Special 专题 ( 简称过程 ) 是两次典型的副热带高压外围产生的暴雨天气过程 ( 图 ) 据区域自动站显示: 两次过程秦皇岛各地都出现了强降水天气, 过程降水量大于 5mm 过程有个区域气象站降水量超过 mm, 最大出现在抚宁榆关 mm, 强降水时段出现在日时 5 日 5 时, 抚宁

Size: px

Start display at page:

Download "Special 专题 ( 简称过程 ) 是两次典型的副热带高压外围产生的暴雨天气过程 ( 图 ) 据区域自动站显示: 两次过程秦皇岛各地都出现了强降水天气, 过程降水量大于 5mm 过程有个区域气象站降水量超过 mm, 最大出现在抚宁榆关 mm, 强降水时段出现在日时 5 日 5 时, 抚宁"

任阡禹
5 years ago
Views:

1 气象科技进展两次副热带高压外围沿海暴雨过程对比分析崔粉娥李飏畅巨峥李卫敏河北省秦皇岛市气象局秦皇岛河北省青龙满族自治县气象局青龙 5 摘要年月 5日和月日两次天气过程都是在副热带高压外围产生的沿海大暴雨天气利用常规观测资料自动站降水资料 CP再分析等资料从大尺度环流场物理量场数值预报产品等方面对这两次过程进行综合诊断分析以为河北海岸带暴雨提供一定的依据结果表明这两次暴雨过程均具有河北海岸带夏季暴雨的特征是典型的副热带高压边缘大暴雨天气水汽通量辐合区与暴雨的落区有较好的对应关系边界层附近水汽的输送对降水起增大作用两次过程的不同点在于影响系统和对流稳定度当T9模式降水产品预报秦皇岛有大到暴雨且秦皇岛位于副热带高压边缘此时应重点分析水汽通量辐合区高能舌和上升速度大值中心叠加区域如果该区域存在中尺度系统触发机制则该区域可能是沿海暴雨到大暴雨的落区关键词副热带高压暴雨物理量场对比分析 DOI 99/j.issn Cmparisn Analysis f the Tw Castal Rainstrm Curses f Subtrpical High Peripheral Precipitatin Cui Fene, Li Yang, Chang Juzheng, Li Weimin ( Qinhuangda Meterlgical Bureau f Hebei, Qinhuangda Qinglng Manchu Autnmus Cunty Meterlgical Bureau f Hebei, Qinglng 5) Abstract: Tw castal heavy rains n August -5 and -, were caused by subtrpical high. Based n the cnventinal bservatin data, precipitatin data frm autmatic statins and CP reanalysis data frm CP/CAR center, it is diagnsed mainly frm circulatin situatin, influence system, physic and numerical frecast prducts, prviding a basis fr castal zne in Hebei heavy rains. The results indicate: bth f the tw prcesses, which happened against a favrable circulatin backgrund had the characteristics f the castal zne in Hebei summer rainstrm, are typical f the subtrpical high edge heavy strm. The rainstrm area which crrespnded well with the cnvergence zne f vapr flux water vapr near the bundary layer has a grwth effect n the precipitatin. Differences appeared frm the trigger mechanism and the stability f cnvectin when it has big-heavy rains in Qinhuangda accrding t T9 frecast prductin. If there is a trigger mechanism f messcale system in such area, it will prbably be the falling area f castal heavy rains. Keywrds: subtrpical high, rainstrm, physical feature, cmparisn analysis 引言秦皇岛位于河北省东北部濒临渤海湾由于受海陆风产生的次级环流影响是局部暴雨的多发地暴雨常常带来局部或流域性严重洪涝灾害给人们的生产和生活造成严重影响 [-] 为此气象学者对暴雨做了大量研究取得了一系列成果 [5] 但目前对河北海岸带暴雨多是针对典型个例从不同角度进行分析总结针对多个个例的对比分析较少如李延江等[5]从不同方面分析了秦皇岛海岸带暴雨认为中尺度暴雨云团沿副热带高压5dagpm线西北侧的引导收稿日期年月日修回日期 5 年月日第一作者崔粉娥 9 mail: cuifene@.cm 气流方向移动, 在有利的低层风场辐合区造成河北海岸带暴雨在同一母体中尺度回波带背景下不同时刻γ β中尺度降水系统互相扰动导致海岸带致灾暴雨王宏等 []和张晓亮等[]分别分析了湿位涡和高低空急流耦合与河北海岸带暴雨的对应关系认为低空急流为暴雨的产生提供了大量的水汽本文利用常规观测资料采用北京大学系开发的客观分析诊断图形系统对年月秦皇岛海岸带两次致灾暴雨过程的天气系统物理量数值预报产品等进行对比分析以期对秦皇岛沿海暴雨预报预警提供参考暴雨过程概况及特征年月日简称过程和年月日 Advances in Meterlgical Science and Technlgy 气象科技进展 5-5

