第 32 卷第 5 期 2014 年 10 月 干旱气象 JournalofAridMeteorology Vol.32 No.5 Oct,2014 苗爱梅, 王洪霞, 李苗, 等.2011 年 7 月 29 日山西大暴雨过程的多尺度特征 [J]. 干旱气象,2014,32(5):798-809,[MIAOAimei,WANG Hongxia,LIMiao,etal.AnalysisontheMulti-ScaleCharacteristicsoftheRainstorminShanxiProvinceon29July2011[J].JournalofAridMeteorol ogy,2014,32(5):798-809],doi:10.11755/j.isn.1006-7639(2014)-05-0798 2011 年 7 月 29 日山西大暴雨过程的多尺度特征 苗爱梅 1, 王洪霞 1, 李苗 2, 逯张禹 3 4, 郝振荣 (1. 山西省气象台, 山西太原 030006;2. 山西省气象服务中心, 山西太原 030002; 3. 山西省农业科学院农业科技信息研究所, 山西太原 030006;4. 山西省气象信息中心, 山西太原 030006) 摘要 : 利用 1 1 的 NCEP 再分析资料 红外辐射亮温 (TBB) 多普勒雷达和气柱水汽总量等资料, 对 2011 年 7 月 28~29 日发生在山西境内的区域性暴雨进行多尺度特征分析 结果表明 :(1) 乌拉尔山阻高崩溃, 西风槽东移 副高进退是此次暴雨发生的环流特征 ;(2)850hPa 低涡切变和 700hPa 暖式切变线及地面冷锋是暴雨发生的中 α 尺度触发系统 ;(3)>30dBZ 的雷达回波呈南北向位于地面冷锋与 700hPa 切变线之间, 雷达回波随地面冷锋和 700hPa 切变线的东移而东移 ;(4) 低空低涡切变受 500hPa 强盛西南气流的引导向东北移动, 暴雨落区始终与低涡切变相伴随 ;(5) 暴雨过程山西境内共有 9 个中 β 尺度对流云团活动, 山西西南部的暴雨主要由 5 个中 β 尺度对流云团的相继移入并在自动站极大风速风场切变线附近触发对流发展所致 ; 山西东南部的大暴雨则是 3 个中 β 尺度对流云团合并发展的结果, 中 γ 尺度气旋是导致局地大暴雨发生的直接影响系统 ;(6) 暴雨发生在气柱水汽总量空间分布图中水汽锋的南部和东部及靠近气柱水汽总量的大值区一侧, 水汽锋的形成比降水开始提前 17h, 比暴雨发生提前 24h 以上, 对暴雨的短期 短时预报有指示意义 关键词 : 大暴雨 ; 多尺度特征 ; 中 γ 尺度气旋文章编号 :1006-7639(2014)-05-0798-12 doi:10.11755/j.isn.1006-7639(2014)-05-0798 中图分类号 :P426.6 文献标识码 :A 引 言 随着高时空监测站网的建立, 中外学者利用高时空分辨率观测资料对 MCS 的空间和热动力结构进行了大量分析, 并积累了许多观测事实和研究成果 [1-19] [1] 对于梅雨锋上的 MCS,Ninomiya 等利用卫星 雷达资料研究了梅雨锋上 MβCS MγCS 的结构 [2] 和演变, 周海光等利用雷达风场反演对造成梅雨锋上局地暴雨的 MβCS MγCS 的三维动力结构进行了分析 相比之下, 对于北方大暴雨的多尺度特征却研究甚少 本文应用高时空分辨率监测资料, 对山西 2011 年 7 月 28~29 日的中尺度对流系统的多尺度空间 热动力结构进行详细分析, 力图更清楚地认识这类可造成暴雨等灾害天气的对流系统, 