°,且槽底伸到东经30°,700 hPa在东经105~115°、北纬30~35°区域内有低涡,同时低空西南急流较强,有利于低涡在500 hPa槽前西南气流的引导下向东北方向移动,影响山东半岛。特点是单站或多站大暴雨,大暴雨落区与低涡的位置密切相关。
3.1.4 臺风或台风倒槽。台风在福建一带登陆,副热带高压在东经125°附近呈南北向块状,西风槽受副高阻挡,停滞在河套到华北上空,台风沿副高西侧的东南或偏南气流北上。台风与副高之间形成很强的东南气流,向山东半岛源源不断地输送充足的水汽。台风倒槽可从1 000 km外伸到山东半岛,并与西风槽的冷空气结合,产生强烈降水。
3.1.5 暖式切变线。500 hPa西伯利亚到巴尔咯什湖为低压区,河套地区以东高空环流平直,副高不一定很强,呈东西带状分布,脊线大约在北纬28°附近,700、850 hPa华北地区有小高压,700 hPa在北纬35°~40°、东经105°~120°范围内有一暖式切变线,其南侧的低空急流沿着副高边缘的西南气流将水汽输送到山东半岛,这类大暴雨天气形势较少。
3.2 各类型大暴雨的降水特征
通过统计38年间各类型大暴雨天气过程,分析发现:①西北冷涡、西风槽、西南涡、台风或台风倒槽是造成威海大暴雨的主要天气系统;②前三者以单站暴雨居多,而只有台风或台风倒槽是造成威海区域性大暴雨的主要天气系统;③威海市所辖6个台站中,有4个台站的雨量极值出现在台风倒槽中,2个台站是西北冷涡造成的。台风倒槽引起的大暴雨范围广、强度大、持续时间长、灾害严重。西北冷涡也是造成威海市大暴雨极值的天气系统,范围相对小一些,但多为突发性,持续时间短但雨强大,更具有危害性[3-4]。
4 结论
(1)大暴雨的年际变化很大,并不是每年都发生。
(2)5—9月均有大暴雨发生,但7月中旬至9月上旬是大暴雨过程高发阶段,尤以7月下旬最多。
(3)局地性特征比较明显。从地理位置分布看,大暴雨多集中在威海的南部,东北部偏少。
(4)西北冷涡、西风槽、西南涡、台风或台风倒槽是产生大暴雨的主要天气类型。前三者以单站暴雨居多,而只有台风或台风倒槽是造成区域性大暴雨的主要天气系统。
5 参考文献
[1] 闫淑莲,单宝臣.台风麦莎影响期间山东半岛大暴雨成因的分析[J].海洋通报,2008(4):37-43.
[2] 周淑玲,王科,闫淑莲.山东半岛两次秋季台风远距离大暴雨的特征分析[J].海洋气象学报,2019(2):84-93.
[3] 李江萍.高原低涡的特征、环流形势及水汽轨迹研究[D].兰州:兰州大学,2012.
[4] 苏文元.1961—2000年九仙山暴雨气候特征分析[J].现代农业科技,2017(13):215.