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汉中地区2013年7月22日致灾暴雨过程分析

2015-10-21何豫秦杨睿敏刘�B

安徽农业科学 2015年3期
关键词:暴雨

何豫秦 杨睿敏 刘� B

摘要 利用常规观测资料、汉中区域站资料,对2013年7月22日汉中区域性暴雨、局地大暴雨进行了诊断分析。结果表明,500 hPa短波槽、700 hPa切变线是这次暴雨的主要影响系统,低空急流为暴雨区输送充足的水汽和能量,东路回流冷空气是暴雨的触发机制;强降水一般发生在Ω高能轴下方,辐合中心和大暴雨中心重合;大范围持久的上升运动是产生区域性暴雨的必要条件。

关键词 暴雨;过程分析;汉中地区

中图分类号 S161.6  文献标识码

A  文章编号 0517-6611(2015)03-254-03

Analysis of Disastrous Rainstorm Process in Hanzhong Area on July 22, 2013

HE Yuqin, YANG Ruimin, LIU Yuanjun

(Hanzhong Meteorological Bureau, Hanzhong, Shaanxi 723000)

Abstract  The regional rainstorm in Hanzhong on July 22, 2013 was analyzed by using conventional observation data and Hanzhong area station information. The results showed that: the main influence system of this storm is shortwave trough in 500 hPa and shear line in 700 hPa, the lowlevel jet transfer water vapor and energy for heavy rain area, cold air coming east is the trigger mechanism of heavy rain; In general heavy rain occurred under Ω highenergy shaft, the coincidence area of convergence center and the heavy storm; A wide range of persistent upward movement is a necessary condition of regional heavy rain.

Key words  Heavy rain; Course analysis; Hanzhong area

基金项目 陕西省气象局“火车头计划”项目(2012-2015)。

作者简介 何豫秦(1987- ),男,陕西佛坪人,助理工程师,从事中短期天气预报研究。

收稿日期 20141208

暴雨是造成我国气象灾害最严重的灾害性天气之一,一直是广大气象工作者关注和研究的重点。通过对暴雨天气过程进行大量的研究和对比分析[1-3],得出了很多对实际预报工作有益的结论。如林建对黄淮和西南地区不同性质暴雨特征研究发现,黄淮地区是锋面附近或锋后的稳定性降水,西南地区属于锋前暖区中对流性强降水特征[4]。对陕西省的暴雨也有大量学者研究得出了很多结论[5-6],如郭大梅等对陕西中南部一次突发性大暴雨过程进行分析表明,700  hPa高、低值位涡分别与冷、暖湿气流相联系,湿位涡“正负区叠加”的配置是暴雨发展的有利形势[5]。汉中市位于青藏高原东侧、秦岭南部,被同样东西走向的巴山所包夹,地势高差大,山势陡峭,沟谷深切,峡谷、深涧和小平坝相间,形成复杂的山地地形。2013年7月22日汉中暴雨过程造成汉中市县不同程度受灾,出现房屋毁坏、通讯中断、农作物受损等灾害。其中西部山区受灾较严重,宁强县23个村41个村民小组1 200余户4 400余人受灾;略阳县15个镇受灾,受灾人口44 500人,直接经济损失7 090万元,对该市农业生产、经济以及人们生命财产造成一定影响。笔者利用常规高空和地面资料对此次暴雨过程进行诊断分析,研究暴雨发生时汉中市天气形势演变和物理量场的特征,试图揭露秦巴山地强暴雨的一些发生发展特征。

1 天气过程概况

2013年7月21日20:00~22日20:00,汉中出现了一次区域性暴雨天气过程,强降水主要集中在西南—东北沿线上,全市11个县区中共10县区出现暴雨(图1),南郑县过程降雨量最大,为84.7 mm,乡镇加密站出现暴雨181站次,大暴雨26站次,最大降雨量为南郑喜神192.3 mm。此次强降水中心自西南向东北移动,最强降水时段为22日02:00~07:00,其中7县区出现了1 h≥30 mm的短时大暴雨天气。22日20:00大部分地区降水结束。

图1 2013年7月21日20:00~22日20:00降水量

(单位:mm)

2 形势场分析

2.1 环流背景特征

22日08:00 500 hPa天气图上(图2a),亚洲中高纬度多波動,巴尔克什湖北侧和贝加尔湖北侧分别存在低涡中心,低涡底部分裂冷空气东移南下。西北太平洋副热带高压西伸北抬,22日20:00脊线位于35°N、西脊点到达107°E,汉中处于副高西北侧。副热带高压西北侧的下滑槽与东移高原槽同相位叠加,低压槽加深加强,槽前正涡度平流所造成的低层减压诱发了低层低值系统的生成,促使低层西南风风速加大,为暴雨的发生提供了水汽条件。700 hPa,21日08:00汉中上空为一致的偏南气流,21日20:00甘肃南部与陕西省交界处风场上形成闭合低压环流系统;22日08:00(图2b),该系统演变成东北—西南向贯穿关中、陕南的切变线,风速加强至18~22 m/s;到22日20:00切变线减弱,风速也减小为6~10 m/s,切变线主要影响到镇巴县。850 hPa 21日20:00~22日20:00汉中地区处于东南气流影响下,有气旋性弯曲,有利于低层水汽辐合上升。