从而提高对中尺度灾害性天气的预报能力 1975 年,Orlanski [16] 按 尺度大小将 MCS 划分为 MαCS MβCS MγCS, 水平尺度分别为 200~2000km 20~200km 和 2~20km, 本文采用此标准 1 暴雨概况和环流背景 1.1 暴雨概况 2011 年 7 月 28 日 20:00 至 29 日 20:00, 山西省 19 个县市 160 个乡镇出现了暴雨, 其中 2 个县市 10 个乡镇降水量超过 100.0mm 大暴雨中心有 2 个, 一个位于山西西南部的吉县和乡宁县的交界处关王庙, 另一个位于山西东南部晋城陵川县的王莽岭 ( 图 1a); 强降水主要分为 2 个时段, 第一个时段在 29 日 05:00~12:00, 造成了临汾大部 晋中西南部局部和晋城局部地区的暴雨天气, 暴雨中心乡宁县关王庙和陵川县王莽岭 24h 降水量分别为 收稿日期 :2014-02-17; 改回日期 :2014-04-11 基金项目 : 山西省科技攻关项目 基于 GIS 的极端气象灾害预警与评估集成系统 中国气象局行业公益项目 华北东北暴雨的发生发展特点及预报技术研究 中国气象局关键技术集成与应用项目 山西省中尺度天气分析业务建设 中国气象局预报员专项 2011 年山西暴雨的多尺度特征对比分析 和 2012 年相似环流背景下山西暴雨过程对比分析 共同资助作者简介 : 苗爱梅 (1960-), 女, 山西长治人, 正研级高工, 主要从事中短期 短时天气预报技术和灾害性天气预报技术研究.E-mail: mam1226@163.com
第 5 期 苗爱梅等 :2011 年 7 月 29 日山西大暴雨过程的多尺度特征 799 128.6mm 和 158.0mm,1h 最大降水量分别为 49. 6mm 和 72.8mm( 图 1b 图 1c); 第二个时段在 29 日 12:00~20:00, 造成忻州东部 太原和阳泉等地局部地区的暴雨天气 图 1 2011 年 7 月 28 日 20 时至 29 日 20 时降水量空间分布 (a) 暴雨中心乡宁关王庙及吉县 (b) 和陵川王莽岭 (c)29 日逐时降水量 Fig.1 Thedistributionof24hprecipitationfrom20:00on28Julyto20:00 on29july2011(a),theevolutionofhourlyprecipitationinthestorm centersguanwangmiao,jixian(b)andwangmangling(c)on29july(units:mm) 1.2 环流背景 2011 年 7 月 21 日 20 时,500hPa 上,55 N~ 65 N 45 E~55 E 附近阻塞高压形成, 对应 50 N~ 55 N 60 E~70 E 附近切断低压形成 22 日 20 时, 阻塞高压稳定维持, 由于冷空气的不断补充, 切断低压不断加强 受强大的副热带高压的阻挡,22 ~24 日阻塞高压和切断低压稳定维持 25 日 20 时, 阻塞形势崩溃, 切断低压强度减弱并开始东移, 26 日 20 时与西伯利亚补充南下的冷空气结合形成深厚的低槽 27~28 日, 低槽东移, 副热带高压西伸,5880 gpm 特征线西脊点伸至 110 E 附近,28 日 20 时,5 880gpm 副高特征线突然北抬至山西省与河北省的南部边缘, 北边界位于 30 N~37 N 之间, 西风槽前西南暖湿气流与副高边缘西南暖湿气流合并加强, 为暴雨的产生提供了水汽和能量条件 29 日 08 时, 西风槽进一步东移, 