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摘要 采用常规资料、卫星云图资料、自动站资料等，对2013年7月1～2日铁岭地区出现的暴雨到大暴雨天气过程进行诊断分析。结果表明，700和850 hPa低涡、切变线使中低层辐合加强，形成较强的动力和水汽辐合；副热带高压稳定加强与不断加深的高空槽共同作用，导致副热带高压后部深厚的暖湿气流与西风槽前冷空气在本交绥，加强了垂直切变，对铁岭地区暴雨、大暴雨的形成具有重要作用。华北气旋是产生暴雨的主要天气类型，低空急流、切变线、深厚的湿区、强而深厚的上升运动为此次暴雨提供了有利的水汽、热量和动力条件。
关键词 暴雨过程；副热带高压；诊断分析；成因；铁岭地区
中图分类号S161.6文献标识码A文章编号0517-6611（2014）30-10604-05
作者简介庞丽英（1965- ），女，辽宁铁岭人，高级工程师，从事短期天气预报服务工作。
2013年7月1～2日受华北气旋倒槽和高空槽的共同影响，铁岭地区出现区域性暴雨、部分地区大暴雨天气过程。各地观测站降水量分别为铁岭101.8 mm、开原92.5 mm、西丰67.7 mm、昌图50.7 mm、调兵山107.4 mm，其中全市111个区域自动气象观测站中，有27个站点雨量超过100.0 mm，主要分布在铁岭西部、昌图西南部以及调兵山地区，最大雨量出现在铁岭县镇西堡镇，为143.1 mm（图1）。 此次降水过程从1日早晨开始至2日14：00前后结束，主要降水时段出现在1日夜间到2日上午，降水时空分布不均，夜间降水集中出现在铁岭新城、银州区、调兵山市、铁岭县、昌图县、开原市西南部地区，2日白天降水主要在西丰县、开原市东部山区。此次暴雨过程以稳定降水为主，图1铁岭市2013年7月1日08：00～2日14：00降雨量降水时段集中，影响范围广。依据《辽宁省气象灾害评估方法》，此次降水为一级暴雨，属于最严重级别。但由于降水最强地区位于铁岭西部、昌图西南部平原，因此未出现灾情，只有市区低洼路段出现积水。笔者利用地面加密自动站资料、常规探空资料、卫星云图以及T639物理量、日本、欧洲数值预报产品输出资料，对此次降水过程的成因进行了分析，通过环流背景、高低空系统配置、中尺度、物理量场诊断分析及对多家数值预报结果进行检验，以期总结区域暴雨和大暴雨产生的原因及预报方法。
1环流背景分析
1.1500 hPa环流形势7月1日08：00 500 hPa（图2a），中高纬度为2个低涡，欧亚地区鄂海阻塞高压崩溃，贝湖以西高纬度地区冷涡继续维持，涡后不断有冷空气南下东移，中纬度维持纬向环流，内蒙至东北地区北部为一低涡，中心在120°E、48°N附近，辽宁处在低涡南部高空槽前，副高北脊线稳定在31°N左右，温度槽落后于高度槽，有利于系统的进一步发展。随着贝湖冷空气东移南下，中纬度环流径向度加大，1日20：00～2日08：00副高加强西伸北抬，贝湖高脊建立，海上高压加强，高压脊伸向130°E、60°N，形成高压坝，致使冷空气在辽宁堆积，2日08：00达到最强，有利高空槽加深（图2b、c）。辽宁处在加深的槽前西南流场中，正的涡度平流使上升运动加强，为暴雨形成提供有力的动力条件，槽加深的过程也是铁岭地区降水加强的过程，2日 20：00低涡东移，强降水结束（图2d）。
