中国大暴雨选例分析.ppt

1、第十四讲 中国大暴雨选例分析,丁一汇 国家气候中心,高等天气学系列讲座 单元四：对流和降水天气系统,我们对1931年以来我国历史上几次著名的特大暴雨作概要的介绍。对于每一个预报员，记住一些历史上典型的暴雨个例是十分必要的。它可以帮助我们在预报中识别类似个例的再现，并且也有助于我们从历史的个例中总结出经验教训，这样才能增加我们对暴雨发生条件和天气动力过程的认识。一个优秀的预报就要善于从历史的分析中总结和概括出规律性的东西，以此对未来可能发生的事件做出有依据的预测。毛泽东同志说过“从战争中学习战争”。这也是提高预报员水平和素质的一种有效、快捷途径。,从以下给出的例子可以看到，中国的暴雨是多种多样的

2、，其发生的基本条件虽然大致相同，但具体条件差别很大。预报员的任务是要根据具体的条件进行具体的分析，才能得出正确的结论。例如地形的作用就是一个明显的例子。由下面给出的许多个例可以看到，我国的确是个多暴雨国家，即有持续性，又有突发性暴雨。暴雨预报是预报员的基本功和基本技能。一个天气预报员如果多次暴雨预报不成功，就不能说是一个优秀的预报员。我们也应看到，暴雨预报是一项十分艰巨的任务，报错一，二次是可以理解的。“吃一堑，长一智”，关键是总结经验教训。 本讲个例不少引自“中国暴雨”一书，有兴趣的读者可参看该书。,14.1 华北暴雨个例分析,（1）1963年8月上旬河北省特大暴雨（638暴雨） 1963年

3、8月上旬，河北省太行山东麓地区出现了有气象记录以来的特大洪水。这次洪水是由为时一星期的持续性强降水所造成的。过程总降水量的最大值达到1329毫米，并且8月4日在邢台专区的的司苍站24小时降水量达到704毫米。这次暴雨强度大，面积广，这在历史上是少见的。,“638暴雨”出现在稳定的大尺度环流形势下。图14.1和图14.2分别是63年8月4-8日亚洲和西太平洋海平面等压线图和亚欧500hPa平均等高线图。由于这几天形势稳定，每天的地面天气图和500hPa图在大形势方面和这张平均图相似。在海平面平均等压线图上，贝加尔湖附近有稳定的高气压区。从日本海到西太平洋也是个稳定的高压区，尤其是日本海高气压在暴

4、雨期间一直是维持着的。在日本南面海上有一移动缓慢的台风存在。在我国东南沿海出现高气压脊区。处于上述三个高压系统中间，是一条东北西南走向的狭长低气压带。,大尺度海平面气压场对“638暴雨”期间水汽的供应非常有利。从南海有一股湿空气输送到华北，另外从东海、黄海有一股东南气流输送到华北。500hPa平均等高线（图14.2）反映暴雨期对流层中层的大形势特点。亚洲中纬度地区阻塞形势显著，同时，在亚洲副热带范围也盛行经向环流，在日本海和西藏高原各维持一个稳定的高压脊。另外在我国东南沿海也有一个高压区。从华北经华中到云贵维持一条狭长的低压带。这条狭长的低压带处于四周稳定的高压系统包围之中，使得从我国西南部移

5、入暴雨区的高空低涡在进入暴雨区时出现停滞或减速现象，因而造成持久的暴雨。此外500hPa平均流场也表示供应暴雨区水源的水汽输送通道和对流层低层完全一致。这表示有深厚的潮湿空气进入暴雨区。,图14.1 1963年8月4-8日亚洲和西太平洋五天平均地面图,图14.2 1963年8月4-8日亚欧五天平均500hPa高度和距平（实线为等高线；虚线为距平线）,图14.3 “638”暴雨时期西南涡移动路径和1957年7月上旬连续气旋暴雨时期气旋移动路径。虚线：西南涡；实线：气旋,在“638”暴雨期间，持续暴雨与三个西南涡沿相似路径从西南移向东北有密切关系（图14.3）。 图14.4是8月4日08时海平面天

6、气图。这时西南涡已移到河南省北部，同时与冷锋相联的高空槽已移到河套地区。这时暴雨区位于大尺度的湿区和位势不稳定区，同时也是大尺度的上升运动区。在这个区域内最有利于一次次强对流的中尺度扰动生成，并有利于暴雨出现。,图14.4 1963年8月4日08时海平面天气图（阴影区为雨区）,“638”暴雨期中尺度低空急流及其北上也十分明显（图14.5）。 8月4日从河西走廊又有高空槽东移，高空槽移到华北上空，变成一条南北向准静止切变线，同时从河南又有一个低涡北上，这个低涡与南北向切变线相交（即所谓三合点）。在这三合点的东北象限，出现了8月7日这场暴雨（图14.6）。,图14.5 1963年8月一次中尺度低空