副高迅速东退南压, 暴雨发生在乌拉尔山阻高崩溃 副高进退的环流背景下 ( 图略 ) 1.3 流型配置与暴雨落区由图 2 可知,29 日 05~12 时第一个降水时段, 临汾大部 晋中西南部局部和晋城局部地区的暴雨 和大暴雨天气, 主要与 850hPa 和 700hPa 的低涡及低涡切变线相对应, 暴雨发生在 850hPa 低涡的一 四象限, 大暴雨发生在低涡中心 ( 如乡宁县关王庙大暴雨 ) 及 850hPa 与 700hPa 暖式切变线之间 ( 如陵川县王莽岭大暴雨 ); 低涡及低涡切变线随 500 hpa 引导气流在东移过程中北抬, 暴雨区随低涡及低涡切变线的东北移动而移动 ;29 日 12~20 时第二个降水时段, 造成忻州东部 太原和阳泉等地局部地区的暴雨天气主要与 850hPa 低涡及低涡切变线以及 700hPa 暖式切变线的东移北上相关, 暴雨发生在 850hPa 与 700hPa 暖式切变线所控制的区域 2 物理量场特征 2.1 动力条件图 3 是暴雨中心乡宁关王庙 (110.7 E 35.8 N) 涡度和散度的高度 时间演变图 由图 3a 可知,7 月 28 日 08:00,850hPa 以下为正涡度,850 hpa 以上负涡度的强度开始增加 ;28 日 20:00, 高层负涡度达到最强,<-65 10-5 s -1 的负涡度中心位于 200hPa 附近, 与 300~200hPa 高度上副热带高压脊系统相对应 ;28 日 20:00 以后, 低层正涡度开始向上迅速伸展 ;29 日 08:00~20:00, 暴雨期间暴
８ 干 旱 气 象 ３ 卷 雨中心 ４ Ｐ以下均为正涡度 的 Ｐ之间 暴雨期间 垂直上升运动最强 且上 正涡度中心位于 ６ Ｐ附近 与中低层的切变线 升运动中心高度下降 ３９ ３ Ｐ 的上 系统相对应 ８ Ｐ低涡切变加强 由图 ３ｂ可知 升运动中心位于 ４ Ｐ之间 图 ４ｂ ８日 以后 低层辐合开始增强 辐合区向上 综上分析 降水开始前 暴雨中心高层负涡度迅 迅速伸展 ９日 ８ ６ ６ 的辐合中 速增强到最大值 低层正涡度和低层辐合上升运动 Ｐ之间 此时 低层切变线系统 心位于 ８ ７ 开始逐渐增强 暴雨期间低层辐合上升运动达到最 增强 ８ Ｐ上 ４４ ｐ ｍ闭合中心位于山西南部 强 高层强辐散稳定维持 且高层辐散明显大于低层 暴雨区 ９日 辐合区厚度迅速变薄 山西暴 辐合 高层负涡度强度明显大于低层正涡度强度 雨过程结束 低层正涡度开始增大和低层辐合上升运动开始增强 由图 ４可知 降水开始前 山西上空 ３ Ｎ ４ Ｎ 已为上升运动区 上升运动中心位于 ４ 较暴雨发生提前 辐合中心位于 ８ ７Ｐ 之间 垂直上升运动中心位于 ４ Ｐ之间 图 年 ７月 ８日 时 ９日 ８时 ｂ 及 ９日 时 高低空系统配置图 Ｆ Ｔ ｐ ｐ ｗ ｗ ｙ ｍ ８ ８ ９ ｂ ９ Ｊ ｙ 图 ３ 暴雨中心涡度 单位 和散度 ｂ 单位 ６ 的高度 时间演变 Ｆ ３ Ｔ ｍ ｙ ｂ ｍ Ｕ ６ ｐ ｙ
第 5 期 苗爱梅等 :2011 年 7 月 29 日山西大暴雨过程的多尺度特征 801 图 4 2011 年 7 月 28 日 20 时 (a) 及 29 日 08 时 (b) 沿暴雨中心垂直速度的垂直剖面 ( 单位 :10-3 hpa s -1 ) Fig.4 Theverticalprofilesofverticalvelocityalongtherainstormcenterbefore andduringtheregionalrainstormprocesinsouthwestofshanxiprovince(unit:10-3 