1.2850 hPa环流形势1日08：00 700 hPa和850 hPa图上，辽宁处在东北低涡底部，中心位于120°E、48°N附近，EN-SW向切变线位于辽宁西部河套至蒙古一带，850 hPa 144 dagpm线呈EN-SW走向西伸到抚顺-渤海湾，急流不明显。1日20：00～2日08：00 700 hPa和850 hPa图上（图3），低涡南掉加强，铁岭地区为低涡控制；850 hPa 144 dagpm线东退海上，切变线移至辽宁，经山东半岛伸向辽宁中部，冷暖空气交绥，使水汽强烈幅合上升，850 hPa锦州、沈阳、大连风速分别达12、16、14 m/s，西南急流生成（图3b）。西南急流的建立为暴雨的产生提供了充沛的水汽条件。另外2日08：00在辽宁西部（锦州）偏北风为16 m/s、而沈阳西南风达20 m/s，存在较大的风速切变，风速辐合有利于水汽和能量堆积，促进上升运动发展，这也为暴雨的产生提供了有利条件。
1.3地面形势降水前期，海上高压强大，河套到广大的蒙古地区在低压环流之中，随着冷空气的渗入，贝湖至蒙古高压建立（图4），1日20：00贝蒙高压打通，东北地区辐合明显，使河套地区低压发展为华北气旋，2日02：00中心气压为995 hPa，位于河北地区，2日08：00低中心移至辽宁中部，中心992.5 hPa，发展最强；与此同时1日23：00蒙古高压加强范围扩大，辐合区东移加强与华北气旋相遇，辽宁北部、西北部强降水开始。暴雨和大暴雨落区基本上在气旋切变的北端，这个区域是高空北支的偏西气流与低空的西南急流叠加的地方，高低空急流的耦合促进了地面气旋的辐合发展，使暴雨得以加强和维持。
由图5可见，1日20：00抬升凝结高度较低，为981 m，说明暖云层较厚，云底较低；从探空资料的物理量中可以看出，降水开始前后，K指数在29～36 ℃，具有不稳定的潜势，但沙氏指数>0 ℃、假相当位温垂直变化很小，Cape值也很小，表明此次降水以稳定性水为主。1日20：00地面至850 hPa 的相对湿度在85%以上，600～700 hPa有干层，至2日08：00，干层消失，地面至500 hPa相对湿度均在85%以上，比湿700 hPa以下大于10 g/kg，近地层接近15 g/kg，说明水汽充沛湿层较厚。
3物理量诊断分析
3.1水汽条件对于大范围的强降雨天气，源源不断的水汽供应是必不可少的重要条件之一。从水汽通量散度场沿123.52°E、42.18°N（铁岭站）时间高度剖面图（图6）可以看出，1日20：00铁岭上空925～400 hPa水汽通量散度为负值，负值中心在500 hPa，高层有弱的水汽通量辐合，此时铁岭市区、铁岭县陆续开始出现降水天气；2日08：00，水汽通量散度中心的数值逐渐增大，辐合中心位于700～850 hPa，强度为-2.9×10-6 g/（cm2·hPa·s），随着辐合的加强，降水强度加强，500 hPa以上基本为水汽通量辐散区。随着辐散区 3.2动力条件从1日08：00～3日08：00垂直速度场沿123.52°E、42.18°N（铁岭站）时间高度剖面（图7）可以看出，整个降水过程，从高层至低层均位于上升运动区；1日20：00铁岭站垂直速度为-300×10-4 hPa/s，而后经历一个上升运动先加强后减弱的过程；在2日08：00，上升运动达到最大值，为-850×10-4 hPa/s，大值中心位于400～500 hPa，说明中低层有很强的上升气流，强烈的上升运动导致铁岭地区出现强降水[1]，昌图通江口小时雨量为35.3 mm。可见，强降水区具有强而深厚的上升运动，这对降水的强度与落区预报有较好的指示意义[2-3]。
