第 1 期陈淑琴等 : 冷空气和热带低压共同作用下的一次暴雨预报失败原因分析 143 addition,thedurationoftherainstorm wasalsounderestimated.(2)thesecondstageoftheheavyrainfal happenedinthec

Size: px

Start display at page:

Download "第 1 期陈淑琴等 : 冷空气和热带低压共同作用下的一次暴雨预报失败原因分析 143 addition,thedurationoftherainstorm wasalsounderestimated.(2)thesecondstageoftheheavyrainfal happenedinthec"

接贲
5 years ago
Views:

1 第 44 卷第 1 期 2018 年 1 月气象 METEOROLOGICAL MONTHLY Vol.44 No.1 January 2018 陈淑琴, 徐邁, 曹宗元, 等,2018. 冷空气和热带低压共同作用下的一次暴雨预报失败原因分析 [J]. 气象,44(1): 冷空气和热带低压共同作用下的一次暴雨预报失败原因分析陈淑琴 1 徐邁 2 曹宗元 1 刘菡 1 陈梅汀 1 1 浙江省舟山市气象台, 舟山浙江省气象台, 杭州提要 : 利用 NCEP 再分析资料高空地面观测资料和雷达资料分三个阶段, 从水平垂直方向分析了 2014 年 8 月日冷空气和热带低压共同作用下的浙江暴雨过程中水汽输送垂直运动过程, 以及对流不稳定特征, 总结预报失败原因结果表明 :(1) 第一阶段浙北的暴雨主要是由冷锋引起的, 但南海热带低压的存在加强了西南暖湿气流, 使得北方冷空气与西南暖湿气流相遇, 产生变形场锋生作用预报偏小的原因主要是没有注意到热带低压的存在和影响, 其次是对降水时间的长度也估计不足 (2) 第二阶段浙中南的大暴雨, 水汽主要是由热带低压东侧和南侧的偏南或西南气流输送的热带低压在福建登陆后, 与冷空气相遇, 移动缓慢, 导致低层在浙南有中尺度辐合线长时间维持两个系统耦合, 产生了强烈的上升运动, 低层又有不稳定能量释放, 最终产生了大暴雨预报偏小的原因是对热带低压的作用估计不足 ( 包括水汽动力和不稳定能量方面 ) (3) 第三阶段预报偏大的原因主要是数值预报误差较大得出的一些启示 : 预报暴雨时要注意分析降水时间长度, 也应重视分析热力条件, 以及对数值预报的订正应用热带系统和中纬度系统相遇, 往往会造成大暴雨, 主要原因是两个系统耦合会造成强烈的上升运动, 同时两个系统对峙会使强降水区长时间维持在同一个地方, 热带系统附带的急流又提供了充足的水汽能量, 所以实际雨量往往会比数值预报更大关键词 : 热带低压, 冷空气, 暴雨中图分类号 : P456,P458 文献标志码 : A 犇犗犐 : /j.issn ResultsofaFailureForecastAboutaRainstorm Causedby ColdAirandTropicalLowPressure CHENShuqin 1 XU Yi 2 CAOZongyuan 1 LIU Han 1 CHEN Meiting 1 1Zhoushan MeteorologicalObservatoryofZhejiangProvince,Zhoushan Zhejiang MeteorologicalObservatory,Hangzhou 犃犫狊狋狉犪犮狋 :BasedontheNECP/NCARreanalysisdata,high levelandsurfaceobservationdataandradarda ta,thispaperanalyzesthethreestagesoftheheavyrainfalthatoccurredinzhejingprovinceduring18-20august2014.thewatervaportransmission,verticalmovementandconvectiveinstabilityoftherain stormareinvestigatedfrom horizontalandverticaldirections,sothelessonofafailureforecastcouldbe summarized.theresultsareasfolows.(1)thefirststageoftheheavyrainfalinnorthernzhejiangwas mainlycausedbythecoldfront,buttheexistenceofthetropicaldepressionplayedapositiverolein strengtheningwarm wetflowcomingfromsouthwest,makingthenorthcoldairmeetwiththewarm wet flow,whichinducedthefrontogeneticfunctioninthedeformationfield.so,theneglectedexistenceandin fluenceofthetropicaldepressionarethe maininaccuratereasonofthelessprecipitationforecast.in 国家自然科学基金青年科学基金项目 ( ) 和中国气象局预报员专项 (CMAYBY ) 共同资助 2017 年 2 月 28 日收稿 ; 2017 年 7 月 17 日收修定稿第一作者 : 陈淑琴, 主要从事天气预报工作 @qq.com