hpa s -1 ) (a)20:00on28july2011,(b)08:00on29july2011 2.2 水汽条件由图 5a 可知, 降水开始前 12h(28 日 20 时 ), 暴雨区上空由于低空急流和水汽通道的建立,700 hpa 以下水汽开始辐合,<-12 10-8 g hpa -1 cm -2 s -1 的水汽辐合中心位于 850hPa; 降水期间 ( 图 5b), 水汽辐合区向上伸展至 500hPa, 辐合层增厚, 辐合强度增强, 辐合中心强度达 -21 10-8 g hpa -1 cm -2 s -1, 中心高度仍位于 850hPa 图 5 区域性暴雨过程降水开始前 12h(a) 和降水期间 (b) 过暴雨中心的水汽通量散度的垂直剖面 ( 单位 :10-8 g hpa -1 cm -2 s -1 ) Fig.5 Theverticalprofilesofwatervaporfluxdivergencealongtherainstormcenter 12hoursbefore(a)andduringtheregionalrainstormproces(b)(Unit:10-8 g hpa -1 cm -2 s -1 ) 由 7 月 27~29 日山西省气柱水汽总量空间分布演变可知 ( 图略 ),27 日山西省上空气柱水汽总量水平分布呈南高北低, 分布较均匀 随着西风槽的东移 副高的西进北抬, 西南急流建立, 山西省西南 部的气柱水汽总量开始增大 28 日 10 时, 临汾北部出现了东西走向的气柱水汽总量密集带即水汽锋, 水汽锋强度达 40mm/ N( E), 表明有不同属性气团间的相互作用 29 日 03 时, 暴雨中心开始出
802 干旱气象 32 卷 现有效降水, 水汽锋的形成较降水开始提前 17h ( 图 6a 和图 1b) 随着降水的开始, 临汾区域性暴雨期间, 水汽锋南部水汽增量减小, 水汽锋北部水汽增量加大, 导致水汽锋的强度不断减弱 ( 能量释放 ) 28 日 19 时, 近似南北走向的另一条水汽锋在 忻州东部 太原阳泉交界处生成, 水汽锋强度为 30 mm/ N( E)( 图 6b),29 日 12 时, 忻州 太原一线开始出现降水,29 日 12~20 时, 暴雨形成 水汽锋的形成较降水开始时间提前 17h, 较暴雨出现时间提前 25h 图 6 2011 年 7 月 28 日 10 时 (a) 19 时 (b) 气柱水汽总量 ( 单位 :mm) 分布 Fig.6 Thespatialdistributionoftotalcolumnwatervaporcontentat10:00(a) and19:00(b)on28july2011inshanxiprovince(units:mm) 整个降水过程, 暴雨发生在 5880~5840gpm 线控制区域内的边界层切变线附近 临汾的区域性暴雨出现在水汽锋及其以南 1 个经纬度的范围内, 忻州 阳泉的暴雨则出现在水汽锋的东部 1 个经纬度的范围内, 即暴雨出现在水汽锋靠近气柱水汽总量大值区一侧 2.3 大气层结条件图 7 为 2011 年 7 月 28 日 20 时 29 日 08 时和 29 日 20 时暴雨中心乡宁关王庙上空假相当位温 θ se 随高度的变化曲线 降水前 28 日 20 时,700hPa 及其以下 θ se 随高度增加而减小, 而 700hPa 以上 θ se 随高度增加而增加, 尤其在 925~850hPa 之间,θ se 从 85 迅速减小到 67, 相当于每升高 1hPa 下降 0.24 降水期间,29 日 