7、急流过程，细实线为该日最大风速区,图14.6 1963年8月7日08时地面天气图（阴影区为雨区）,在夏季当日本海高压稳定，同时在贝加尔湖地区有阻塞高压建立，并与日本海高压对峙时，在这两高压之间形成近于南北向的深厚切变线。在此辐合区中可不断地有中尺度系统发生发展，它们一次又一次带来暴雨，从而形成长时期的暴雨，共有14个中尺度系统出现：6个辐合中心（C），3个冷切变线（W，偏北风与偏东风之间的切变线），5个东风切变线（E，东北风与东或东南风之间的切变线）。 图14.7 是“638”暴雨中第一个中间尺度低涡活动时期（8月3-5日）辐合中心的流线图。在辐合中心周围100公里以内有强烈的降水发生。,图1

8、4.7 1963年8月3-4日辐合中心演变过程（虚线：图上所注时间以后1小时等雨量线）；单位：毫米,图14.8和图14.9分别是冷性切变线和东风切变线的流线图。冷性切变线一般是自西向东移动的，其后部是冷空气。它的形成与大范围冷空气活动有关。 东风切变线的长度一般100-200公里切变线，在图14.9中，从保定北京就是一条东风。3日至4日是冷切变线过境时引起的，每小时降水量和气压的曲线（图11和图12）。,图14.8 1963年8月6日20时的冷性切变线（细实线为地面流线，粗实线为切变线）,图14.9 1963年8月7日20时的东风切变线,将同一个东风扰动所引起的各站雨强跃增出现时刻分析等时线图

9、（图14.10），看出雨强跃增是从东面开始，然后逐时向西移动。在东风扰动向西移动的过程中降雨强度增加二、三倍。单站情况给出在图14.13中。,图14.10 8月7日东风切变线相伴的雨强跃增时间分布 说明在暴雨期内中尺度系统活动很频繁。,图14.11 邯郸1963年8月3-4日每小时降水量和气压曲线，虚线为气压线；直方块为降水量,图14.12 冷性切变线经过石家庄时当地气象要素演变 图14.12与图14.13分别说明冷切变线和东风切变线过境时单站气象要素的变化,图14.13 东风切变线经过暴雨带内几个站时的要素演变,结论,在特定的长波形势下，天气尺度系统的停滞，充分的水汽供应以及有利的地形是造成

10、这次持续大暴雨的原因。西南涡北上和西风带高空槽的活动，是引起这次暴雨的主要天气尺度系统。 稳定维持的特定大环流形势，是暴雨持续的主要原因。在这种形势下，副热带高压脊边缘强劲的西南气流，日本海高压后部的偏东气流和北方一股股的冷空气，持续交汇于华北地区。贝加尔湖和日本海高压的阻塞作用是这种形势维持的重要条件。 在这种大环流形势下，造成西南涡和西风槽移到河南北部变停滞，同时稳定的西南气流是水汽的主要来源，日本海高压后部的偏东气流也带来一部分水汽。充足的水汽，保证能有持久的大降水量。 另外，在华北平原西面的太行山脉对偏东气流的抬升作用，在一定程度上加强和稳定了这次暴雨过程。,（2）1958年7月中旬黄

11、河中游暴雨（“587”暴雨）,1958年7月14-19日黄河中游出现了历时五天的强降水。暴雨区集中出现在三门峡到花园口黄河干流区及伊、洛、沁河流域。7月18日花园口出现了22300m3/s的最大流量，一度中断了南北铁路交通。这是解放以来黄河最大的一次洪峰流量。暴雨中心出现在山系的垣曲站。这次暴雨中最强降水的时间很集中，出现在16日20时到17日08时的12小时内。 “587”暴雨由四场雨组成。第一场雨出现在14日08时至14日20时，第二场雨出现在15日20时至16日20时，第三场雨出现在16日20时至17日08时，这也是降水最强的时段，第四场雨出现在18日08时至19日08时。,“587”暴

12、雨出现在东半球中纬度长波系统有反位相调整的变化时期。在暴雨前期（6-15日）（图14.14）东经105度维持一个长波槽，而在日本海和西藏高原西部分别有长波脊控制，这个时期大雨位于京广线以东地区。7月16-17日（图14.15）亚欧范围长波系统开始出现调整。原在110度的长波槽变成脊的位置，而日本海和高原西部则分别调整成长波槽的位置。在大形势的调整期间，日本海的高压不断西伸并加强，它阻挡了从西南过来的高空槽向前移动，造成高空槽在河套上空被切断和停滞。在7月16日（图14.15）河套上空是个深槽。但在17日08时（图14.17）这个深槽被切断。以后这个切断低涡在106oE以西停滞并趋于消失。在此期

13、间，500hPa西藏高压向东移，它与日本海高压之间形成一条狭窄的南北切变线。“587”暴雨最强的时段，正好出现在这条南北向切变线维持期间。在7月18-23日（图14.16）亚欧范围的大形势的调整完成。与图14.16相比较，中纬度槽脊的位置完全反位相。,图14.14 1958年7月6-15日300hPa平均图。实线表示等高线；箭头表示300hPa高空急流,图14.15 1958年7月16-17日300hPa平均图。实线表示等高线：箭头表示300hPa高空急流,图14.16 1958年7月（18-23）日300hPa平均图。实线表示等高线；箭头表示300hPa高空急流,图14.17 1958年7月