2 第 1 期陈淑琴等 : 冷空气和热带低压共同作用下的一次暴雨预报失败原因分析 143 addition,thedurationoftherainstorm wasalsounderestimated.(2)thesecondstageoftheheavyrainfal happenedinthecentralandsouthernzhejiang.thesoutherlyandsouthwesterlyflowaroundtheeastern orsouthernsideofthelowpressuredrewabundantwatervapor.therewasaslow movingcoldfrontthat resultedinthemaintenanceofthemesoscaleconvergencelineintheloweratmosphereforalongtimewhen thetropicaldepressionlandedatfujianprovince.thereexistedthecouplingofthetwosystems,genera tingstrongupward motion,andtheinstabilityenergyinthelowerlevelreleased.finaly,thesevere downpouroccurred.so,theunderestimatedinfluencesofthetropicaldepression (moisture,dynamicand instabilityenergyconditions)arethemaininaccuratereasonforthelessprecipitationforecast.(3)thebig errorofnumericalforecastingisacrucialreasonforoverestimatingtheprecipitationinthethirdstage.as aresult,wefindthatthedurationoftherainfal,heatconditionandcorrectionofnumericalforecasting playedimportantrolesinpredictingtheprecipitationofsuchrainstorm.besides,therewasstrongupward motioncausedbythecouplingoftropicalweathersystem and mid latitude weathersystem,and mean while,severeprecipitationareamaintainedatthesameplacewhenthetwosystemsconfrontedeachother. Whatis more,plentyof watervaporandenergybroughtbyjetcausedtheheavyrainfalfrequently. Therefore,theactualrainfalwasbiggerthantheforecastedrainfal. 犓犲狔狑狅狉犱狊 :tropicaldepression,coldair,heavyrainfal 引言热带系统和中纬度系统相互作用, 往往会造成大暴雨, 分为两种情况 : 一种是热带系统和中纬度系统相遇产生的强降水, 另一种是远距离作用产生的暴雨, 这与陈联寿等 (2002) 指出台风造成的四块暴雨区中的第三块和第四块相对应, 第三块暴雨区是指台风倒槽区或者台风减弱后留下的残涡倒槽区遇上冷空气结合后产生的暴雨, 第四块是远离台风的北方中纬度西风槽前这样的实例很多 :0716 号台风罗莎与冷空气结合在浙江上海造成的大暴雨 2012 年台风海葵在宁波象山登陆后减弱为热带低压, 在安徽江西和江苏产生了大暴雨上海大暴雨, 最强降水 mm h -1, 当时在香港广东有 0812 台风鹦鹉 2011 年 7 月 21 日北京特大暴雨历史罕见, 当时在南海有一个热带低压, 即将生成为热带气旋 (TC) 这些都是热带系统与中纬度系统相互作用产生的暴雨, 有直接作用, 也有间接作用, 其中的影响机制也有过一些研究项素清 (2003) 及陈小芸等 (2004) 分析发现, 冷空气侵入热带低压环流残体触发不稳定能量释放, 导致中小尺度系统发展台风罗莎 ( 刘晓波等,2008) 对上海造成的降水, 冷空气侵入时间与上海降水开始时间非常吻合, 干冷空气南下和台风外围暖湿气流北上使辐合加强, 为激发台风外围中尺度对流云团提供了动力抬升机制范学峰等 (2007) 对 0418 号台风艾利造成河南东部大暴雨过程分析表明台风倒槽外围的东南急流为暴雨提供了水汽条件和热力条件, 台风倒槽顶部的强辐合作用则是暴雨发生发展的动力机制孙欣和陈传雷 (2009) 对辽宁的一次暴雨分析指出北上热带气旋携带的暖湿空气为暴雨提供了热力条件, 并使低空偏南急流加强维持, 为暴雨提供了必要的动力和水汽条件张清华等 (2012) 对 0903 号热带风暴莲花外围环流在粤东引发特大暴雨过程进行诊断分析, 结果表明 : 台风低槽外围的西南急流为特大暴雨提供了充沛的水汽条件和热力条件 ; 暴雨区上空存在强对流性不稳定层结周福等 (2014) 对 2013 年 10 月 7 9 日台风菲特登陆减弱后浙江异常强暴雨事件的分析认为 : 由于北侧的弱冷空气从近地层渗透流入, 导致垂直涡度加强, 上升气流增强, 低层能量锋区堆积, 辐合增强, 诱生中小尺度系统而产生的谢惠敏等 (2016) 认为在菲特强降水第二阶段, 菲特的环流已经基本消散, 超强台风丹娜丝与冷空气的共同作用主导了这一阶段强降水的发生孙力等 (2015) 利用中尺度非静力模式 WRF 对 2012 年第 15 号台风布拉万在中国东北地区造成的暴雨过程进行了数值模拟, 结果表明 : 由于冷空气侵入造成了在台风环流西北侧湿等熵面的陡立倾斜和水平风垂直切变的增强, 导致了气旋性涡度的显著增强, 气旋性涡度增强造成的强烈上升运动将降水区东南侧输