08 时 700hPa 及其以下同样 θ se 随高度增加而减小,700hPa 以上仍随高度增加而增加,925~850hPa 之间,θ se 从 78 减小到 65, 相当于每升高 1hPa 下降 0.19 29 日 20 时降水结束后,925~100hPa 自下而上 θ se 随高度增加而增加 分析表明, 降水开始前, 暴雨区上空大气极不稳定 ; 降水期间, 低层不稳定能量开始释放, 在层结曲线上表现为 925~850hPa 温度直减率减小 ; 降水结束后大气层结由不稳定转为稳定状态 图 7 2011 年 7 月 28 日 20 时 29 日 08 时及 20 时暴雨中心乡宁县关王庙假相当位温 (θ se ) 随高度的变化 Fig.7 Theverticalprofileofθ se overtherainstormcenter at20:00july28,08:00july29and20:00july29,2011 3 暴雨系统的多尺度特征 3.1 边界层风切变与雷达拼图 7 月 28 日 16~17 时 ( 图 8), 山西中南部有 5 个中 β 尺度切变线, 分别位于 : 吕梁北部 太原北部 晋中东山 临汾西北部 长治东南部 ;28 日 17~18 时, 位于临汾西北部的人字形切变线演变为近似东西向的横切变线, 位于切变线南部的蒲县由 4m s -1 的南风
第 期 苗爱梅等 年 ７月 ９日山西大暴雨过程的多尺度特征 ８３ 转为 ４ｍ 的北风 ３后切变线附近出现区域性 达拼图相比有近 的提前量 图 ８ 山西南部 暴雨 局部大暴雨天气 暴雨中心乡宁县关王庙和吉 的强降水主要位于 ８Ｐ低涡切变线与自动站极 县分别在 ９日 时和 ６时出现了第一次雨峰 大风速风场切变线相重叠的区域 而山西北部强降 降水量分别达 ９ ｍｍ和 ７ ｍｍ ９日 时乡宁 水则出现在地面冷锋过境前后 Ｐ西风槽前 县的关王庙和吉县出现了第二次雨峰 降水量分 ８ Ｐ低涡暖切变线与 ７ Ｐ暖切变线所控制 ９ ６ｍｍ和 ３ ６ ｍｍ 图 ｂ 位于长治东南部 别达 ４ 区域内自动站极大风速风场切变线附近 如忻州东 副高边缘 呈西北 东南向的中 β尺度切变线南 部 另一个暴雨中心陵川王莽岭 ９日 ９ ３时 ４ 部强降水与地面冷锋过境时间 低层暖切变线和低 涡切变线控制时间相对应 图 ８ 因此 ８ Ｐ低 降水量达 ８ ｍｍ 雨峰出现在 ９日 时 降 涡暖切变与 ７Ｐ暖切变线及地面冷锋是暴雨发 水量达 ７ ８ｍｍ 图 自动站极大风速风场中 β尺 生的中 α尺度触发系统 度切变线生成时间较降水开始时间提前 ６ 较暴雨 以上分析表明 ９日 ３ 时 山西西南部的 发生提前 ８ ７月 ９日 ８时以后 随着 ７ Ｐ 区域性暴雨和局地大暴雨的触发系统 主 要 是 ８ 低涡切变线的北抬 ９日 时 在低涡切变线与 Ｐ的低涡及其冷 暖切变线及 ７ Ｐ暖式切变 地面冷锋控制区域内 自动站极大风速中 β尺度切变 线 地面冷锋 自动站极大风速风场中 β尺度人字形 线附近 太原 阳泉 忻州等地的局部地区出现了 切变线 山西东南部的局地大暴雨触发系统主要是 ｍｍ以上的暴雨天气 ８ Ｐ ７ Ｐ的暖切变线 地面冷锋以及自动站 由多普勒雷达组合反射率拼图可知 ３ＢＺ 的雷达回波呈南北向 主要位于地面冷锋与 ７ Ｐ 极大风速风场中 β尺度切变线 ９日 时 太原 阳泉 忻州等地的局部暴雨天气是 ７Ｐ和 切变线之间 图 ８ 并随地面冷锋和 ７ Ｐ切变 ８ Ｐ的冷 暖切变线 地面冷锋以及地面中尺度 线的东移而东移 自动站极大风速风场切变线与雷 切变线共同作用的结果 图８ 年 ７月 ８日自动站极大风速风场切变线与 ９日雷达拼图 单位 ＢＺ Ｆ ８ Ｔ ｍ ｘ ｍ ｍｗ ｍ ＢＺ ８Ｊ ｙ ｍ ９Ｊ ｙ Ｕ
