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社会其它相关论文-2004年7月10日北京城区局地暴雨分析(二).doc

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社会其它相关论文-2004年7月10日北京城区局地暴雨分析(二).doc

社会其它相关论文2004年7月10日北京城区局地暴雨分析(二)二、降雨成因分析强降水的形成通常受多种因素影响,与此相关的因素却极为复杂。而且它们彼此之间交叉反馈,相互影响,形成各种各样的有利与不利条件。这些因素的变化,不仅与大雨滴增长和降落的物理过程密切相关,而且与强降水的降水效率也有很大的关联。无论是宏观、微观,或哪一种尺度的影响因素,它们都是错综复杂的,而且是相互制约的。但是,最基本的形成必须具备充足的水汽以及水汽凝结成大量大雨滴并降落下来的条件,即水汽条件、垂直运动条件、云滴增长条件。1、各高度上的水汽分布分析7月9日20时和10日08时850HPA、700HPA、500HPA图的温度露点差的分布情况,见表2。表2.北京上空各层湿度状况等高面日期850HPA700HPA500HPATTTdTTTdTTTd9日20时180.8101.54.91110日08时151.371.80.715从表2中我们可以看出,在850HPA~500HPA的大气层结中,下层的水汽含量远比上层的水汽含量大,并且,这种下湿上干的配置日趋加强。我们知道,这种上干下湿的结构,配合低层的持续高温,正是典型强对流天气形成的必要条件。此外,从天气图中也可以反映出湿度在华北地区各层中分布的不均匀性。一般来讲,高湿度带与雨带的配置极为密切,与强降水过程的对应关系非常好。不仅可以反映出雨带的位置的移动情况,而且还能够反映出雨强的大小。高湿度区对应雨强大,低湿度区对应雨强小。不难看出,此次北京城区的暴雨比周边地区强的原因也就是由于这种高湿高雨强相互对应的一个很好的例证。从本站地面观测资料中相对湿度的连续变化也可以反映出低层的这种不断的增湿过程。见表3.表3.石景山气象站近地层湿度连续变化情况时日7月7日21时~7月10日20时本相对湿度连续观测值21222324123456789101112131415161718192074951515968727777856968595351464038406982646367718747479848887909391907773605551534736353551586265979889490949797989796867773686160515450555457616510717479859192928990908684828077777790919497989997从上表我们可以看到,本站下层连续5日都处于高湿状态,尤其从8日17时开始持续增湿,10日11时起,湿度呈明显的递增趋势,直到13时38分降雨开始。可见湿空气在北京地区积聚时间已达相当长一段时期,这表明,北京地区的上空为一大湿度区,这样的低空湿度环境对这次局地性暴雨的形成创造了极其有利的条件。2、有利于对流发展的单站条件下面以石景山气象站观测资料为例,分析有利于北京地区形成暴雨的单站温、湿度环境。7月4日起至8日,本站日平均气温(℃)为27.825.927.627.026.6,均高于7月上旬历年温度平均值25.8℃。由连续观测记录来看,7月上旬中2~9日,石景山站的日最高温度均大于30℃,最高温度达35.5℃,也就是说,到7月10日为止,持续高温天气为这次强降雨的形成创造了良好的热力条件。表4.石景山站7~10日地面资料日期平均值6日7日8日9日10日气温25.927.026.625.424.0相对湿度5361657492气压993.1997.0998.1997.6996.1从上表可以得出这样的结论从6日至9日低层为一个增湿的过程。高温、高湿的下垫面已经产生,地面能量充分积累,这种潜在不稳定能量一量得以触发,就会产生强雷雨天气,形成一场大量级的降水。3、垂直运动条件当大气具备了真潜不稳定或对流性不稳定的层结时,它所具备的不稳定能量是潜在的。要使潜在的变为现实,必须有足够的抬升(热为和动力的),否则对流还是不会发展,这是对流发展的充要条件。抬升作用至关重要,一方面是使空气上升达到饱和凝结志水滴降落下来,另一方面是将水平输送来的水汽向上输送。对于潮湿空气,这种垂直运动显得尤其关键,因为能源源不断地向上输送水汽。这次暴雨产生的大的环流背景是欧亚、中西伯利亚低涡、低槽的产生,在北纬40°附近又多低槽活动,北京地区处于两个高空槽之间,受高压脊控制。从9日20时500HPA分析图上看到,河套地区西部有一低槽形成并逐渐缓慢向东移动,从10日早晨08时的高空(500HPA)分析图看到,高空槽前北京西南部的太原附近增湿明显,高空槽移动加速,在河套地区北部产生切变,生成风场气旋,对应12℃冷中心。在低槽迅速东移的过程中,北京逐渐进入槽区,受槽前上升气流控制,上升速度呈北高南低的分布特点。强烈的辐合上升运动使槽不断加深,在北京东北部上空逐渐发展成一个完好的低涡系统。同时,在地面产生一条强冷锋带。这条强冷锋突然加速,呈前倾形式,此时高空槽线(700HPA)与地面锋位置基本重合。随着高空冷空气急速东移南下,不断向北京移近,经过北京上空时下沉增暖并被低层空气加热,变为暖而干的空气,而低层由于低空急流的存在,使南方暖而湿的空气不断向北输送。这两种不同性质的气团相遇后,由于湿度梯度很大而形成了一干湿分界面。这使得暖空气在此处被迫抬升,迅速凝结,形成大量可以降落的雨滴。在10日20时我们分析高空500HPA和700HPA高空图时都可以看到这个低涡系统,此时北京处于这个低涡系统的底部,受槽前上升气流控制。但从下午的卫星云图分析,低涡中心的位置已有向东北方向移动的趋势,并且其强度明显的减弱。冷涡是一个深厚的斜压系统,其形成、移动、滞留与大尺度环系统有密切关系。一般来讲,低涡云系在内陆地区的移动较为缓慢,中心位置不变或少变。由于受低涡底部槽前上升气流的控制,北京城区的垂直上升运动最强烈,湿层最厚,不稳定能量最集中,产生的降雨也最多。因此,高空冷涡的存在是这次暴雨产生的动力条件。这次降水中心移动缓慢,从卫星云图和雷达回波上可以看到,雨区沿涡旋方向移动,直到不稳定能量释放完毕后,高空冷涡才由北京上空移出,向东北地区发展。2、风风传输水汽的重要动力因子,西南气流源源不断地把水汽从海洋等源地经由水汽通道输送到高纬地区,给中高纬地区带来充足的水汽。单靠大气中现存的水汽含量要产生大的降雨,特别是7月10日这样的暴雨是远远不够的,必须有水汽的不断供给,水汽不断凝结降落才有可能。因此,西南气流的存在是大雨形成的重要因子。我们在分析7.10局地暴雨时,特别分析了产生这次强降水的低空急流条件,即这次暴雨的重要水汽来源。低空急流是一支暖而湿的气流,在急流轴上和急流轴的附近,湿度很大,最大水汽轴线与最大风速线是一致的,形成一个与急流走向一致的湿舌。所以低空急流是向北向上输送水汽的最主要通道。在低空急流轴上,假相当位温θse最大,而在轴的左侧θse随高度减小,所以在急流轴左侧经常处于位势不稳定状态,有利于对流的发展。

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