3 144 气象第 44 卷送过来的暖湿空气向上输送, 从而导致了暴雨的发生曹晓岗和王慧 (2016) 分析了一次远距离台风与北方扩散南下冷空气共同影响产生在上海及周边地区的大暴雨过程, 发现北方扩散南下冷空气与台风北侧外围的东风急流汇合使得辐合抬升得到加强梁军等 (2015) 对比分析影响辽东半岛两个台风米雷 (Meari) 和梅花 (Muifa) 暴雨环流特征, 两个台风均进入西风槽区而变性, 但两者影响辽东半岛时处于不同的变性阶段, 因而降水强度不同由于热带系统与中纬度系统相互作用的过程非常复杂, 暴雨产生的机理目前尚不是非常清楚, 预报有很大的难度, 有必要进一步深入地进行研究 2014 年 8 月日, 受冷空气和热带低压的共同影响, 福建浙江大部分地区出现暴雨, 部分地区达大暴雨, 瓯江发生流域性洪水, 温州丽水金华绍兴等地发生了山体滑坡农田受淹道路中断堤防和房屋受损等灾情这次过程前期主要是受冷锋影响, 热带系统间接影响, 中期是由冷空气和热带低压共同影响, 热带低压还有登陆变性过程, 后期是由变性后的低涡影响, 是一个比较复杂的过程, 当时的预报比实况偏小, 对这次过程的预报思路进行梳理对大暴雨产生的原因进行分析, 可以进一步了解热带系统和中纬度系统相互作用产生暴雨的机制, 为此类暴雨的预报提供经验 1 降水实况和大气环流背景 2014 年 8 月日, 受冷空气和热带低压的共同影响, 浙江省大部分地区出现暴雨, 部分地区达大暴雨量级全省平均降雨量 133 mm, 其中丽水宁波台州金华面雨量都在 150mm 以上, 舟山 96.5mm 全省有 87 座中小型水库超汛限水位, 丽水城区缙云县城受淹, 倒塌房屋 466 间, 直接经济损失 8.6 亿元 8 月 18 日, 高空 500hPa 为两槽一脊型, 贝加尔湖地区为高压脊, 东北有一冷涡, 巴尔喀什湖地区和我国东部地区分别有两支深厚的大槽, 我国东部地区的大槽槽底到达 30 N 附近, 槽上有冷平流, 引导冷空气南下在四川附近有一支较弱的南支槽逐渐东移副热带高压 588dagpm 线西脊点在 24 N, 114 E 附近在菲律宾以西有一热带低压, 缓慢朝西北偏北方向移动低层 850hPa 在黄海有一低压, 低压西南侧有一东北西南走向切变线地面在黄海到舟山沿海有一条冷锋, 浙江中部形成一条东北西南走向的暴雨带全省面雨量达 41.4 mm, 其中绍兴衢州金华和杭州四个地区面雨量超过 50 mm 累计雨量最大为绍兴柯桥区钱清 162.6mm, 小时最大雨强为丽水 57.4mm, 同时, 浙南和东南沿海地区出现 50 多站 ( 含自动气象站 )8~ 9 级雷雨大风 19 日 500hPa 东亚大槽南压到 30 N 以南, 南支槽东移至江西到广西一带, 南海热带低压环流不明显, 但 700hPa 以下还可看到明显的低压环流, 并且在福建登陆, 热带低压云系和冷锋云系相接, 发展加强, 在福建浙江产生强烈的暴雨热带低压随着高空槽前西南气流朝东北方向移动,19 日半夜进入浙江境内, 低压强度略有加强, 在浙江南部地区产生很强的降水, 浙江全省面雨量达 62.4 mm, 最大丽水达 104.6mm, 累计雨量最大的自动站为温州龙湾区永强 mm, 小时最大雨强瑞安宁益达 88.4mm 20 日 500hPa 东亚大槽进一步南压, 甚至在安徽境内生成一个低涡低层热带低压已经变性为温带低涡, 朝东北方向移动, 中午在杭州湾入海进入舟山海域, 强度加强,5 个小时地面中心最低气压从 1006hPa 下降到 1003hPa, 舟山海域出现 11 级大风, 在宁波北部杭州湾海面产生暴雨, 雨量 50~ 100mm 这次暴雨过程历时三天, 从主要影响系统来看可以分为三个阶段 : 第一个阶段是 18 日, 主要强降水在浙江中北部地区, 降水带呈东北西南走向, 主要是由冷锋产生的降水, 第二阶段是 19 日下午到 20 日早晨, 主要由热带低压和冷锋共同作用产生的暴雨, 也是最强烈的阶段, 第三阶段是 20 日 08 时后由变性后的低涡在浙江境内产生的降水下面利用常规高空地面资料雷达资料数值预报资料 NCEP 再分析资料 ( 水平分辨率为 1 1 ) 计算各种物理量, 分三个阶段分别分析其预报失误原因 2 第一阶段预报失误原因分析 18 日舟山台只报了阵雨, 实况 18 日 08 时至 19 日 08 时舟山南部地区中到大雨, 北部出现了暴雨, 雨量达 90mm, 全省 24h 雨量有两条超过 50 mm 的雨带当时考虑的是 18 日 500hPa 高空槽虽然深厚, 但距离还较远,700hPa 有西南急流, 但没有