注:实线表示高度场,单位为dagpm。虚线表示温度场,单位为℃。

图2 2013年7月22日08:00 500 hPa(a)和700  hPa(b)风场、高度场和温度场

2.2 高、低空急流

此次降水过程中,200 hPa高空急流维持

东—西向分布,稳定在40°N。700 hPa低空急流中心平均风速达13 m/s,22日08:00发展最强,汉中境内偏南风风速达18 m/s;850 hPa也有8~10 m/s的东南气流,2支低空急流分别将孟加拉湾和南海的水汽源源不断向降水中心输送,为暴雨的发生提供了动力、热力和水汽条件。200  hPa西风急流右侧的辐散区和低空急流左侧的辐合区产生垂直方向上的耦合作用, 形成间接热力环流,为大范围暴雨的发生、发展提供了动力条件。

3 物理量分析

3.1 冷空气特征 此次暴雨产生过程中干冷空气的入侵,对暴雨的发生、发展有重要作用。根据海平面气压场(图3)分析,21日08:00華北地区冷空气从东北向西南方向不断扩散,回流冷空气插入暖湿空气底部,迫使暖湿空气抬升凝结,冷暖交汇处呈现东北-西南向,与雨带走势一致。随着干冷空气完全入侵到低层,垂直方向上形成上暖湿下干冷配置,减弱了大气环流不稳定性,强降水结束。

3.2 水汽特征

根据700和850 hPa风场上看,低层暖湿气流沿副热带高压外围输送至暴雨区上空,且范围广、风速大,为暴雨的产生提供了充足的水汽和能量。从700 hPa比湿场

图3 2013年7月21日08:00海平面气压场

上看,四川西南部存在比湿大值中心,受偏南风发展影响,陕西中、南部地区比湿逐渐增大, 22日02:00汉中西部出现比湿≥12 g/kg 呈东北—西南向中心(图4a),到22日08:00,比湿一直维持在11 g/kg水平(图4b),这一时段里降水强度达到最大,随后比湿大值区东移出境,汉中降水强度逐渐减弱。暴雨过程强降水时间、落区与低层比湿大小和位置的对应关系较好。

图4 2013年7月22日02:00(a)和08:00(b)700 hPa风场、比湿场

3.3 能量场特征

21日08:00,700 hPa汉中位于假相当位温场高值区右上侧,θse值为349 K,随着太阳辐射加热和西南暖湿气流加强的共同作用,能量舌北伸,到22日02:00汉中地区θse值达354 K(图5a),处于高能轴下方,因东路回流干冷空气侵入高值区,高能轴东北—西南向呈Ω型分布特征,强降水发生,落区位于高能轴下方;随着降水过程中能量释放,到22日14:00,汉中中西部上空θse值迅速减小至346 K以下(图5b),降水强度减弱。可见θse的增大减小与强降水发生时间、落区具有良好的对应关系,对于强降水预报具有一定的指示意义,强降水一般发生在Ω高能轴下方。

4 结论

中高纬度稳定的环流形势是大暴雨发生的有利背景,中纬度“低槽副高型”是陕西产生大暴雨的基本环流形势之一,暴雨是在大尺度和中小尺度系统相互作用下产生的,高低空

图5 2013年7月22日02:00(a)和14:00(b)700 hPa假相当位温场

(单位:K)

急流、低涡切变是主要影响系统。低空急流作为水汽和能量的输送带,对大暴雨的产生维持和发展起了重要作用,此次暴雨期间水汽的水平输送通道始于孟加拉湾和南海,且范围宽、风速大,在强降水发生前发展成低空急流,为暴雨的产生提供了充足的、源源不断的水汽和能量。高空急流最大中心出口区形成间接热力环流,陕西暴雨一般均发生在高空急流右侧,此次暴雨期间高空急流呈东西向,降水就发生在直接热力环流上升支下方。暴雨产生过程中均有干冷空气的入侵,对暴雨的发生、发展有重要作用。比湿、假相当位温随时间的变化与强降水随时间的变化几乎保持一致,θse大值的出现预示着强降水的发生。

参考文献

[1]

伍志方,曾沁,吴乃庚,等.广州“5.7”高空槽后和“5.14”槽前大暴雨过程对比分析[J].气象,2011,37(7):838-846.

[2] 杨康权,张琳,肖递祥,等.四川盆地西部一次大暴雨过程的中尺度特征分析[J].高原气象,2013,32(2):357-367.

[3] 周雪松,阎丽凤,孙兴池,等.“2007.8.17”山东大暴雨的数值模拟和诊断分析[J].气象,2012,38(8):960-970.

[4] 林建.2009年8月29日黄淮和西南地区不同性质暴雨特征分析[J].气象,2011,37(3):276-284.

[5] 郭大梅,许新田,刘勇,等.陕西中南部一次突发性大暴雨过程分析[J].气象,2008,34(9):40-46.

[6] 张弘,侯建忠,乔娟.陕西暴雨若干特征的综合分析[J].灾害学,2011,26(1):70-74.

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