14、17日08时300hPa等高线图。实线表示等高线；粗箭头表示300hPa高空急流,在此时期ITCZ北上，在日本海高压与台风之间形成一股强东风气流（图14.18）。这种形势与56年12号深入陕西北部的大形势特相似（图14.19）。,图14.18 1958年7月16日08时300hPa等高线图。斜方区：暴雨区位置；粗实箭头表示300hPa高空急流；粗空心箭头表示850hPa急流,图14.19 1956年7月27-31日500hPa平均等高线（实线）和8月1-5日500hPa平均等高线（虚线），双实线和单虚线是槽线。,“587”暴雨由四场雨组成。主要由南北向冷锋（准静止峰）的东西摆动造成。第三场降水

15、是这次暴雨中的主要降水，图14.20是这场暴雨时期冷暖空气活动综合图。这条静止锋也是一条露点锋。图14.21是16日08时等熵面相对气流的分析。在暴雨区上空确有两支气流作用，一支是从东南流入的暖湿空气，是逐渐爬升的，移到暴雨区上空时，已上升到700-500hPa之间，另一支是来自西南方向，从300hPa下沉的干冷空气与上升的暖湿空气在暴雨区上空开始重叠，从而形成不稳定层结，地面强露点锋正好位于此不稳定区内，这为强对流的发生提供了有利条件。,图14.20 1958年7月16日20时冷暖空气活动图,图14.21 1958年7月16日08时等熵分析的两股气流（等熵面分别取345和340K）,在“58

16、7”暴雨中，地形作用也很显著，垣曲和孟县分别是这次暴雨期中最大暴雨中心所在。垣曲处于向东开口的喇叭形地形，孟县位于黄河河道开阔区西端，在高温、气层位势不稳定的条件下，盛行强偏东风时，地形抬升对降水的贡献不能忽视。,（3）1977年7月5-6日陕西大暴雨,1977年7月5日5时到7月6日5时，陕西延安地区出现百年来未见的特大洪水。延安实测24小时降水量为187毫米。暴雨中心位于安塞县的招安公社，据调查24小时降水量可达400毫米。这次暴雨由两场雨组成。第一场雨出现在5日清晨17时，第二场雨出现在5日24时至6日08时。这次暴雨出现在副热带高压向北伸并且强度加强的时期。副热带高压北上的同时从河西走

17、廊相继有两次高空槽东移（图12.22）。,因此这次暴雨是出现在两个高空槽东移过程中，同副热带高压的北伸并加强相碰头的时期，这同1958年7月黄河中游的特大暴雨有类似的地方。在1958年7月的暴雨中，也出现高空槽在东移过程中遇上副热带高压强烈向西伸。在这次延安暴雨中，副热带高压西伸并不如1958年7月那次过程强烈，但北伸和加强很明显。假如在1977年7月4日和5日的两次高空槽在东移过程中副热带高压同时迅速东撤，这就不会出现这次延安特大暴雨。 这两场延安暴雨出现在冷锋前的暖区内，在这个区域内高温、高湿、位势不稳定，以及水汽集中等条件都具备（图14.23），只要有强的抬升条件就可以造成强降水。抬升的

18、机制同两次高空槽相联的冷锋活动有关系。,图14.22 4日20时-5日20时500hPa图。虚线代表4日20时，实线代表5日20时,图14.23 5日20时各种物理量特征线分布沙氏指数2； .K值40；-850hPa 355Kse线； -.-.-.850hPa水汽通量辐合（-0.510-7）等值线； . se（500-850）hPa0线；斜线区为520-608暴雨区,1933年8月6-9月，黄河中游托克托至陕县之间，包括泾、洛、渭流域以及黄河干流出现大面积暴雨，造成洪水。这是黄河中游历史上著名的一次暴雨。这次暴雨出现在抗日战争以前，地面气象资料甚稀少，高空资料几乎没有。黄河水利委员会曾根据当时

19、的历史天气图作了重新整理分析，这次暴雨过程与延安暴雨有类似的地方，也是由二场降水引起的。在暴雨期间，副热带高压位置偏北并西伸，脊线的西端伸至105-110oE。在8月6日有依次从西边移过来的高空槽同西伸副热带高压相遭遇，造成黄河中游第一场大面积暴雨。8月9日有第二次高空槽移过来造成第二场暴雨。以后副热带高压东撤，暴雨便结束。因此副热带高压位置偏西偏北，而且稳定少动，同时在三天内相继有两个高空槽东移，其中第一个高空槽在东移过程中出现停滞，是这次暴雨的大尺度条件。兰州站从8月5日至7日持续3天阴雨天气，其中6日有雷暴活动，可以证明这一点。在暴雨前和暴雨期间，汉口高空风观测在850hPa出现强西南风，重庆、宜昌等地是高温、高湿区。并在8月5-9日有南海台风经西沙群岛北登陆，为这次暴雨提供有