4 第 1 期陈淑琴等 : 冷空气和热带低压共同作用下的一次暴雨预报失败原因分析 145 明显的风向风速辐合,850hPa 有一条冷式切变线影响, 但没有急流, 西南风速只有 4~6m s -1 主要影响天气系统就是冷锋, 一般情况下, 冷锋不太容易产生很强的降水, 数值预报浙北的雨量也报得很小从雷达拼图 ( 图略 ) 上可以看到 18 日浙江省一直有一条东北西南走向的带状回波维持, 东移的速度非常缓慢雨带主体的回波并不强, 没有小时雨强大于 20mm 的强降水, 但是由于单体的移动方向和回波带走向一致, 使降水长时间地经过同一个地方, 形成列车效应虽然降水强度不强, 但是由于西面强盛的副热带高压阻挡, 冷锋移动缓慢, 降水持续时间长, 从而达到暴雨的量级而在这条雨带的东面逐渐发展了一条强对流回波带, 出现了短时强降水和雷雨大风, 从而也达到了暴雨当时没有注意到南海还有一个热带低压, 这个低压比较弱, 在 700hPa 以上没有明显的反映, 主要在 925hPa 反映最明显, 在云图上有明显的云团, 中央气象台没有编号, 日本气象厅有编号 18 日 08 时 850hPa( 图 1a) 流场图上可以看到在南海有一气旋性环流中心, 在黄海有一温带气旋, 其东南侧有一低压槽, 引导北方的冷空气到达浙江, 南方地区全部盛行西南暖湿气流, 两支气流在浙江北部汇合, 形成变形场, 有利于锋生, 低层的水平温度梯度不断增大水汽通量大值区一个是在华西到华南, 从孟加拉湾和北部湾输送水汽, 另一个是在浙江沿海, 由沿海的西南气流输送水汽 08 时在杭州湾地区有一个 g cm -2 hpa -1 s -1 的水汽通量辐合中心 14 时 ( 图 1b) 冷锋略东移, 南海热带低压也有所北抬, 南北两支气流的交汇更加明显, 辐合上升运动更强烈,700hPa 垂直速度中心由 08 时的 -0.1 Pa s -1 上升到 -0.4Pa s -1, 浙北的水汽通量辐合中心达 g cm -2 hpa -1 s -1, 并且呈东北西南走向, 与强降水带走向一致此阶段降水过程主要是由冷锋引起的, 但通常情况下, 单纯的冷锋很难产生暴雨, 南海热带低压的存在, 加强了西南暖湿气流和水汽输送, 产生对流不稳定能量, 并且使得北方冷空气与西南暖湿气流交汇, 产生变形场锋生作用, 所以也对浙江的暴雨产生了积极作用 3 第二阶段预报失误原因分析第二阶段是日早晨, 也是最强烈的阶段, 强降水主要在浙江南部的台州金华丽水温州地区, 一般雨量都在 100 mm 以上, 温州部分地区 200mm 以上浙江省气象台预报了大到暴雨, 局部大暴雨, 但与实况比还是偏小很多分析原因主要是对热带低压的影响估计不足 19 日热带低压在福建南部登陆, 一般情况下热带系统登陆后很快减弱, 但实际上此热带低压从福建进入浙江的过程中并没有减弱, 还略有增强, 对浙江暴雨的产生从水汽动力热力条件各方面都起到了积极的作用图年 8 月 18 日 08 时 (a),14 时 (b) 第一阶段暴雨发生时 850hPa 水汽通量散度 ( 虚线, 单位 :10-7 g cm -2 hpa -1 s -1 ) 和流场的分布 Fig.1 Moisturefluxdivergenceat850hPa(dashline,unit:10-7 g cm -2 hpa -1 s -1 ) andflowfieldonthefirststageoftherainstormat08:00bt (a) and14:00bt (b)18august2014