Special 专题 ( 简称过程 ) 是两次典型的副热带高压外围产生的暴雨天气过程 ( 图 ) 据区域自动站显示: 两次过程秦皇岛各地都出现了强降水天气, 过程降水量大于 5mm 过程有个区域气象站降水量超过 mm, 最大出现在抚宁榆关 mm, 强降水时段出现在日时 5 日 5 时, 抚宁榆关站 h 总降水量为 mm, 为短时暴雨过程有个区域气象站降水量超过 mm,

2 Special 专题 ( 简称过程 ) 是两次典型的副热带高压外围产生的暴雨天气过程 ( 图 ) 据区域自动站显示: 两次过程秦皇岛各地都出现了强降水天气, 过程降水量大于 5mm 过程有个区域气象站降水量超过 mm, 最大出现在抚宁榆关 mm, 强降水时段出现在日时 5 日 5 时, 抚宁榆关站 h 总降水量为 mm, 为短时暴雨过程有个区域气象站降水量超过 mm, 最大出现在青龙曹碾 mm, 日时日 5 时强降水区在北中部, 日凌晨在沿海一带, 昌黎团林站小时最大降水量为.mm, 两次过程维持时间较长, 雨量分布比较均匀从图看出, 两次暴雨过程强降水落区不太一致, 过程位于海岸带 ~km; 过程位于北部山区, 但沿海降水量都大于 5mm 由于过程的大值区图两次暴雨过程秦皇岛区域气象站降水分布 ( 单位 :mm) 年月日时 5 日时 ; 年月日时日时位于北部山区, 且持续时间较长, 故造成的损失相对要大些据有关部门统计, 过程暴雨灾害中抚宁和卢龙县受灾较重, 其他县 ( 区 ) 为农田小范围内涝及低洼处积水, 因灾造成直接经济损失达万元过程暴雨过程有个县 ( 区 ) 出现不同程度灾情, 受灾人口达.9 万人, 农作物受灾面积 999.hm, 直接经济损失达 5. 万元在两次暴雨过程中, 秦皇岛市气象台将预警信号均提前升级为红色, 并发布重要气象专报和地质灾害预警, 提前对强降水过程进行了防御, 减小了气象灾害带来的损失天气背景和环流形势年月日时,5hPa 欧亚中高纬度呈一槽一脊型 ( 图略 ), 在东北以北有一低涡, 低涡中心经贝湖东侧向南甩下高空槽, 低涡和槽均配合有 - 和的冷中心, 秦皇岛处于槽前宽广的西南气流中,5hPa 急流轴从河套北边缘经张家口一直伸向黑龙江南部, 最大风速达 m/s 副热带高压稳定少动,5 线在附近沿渤海海岸线呈西南东北向, 此时 5hPa 从大兴安岭西侧经北京到河套存在切变线至日时高空槽移到了, 高空急流稳定少动而 5hPa 切变线东移到, 在秦皇岛区上游, 此时, 由山东半岛到辽宁东南部形成低空急流带年月日时,5hPa 欧亚中高纬度呈一槽一脊型 ( 图略 ), 副高稳定维持在附近, 且呈带状分布此时 hpa 在河套地区存在切变线, 由于低空水汽充沛, 切变线在向东北移动过程中, 在河北中北部低区发展为低涡, 产生秦皇岛北中部部部分地区的大暴雨天气日时以后随着系统东移和副高南落, 不断有冷空气下滑影响秦皇岛, 出现了沿海大暴雨天气中高纬度有利的环流形势配置为沿海暴雨的产生提供了背景场, 副热带高压稳定在附近 ( 渤海沿岸 ), 且呈带状分布, 两次暴雨过程均由高空槽与副热带高压共同作用产生强降水落区 ( 图 ) 分别位于高空急流出口右侧和低空急流入口左侧, 在低层切变线或低涡附近两次区域性暴雨的降水性质均为混合型降水, 但过程对流性更强从强降水时段典型物理量参数 ( 表 ) 可知, 两过程满足暴雨基本条件, 过程的 K 指数和相当位温明显高于过程, 说明过程的不稳定性较强, 过程的动力条件强盛 Advances in Meterlgical Science and Technlgy 气象科技进展 5()- 5

气象科技进展 5 图两次过程强降水综合配置图 a 年月日时 b 年月日时表秦皇岛站典型物理量参数时间 K指数/ 沙氏指数 SI / 5hPa水汽通量/g kg m s 5hPa相当位温/ 5hPa比湿/g kg 日时 5 日时 9 9 暴雨成因对比分析次是高空槽前的西南暖湿气流水汽通量辐合区和水.

