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2017年青海省区域性强降雨过程诊断分析

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  摘要 本文利用常规高空、地面、物理量场以及数值模式资料,对青海省一次区域性的强降雨过程进行了诊断分析。结果表明,从500 hPa高空形势来看,此次降水过程是由新疆槽底部下滑冷空气东移南压,与高原上活跃的南支槽前暖湿气流相结合,冷暖空气交汇于青海,同时高空槽的移动快慢决定此次降水雨带位置;南、北二槽打通后的夜间降水强度明显增大,在此次过程中物理量场低层辐合、高层辐散的配置,均对此次强降水有一定的指示意义。
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  关键词 强降雨;特征;物理量??;成因分析;青海??;2017年
  中图分类号 P458.1+21 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2018)04-0196-03
  强降雨是我国夏季主要的灾害性天气之一,极易引发洪涝、垮塌、泥石流等直接或次生灾害。在全球气候变暖的大背景下,极端灾害性天气频繁出现,暴雨天气灾害造成的损失也呈现逐年增加的趋势。暴雨预报一直是气象预报工作研究的重点和难点,对此越来越多的气象学者进行了大量的研究。张 顺等[1]通过分析2014年6月25―30日出现在南昌的强降雨天气过程进行分析,得出了副热带高压的位置偏南或是出现在由强向弱转变并逐渐南退的过程中,为冷暖空气交汇暴雨天气提供了有利的天气形势;王思璇等[2]通过对柳河县2016年8月7日强降雨天气过程的分析,得出了贝加尔湖高压、日本海高压与副热带高雅的共同影响,导致上游低槽的移动开始变慢,为强降雨天气的出现提供了有利的天气形势。本文将利用2017年7月31日8:00至8月1日8:00过程期间天气环流背景、地面形势、探空曲线、水汽条件、物理量场及ECMCF数值模式预报场对此次过程进行分析,以期找出强降雨天气的主要原因,为本地强降雨天气预报累积经验,同时对以后相关过程的预报指标进行探索研究,从而提升强降雨天气的预报水平。
  1 天气实况
  2017年7月31日8:00至8月1日8:00,受新疆槽底部不断下滑的短波槽、南支槽前西南暖湿气流和地面冷空气共同影响,青海省出现一次大范围降水天气过程,较大的降水主要出现在海西东部、海北东部、海南南部。本文对于此次天气过程进行成因分析,主要内容为过程期间的天气环流背景、地面形势、物理量场等。
  2 影响系统及诊断分析
  2.1 高空形势
  从500 hPa形势来看,中高纬为“低―高―低”的环流分布,过程前期31日2:00开始,新疆槽底部不断下滑冷空气,生成短波槽东移影响青海省,降水开始;31日20:00,高空槽从青海省西北部地区系统移至中部地区与青南地区南支槽前西南暖湿气流汇合,降水逐步增大;8月1日8:00,高空槽主体移至青海省东部,而西部地区又有新的短波槽下滑,降水依旧持续;8月1日20:00高空槽主力移出青海省,短波槽移至东部边缘,降水开始减弱,青海省大部地区转为西北气流控制;整个降水过程持续到8月2日0:00停止(图1)。
  700 hPa上,7月31日20:00至8月1日8:00,584 dagpm线逐步南压,北支槽引导的冷空气东移南下,受青海省北部高空槽影响,南部以低值系统为主。
  总体而言,此次区域性大雨过程,北部地区多短波槽生成;南部地区受高原槽北抬影响,配合西南气流较好的水汽输送,南北系统相结合,形成了降水的有利形势[3-4]。
  2.2 地面影?系统
  从地面形势看,降水发生前,青海省连续几天地面温度达20 ℃以上,为后期降水积累了不稳定能量。30日夜间,青海省东部受东移新疆槽挟带的冷空气影响;到31日20:00,南疆的冷空气东移至青海省中部。此次过程地面主要影响系统为新疆槽挟带的近地层冷空气入侵,影响全?。ㄍ?)。
  2.3 水汽条件
  从EC模式500 hPa相对湿度演变可以看出,7月31日8:00,青海省西北部存在高湿区,随着时间推移该高湿区逐渐向南扩散;到8月1日2:00,狭长的湿度带扩展到了青海省偏东地区,整个趋势东移南压;至2日2:00湿度带移出青海省。
  2.4 物理量场
  2.4.1 散度场和涡度场。从31日20:00 500 hPa散度场可以分析出,青海省中部处在辐合区,北部及偏南地区为辐散区,在海南地区有一个辐合中心,见图3(a)。200 hPa上,青海省东部处在辐散区,其余均在辐合区,见图3(b)。