3.3热力条件从1日08：00～2日20：00假相当位温场（图8）可看出，1日20：00假相当位温高值区近似纬向型分布，大值中心（>80 ℃）位于黄河下游地区，铁岭地区位于假相当位温大值中心西北部的高能舌之中；2日08：00，能量轴（假相当位温线密集区）是由东北移动并逐渐南压的过程，假相当位温密集区集中在山东半岛至渤海湾，位于呈东北-西南走向，铁岭地区位于高能舌顶部强而宽的假相当位温锋区中，低层高湿的不稳定能量与中层向下渗透的冷空气，导致中低层位势不稳定建立，为此次强降水过程提供了一定的热力条件[4]。
4中尺度分析
4.1中尺度预报潜势分析1日08：00～2日08：00为500 hPa冷涡底部槽加深过程，冷空气源源不断向辽宁输送，1日注：a.1日08：00；b.1日20：00；c.2日08：00；d.2日20：00。
4.2红外云图分析两部分云系影响，导致铁岭地区出现暴雨、大暴雨天气。由图10可见，1日08：00红外云图110°～130°E范围内云带分散，河套地区、东北地区为分散的云团，铁岭地区处在云带顶端弱云区内；14：00后河套地区云团合并东移，华北气旋生成沿渤海湾东北移动，气旋顶部和后部辐合加强，有中尺度云团生成，偏东移动，19：00进入辽宁渤海湾后迅速发展，并沿副高外围东北移动，与低空急流轴向基本一致；22：00～23：00云团移至辽宁中北部地区，强降水开始影响铁岭县大部、调兵山及中东部地区乡镇。与此同时辽宁西北部的高空槽云系，随气旋移动而北抬东移，并产生尺度较小但强度较强的云团（22：30图像），影响昌图地区，致使昌图西北地区小时雨量达20～35 mm；2日02：30，云带的西南侧又有中尺度云团生成，由于整个云带随副热带高压东摆偏东北移动，因此铁岭市西部、西北部及中部地区降水再次加大，2日05：30云团东移与高空槽云系合并影响铁岭市东部、东北部地区，此时全市大部均已出现暴雨；07：00～08：00云系东移，强降水主要集中在铁岭市东部地区，西部降水减弱，11：00～14：00气旋逐渐移出铁岭市，东部地区降水减弱到结束。
5数值预报产品检验
对于此次过程各家形势场预报与实况基本吻合，但降水量级、降水落区有偏差。欧洲预报形势稳定，日本降水量级预报铁岭站33 mm较实况偏小，强降水落区北部没报出来；国家局指导预报，东部地区暴雨范围，有较高的实用价值；T639预报产品多、空间和时间尺度细，有利于精细化预报，可以作为预报依据。
6结论
（1）副高的盘踞与高空偏北低涡中扩散南下的冷空气、东北东部高脊的稳定发展、华北气旋加强东北移动是造成此次区域性暴雨和大暴雨的有利环流形势。700和850 hPa低涡、切变线使中低层辐合加强，形成较强的动力和水汽辐合；副热带高压稳定加强与不断加深的高空槽共同作用，导致副热带高压后部深厚的暖湿气流与西风槽前冷空气在铁岭地区交绥，加强了垂直切变，对该地区暴雨、大暴雨的形成具有重要作用。
（2）华北气旋是造成辽宁夏季暴雨的天气类型之一，把握气旋的强度、路径及系统的配置是准确预报暴雨的关键。
（3）低空急流不但能把水汽、热量向北输送，且能在其前方产生强大的辐合上升运动，为这次暴雨提供了有力的动力条件。
（4）强降水区具有强而深厚的上升运动，对降水的强度与落区预报有较好的指示意义。铁岭地区位于高能舌顶部强而宽的假相当位温锋区中，低层高湿的不稳定能量与中层向下渗透的冷空气，导致中低层位势不稳定建立，为此次强降水过程提供了一定的热力条件。
参考文献
[1] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000：550-551.
[2] 谢义明，周国华，徐双柱.长江下游一次大暴雨的中尺度模拟分析[J] .气象，2005，31（11）：55-60.