5 146 气象第 44 卷 3.1 水汽条件分析在 18 日 08 时, 浙江省上空的水汽主要来源于北部湾和孟加拉湾 ( 图 1a), 到了 18 日 14 时 ( 图 1b), 来自北部湾的水汽通量减弱, 来自热带低压东侧的水汽通道已经建立, 而这支水汽也是 18 日浙江东部强对流降水的主要水汽来源图 2 是 19 日 14 时至 20 日 02 时水汽通量 700hPa 分布及沿 120 E 经向垂直剖面 19 日 14 时 ( 图 2a), 浙江仍有东西两支水汽通道影响, 垂直方向看 ( 图 2d) 水汽通量随高度向北方倾斜, 有两个大值中心, 一个在底层, 由于山脉的阻挡, 并未进入浙江, 一个在 700hPa ( 中心值为 14g cm -1 hpa -1 s -1 ) 到了 19 日 20 时 ( 图 2b), 随着热带低压沿副热带高压边缘北上, 西路水汽被热带低压切断, 输入到热带低压环流中, 再经由热带低压东侧偏南气流向北输送, 两支水汽合并加强,700hPa 浙江南面水汽通量中心值加强到 16g cm -1 hpa -1 s -1,500hPa 以下水汽通量都超过 12g cm -1 hpa -1 s -1 ( 图 2e) 20 日 02 时 ( 图 2c), 来自南海的水汽仍全部经由热带低压东侧输送到浙江省上空, 而热带低压因为得到来自西南季风的水汽输送, 其强度得以维持和加强, 并且华南沿海的水汽通量也比 19 日 14 时有所增强垂直方向 ( 图 2f) 水汽通量进一步向北向上发展因此, 伴随热带低压北上, 两支水汽合并加强是 19 日浙江大暴雨的重要原因 3.2 动力热力条件分析首先分析一下热带低压登陆后的强度变化情况 19 日 08 时 ( 图 3a), 热带低压在福建南部登陆, 925hPa 中心最低高度是 76dagpm, 在浙江南部到江西湖南为等温线密集的锋区 14 时 ( 图 3b), 热带低压北抬, 浙南的锋区略有南压, 中低纬两系统靠近, 等温线梯度加大锋区北部为东北气流, 锋区南部为偏南气流, 在浙南形成了一条切变线, 这条切变线加强了低层的辐合上升运动同时热带低压的中心最低高度变为 75dagpm, 到 20 时 ( 图 3c) 热带低压的中心最低高度变为 74dagpm, 说明这个热带低压在登陆后并没有减弱, 反而略微有些加强垂直速度的变化也能证实这一点,14 时 500hPa 低压中心附近最大的垂直速度为 -0.7Pa s -1,20 时迅速增大到 -1.1Pa s 时热带低压继续北抬, 冷图年 8 月 19 日 14 时 (a,d),20 时 (b,e),20 日 02 时 (c,f) 风场和水汽通量 ( 单位 :g cm -1 hpa -1 s -1 ) 700hPa 分布 (a,b,c) 及沿 120 E 经向垂直剖面 (d,e,f) Fig.2 Windfieldandwatervaporfluxat700hPa(a,b,c;unit:g cm -1 hpa -1 s -1 )and verticalcross sectionofwatervaporfluxalong120 E (d,e,f)at14:00bt (a,d)and 20:00BT (b,e)19and02:00bt (c,f)20august2014

