2023年12月3日發(作者:紛紛揚揚的意思)

第35卷第1期 氣象與環境科學 Meteorological and Environmental Sciences V01.35 N0.1 2012年2月 Feb.2O12 , 2005年6月1 8 2日浙南持續性梅雨鋒 暴雨過程診斷分析 王忠東,曹 楚 (溫州市氣象局,浙江溫州325027) 摘 要:利用NCEP 1。×1。的6 h再分析資料、常規觀測資料和逐小時加密雨量資料,對2005年6月1 8—22日浙 江省中南部地區出現的一次持續性梅雨鋒暴雨過程進行診斷分析。結果表明:此次持續性梅雨鋒暴雨過程是在兩 槽一脊的大環流形勢下,由中低層切變、西南渦和冷空氣共同影響造成的;過程具有明顯的中尺度特征,12個中尺 度雨團的持續生成東移導致了暴雨的發生。正渦度大值中心值的強度和中尺度雨團的強弱以及暴雨落區有較好的 對應關系;垂直速度以及垂直螺旋度的強弱和中尺度雨團的強度變化一致。急流核的出現導致水汽輻合明顯加強, 從暴雨區和急流核的位置配置來看,暴雨區出現在急流核的左側。 關鍵詞:梅雨鋒暴雨;中尺度雨團;垂直螺旋度;急流核 中圖分類號:P458.1 21.1 文獻標識碼:A 文章編號:1673—7148(2012)01—0032—06 引 言 梅雨是東亞夏季風向北推進過程中,東亞大氣 環流由春到夏過渡季節的產物。每年6—7月在長江 中下游會出現沿著長江流域的東西向靜止鋒強雨 構;鄭永光等 在國內外不同觀點的基礎上,給出 了梅雨鋒鋒區的天氣學定義;還有一些學者對天氣 個例進行研究 。浙江省氣象工作者針對浙江省 的梅雨期暴雨也進行了大量的研究,但大多側重于 單日暴雨個例的分析和梅雨期環流形勢的研 究 ,對持續梅雨鋒暴雨的研究并不多。本文利 用NCEP 1。X 1。的6 h再分析資料、常規觀測資料和 中尺度氣象站逐小時加密雨量資料,對2005年6月 18—22日浙江省中南部地區出現的一次持續性梅雨 帶,并引起洪澇災害,人們將此期間長江中下游的暴 雨稱為梅雨鋒暴雨…。浙江地處東南沿海長江三角 洲南翼,位于東亞季風氣候區。每年梅雨期,暴雨災 害頻繁發生,影響嚴重。因此,梅雨期暴雨的準確預 報對政府合理組織防洪抗旱、防災減災極為重要。國 鋒暴雨過程進行診斷分析,揭示梅雨期持續性暴雨 內外專家和業務工作者對江淮梅雨暴雨作了大量的 研究,并得出了很多有價值的結論。丁一匯 對 1991年江淮流域持續性大暴雨進行了深入的研究; 的成因,提高對持續性梅雨鋒暴雨的形成及預報的 認識。 2005年6月18_22 t3,受低空切變線和西南暖濕 氣流的共同影響,浙江省中南部地區出現了一次持 續性梅雨鋒暴雨過程。從6月18日20時 ̄1122日20時, 過程總雨量≥100 mlTl的有91個站,≥200 ITlm的有 31個站,≥300 mm的有9個站,其中麗水慶元累計雨 周曾奎等 。 分析了1996年和2000年江淮人梅前后 的環流形勢,總結了江淮梅雨預報的著眼點;姚學祥 等 對比分析了非典型梅雨和典型梅雨,指出它們 之間的環流形勢差別;姚建群等 分析了1999年上 海梅汛期之前異常的環流形勢,指出梅雨量偏多的 原因;楊義文 的研究指出梅雨期異常環流形勢和 量達到530.4 mm。受此次持續性暴雨過程影響,浙 江省中南部受災明顯,其中麗水全市受災人口32.4 萬人,因災死亡1人,失蹤1人,受傷4人,被困人口 中國夏季旱澇分布密切相關。