闽东地区暴雨分析.doc

一次秋季强对流天气过程成因913闽东地区暴雨分析张振顺 李岩招（福建省宁德市三沙气象台 355101）(加摘要英文)摘要：利用NCEP/NCAR再分析资料，高空、地面常规资料以及和卫星等资料，从环流形势、水汽条件，动力条件以及热力条件上分析了2012年9月13日的一次大范围的强对流天气过程。结果表明：在充足的水汽、低层辐合、中层上升运动垂直上升运动、高层辐散、以及槽前脊后的等有利形势的共同作用下在闽东地区形成了中尺度对流系统（MCS），该系统造成本次大范围的强降水。关键词：暴雨 闽东 云团 中尺度对流系统引言福建宁德市地处福建东北，天气类型多样，对发生在该地区的秋季强对流天气过程是值得研究的。对强对流天气的环流背景、影响系统、触发维持机制等，已有不少科技工作者进行过较为深入的研究。如夏丽花等1分析发现飑线是此次强对流天气过程的直接影响系统。叶榕生等2研究发现,K指数高值中心、比湿与福建省强对流天气的落区、持续时间有较好的一致性。其它的相关研究也表明35，大尺度天气系统的配置对强降水的发生有直接影响。虽然我国对强对流暴雨的研究不少，但是短时局地强降水的预报水平并不高。本文使用NCEP/NCAR再分析资料，常规资料和卫星等资料，对2012年9月13日发生在福建宁德市及其相邻地区的一次强对流暴雨天气过程进行分析研究，以期对今后类似强对流暴雨预报提供一定的参考。暴雨是中国主要气象灾害之一。某一地区连降暴雨或出现大暴雨、特大暴雨，常导致山洪爆发，水库垮坝，江河横溢，房屋被冲塌，农田被淹没，交通和电讯中断，会给国民经济和人民的生命财产带来严重危害。暴雨尤其是大范围持续性暴雨和集中的特大暴雨，不仅影响工农业生产，而且可能危害人民的生命，造成严重的经济损失。虽然我国对暴雨的研究不少，但是短时局地强降水的预报水平并不高。本文以个例分析为主，通过应用1.01.0NCEP/NCAR再分析资料，高空、地面以及卫星等资料，分析此次强降水过程，为今后的局地强降水预报提供一定的参考。1天气过程概述我市2012年9月？日？时到？日？时天气过程实况对应本次实况降水：闽东地区24小时降水量超过100mm的站点有福州、连江、福安、柘荣，其中连江最高为152mm，达到暴雨量级的有福清、闽清、罗源、宁德、福鼎。本次过程降水范围大，沿海降水量偏低，内陆山区降水较多，大致持续时间为08时至13时. 灾情补充些？2环流形势分析从13日08时500hPa的天气图（图略）可以看到：东北地区有个深厚稳定的冷低压持续控制，从冷低压中心伸出一条东北西南向槽线，从东北贯穿到贵州一带，福建浙江地区都位于槽前，同时500hPa温度槽落后于高度槽，有利于锋面的生成，利于槽前的降水过程的发生。850hPa西南急流较强，位于湖南江西一带，地面图上（图略），福建北部、浙江南部一带存在弱切变，有利于天气系统的生成和降水发生。23卫星云图分析从何卫星？红外云图上可以看到，中国东南部有一条云带，福建、浙江位于云带东侧，从9月13日04时30分开始，浙江省温州南部的苍南、文成县以及福建的福鼎、霞浦县一带开始有对流云团生成，即云图上的粉红色（数值强度）部分，并且云团逐渐壮大东北方向移动，福鼎、霞浦一带对流云团移至浙江境内。06时30分，福州南部开始形成对流云团，并且发展东北移动，07时，福州，寿宁柘荣，温州，上方各有一个对流云团。08时，福州上空的对流云团开始移动到宁德境内，三个对流云团发展旺盛。10时，在宁德上空对流云团达到最强（如图？），形成一个强大的中尺度对流系统（MSC），中心位于宁德市区，云图上呈现出深红色，相当黑体量温相当黑体亮温（TBB）在200K左右。