８４ 干 旱 气 象 ３ 卷 ３ ＭＣＳ的发展演变 团生成和发展 图 ９ 图 和图 其中在 ７Ｐ ３ ＭβＣＳ发展演变与降水峰值的关系 ８日 ３ ３ 地面冷锋与 ７ Ｐ切变线之间 与 ８Ｐ冷式切变线之间触发的 号 ６号 ７号 ９号对流云团在东移过程中发展或合并 ９日 ９ 的次天气尺度云系呈南北向进入山西 号中尺度 时山西西南部出现第二次雨峰 图 ｂ ９日 对流云团随之进入山西西南部 图 ９和图 ９ｂ 受 时 随着 号 ６号 ７号 ９号对流云团的东移 ９日 时和 ９日 其影响 吉县和乡宁分别在 山西西南部的暴雨结束 时开始出现降水 在 号中尺度对流云团进 ９日 ３在副高边缘生成的 ８号对流云团 入山西的同时 号中 β尺度对流云团在河套南部 生成 图 ９ｂ ９日 ３时 由于 ７ Ｐ冷式切 图 ９日 ９ 发展 云顶亮温达 ３ 图 ９ ３ ７号云团与 ９号云团合并 强度增强 变线前部西南急流不断向北输送水汽 号中 β尺 度对流云团范围迅速扩大 且强度迅速增强 ９日 图 ｂ ３ ７ ９号云团在东移过程中与发展 ３时 号中 β尺度对流云团中心云顶亮温已达 ８和图 ９日 东南部暴雨中心 ３ 图 ９ ９日 ４时 号中 β尺度对流云团影 陵川王莽岭 降水量达 ７ ８ｍｍ 在副高 ４ 时及 响乡宁县和吉县 图 ９日 ６时 暴雨中心乡宁县关王庙和吉县相继出现第一 号中 β尺度对流 边缘又有云顶亮温为 ３ 的 云团生成并入 ７ ９ ８号云团 图 ９ 次雨峰 图 ｂ ９日 ３ ９时 ７ Ｐ切变线东 ３ 陵川王莽岭 ４降水量达 ８ ｍｍ 另外 部 河套东部 ７ Ｐ西南急流的出口区先后有 ３ 号 ６号对流云团的合并东移以及 ４号云团的发展 号 ４号 号 ６号 ７号 ９号 ６个中 β尺度对流云 东移 图 给山西的中北部带来局地暴雨 的 ８号云团在自动站极大风速切变线附近合并 图 图 ９ 号和 号对流云团相继进入山西的红外云图 图中①和②分别表示 号和 号云团 单位 Ｋ Ｆ ９ Ｔ ｐ Ｓ ｘ
第 期 苗爱梅等 年 ７月 ９日山西大暴雨过程的多尺度特征 ８ 图 号 号和 ７号对流云团相继影响吉县和乡宁的红外云图 单位 Ｋ 图中① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦分别表示 号 号 ３号 ４号 号 ６号 ７号云团 ⑤ ⑥表示 号和 ６号云团合并后的云团 Ｆ Ｔ ｐ ７ ｙ Ｊ ｘ Ｘ ｙ 图 ７号 ９号 ８号对流云团合并影响王莽岭的红外云图 单位 Ｋ 图中④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩分别表示 ４号 号 ６号 ７号 ８号 ９号 号云团 ⑤ ⑥ ⑦ ⑨ ⑦ ⑨ ⑧分别表示 号与 ６号云团合并 ７号与 ９号云团合并以及 ７号和 ９号与 ８号云团合并后的云团 Ｆ Ｔ ｐ ７ ９ｍ ｗ ８ Ｗ ｍ 综上 山西西南部的暴雨主要由 号 号 号 ７号 ９号 个中 β尺度对流云团的相继移入并 在自动站极大风速风场切变线附近发展所致 山西 东南部的大暴雨则是 ８号中 β尺度对流云团在陵川 尺度对流云团的生成 发展和东移影响的结果 ３ 中 β尺度切变线云系上的中 γ尺度特征 山西西南部暴雨 图 为 年 ７月 ９日临汾多普勒雷达 东南部自动站极大风速风场切变线附近生成发展以 仰角的反射率因子演变及 ４过暴雨中心乡宁 及与 ７号和 ９号云团合并的结果 山西中北部的暴 沿强回波带所做的垂直剖面 由图可知 ７月 ９日 雨是 号 ６号云团的合并东北移动以及 ４号中 β 在河套的东南部 ７Ｐ西南急流的出口