張小玲、周功鋌、趙桂 香 等分析了梅雨鋒和梅雨期暴雨熱力、動力結 1345人,農作物受災11349公頃,毀壞耕地297.3公 收稿日期:2011—10—17;修訂日期:2012一Ol—O7 基金項目:溫州市氣象局科研項目“溫州地區梅汛期暴雨分析及預報方法研究”(200906)資助 作者簡介:王忠東(1979一),男,甘肅武威人,工程師,主要從事短期天氣預報及暴雨的研究E-mail:dadongl21wzqxt@163.f2om 第1期 王忠東等:2005年6月18—22日浙南持續性梅雨鋒暴雨過程診斷分析 33 頃,倒塌房屋598間,直接經濟損失30197.5萬元。 北側的西南氣流在江南一帶匯集,為暴雨的發生提 供了有利的環流背景。 1 資料和方法 暴雨過程中,從850 hPa溫度場和環流場可以分 本文采用的資料包括兩部分:一是2005年6月 析到不斷有冷空氣從東路南下,在武夷山脈到南嶺 17—23日NCEP/NCAR 1。×1。的6 h再分析資料,包 附近存在一條近乎東北一西南走向的切變線,而且 含高度、溫度、風場等;二是6月l7—23日MICAPS常 切變南側一直維持一支風速達12~20 113_?s 的西南 規觀測資料以及浙江省自動氣象探測信息業務系統 低空急流,并且在暴雨發生后期有西南低渦沿切變 的資料。 線向東移動(圖略)。中低層切變、西南渦和冷空氣 首先通過天氣學方法對暴雨的成因以及中尺度 共同影響造成了此次梅雨鋒持續性暴雨。 特征進行分析,然后利用NCEP/NCAR的1。×1。再 2.2中尺度雨團特征 分析資料,結合MICAPS常規觀測資料和浙江省自 暴雨是各種尺度天氣系統相互作用的結果,大尺 動氣象探測資料,對暴雨過程進行診斷分析。 度環流為暴雨的產生提供有利的背景,中尺度天氣系 2環流形勢及中尺度雨團特征 統則是暴雨的直接制造者。利用中尺度氣象站逐小時 加密雨量資料對暴雨過程的中尺度特征進行分析。將 2.1環流形勢特征 相鄰3站1 h降水量≥10 mE、生命史≥2 h的雨區定 梅雨期暴雨的形成是在有利的大環流形勢下產 義為中尺度雨團,其中1 h降水量≥25 mm雨區定義 生的。對此次暴雨過程500 hPa環流形勢進行分析發 為強中尺度雨團。根據逐小時加密雨量資料分析得 現,此次暴雨過程高緯度地區無阻塞高壓形成,中緯 到:此次持續性暴雨過程共出現中尺度雨團12個(表 地區為兩槽一脊的形勢(圖略),西槽位于東歐平原 1),強中尺度雨團4個,生命史最長的達9 h,最短的為 到西西伯利亞平原,東槽位于貝加爾湖到鄂霍次克 2 h;強降水主要出現在20 El05—17時和21 13 22時--22 海之間,脊區位于巴爾喀什湖和貝加爾湖之間。副熱 日19時之間,兩個降水集中期各出現了5個中尺度雨 帶地區,西太平洋副熱帶高壓呈帶狀分布,120。E脊 團,在前一降水時段內出現了2個強中尺度雨團,降水 線維持在18—20。N之間,其西側和北側維持強盛的 主要發生在麗水境內,后一降水時段內出現了1個強 西南氣流,從南海和孟加拉灣不斷輸送水汽和熱量 中尺度雨團,降水主要發生在溫州境內。從表1中可看 到暴雨發生區。同時,中緯度脊區的緩慢東移導致東 出,中尺度雨團出現時段和過程強降水時段相對應, 槽不斷分裂冷空氣東移南下,與副熱帶高壓西側和 強降水主要是由中尺度雨團造成的。 表1 2005年6月18—22日浙南持續性梅雨鋒暴雨期間中尺度雨團情況 編號 生消時間/(時/日) 生命史/h最大雨量/(mm?h ) 編號 生消時間/(時/日) 生命史/h 最大雨量/(mm-h ) 1 O1/19--09/19 9 38.9(麗水小梅) 7 16/2O一17/20 2 20.4(麗水青田) 2 05/19—O7/19 3 20.2(溫州南岳) 8 22/2l一23/21 2 15.3(溫州平陽) 3 05/20-07/20 3 27.3(麗水小梅) 9 23/2l—Ol/22 3 17.0(溫卅I新浦) 4 05/20-09/20 5 14.3(溫州文成) 10 01/22--06/22 6 23.5(溫卅【砩頭) 5 1O/2O一13/20 4 31.8(麗水嶺頭) 11 08/22--13/22 6 22.1(麗水八都) 6 14/20--15/20 2 22.6(麗水慶元) 12 14/22--19/22 6 30.4(溫州金鄉) 3 暴雨過程物理量診斷分析 發展東移。