[3] 李燕，薄兆海，何玉科.大连大暴雨天气过程个例分析[J].气象科技，2007，35（2）：222-226.
[4] 丰晓君，邹积慧，吴文杰，等.庄河地区一次大暴雨过程的多因子诊断分析[J].气象与环境学报，2008，24（6）：12-18.
关键词 暴雨过程；副热带高压；诊断分析；成因；铁岭地区
中图分类号S161.6文献标识码A文章编号0517-6611（2014）30-10604-05
作者简介庞丽英（1965- ），女，辽宁铁岭人，高级工程师，从事短期天气预报服务工作。
2013年7月1～2日受华北气旋倒槽和高空槽的共同影响，铁岭地区出现区域性暴雨、部分地区大暴雨天气过程。各地观测站降水量分别为铁岭101.8 mm、开原92.5 mm、西丰67.7 mm、昌图50.7 mm、调兵山107.4 mm，其中全市111个区域自动气象观测站中，有27个站点雨量超过100.0 mm，主要分布在铁岭西部、昌图西南部以及调兵山地区，最大雨量出现在铁岭县镇西堡镇，为143.1 mm（图1）。 此次降水过程从1日早晨开始至2日14：00前后结束，主要降水时段出现在1日夜间到2日上午，降水时空分布不均，夜间降水集中出现在铁岭新城、银州区、调兵山市、铁岭县、昌图县、开原市西南部地区，2日白天降水主要在西丰县、开原市东部山区。此次暴雨过程以稳定降水为主，图1铁岭市2013年7月1日08：00～2日14：00降雨量降水时段集中，影响范围广。依据《辽宁省气象灾害评估方法》，此次降水为一级暴雨，属于最严重级别。但由于降水最强地区位于铁岭西部、昌图西南部平原，因此未出现灾情，只有市区低洼路段出现积水。笔者利用地面加密自动站资料、常规探空资料、卫星云图以及T639物理量、日本、欧洲数值预报产品输出资料，对此次降水过程的成因进行了分析，通过环流背景、高低空系统配置、中尺度、物理量场诊断分析及对多家数值预报结果进行检验，以期总结区域暴雨和大暴雨产生的原因及预报方法。
1环流背景分析
1.1500 hPa环流形势7月1日08：00 500 hPa（图2a），中高纬度为2个低涡，欧亚地区鄂海阻塞高压崩溃，贝湖以西高纬度地区冷涡继续维持，涡后不断有冷空气南下东移，中纬度维持纬向环流，内蒙至东北地区北部为一低涡，中心在120°E、48°N附近，辽宁处在低涡南部高空槽前，副高北脊线稳定在31°N左右，温度槽落后于高度槽，有利于系统的进一步发展。随着贝湖冷空气东移南下，中纬度环流径向度加大，1日20：00～2日08：00副高加强西伸北抬，贝湖高脊建立，海上高压加强，高压脊伸向130°E、60°N，形成高压坝，致使冷空气在辽宁堆积，2日08：00达到最强，有利高空槽加深（图2b、c）。辽宁处在加深的槽前西南流场中，正的涡度平流使上升运动加强，为暴雨形成提供有力的动力条件，槽加深的过程也是铁岭地区降水加强的过程，2日 20：00低涡东移，强降水结束（图2d）。
1.2850 hPa环流形势1日08：00 700 hPa和850 hPa图上，辽宁处在东北低涡底部，中心位于120°E、48°N附近，EN-SW向切变线位于辽宁西部河套至蒙古一带，850 hPa 144 dagpm线呈EN-SW走向西伸到抚顺-渤海湾，急流不明显。1日20：00～2日08：00 700 hPa和850 hPa图上（图3），低涡南掉加强，铁岭地区为低涡控制；850 hPa 144 dagpm线东退海上，切变线移至辽宁，经山东半岛伸向辽宁中部，冷暖空气交绥，使水汽强烈幅合上升，850 hPa锦州、沈阳、大连风速分别达12、16、14 m/s，西南急流生成（图3b）。西南急流的建立为暴雨的产生提供了充沛的水汽条件。另外2日08：00在辽宁西部（锦州）偏北风为16 m/s、而沈阳西南风达20 m/s，存在较大的风速切变，风速辐合有利于水汽和能量堆积，促进上升运动发展，这也为暴雨的产生提供了有利条件。