８６ 干 旱 气 象 ３ 卷 区 有 ｂ ３个中 γ尺度对流云团生成 ９日 入 最终发展成为中 α尺度带状回波 图略 受其 ８ 云团在东移发展的同时 其南部又有 影响 山西西南部出现了区域性暴雨 Ｉ６个中 γ尺度对流云团生成 ９日 ３ ８ ６个中 γ尺度对流云团合并为 个中 β尺 由 ４过暴雨中心乡宁沿强回波带 ＡＢ线的 反射率因子垂直剖面图可知 在山西西南部吉县与 度对流云团 ９日 ４ 云团在 乡宁中 β尺度切变线云系的发展阶段 是由 个具 东移进入山西境内的同时 与 和 对流云团合并 ＢＺ 的对流单体有组 有独立回波核 反射率 ３ 发展成为一个近似南北向的带状中 β尺度对流云 团 之后 该云带在山西境内缓慢东移过程中在山 织的排列组成 各对流单体的水平尺度为中 γ尺度 ｋｍ ３ＢＺ强回波均达到 ６ｋ ｍ高度 回波 陕交界处不断有中 γ尺度对流云团生成发展和并 核的位置在 ３ ｋｍ的高度 图 ７月 ９日 ４临汾雷达 仰角反射率因子演变及 ４ 过暴雨中心乡宁沿强回波带 ＡＢ线 的反射率因子垂直剖面图 单位 ＢＺ Ｆ Ｔ Ｌ ｙ ｍ ４ ｐ ＡＢ ｍ Ｘ Ｃ ｙ ４ Ｊ ｙ ９ Ｕ ＢＺ
第 期 苗爱梅等 年 ７月 ９日山西大暴雨过程的多尺度特征 ８７ 山西东南部暴雨 的 ＡＢ线做垂直剖面 即沿陵川县王莽岭强对流降水 图 ３是 ７月 ９日 组合反射率雷达拼图 回波的低层入流方向做垂直剖面获得图 ３ 从图 为了解王莽岭强降水回波的垂直结构特征 沿图 ３ ３可看到明显的回波墙和高悬的强反射率因子 图 ３ 年 ７月 ９日 长治多普勒雷达 仰角反射率因子 和径向速度图 单位 ｍ ｂ 及沿低层入流方向 ＡＢ线 和 过暴雨中心王莽岭沿 ＣＤ方向 的反射率因子垂直剖面 单位 ＢＺ Ｆ ３ Ｔ ｙ ＡＢ ｗ ｗ ＣＤ ｍ Ｗ ｍ ｙ Ｕ ｍ ｂ Ｃ ｚ Ｊ ｙ ９ Ｕ ＢＺ 为了解山西东南部中 β尺度切变线云带内部的 空有中气旋生成 该中气旋维持 ３ 图略 组织结构 沿图 ３的 ＣＤ线做垂直剖面 即过大暴 时王莽岭降水量达 ４６ｍｍ 中气旋发展阶段 雨中心陵川县的王莽岭沿强回波带做垂直剖面得到 时 王莽岭 降水量达 ７ ８ｍｍ 图 ３ 可以看出 在中 β尺度切变线云系发展阶 段 由多个具有独立回波核 反射率 ４ ＢＺ 的对 ３ ３ 冷云盖与中 α尺度锋面云系的配置 流单体有组织的排列组成 各对流单体的水平尺度 的云顶亮温 ＴＢＢ分布图 图 ４ 可知 冷云盖超 为中 γ尺度 ｋｍ ４ ＢＺ强回波高度在 ６ 前冷锋云系 强降水出现在 ＴＢＢ ４３ 等值线后 ｋｍ 回波核的位置在 ３ ６ｋ ｍ的高度 部梯度的大值区 相对应陵川王莽岭超级单体的冷 由图 ３ｂ可知 在 ９日 陵川王莽岭上 由 年 ７月 ９日 ９ 的雷达拼图与 ９ 云盖也超前雷达组合反射率拼图
808 干旱气象 32 卷 图 14 2011 年 7 月 29 日 09:12 雷达拼图 (a) 与 09:00TBB( 单位 : ) 的分布 (b) Fig.14 Theradarmosaicat09:12(a)andthedistributionofTBB(Unit: )at09:00onjuly29,2011 4 结论与讨论 (1) 暴雨过程发生在乌拉尔山阻高崩溃, 副高进退的环流背景下 西风槽前西南暖湿气流与副高边缘西南暖湿气流合并加强, 为暴雨的产生提供了水汽和能量条件 (2) 低空低涡切变系统受西风槽前和副高边缘强盛西南气流引导向东北方向移动, 沿途造成暴雨天气发生,850hPa 低涡及低涡切变线和 700hPa 