由表1可知20日05一l7時和21日22時--22日 l9時之間:是暴雨過程中尺度雨團活躍期。圖1和圖2 利用NCEP 1。×1。的6 h再分析資料計算物理 是這兩段時間的渦度場。20 1302時,在江西中南部形 量場,對此次暴雨過程從動力條件、水汽輸送和低空 成中心為6×10。S。。的正渦度大值區(圖1a),之后向 急流方面進行診斷分析。 東北偏東移動,08時進入閩西北,中心發展加強為8× 3.1 動力條件診斷分析 10~s (圖1b),14時渦度中心強度繼續加強移人浙 3.1.1渦度場分析 東南地區,中心值增大到12×10~s (圖1C)。在08-- 對暴雨過程中850 hPa渦度場進行分析,發現暴 14時之間,隨著渦度中心的加強,浙南出現了第一次 雨過程中江西中部、福建北部和浙江南部始終處于正 暴雨峰值,其中麗水嶺頭20日14時1 h內降水量達到 渦度帶內,且有正渦度大值區在江西中部不斷形成并 了31.8 mm。14時后,渦度大值區東移人海,降水趨于 34 氣象與環境科學 第35卷 減弱。22 Et02時,江西與福建的中南部交界處再次形 成中心為8×10~s 的正渦度大值區(圖2a),之后向 偏東方向移動,l4時移至閩中地區,中心強度加強,達 到T18×10~s (圖2b),20時正渦度中心向東北移 動進入浙東南地區(圖2e),之后經浙江東南部人海, 降水逐漸減弱。在22日02_20時正渦度中心形成、發展 到東移人海的過程中,浙南地區形成了5個中尺度雨 團,特別在14時渦度中心強烈加強向東北移動進入浙 東南的過程中,中尺度雨團發展旺盛,蒼南金鄉17時I h降水量達到了30.4 mm。 圖1 2005年6月20日02時(a)、O8時(b)和14時(C)850 hPa渦度場 單位:10~s-。,圓點表示渦度大值區中心位置 圖2 2005年6月22日O2時(a)、14時(b)和20時(C)850 hPa渦度場 單位:10-’s~,圓點表示渦度大值區中心位置 分析可知,正渦度大值區的移動和中尺度強雨 團的移動一致,正渦度大值區的強弱和暴雨的強弱 有很好的對應關系。 3.1.2垂直速度分析 漸減弱或停止。由此可見,上升運動強弱和中尺度 雨團的強弱有很好的對應關系。 3.1.3垂直螺旋度分析 螺旋度的定義為風速和渦度點積的體積 分 ,即 垂直運動不僅直接與云雨等天氣現象聯系,而 且其分布和變化對天氣系統的發展也有重要影響。 對暴雨過程中中尺度雨團活躍期的垂直速度進行分 析發現(圖3),20日14時和22日08時分別出現了 強上升運動區,上升運動區中心分別為一0.5 Pa? s 和一1.6 Pa?S~,對應20日14時前后和22日 08時前后的中尺度雨團。在這兩次強上升運動區 日=Ⅲ ‘(V^v)a P坐標系中螺旋度的定義為: 卻 ’劫 。 。 ’x(1) ,ph= l Ov I+v l l+∞0 Ov一 Ou l=h+ +h= //,l——一 ’一—— 1——一一——I+∞l——一——l= h h + (2) 之后,則出現了弱上升區或正垂直速度,這時降水逐 其中:h 、h 、h。