6 第 1 期陈淑琴等 : 冷空气和热带低压共同作用下的一次暴雨预报失败原因分析 147 图年 8 月 19 日 08 时 (a),14 时 (b),20 时 (c) 和 20 日 02 时 (d)925hpa 高度场 ( 黑色线, 单位 :dagpm) 温度场 ( 红色线, 单位 : ) 及平均风 Fig.3 Heightfieldat925hPa(blacklines,unit:dagpm),temperaturefield (redlines,unit: )andwindfieldat08:00bt (a),14:00bt (b)and 20:00BT (c)19,and02:00bt (d)20august2014 锋锋区停滞不动,925hPa 浙南的切变线仍然维持, hPa 在浙南没有明显的风向切变, 但有明显的风速切变,700hPa 浙南为偏南风 10 m s -1, 福建北部为偏南风 14 m s -1, 所以低层的辐合特别强烈, 这是浙南强降水的一个动力条件 20 日 02 时 ( 图 3d), 低压中心 <74dagpm 的范围进一步扩大, 已经进入等温线密集的锋区, 它的温度水平分布变得不对称, 从垂直分布来看, 从 925~700hPa 向西北方倾斜, 已经变性为一个温带的低涡了冷空气与热带低压相遇, 导致低层中尺度辐合线长时间维持, 是这阶段浙南大暴雨的一个动力原因热带低压在登陆后没有减弱, 反而略有加强这主要的原因应该是 500hPa 华南地区有一支深厚的南支槽, 热带低压正处于槽前, 有较强的正涡度平流随着南支槽的东移, 福建境内的正涡度平流越来越强,19 日 20 中心达 s -2 ( 图 4a), 正好处于低层低压所在的位置, 非常有利于低层低值系统的发展低压东侧低空的偏南急流到达 27 N 后, 遇上冷锋, 沿着冷锋前沿上升 ( 图 4b), 上升气流一直延伸到 200hPa 以上北方冷锋锋区等位温线密集, 而且陡立, 根据湿位涡理论 ( 吴国雄等, 1995), 在湿位涡守恒的制约下, 由于相当位温面的倾斜, 大气水平风垂直切变能够导致垂直涡度显著发展, 倾斜越大, 气旋性涡度越剧烈, 这种涡度的增长称为倾斜涡度发展, 这使得低压强度维持, 并且向西北倾斜, 变性为温带低涡由于 500hPa 华东地区一直有一支深厚的西风槽, 槽前正涡度平流引起上升运动, 而低层 ( 图 3) 浙南地区一直有西南气流与偏东气流形成的切变线, 产生辐合上升运动, 垂直速度沿 120 E 剖面的图上 ( 图 4c) 可以看到有两个中心, 一个在 30 N 附近, 主要在 850hPa 以上, 这是由中纬度系统冷锋引起的,