何金海等的研究表明，TBB能较好反映雨带分布和暴雨云团对流活动，其量值大小与降水强度有对应的关系，黑体亮温越低表示云顶越高、对流越活跃。当TBB210K 时可认为这种云为对流云，伴随的较严重的降水，因此用TBB确定暴雨时刻是可行的。傅昺珊等分析TBB资料发现，强对流天气发展与云顶亮温有关，一般在-60，且87.3%以上的暴雨发生在-60至-80云顶亮温区，强对流区面积和层次变化对暴雨也有很好的指示作用，而10时宁德上空的TBB值到达-70度，已经构成暴雨形成的条件。11时宁德上空的对流云团范围基本控制整个宁德地区，给宁德地区带来了一次强降水过程。13时减弱消散，云团分裂成数块，大范围性降水结束，局地降水持续，随着云带的移动残留云团东移出海，本次降水过程结束。云图对流云团黑体亮温分析有利于做短时临近降水预报。3环流形势分析从13日08时500hPa的天气图可以看到：东北地区有个深厚稳定的冷低压持续控制，从冷低压中心伸出一条东北西南向槽线，从东北贯穿到贵州一带，福建浙江地区都位于槽前，同时500hPa温度槽落后于高度槽，有利于锋面的生成，利于槽前的降水过程的发生。800hPa西南急流活动明显，位于湖南江西一带，地面图上，福建北部、浙江南部一带存在弱切变。这种形式下，有利于天气系统的生成，形成降水。4物理量场分析4.1 比湿水汽条件：分析发生强对流暴雨的天气条件是大气中要有充沛的水汽，特别是低层水汽要比高层多得多。比湿是指示水汽含量的重要参数。从13日700hPa比湿场可以看到：闽东福州宁德一带，02时比湿数值都大于8.5g/kg，说明该地的水汽条件充足，有利于强降水的发生，随后该区比湿值逐渐上升，14时在宁德福州地区形成一个9.5g/kg的中心，说明该地的水汽充足、湿层厚，有利于强降水的发生。而与此相对比的是台湾海峡的比湿值都小于7g/kg，与本次过程降水实况，内陆降水较多，沿海降水较少相对应。有研究表明，绝大多数暴雨出现的时候，该地的700hPa比湿都大于8g/kg，而小于5g/kg的时候都没有暴雨发生，而此次过程的暴雨中心都位于比湿大于8g/kg的区域，与该研究相印证。图1（从左到右13日02时、08时、14时、20时700hPa比湿场）4.2 水汽通量散度：分析水汽通量散度反映了水汽的集聚强度是指单位时间汇入单位体积或从该体积辐散出的水汽量，单位为克每百帕平方厘米秒（g/（hPa*cm2*s）。散度为正的地区表示水汽自该地区向四周辐散，称该地区为“水汽源”，反之散度为负的地区，表示四周有水汽向该地区汇集，称该地区为“水汽汇”。从700hPa的水汽通量散度场可以看到：02时福州宁德一带水汽通量散度为负，大部分地区数值都位于-310-6 g/（hPa*cm2*s）线以内，即处于水汽汇集的区域，水汽在该地区汇合。08时该地区的水汽通量散度上升到-510-6 g/（hPa*cm2*s）以上，中心区域为-110-5 g/（hPa*cm2*s），表示该地区的水汽汇合活动趋于强烈。而14时，20时该地区的数值转为正值，指示着水汽散去。与本次降水过程发生在08时至13时之间相对应。（建议改850HPA水汽通量散度说明）图2（从左到右13日02时、08时、14时、20时700hPa整层水汽通量散度场）4.3 散度场动力条件:(分析对于中纬地区，云的相态的胶性不稳定是云致雨的主要条件，也是发生强对流天气的条件之一。云的相态要呈现胶性不稳定必须云垂直发展超过冻结高度。因此要有较强上升运动才能达到此高度。散度场反映了对流性天气的动力特征。1)从9月13日850hPa的散度场可以看到02时闽东地区散度很弱，趋近于0线，但是处于负值区域。