分別為螺旋度在 、y-.p方向上的分量; 第1期 王忠東等:2005年6月18—22日浙南持續性梅雨鋒暴雨過程診斷分析 35 、yTi向分量為水平螺旋度(單位:10~hPa?s ),P方 流、暴雨等災害性天氣有一定的預報指示性。垂直螺 向分量為垂直螺旋度(單位:10~hPa?s )。由于螺旋 旋度在大雨以上重要天氣發生時和發生后量級變化 度把垂直速度和垂直渦度耦合起來,可以有效地表征 明顯,較渦度和垂直速度反應更為敏感,因此本文對 潛在不穩定能量的釋放,因此螺旋度與暴雨系統的關 此次過程的垂直螺旋度進行計算,以期對強中尺度雨 系更為密切和直接 。很多研究表明,螺旋度對強對 團出現時的動力條件進一步分析。 時次/(時/日) 圖3 2005年6月20日(a) ̄11:21--22日(b)經過(27.8。N,120。E)的垂直速度時間剖面圖 單位:Pa?s一,時次為世界時 由表1可知,暴雨過程中共出現了4個強中尺度 高度均在850--800 hPa之間,分別在118。E和120。E 雨團,編號分別是1、3、5和l2。其中3和5號雨團生命 附近,負值中心同樣有兩個,和兩個正值中一tl,對應, 史較短,1和l2號雨團分別為9 h和6 h。本文選取1號 中心值分別為一10×10~hPa?S 和一20 X 10 強中尺度雨團進行分析。圖4為1號強中尺度雨團發 hPa?S~,而且與02時相比,正負中心均有向低層傳 生期問垂直螺旋度沿27.8。N的垂直剖面圖。19日02 送的特征,在此期間麗水小梅連續兩個時次降水量 時,垂直螺旋度正值中心在低層850--800 hPa之間、 ≥30 mm,并有49個站1 h降水量≥10 mm。14時,垂 118。E附近,中心值為6×10~hPa?s~,負值中 tl,位 直螺旋度大值中一tl,移動到121。E附近,位于海面上, 于高層300--200 hPa之間、119。E附近,中心值為 中尺度雨團也移動到海上,浙江南部降水減弱。由以 一15×10~hPa?s~,此時在麗水住龍出現了32.7 上分析可知,中尺度雨團的強度和垂直螺旋度的變 mm的降水。08時,正值中心增強并出現兩個,中心 化一致,而且降水強弱也一致。 強度分別為20 X 10~hPa?s 和40×10~hPa?s~, 圖4 2005年6月19日O2時(a)、08時(b)和14時(c)垂直螺旋度沿27.8。N剖面圖 單位:10~hPa?s 3.2低空急流和水汽條件分析 空急流,在急流中存在明顯的急流核,而且急流核不 低空急流是一種動量、熱量和水汽的高度集中 斷生成并沿急流軸向東北方向移動。圖5是2005 帶,是中緯度產生暴雨的重要系統。分析暴雨過程 年6月20日08時850 hPa全風速和水汽通量散度 逐6 h 850 hPa全風速和水汽通量散度發現,此次過 圖,對比發現,當有急流核從閩中北移出時,浙江南 程在850 hPa切變線南側到華南一直維持強西南低 部處于水汽通量散度負值區及輻合區,暴雨區出現 36 氣象與環境科學 第35卷 在急流核的左側(圖5a)。在20日08時之后的急 流核移出過程中,同樣也存在上述配置規律(圖 略)。由此可見低空急流對梅雨鋒暴雨的重要作 用:為暴雨的發生提供充足的水汽和動量。 111 114 117 120 123。E 圖5 2005年6月20日08時850 hPa全風速(a)和水汽通量散度(b) 全風速單位:m?s~;水汽通量散度單位:10一g?hPa~?cm~?s~;(a)中黑色區域為暴雨區位置 [8]楊義文.長江中下游梅雨與中國夏季旱澇分布[J].氣象,2002 4 結 論 (1)此次持續性梅雨鋒暴雨過程是在兩槽一脊 的大環流形勢下,由中低層切變、西南渦和冷空氣共 同影響造成的。 28(11):I1—15. [9]張小玲,陶詩言,張慶云.1998年梅雨鋒的動力熱力結構分析 [J].