  由此得出,过程期间青海省中部地区高低空散度场配置为低层辐合、高层辐散,这种配置有利于降水的产生[5]。
  分析7月31日20:00 500 hPa涡度场资料得到,青海省除海西大部外,其余地区均处在辐合区中,见图4(a)。200 hPa上,除海西偏北地区外,其余地区均在辐散区中,见图4(b)。由此可知,青海省东部地区高低空涡度场配置为高空辐散、低层辐合,与散度场配置基本一致,有利于降水的形成。
  综上所述,过程期间青海省除海西偏西北地区外,其余地区高低空散度场、涡度场配置为低层辐合、高层辐散,为上升运动最为强烈的地区,对此次强降水落区有一定的指示意义。
  2.4.2 比湿、水汽通量。分析500 hPa比湿场,31日8:00青海省唐古拉西部―海北中部呈西南带状分布,该区为高湿区,比湿在6 g/kg以上;至31日20:00全省大部比湿仍在4 g/kg以上,青海省南部及东部比湿达6 g/kg以上,说明8:00―20:00青海省自西向东有较好的水汽输送,为此次降水过程提供了较好的水汽条件。
  分析500 hPa水汽通量场,31日8:00,青海省大部处在水汽通量6~8 g/(cm?hPa?s)之间的辐合区,海西中部地区有一个明显的水汽辐合中心,中心值为8 g/(cm?hPa?s);至31日20:00,该辐合区东移北抬至青海省北部及东北部一带,说明全省有充足的水汽供应,水汽源源不断自西南向东北地区输送。   综上所述,全省有较好水汽输送,在上述物理量参数中有较好的反映。因此,充沛的水汽条件是此次强降水的必要条件。
  2.4.3 假相当位温和K指数。分析31日20:00假相当位温,青海省除海西西北部外,其余地区处于假相当位温>70 ℃高能区,南部青南地区假相当位温>80 ℃,高能舌呈西南―东北向,由西藏地区延伸到海北南部,海东、南部地区的大气处于层结不稳定状态。分析20:00 K指数场,Ki>28 ℃的大值区位于东部地区,并且K指数值向东依次递增,其值越大,大气的层结越不稳定。因此,过程期间青海省东部地区处于大气层结不稳定状态,为东部地区局地的对流性天气提供了基本条件。
  3 ?抵的J浇邓?预报评估
  各个模式对此次天气过程均预报了降水,落区和量级都不尽相同(图5)。
  T639与GRAPES模式对青海省东南部均未报降水。T639祁连地区预报中雨,其余地区预报小雨,漏报明显;GRAPES北部中雨位置预报较好,南部较偏西。EC雨带位置预报与实况几近相同,但漏报了德令哈、海南南部的大雨和海西中部、黄南南部的中雨。GFS模式对于海西中部―玉树北部的中雨空报,海南、黄南的降水预报也不理想。Japan与多模式集成预报雨带位置预报与偏差较大,但其预报出了海南区域的大雨。EC>10 mm的概率图大雨预报较好,海南的大雨预报准确,但北部的大雨范围较大,空报明显。中央台与青海QPF的预报落区基本一致,但与实况对比,中央台漏报仍较明显。
  综合来看,EC、GFS、青海QPF和多模式集成对此次降水天气的雨带位置预报较成功。量级上看,EC、青海QPF对青海省的降水预报参考性较好;EC模式对此次降水过程的量级预报最为准确,值得参考。
  4 结论
 ?。?)从500 hPa高空形势来看,这次降水过程是由新疆槽底部分裂小槽,下滑冷空气东移南压,与高原上活跃的南支槽前暖湿气流相结合,冷暖空气交汇于青海,触发青海省大到暴雨天气过程。
 ?。?)高空槽的移动快慢决定本次降水雨带位置,南、北二槽打通后的夜间降水强度明显增大。对于二者移动快慢和何时叠加的预报,直接关系到雨带的位置和降水的强度。
 ?。?)此次过程中,相对湿度对过程累积降水量、物理量场低层辐合、高层辐散的配置均对此次强降水落区有一定的指示意义。
 ?。?)从各家模式的预报可以看出,对此次大雨过程,各家模式对雨带位置和强度预报存在一定偏差。多模式预报对中小量级的降水预报均存在明显的空报、漏报,参考性较差。
  5 参考文献
  [1] 张顺.2014年6月25―30日南昌市强降雨天气过程分析[J].现代农业科技,2016(16):200.
  [2] 王思璇,张彤,郭俊延.柳河县2016年8月7日强降雨天气过程分析[J].乡村科技,2017(10):70-71.
  [3] 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,2007:60-560.
  [4] 姚学祥.天气预报技术与方法[M].北京:气象出版社,2011:80-155.
  [5] 陈秋吉,梁宝荣,尹海燕.北海夏季一次强对流天气过程分析[M].安徽农业科学,2011,39(16):9892-9895.

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