暖式切变线及地面冷锋是暴雨发生的中 α 尺度触发系统 (3)>30dBZ 的雷达回波呈南北向位于地面冷锋与 700hPa 切变线之间, 雷达回波随地面冷锋和 700hPa 切变线的东移而东移 ; 山西南部的强降水主要位于 850hPa 低涡及低涡切变线与自动站极大风速风场切变线相重叠的区域 ; 山西北部强降水则出现在地面冷锋过境前后,500hPa 西风槽前,850hPa 低涡暖切变线与 700hPa 暖式切变线控制区域内自动站极大风速风场切变线 ( 在丘陵地带有很好的实用性 ) 附近 (4) 山西西南部的暴雨主要由 5 个中 β 尺度对流云团的相继移入并在自动站极大风速风场切变线附近触发对流发展所致 ; 山西东南部的大暴雨是 3 个中 β 尺度对流云团合并发展的结果, 中 γ 尺度气旋是大暴雨发生的直接影响系统 (5) -43 的冷云盖超前多普勒雷达反射率因子 35dBZ 的回波区, 强降水发生冷云盖中后部 TBB 梯度的大值区 (6) 暴雨发生在气柱水汽总量空间分布图中水汽锋的南部和东部以及暴雨发生在靠近气柱水汽总量大值区一侧, 水汽锋的形成较降水开始提前 17h, 较暴雨发生提前 24h 以上, 这对暴雨的短期 短时预报有指示意义 参考文献 : [1]NinomiyaK T,Akiyama,IkawaM.Evolutionandfinestructureof long-livedmeso-a-scaleconvectivesystem inbaiufrontzone. Part:Evolutionandmeso-β(Partmeso-γ)characteristics[J].J MeteorSocJap,1988,66(6):331-371. [2] 周海光, 王玉斌.2003 年 6 月 30 日梅雨锋大暴雨中 β 和中 β 结构的双多普勒雷达反演 [J]. 气象学报,2005,63(3):301-312. [3] 李文莉, 王宝鉴, 吉惠敏, 等. 河西干旱区短时强降水过程的中尺度分析 [J]. 干旱气象,2013,31(2):318-326. [4] 苗爱梅, 武捷, 赵海英, 等. 低空急流与山西大暴雨的统计关系及流型配置 [J]. 高原气象,2010,29(4):939-946. [5] 秦宝国, 朱刚. 河北一次暴雨过程中不同时段强降水的成因 [J]. 干旱气象,2013,31(2):327-332. [6] 苗爱梅, 董春卿, 张红雨, 等. 0811 大暴雨过程中 MCC 与一般暴雨云团的对比分析 [J]. 高原气象,2012,31(3):731-743. [7] 井喜, 李社宏, 屠妮妮, 等. 黄河中下游一次 MCC 和中 -β 尺度强对流云团相互作用暴雨过程综合分析 [J]. 高原气象,2011, 30(4):913-928. [8] 陈鹏, 刘德, 周盈颖, 等. 重庆一次暴雨天气过程诊断 [J]. 干旱气象,2013,31(2):332-341. [9] 苗爱梅, 贾利冬, 郭媛媛, 等.060814 山西省局地大暴雨的地闪特征分析 [J]. 高原气象,2008,27(4):873-880. [10] 杨忠明, 吴哲红, 王兴菊. 贵州中南部 2 次 MCC 致洪暴雨的综合分析 [J]. 干旱气象,2013,31(2):362-372. [11] 孙云, 李国翠, 常山英, 等. 石家庄 2012 年夏季一次暴雨成因及可预报性分析 [J]. 干旱气象,2013,31(2):378-382.
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