一次低涡系统引发的葫芦岛春季透雨成因分析

李 琳，于亚薇，李 峥，张玉源，岳新建，李明慧

(1.辽宁省绥中县气象局，辽宁 绥中 125200；2.辽宁省葫芦岛市气象局，辽宁 葫芦岛 125000)

0 引言

葫芦岛地处辽宁省西部沿海，与锦州为邻，南临渤海湾，西与山海关毗连，北与朝阳市接壤，是东北地区进入关内的重要门户，根据辽宁省气象台标准，全市大部分地区第一场透雨标准为：第一场大于或等于10 mm降水过程。

1 资料来源

本文利用常规天气资料，物理量场资料，云图和雷达回波以及EC模式预报资料，综合分析此次透雨的环流背景，物理条件及其卫星云图和雷达回波特征等，为以后春季第一场透雨提供预报思路。

2 降雨实况

受高空冷涡东移南下与低涡共同影响，葫芦岛市建昌县最先开始降水，2020年4月16日08时—17日12时，葫芦岛地区出现了中雨，局部大雨的天气过程，全市平均降水量21.3 mm，全市最大降水量39.1 mm，出现在建昌县青龙源天桥组，小时雨强不强，最大小时降水量9.9 mm，出现在绥中止锚湾，此次降水过程超过历年同期的降水量，同时也是2020年春季的首场透雨天气过程。

3 成因分析

3.1 环流背景分析

16日20时，欧亚中高纬处于两槽一脊的环流形势(图1)，新疆北部有一槽，脊位于贝加尔湖东部，葫芦岛一带处于槽前西南暖湿气流控制，位于冷涡的顶部，低空有一低涡，地面配合华北气旋，葫芦岛市正处于气旋顶部，随着气旋的不断东移北抬，有利于水汽向本市输送，产生降水。同时由于葫芦岛市的地理位置，当存在华北气旋系统时葫芦岛市降水充沛。此时高空冷涡位于河北北部内蒙古一带，而在高空冷涡东南侧京津一带，低空有低涡切变系统，低涡东南侧有偏南急流输送大量水汽北上，暖湿气流拐弯减速辐合，水汽辐合抬升，并且位于高空冷涡东南侧动力抬升区。辐合抬升结合动力抬升引发强降雨，冷涡逆时针转，南侧和东侧有偏南暖湿气流北上，西侧有冷空气南下，形成冷暖交汇，且冷涡东侧动力抬升明显，因此葫芦岛地区降水强度大。

图1 16日20时500 hPa(a)、16日20时(b)地面形势图

3.2 能量场分析

此次降水过程最先由华北地区展开，对流雨带呈现南北带状，随冷涡旋转缓慢东移，由于高空冷涡东南侧有冷平流输送，低空有暖湿气流北上，上冷下暖的垂直对流结构明显，且高空还有正涡度平流输送如图2，正涡度平流促使地面辐合抬升增强，有利于产生对流天气。尽管从抬升指数、假相当位温(θse)看，热力条件一般，但从低空风切变、正涡度平流看，动力条件非常好，葫芦岛地区处于低空冷切变处，低空有暖平流，高空有冷平流，高低空冷暖差异大，容易引发对流，而且高空还有正涡度平流，利于对流的发生。从850 hPa风场来看，16日14时葫芦市西部河北秦皇岛一带有明显的风向切变存在，结合地面华北气旋，葫芦岛地区位于华北倒槽顶部，有利于降水的产生，同时葫芦岛市从14时产生降水，与风向切变的位置保持一致，随着切变的位置的不断东移，降水自东向西开始。

图2 16日14时正涡度平流(a)、16日14时低空风切变(b)

3.3 水汽条件

葫芦岛地区处于高空冷涡东南侧，低空存在低涡和切变线，低涡东侧低空存在西南急流输送水汽，在冷涡东侧动力抬升区以及低涡切变的辐合区，形成明显降水。

结合整层水汽含量来看(图3)，葫芦岛地区一带的水汽含量下午达到最大25 mm。对于春季来说，25 mm水汽含量比历史同期大，西部山区、绥中地区中雨，东部连山一带小雨，从垂直剖面图分析，16日午后，低空还有垂直运动，对流交换将700～850 hPa的大风带到地面，16日下午到傍晚阵风很大，绿色区表示相对湿度大，虚线区表示上升运动，两者结合起来有利于降水，16日08—20时葫芦岛地区具备很好的降水条件，16日14—17时前后水汽动力配合最好，降水最强，16日20时降水处于尾声。

图3 4月16日14时整层水汽含量(a)、垂直剖面(b)

4 边界层特征

由于葫芦岛地区没有探空站，所以采用就近的锦州探空站作为参考。分析锦州站探空曲线(图4)特征发现，此次过程，20时探空曲线呈现700 hPa以下风随高度顺转，暖平流明显，700～400 hPa之间呈现风随高度逆转，转为弱冷平流，上干下湿，层结不稳定，08时边界层以偏南风为主，20时边界层以偏东风为主，200 hPa以上为西北风，0～3 km有明显的垂直风切变。此外，边界层转为弱的东南风，垂直风切变进一步增大。垂直风切变随边界层偏东风的出现明显增大，有利于降水和对流不稳定的维持和发展。

图4 4月16日08时(a)、20时(b)探空图

5 云图分析和雷达回波

跟踪4月16日出现降雨时段的红外云图，可以发现降水过程从13时开始，对流雨带出现在葫芦岛一带，从16日15时雷达图看出，降水开始加强到降水最强时段,对流雨带呈现南北状絮状回波，随着冷涡旋转，缓慢东移，14时对流云团开始发展，15时可以看到对流云进一步发展，强度达到40 dBz，该对流云团在葫芦岛上空维持到20时才开始减弱，02时移到葫芦岛北部锦州一带。

图5 16日14时红外云图(a)、16日15时雷达回波图(b)

6 小结

葫芦岛一带处于高空冷涡东侧，低空低涡暖切变一带，暖湿气流北上后减速拐弯辐合抬升，形成明显降水，而且冷涡不断盘旋，冷暖持续交汇，导致降水量累计量大。