综合分析各高度水汽条件两次暴雨过程四层比湿和相对湿度都比较大月可知降雨区上空气柱中的水汽条件非常有利于强降日时秦皇岛沿海比湿和相对湿度5hPa分别达g/ 水的产生过程湿层深厚维持时间较长对流性 kg % hpa分别达9g/kg % 5hPa分别达较强过程水汽集中短时水汽输送较强 g/kg 9% 95hPa分别达g/kg 99% 随着系.

3 气象科技进展 5 图两次过程强降水综合配置图 a 年月日时 b 年月日时表秦皇岛站典型物理量参数时间 K指数/ 沙氏指数 SI / 5hPa水汽通量/g kg m s 5hPa相当位温/ 5hPa比湿/g kg 日时 5 日时 9 9 暴雨成因对比分析次是高空槽前的西南暖湿气流水汽通量辐合区和水. 水汽条件汽通量散度负值区与暴雨的落区有较好的对应关系充足的水汽是形成暴雨的必要条件在暴雨过暴雨区水汽通量均超过了过程中水汽通量程中通常有显著的水汽输送条件强降水落区上空有辐合大值区从赤峰到河北东北部而过程中水汽丰富的水汽汇合由两次暴雨过程5 5 通量辐合区集中在内蒙古-北京-秦皇岛水汽通量散 95hPa的比湿和相对湿度地理分布图略可见度值更大最大可达综合分析各高度水汽条件两次暴雨过程四层比湿和相对湿度都比较大月可知降雨区上空气柱中的水汽条件非常有利于强降日时秦皇岛沿海比湿和相对湿度5hPa分别达g/ 水的产生过程湿层深厚维持时间较长对流性 kg % hpa分别达9g/kg % 5hPa分别达较强过程水汽集中短时水汽输送较强 g/kg 9% 95hPa分别达g/kg 99% 随着系. 不稳定条件统东移南压高湿区也随之南压月日时秦皇相当位温θe反映了大气的温湿状况它的分布反岛沿海比湿和相对湿度5hPa分别达g/kg % 映了大气中能量的分布等值线密集区为能量锋区 hpa分别达g/kg % 5hPa分别达g/kg 而暴雨的发生必需要有能量锋区的存在[] 由5hPa 9% 95hPa分别达g/kg 95% 上θe场图可以看出两次暴雨过程的θe的高值区从以上分析可知两次暴雨过程水汽条件充沛与水汽通量及水汽辐合区相对应秦皇岛位于高能舌湿层深厚 5hPa比湿大于g/kg 达到沿海暴雨指区中心值大于5K 暴雨北侧有θe等值线密集区标中层湿度小说明有干冷空气入侵有利于对流降随着系统东移和副高南落斜压性加强且不稳定区域水的产生 5 hpa是副高边缘sw暖湿气流输向东北方向移动产生沿海地区强降水 [9] 由乐亭探空站的大气温湿及稳定度参数表 S-急流作用下暖湿平流向西部岸区输送水汽这是可知暴雨发生之前秦皇岛沿海为层结不稳定状态沿海大暴雨的主要特征过程水汽条件明显优于过 K指数大于 SI指数小于满足河北海岸带暴雨指送水汽 5 95hPa是低层黄海渤海高湿区程所以过程对流性较强水汽通量表征水汽的来源水汽通量散度表征水标整层比湿积分 IQ 大于5g/kg 表示水汽含量是充足的随着暴雨的发生和副高南落各值向有汽的辐合和辐散 [] 由两次暴雨过程中95hPa的水汽利于层结稳定的方向发展通量和水汽通量散度图图可知两次过程中水汽通常用相当位温随高度的变化 θe/ p表示大气的稳定度当 θe/ p>时即当相当位温随高度降低时的主要通道主要来自于西太平洋-东海-黄海-渤海其 5hPa垂直速度/Pa s Advances in Meterlgical Science and Technlgy 气象科技进展 5-5

Special 专题 5 5 5.... 5. - - -5 - - - - --5.. - - -.. -- - - -5 5 5 -.