應用氣象學報,2002,13(3):257—268. [1O]周功鋌,葉子祥,余貞壽.浙南梅汛期大暴雨天氣分型及診斷分 析[J].氣象,2006,32(5):67—73. [11]趙桂香,程麟生,李新生.Q矢量和濕Q矢量在暴雨診斷中的應 用對比[J].氣象,2006,32(6):25—30. [12]鄭永光,陳炯,葛國慶,等.梅雨鋒的天氣尺度研究綜述及其天氣 (2)此次過程具有明顯的中尺度特征,12個中 尺度雨團的生成導致了暴雨的持續發生。通過對暴 雨過程進行動力條件診斷發現:正渦度大值區的移 動和中尺度強雨團的移動一致,正渦度大值區的強 弱和暴雨的強弱有很好的對應關系;垂直速度以及 垂直螺旋度的強弱和中尺度雨團的強度變化一致。 (3)急流核的出現導致水汽輻合明顯加強,從 暴雨區和急流核的位置配置看,暴雨區出現在急流 核的左側。 參考文獻 [1]陶詩言,張小玲,張順利.長江流域梅雨鋒暴雨災害研究[M].北 京:氣象出版社,2004:4—10. 學定義[J].北京大學學報:自然科學版,2008,44(1):157—164. [13]王建捷,李澤椿.1998年一次梅雨鋒暴雨中尺度對流系統的模 擬與診斷分析[J].氣象學報,2002,60(2):146—155. [14]劉家峻,劉睿卉,李荔珊,等.一次海南大暴雨過程的能量及螺 旋度分布特征[J].氣象與環境科學,2011,34(1):36—41. [15]王海俊,張金玉.1999年長江中下游及江南大部地區梅汛期連 續性強降雨成因分析[J].氣象科技,2000,28(2):20—23. [16]牛廣山,李俊杰,李秋元,等.一次豫北春季強對流暴雨過程的 螺旋度分析[J].氣象與環境科學,2010,33(1):40—47. [17]張曉芳,陸漢城.梅雨鋒暴雨過程潛熱及反饋機理個例分析 [J].氣象科技,2006,34(5):567—573. [18]王蕊,匡曉燕,席世平,等.2004—07—16河南省特大暴雨過程 螺旋度分析[J].氣象與環境科學,2005,28(2):9—10. [19]宋清芝,喬春貴,高媛媛.河南一次特大暴雨過程的天氣學分析 [J].氣象與環境科學,2009,32(3):6—9. 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The large value of vorticity center can reflect the strong of mesoscale rain cluster and the area of heavy rainfal1.The strong of vertical speed and vertical helicity were consistent with the mesoscale rain cluster. The jet—cores caused the water vapor increased.From the point of view the configuration of rainfall areas and jet-core location,the heavy rainfall happened on the left of the jet—cores. Key words:Meiyu front heavy rainfall;mesoscale rain cluster;vertical helicity;jet—core
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