7 148 气象第 44 卷图年 8 月 (a)19 日 20 时 500hPa 高度场 ( 黑实线, 单位 :dagpm) 和涡度平流 ( 虚线, 单位 :10-10 s -2 ),(b)20 日 02 时沿 120 E 剖面的流线假相当位温 ( 单位 :K), (c)19 日 14 时和 (d)20 日 02 时沿 120 E 剖面的垂直速度 ( 单位 :Pa s -1 ) Fig.4 Heightfieldat500hPa(blacklines,unit:dagpm)andvorticityadvection (dotedlines,unit:10-10 s -2 )at20:00bt19august(a),profileofstreamline andpotentialpseudo equivalenttemperature(unit:k)along120 Eat02:00BT 20August(b),profileofverticalspeed (unit:pa s -1 )along120 E at14:00bt19 (c)and02:00bt20 (d)august2014 一个在 27 N, 位置较低, 这主要是由低层辐合上升引起随着冷锋南压, 热带低压北上, 这两个中心逐渐靠近合并, 形成一个中心 ( 图 4d), 强度大大加强, 达到了 -2.1Pa s -1, 高度也伸展到了 400hPa, 这是非常强的上升运动第二阶段的降水也有一些强对流性质的特征, 温州雷达产品显示 19 日下午组合反射率最强回波达 60dBz, 顶高最高达 15km, 部分小时雨强达到 50~80mm 计算 MPV1 诊断不稳定情况 19 日 14 时 ( 图 5a)850hPa 福建有一负值中心, 达 -0.8 PVU, 是由热带低压形成的不稳定区 19 日 20 时 ( 图 5b) 负值中心北抬到浙闽交界处, 说明有不稳定能量向浙南输送, 使浙南的大气层结变得更加不稳定, 有利于对流的发展而且负值中心北侧 MPV1 梯度很大, 暴雨一般发生在 MPV1 梯度很大的负值一侧, 浙南正处于这种情况下 4 第三阶段预报失误原因分析第三阶段在浙江境内产生的降水整体较弱, 仅时在杭州湾附近有暴雨, 局地性较强舟山台预报 19 日下半夜到 20 日白天有大到暴雨, 实况全市为中到大雨过程, 预报偏大当时考虑从 EC 预报的各层形势场和物理量看, 都是预报大到暴雨比较合适 20 日 08 时 500hPa 东亚大槽进一步南压, 甚至在安徽境内生成一个低涡, 槽前在沿海有一条水汽输送带 700 和 850hPa 东南沿海有西南急流, 低层热带低压已经变性为温带的低涡, 从浙江西南地区朝东北地区移动,08 时 850hPa 在低涡东北方有暖切变影响舟

8 第 1 期陈淑琴等 : 冷空气和热带低压共同作用下的一次暴雨预报失败原因分析 149 图年 8 月 19 日 14 时 (a),20 时 (b)850hpampv1 ( 单位 :10-1 PVU) Fig.5 TheMPV1at850hPa(unit:10-1 PVU)at14:00BT (a)and 20:00BT (b)19august2014 山地区,14 时低涡中心到达舟山地区, 动力抬升条件依然很好从物理量场来分析, 也有利于强降水, EC 预报 20 日 11 时舟山的自由对流高度很低, 有不稳定能量,CAPE 达 746J kg -1,K 指数也达 38, 各家数值预报模式的雨量预报也报得比较大但实况是强降水的范围较小, 位置偏西, 仅在杭州湾海面宁波慈溪上海南汇奉贤有暴雨发生, 舟山只有中到大雨分析原因 20 日热带低压北上后, 低层的水汽输送减弱, 降水范围减小在低涡的移动过程中,925hPa 低涡的南面基本上没有降水, 降水都在低涡附近或北面, 原因可能是因为垂直运动向北倾斜,700 和 500hPa 的垂直速度中心都在 925hPa 低涡的北面第二个原因低涡移动速度较快, 比各家数值预报的都偏快, 数值预报低涡下午入海, 实际根据地面自动站的气压场和风场分析,10 时就在宁波慈溪入海了, 并且地面低压入海的位置比数值预报偏西, 这样强降水中心位置偏西, 降水的时间缩短, 所以舟山整体的雨量就小了热带系统进入西风带后北上的速度往往比数值预报偏快 5 结论对这次暴雨过程分三个阶段分别总结其预报失误原因, 可以得出以下结论 : (1) 第一阶段降水主要是由冷锋引起的, 但南海热带低压的存在也起了积极的作用, 加强西南暖湿气流输送, 使得北方冷空气与西南暖湿气流相遇, 产生变形场锋生作用预报偏小的原因主要是没有注意到热带低压的存在和影响, 其次对降水时间的长度也估计不足, 没有想到冷锋降水移动如此缓慢 (2) 第二阶段强降水主要发生在浙南, 是由热带低压和冷锋共同作用产生的暴雨, 也是最强烈的阶段水汽主要是由热带低压东侧和南侧的偏南或西南气流输送的热带低压在福建登陆后, 与冷空气相遇, 移动缓慢, 导致低层在浙南有中尺度辐合线长时间维持两个系统耦合, 产生了强烈的上升运动, 低层又有不稳定能量要释放, 最终产生了大暴雨预报偏小的原因是对热带低压的作用估计不足 ( 包括对热带低压环流的水汽输送动力抬升不稳定能量估计不足 ) (3) 第三阶段预报偏大的原因主要是数值预报误差较大, 热带低压变性北上后, 移动速度快, 水汽输送减弱, 对此预计不足总的体会和启发如下 : (1) 暴雨三要素 : 充足的水汽供应强烈的上升运动较长的持续时间预报员在预报时是比较重视分析前两项, 对影响时间的分析不够重视 (2) 预报暴雨雨量时也应重视分析热力条件, 在对流不稳定情况下雨强大, 也会导致过程雨量大 (3) 注意数值预报的订正应用, 数值预报的形势场有时也不准确, 热带系统进入西风带时移动速度往往比数值预报快, 类似的经验要进行总结