- 5 5 5 - (d) (c) 5 5 5 5 5 - - 5 5-5 5 图两次暴雨过程95hPa水汽通量矢量

5 UTC, 5hPa e UTC, 5hPa e 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 图

乐亭探空站两次暴雨过程大气温湿度及稳定度参数过程过程日: 日: 5日: 日: 日: 日: 大气层结处于对流不稳定

SI/... CAP/ J kg.. 5hPa以下大气处于不稳定状态为暴雨的发生积累 IQ/ g kg 55. 5.. 5 59.

4 Special 专题 (d) (c) 图两次暴雨过程95hPa水汽通量矢量 a和c 单位 g kg m s 和水汽通量散度 b和d 单位 -g kg s a b 年月日时 c d 年月日时 UTC, 5hPa e UTC, 5hPa e 图两次暴雨过程5hPa相当位温场单位 K 阴影区为θe高值区 a 年月日时 b 年月日时表乐亭探空站两次暴雨过程大气温湿度及稳定度参数过程过程日: 日: 5日: 日: 日: 日: 大气层结处于对流不稳定分析暴雨区上空相当位温沿9 的垂直剖面图图5 可见过程在秦皇岛以东有一相当位温高值区中心值达K 暴雨区上空 K/ 9 SI/... CAP/ J kg.. 5hPa以下大气处于不稳定状态为暴雨的发生积累 IQ/ g kg 了大量不稳定能量过程暴雨区上空5hPa以下大气 Advances in Meterlgical Science and Technlgy 气象科技进展 5-5 5

5 - 气象科技进展年月日时年月日时图 5 两次过程相当位温 ( 单位 :K) 沿 9 的高度 - 纬度剖面 ( 暴雨中心位于处, 红色代表地形高度 ) 处于对流稳定状态总之, 过程中各不稳定参数均优于过程, 说明过程表现出强烈的层结不稳定, 对流活动比过程旺盛动力条件分析两次过程的垂直速度剖面 ( 图 ) 可知, 两次过程的高低空垂直运动有较相似之处, 在附近存在明显的垂直运动大值区, 且上升速度在 5hPa 左右的高度表现最为强烈, 与暴雨落区有很好的对应关系细微之处在于, 过程中, 垂直速度大值区范围较广, 中心数值明显大于过程散度是反映辐合辐散的物理量, 从散度垂直剖面 ( 图 ) 可知, 两次过程辐散中心位于 ~hpa, Pressure (hpa) Pressure (hpa) (c) Height (km) Pressure (hpa) (d) Height (km) 图两次过程垂直速度 (a 和 c, 单位 : Pa s ) 和散度 (b 和 d, 单位 : - s ) 沿 9 的高度 - 纬度剖面 ( 红色代表地形高度 ) (a,b) 年月日时 ;(c,d) 年月日时 Advances in Meterlgical Science and Technlgy 气象科技进展 5()- 5