1.3地面形势降水前期，海上高压强大，河套到广大的蒙古地区在低压环流之中，随着冷空气的渗入，贝湖至蒙古高压建立（图4），1日20：00贝蒙高压打通，东北地区辐合明显，使河套地区低压发展为华北气旋，2日02：00中心气压为995 hPa，位于河北地区，2日08：00低中心移至辽宁中部，中心992.5 hPa，发展最强；与此同时1日23：00蒙古高压加强范围扩大，辐合区东移加强与华北气旋相遇，辽宁北部、西北部强降水开始。暴雨和大暴雨落区基本上在气旋切变的北端，这个区域是高空北支的偏西气流与低空的西南急流叠加的地方，高低空急流的耦合促进了地面气旋的辐合发展，使暴雨得以加强和维持。
由图5可见，1日20：00抬升凝结高度较低，为981 m，说明暖云层较厚，云底较低；从探空资料的物理量中可以看出，降水开始前后，K指数在29～36 ℃，具有不稳定的潜势，但沙氏指数>0 ℃、假相当位温垂直变化很小，Cape值也很小，表明此次降水以稳定性水为主。1日20：00地面至850 hPa 的相对湿度在85%以上，600～700 hPa有干层，至2日08：00，干层消失，地面至500 hPa相对湿度均在85%以上，比湿700 hPa以下大于10 g/kg，近地层接近15 g/kg，说明水汽充沛湿层较厚。
3物理量诊断分析
3.1水汽条件对于大范围的强降雨天气，源源不断的水汽供应是必不可少的重要条件之一。从水汽通量散度场沿123.52°E、42.18°N（铁岭站）时间高度剖面图（图6）可以看出，1日20：00铁岭上空925～400 hPa水汽通量散度为负值，负值中心在500 hPa，高层有弱的水汽通量辐合，此时铁岭市区、铁岭县陆续开始出现降水天气；2日08：00，水汽通量散度中心的数值逐渐增大，辐合中心位于700～850 hPa，强度为-2.9×10-6 g/（cm2·hPa·s），随着辐合的加强，降水强度加强，500 hPa以上基本为水汽通量辐散区。随着辐散区 3.2动力条件从1日08：00～3日08：00垂直速度场沿123.52°E、42.18°N（铁岭站）时间高度剖面（图7）可以看出，整个降水过程，从高层至低层均位于上升运动区；1日20：00铁岭站垂直速度为-300×10-4 hPa/s，而后经历一个上升运动先加强后减弱的过程；在2日08：00，上升运动达到最大值，为-850×10-4 hPa/s，大值中心位于400～500 hPa，说明中低层有很强的上升气流，强烈的上升运动导致铁岭地区出现强降水[1]，昌图通江口小时雨量为35.3 mm。可见，强降水区具有强而深厚的上升运动，这对降水的强度与落区预报有较好的指示意义[2-3]。
3.3热力条件从1日08：00～2日20：00假相当位温场（图8）可看出，1日20：00假相当位温高值区近似纬向型分布，大值中心（>80 ℃）位于黄河下游地区，铁岭地区位于假相当位温大值中心西北部的高能舌之中；2日08：00，能量轴（假相当位温线密集区）是由东北移动并逐渐南压的过程，假相当位温密集区集中在山东半岛至渤海湾，位于呈东北-西南走向，铁岭地区位于高能舌顶部强而宽的假相当位温锋区中，低层高湿的不稳定能量与中层向下渗透的冷空气，导致中低层位势不稳定建立，为此次强降水过程提供了一定的热力条件[4]。