9 150 气象第 44 卷 (4) 热带系统和中纬度系统相遇, 往往会造成大暴雨, 主要原因是两个系统耦合会造成强烈的上升运动, 同时两个系统对峙会使强降水区长时间维持在同一个地方, 热带系统附带的急流又提供了充足的水汽能量, 所以实际雨量往往会比数值预报更大, 这在实际业务中值得注意致谢 : 国家气象中心郑永光教授在绘图上的指导与帮助! 参考文献曹晓岗, 王慧, 上海远距离台风大暴雨影响分析 [J]. 气象,42(10): 陈联寿, 徐祥德, 罗哲贤, 等,2002. 热带气旋动力学引论 [M]. 北京 : 气象出版社 : 陈小芸, 黄姚钦, 炎利军,2004. 台风倒槽局地性强降雨分析 [J]. 气象科技,32(2): 范学峰, 吴蓁, 席世平,2007.AERE 台风远距离降水形成机制分析 [J]. 气象,33(8): 梁军, 李英, 张胜军, 等,2015. 影响辽东半岛两个台风 Meari 和 Mui fa 暴雨环流特征的对比分析 [J]. 大气科学,39(6): 刘晓波, 邹兰军, 夏立,2008. 台风罗莎引发上海暴雨大风的特点及成因 [J]. 气象,34(12):72 78,132. 孙力, 董伟, 药明, 等, 号布拉万台风暴雨及降水非对称性分布的成因分析 [J]. 气象学报,73(1): 孙欣, 陈传雷,2009. 环高热带风暴登陆后路径分析及其对辽宁暴雨影响 [J]. 气象科学,29(4): 吴国雄, 蔡雅萍, 唐晓菁,1995. 湿位涡和倾斜涡度发展 [J]. 气象学报,53(4): 项素清,2003. 热带低压环流引发的中尺度特大暴雨过程分析 [J]. 气象科技,31(1):38 41,49. 谢惠敏, 任福民, 李国平, 等,2016. 超强台风丹娜丝对 1323 号强台风菲特极端降水的作用 [J]. 气象,42(2): 张清华, 吴建成, 刘蕾, 等,2012. 热带风暴莲花外围特大暴雨的成因分析 [J]. 气象,38(5): 周福, 钱燕珍, 朱宪春, 等,2014. 菲特减弱时浙江大暴雨过程成因分析 [J]. 气象,40(8):

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

第 1 期 陈淑琴等 : 冷空气和热带低压共同作用下的一次暴雨预报失败原因分析 143 addition,thedurationoftherainstorm wasalsounderestimated.(2)thesecondstageoftheheavyrainfal happenedinthec

第 1 期陈淑琴等 : 冷空气和热带低压共同作用下的一次暴雨预报失败原因分析 143 addition,thedurationoftherainstorm wasalsounderestimated.(2)thesecondstageoftheheavyrainfal happenedinthec