散度大于零为流出，即辐散，小于零为流入，即辐合。08时、14时、20时闽东地区都位于-110-5线以内，指示出闽东地区低层850hPa散度为负值，即低层辐合，水汽上升成云，有利于降水。图3（从左到右13日02时、08时、14时、20时850hPa散度场）(2) 从200hPa的散度场可以看到，对应低空850hPa，高层的散度为正，为辐散，02时散度中心值位于闽东沿海，中心值为3.510-5，08时闽东大部分地区散度大于210-5，14时散度正值中心位于闽东内陆，高达510-5，高层的强烈辐散，带来了强大的抽吸作用，有利于低层气流的上升运动，对强降水过程十分有利。图4（从左到右13日02时、08时、14时、20时200hPa散度场）4.4 垂直速度：分析从13日500hPa垂直速度场可以看到：闽东地区四个时次500hPa的垂直速度位于负值区域，中心值最高高达-40010-3hPa/s，垂直速度负值表示上升运动，该数值说明了该地区中层为强烈的升运动。图5（从左到右13日02时、08时、14时、20时500hPa垂直速度图）4.5 假相当位温热力条件：分析从13日08时的假相当位温的垂直剖面图：左图为沿25N的纬向剖面图，右图为沿119E的经向剖面图，可以看到500hPa-600hPa之间有一个假相当位温为270K的低值中心，该区域位于118.5-120.5E，24.5-25.2N之间，该经纬度对应的是连江地区，也正是本次降水量最大的区域。500hPa与850hPa的假相当位温差值常作为大气稳定度的指标，从图中看到该中心地区的不稳定值高达-12K，满足se/ Z0，显示出强大的不稳定能量造成了该地的强降水。图6（13日08时，左图，沿25N的垂直剖面，右图，沿119E的垂直剖面图）5结论：（1）中尺度对流系统（MSC）是本次大范围的强降水的最直接原因，仔细分析对流云团黑体亮温有利于做短时临近强降水预报。，。（2）环流形势上，13日08时闽东处于槽前脊后，并且温度槽落后于高度槽，锋生有利于低层辐合上升运动，为此次强对流天气的大趋势背景。提供触发条件（3）水汽条件上：700hPa、850hPa水汽条件充足，该水汽并非低空急流输而来，主要是由于本地沿海的水分蒸发所致（本地沿海的水分蒸发所致没有论证？蒸发水汽可能不够暴雨？）。（4）动力条件上：低层850hPa辐合，中层500hPa上升运动，高层200hPa辐散的抽吸作用，三者都提供了有利强对流的动力、抬升、触发条件。有利于水汽上升成云，有利于降水的发生。（5）热力条件上，连江上空500hPa的强不稳定能量的释放造成该地短时强降水，是强对流暴雨预报关注点。参考文献1 夏丽花，冯晋勤，黄美金，等.一次强对流天气过程的成因分析J.气象，2006，32（7）：110-1142 叶榕生. 福建重要天气分析和预报M.北京，气象出版社，1989:77-963王登炎，周小兰，董全长江流域特大暴雨云团生成的有利环境条件研究J.暴雨灾害，2007，26(4)：3553604程麟生，冯伍虎“987”突发大暴雨及中尺度低涡结构的分析和数值模拟J.大气科学，2001，25(4)：4654785吴君，汤剑平，邰庆国，等切变线暴雨过程中湿位涡的中尺度时空特征J.气象，2007，33(10)：45-5 11 杨帅,高守亭.三维散度方程及其对暴雨系统的诊断分析J.大气科学, 2007, 31(1):167-179.2 孙淑清,周玉淑.近年来我国暴雨中尺度动力分析研究进展J.大气科学, 2007, 31(6):1171-1188.3 朱乾根