4中尺度分析
4.1中尺度预报潜势分析1日08：00～2日08：00为500 hPa冷涡底部槽加深过程，冷空气源源不断向辽宁输送，1日注：a.1日08：00；b.1日20：00；c.2日08：00；d.2日20：00。
4.2红外云图分析两部分云系影响，导致铁岭地区出现暴雨、大暴雨天气。由图10可见，1日08：00红外云图110°～130°E范围内云带分散，河套地区、东北地区为分散的云团，铁岭地区处在云带顶端弱云区内；14：00后河套地区云团合并东移，华北气旋生成沿渤海湾东北移动，气旋顶部和后部辐合加强，有中尺度云团生成，偏东移动，19：00进入辽宁渤海湾后迅速发展，并沿副高外围东北移动，与低空急流轴向基本一致；22：00～23：00云团移至辽宁中北部地区，强降水开始影响铁岭县大部、调兵山及中东部地区乡镇。与此同时辽宁西北部的高空槽云系，随气旋移动而北抬东移，并产生尺度较小但强度较强的云团（22：30图像），影响昌图地区，致使昌图西北地区小时雨量达20～35 mm；2日02：30，云带的西南侧又有中尺度云团生成，由于整个云带随副热带高压东摆偏东北移动，因此铁岭市西部、西北部及中部地区降水再次加大，2日05：30云团东移与高空槽云系合并影响铁岭市东部、东北部地区，此时全市大部均已出现暴雨；07：00～08：00云系东移，强降水主要集中在铁岭市东部地区，西部降水减弱，11：00～14：00气旋逐渐移出铁岭市，东部地区降水减弱到结束。
5数值预报产品检验
对于此次过程各家形势场预报与实况基本吻合，但降水量级、降水落区有偏差。欧洲预报形势稳定，日本降水量级预报铁岭站33 mm较实况偏小，强降水落区北部没报出来；国家局指导预报，东部地区暴雨范围，有较高的实用价值；T639预报产品多、空间和时间尺度细，有利于精细化预报，可以作为预报依据。
6结论
（1）副高的盘踞与高空偏北低涡中扩散南下的冷空气、东北东部高脊的稳定发展、华北气旋加强东北移动是造成此次区域性暴雨和大暴雨的有利环流形势。700和850 hPa低涡、切变线使中低层辐合加强，形成较强的动力和水汽辐合；副热带高压稳定加强与不断加深的高空槽共同作用，导致副热带高压后部深厚的暖湿气流与西风槽前冷空气在铁岭地区交绥，加强了垂直切变，对该地区暴雨、大暴雨的形成具有重要作用。
（2）华北气旋是造成辽宁夏季暴雨的天气类型之一，把握气旋的强度、路径及系统的配置是准确预报暴雨的关键。
（3）低空急流不但能把水汽、热量向北输送，且能在其前方产生强大的辐合上升运动，为这次暴雨提供了有力的动力条件。
（4）强降水区具有强而深厚的上升运动，对降水的强度与落区预报有较好的指示意义。铁岭地区位于高能舌顶部强而宽的假相当位温锋区中，低层高湿的不稳定能量与中层向下渗透的冷空气，导致中低层位势不稳定建立，为此次强降水过程提供了一定的热力条件。
参考文献
[1] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000：550-551.
[2] 谢义明，周国华，徐双柱.长江下游一次大暴雨的中尺度模拟分析[J] .气象，2005，31（11）：55-60.
[3] 李燕，薄兆海，何玉科.大连大暴雨天气过程个例分析[J].气象科技，2007，35（2）：222-226.
[4] 丰晓君，邹积慧，吴文杰，等.庄河地区一次大暴雨过程的多因子诊断分析[J].气象与环境学报，2008，24（6）：12-18.