6 Special 专题辐合中心位于 5~hPa, 辐散轴与辐合轴上下对应比较一致, 都位于 9 附近, 但中心数值过程大于过程, 说明此时低层辐合高层辐散条件较好, 辐合中心和上升运动中心有较好的对应, 强烈的辐合上升运动为两次暴雨天气过程提供了很好的动力场. T9 降水预报效果检验应用 T9 数值预报产品的 h 实效降水预报, 与加密自动站实况降水资料对两次暴雨过程的降水预报进行检验, 发现过程中,T9 模式预报秦皇岛为大值区, 降水量小于 5mm, 明显比实况偏弱, 且降水中心位于天津静海一带, 与实况偏差较大过程中,T9 模式对秦皇岛北中部暴雨到大暴雨落区把握较好, 对南部沿海强降水区, 比实况偏弱总之, 两次暴雨过程中,T9 降水预报产品有一定的参考性, 但强降水中心都有偏差, 且过程预报效果明显不如过程当 T9 降水预报产品预报有大到暴雨, 且秦皇岛位于副高边缘, 如果综合其他有利条件, 可以考虑沿海出现暴雨到大暴雨的可能性因此,T9 预报大到暴雨可以作为秦皇岛暴雨预警的一个参考小结及讨论 ) 中高纬度有利的形势配置为沿海暴雨的产生提供了背景场, 两次过程均具有河北海岸带夏季暴雨的特征, 是典型的副高边缘大暴雨天气不同点在于影响系统和对流稳定度 ) 两次暴雨过程湿度层较深厚, 水汽输送路径相似, 边界层附近水汽的输送对降水起增大作用水汽通量辐合区与暴雨的落区有较好的对应关系 ) 两次过程 5hPa 相当位温 θ e 的高值区与水汽通量及水汽辐合区相对应, 代表了两次过程的不同落区 ; 过程表现出强烈的层结不稳定, 对流活动比过程旺盛 ) 当 T9 模式降水产品预报秦皇岛有大到暴雨, 且秦皇岛位于副高边缘, 此时应重点分析水汽通量辐合区高能舌和上升速度大值中心叠加区域 ; 如果该区域存在中尺度系统触发机制, 则该区域可能是沿海暴雨到大暴雨的落区参考文献 : [] 路爽, 廖国进, 候亚红. 一次沈阳地区暴雨过程分析. 安徽农业科学,, (9): 5-. [] 张杰, 张艳, 贾汉奎, 等. 鲁中山区一次暴雨大暴雨过程分析. 安徽农业科学,, (): [] 张少林, 王俊, 周雪松, 等. 山东. 致灾暴雨成因分析. 气象科技, 9, (5): 5-5. [] 毛冬艳, 乔林, 陈涛, 等. 年月日北京暴雨的中尺度分析. 气象, 5, (5): -. [5] 陈忠民, 何光碧, 崔春光. 对流湿度锋与低空急流的耦合 - 持续性暴雨维持的一种可能机制. 热带气象学报., (): -5. [] 许美玲, 段旭, 孙绩华, 等. 与低空急流相伴的暴雨天气诊断分析. 云南大学学报,, (): -. [] 林毅, 刘铭, 刘爱鸣. 高低空急流在闽西北大暴雨过程中的作用及数值模拟. 气象科学,, (): [] 李丹, 王昌双, 刘伟. 东北冷涡引发的局地暴雨数值模拟. 气象与环境学报, 9, 5(): 9-. [9] 王丽荣, 裴宇杰, 陈明轩, 等. 北京对流性天气的高空气候背景分析. 气象与环境学报, 5, (5): -. [] 陈传雷, 阎琦, 吴艳青, 等. 9 年月辽宁次局地短时暴雨过程对比分析. 气象与环境学报,, (): -. [] 管勇, 刘玉明, 胡丽华, 等. 广东两次特大暴雨成因的诊断对比. 气象科技,, (5): [] 李延江, 陈小雷, 张宝贵, 等. 渤海西海岸带大暴雨中尺度云团空间结构分析. 高原气象,, (): -. [] 李延江, 高岑, 周艳军, 等... 河北海岸带中 γ β 尺度大暴雨分析. 气象, 9, 5(): 9. [] 李延江, 陈小雷, 景华, 等. 渤海强对流天气监测及概念模型初建. 海洋预报,, (): 5-5. [5] 李延江, 张俊峰, 葛红萍. 海上偏东风对秦皇岛岸区降水及温度的影响. 安徽农业科学,, (): -. [] 王宏, 寿绍文, 王万筠, 等. 一次局地暴雨过程的湿位涡诊断分析. 自然灾害学报, 9, (): 9. [] 王宏, 马凤莲, 王万筠, 等. 湿位涡分析在河北东北部暴雨预报中的应用. 干旱气象,, (): -9. [] 杨晓亮, 李江波, 杨敏. 河北年月日局地暴雨成因分析. 气象,, (9): -5. [9] 陈忠明. 对流云团与低空急流耦合相互作用研究云团再生和维持的一种机制. 大气科学, 5, 9(): 9-5. [] 施望芝, 金琪, 郭施, 等. 湖北一次冰雹天气过程的落区诊断分析和预报. 热带气象学报., ():. Advances in Meterlgical Science and Technlgy 气象科技进展 5()- 5

气象第卷第期对流不稳定度

气象第卷第期对流不稳定度张芳华张涛周庆亮杨克明国家气象中心北京中国气象科学研究院灾害天气重点实验室利用上海自动观测站资料的逐小时分析资料水汽云图和多普勒雷达探测等资料对年月日上海飑线天气过程进行天气动力学诊断分析结果表明上海处在上干冷下暖湿的不稳定大气层结中对流层上层干冷空气的侵入和边界层暖湿气流强烈辐合是飑线天气的触发机制飑线以断续线型与后续线型相结合的型式形成在对流单体的右侧不断新生单体