河源市“3·30”暴雨过程诊断分析

陈锐， 甘海， 段海花

(河源市气象局，广东河源　517000)



河源市“3·30”暴雨过程诊断分析

陈锐， 甘海， 段海花

(河源市气象局，广东河源517000)

摘要：利用Micaps资料、NCEP再分析资料、区域自动站资料和多普勒雷达资料，对河源市2014年3月30日暴雨过程的环流背景、物理量诊断、雷达回波演变特征进行了分析。结果表明：该次降水是属于华南前汛期中纬多波型暴雨；200 hPa高空急流与850 hPa低空西南急流的配置产生耦合作用，为该次暴雨天气的形成提供了有利的动力和热力条件；边界层弱冷空气东路侵入触发不稳定能量，是该次暴雨的触发抬升机制；高、低空急流的建立分别使高层由辐合区转为辐散区，低层由辐散区转为辐合区，形成抽吸作用，使该次暴雨过程中低层水汽通量散度辐合、高层辐散、垂直上升运动、假相当位温锋区等物理量的分布都与暴雨落区有较好的对应关系。

关键词：天气学； 暴雨； 中纬多波型； 冷空气； 河源市

广东省地处低纬沿海，雨量充沛，4—6月是广东省的主要雨季(称为前汛期)。其中暴雨是前汛期影响最大的灾害性天气之一，前汛期暴雨发生的动力和天气学机制十分复杂，许多气象工作者对此做了研究[1-6]。而3—4月份，广东地区处于西风带系统影响和季风影响的过度季节，暴雨的预报特别是汛期第一场暴雨的预报难度较大[7]。根据刘尉等[8]的研究，广东省各地开汛时间各有差异，而河源处于粤北与珠三角地区的缓冲地带，地域南北跨度大，汛期首场暴雨的预报也更为复杂。2014年3月30日发生在河源的暴雨就属于当年前汛期第一场暴雨，具有降雨强度大、局地性强、降水分布不均匀的特点。本研究利用Micaps资料、NCEP 1°×1°再分析资料、区域自动站和多普勒雷达资料，从降水特征、环流背景、水汽条件、热力条件、动力条件等方面分析该次暴雨的成因，以期为今后汛期首场暴雨预报提供参考。

1降水实况

2014年3月30日08：00—31日08：00(北京时，下同)，河源市出现了一次暴雨局部大暴雨的降水过程。由雨量分布(图1)可见，该次暴雨过程的雨量分布特点为：大值区分布在河源市西南侧，雨量自西南往东北逐渐递减，且南部降雨大于北部。该次暴雨过程全市100个自动气象站中有81个站日雨量大于50 mm、32个站日雨量大于100 mm，最大日雨量为215.7 mm，出现在河源市源城区。

图1　河源市2014年3月30日08：00—31日08：00雨量分布(单位：mm)

2环流背景

由500 hPa欧亚范围环流形势发现，在欧洲西部有阻塞高压，其下游地区有一个波长较短的槽脊系统，从新疆地区到江南南部存在较多短波槽活动，西太平洋副高西脊点位于15°N左右的中南半岛附近。因此，该次暴雨过程应属于华南前汛期常见暴雨环流形势中的中纬多波型[9]。2014年3月30日20：00(图2)，河源位于200 hPa高空急流入口处右侧，500 hPa短波槽前，850 hPa低空急流出口处左侧，在贵州南部与湖南中部分别有低涡活动，低涡东部和东南部盛行西南暖湿气流，有利于暴雨天气发生[9]。同时850 hPa切变线右侧的低空急流为该次降水提供了充足的水汽供应，而低层东路弱冷空气的侵入，对降水的触发与加强起到十分有利的作用[10]，该次降水落区的高值区正好位于辐合线的暖区一侧和地面宽广的倒槽南侧的不稳定区。

总的来说，是短波槽前暖平流和正涡度平流的作用，使地面低槽发展，西南气流加强，高低空急流位置配置较好，同时东路弱冷空气入侵提供良好的触发机制造成该次暴雨过程。

图22014年3月30日20：00系统配置图

3物理量特征

3.1散度场

散度的诊断在暴雨预报中有重要的作用，一方面低空辐合高空辐散是构成强上升运动的充分必要条件，另一方面，水汽的汇集也主要靠低空流场的辐合[11]。从3月30日08：00—31日08：00的200 hPa散度场(图略)河源地区由辐合区转为辐散区，与高空急流的建立相关联。850 hPa水汽通量散度是由弱辐散区转为辐合区的一个过程，与低层西南急流的建立相关联(图3)。

图3　2014年3月30日850 hPa风矢量场(风向杆，单位：m/s)与水汽通量散度场(阴影，单位： g·cm-2·hPa-1·s-1)

低层辐合高层辐散形成的抽吸作用提供了良好的动力条件。有研究表明，许多暴雨都发生在对流层下部水汽通量散度场从辐散转为辐合的区域[11]，该次暴雨过程也符合此结论。

此外，还可以发现在该次降水过程中，850 hPa水汽通量散度负大值区与暴雨的落区有很好的对应，降水最明显时段出现在30日中午至夜间，从水汽通量散度场分析图可以发现，30日14：00—20：00的850 hPa水汽通量散度辐合高值区位于河源市西南部，但是北部地区较早的转为辐散场，不利于北部降水长时间维持。

3.2假相当位温

假相当位温(θse)是表征大气湿度、压力、温度的综合特征量，它的分布反映了大气中能量的分布，而暴雨发生的区域一般有能量锋区的存在[12]，暴雨一般发生在假相当位温场等值线密集区。由沿24°N的θse的空间垂直剖面(图4)可见，高θse舌自西向东伸展至对流层中部，同时850 hPa以下有弱冷舌自东向西伸展，低空西南急流的高θse输送与低层东路浅薄干冷空气在115°—118°E附近形成锋区，暖区附近θse等值线较密集，河源就位于θse密集带中。冷空气向θse高值区渗透，促使不稳定能量释放，为该次暴雨的产生提供了有利的能量条件。

3.3垂直速度

根据研究，并不是上升运动强就出现暴雨，如果水汽输送不够，强大的上升运动往往导致强对流，降雨量不会很大，有时不是很强的上升运动只要配合可持续供应水汽的环境条件，也能出现较大的降水[12]。由垂直速度场(图5)可见，从30日14：00起，河源西部850 hPa上出现一个垂直上升运动中心，随后逐渐减弱，至20：00，河源西部与南部仍一直维持弱的上升运动，配合持续偏南气流的水汽补充，对持续性降水的出现非常有利，也是该次暴雨西部、南部多，北部少的主要原因之一。

图4　2014年3月30日08：00 θse沿24°N垂直剖面(单位：K)

图5　2014年3月30日14：00(a)和20：00(b)的850 hPa垂直速度(单位：Pa/s)

4雷达回波特征

从雷达回波特征来看，该次暴雨过程是一次混合型降水，降水回波从30日凌晨开始出现，一开始表现为较弱的持续性降水回波，到30日白天这种持续性降水回波一直在河源市大部分地区维持，期间不断有西南至东北向的中尺度强回波带(飑线)由西向东移,影响河源市西南部(图6)。因此，受飑线影响的河源西南部地区降水量要明显大于北部持续性降雨的降水量。

图6　2014年3月30日10：00(a)、14：00(b)和23：00(c)雷达回波(单位：dBz)

5结论

应用Micaps资料、NCEP再分析资料、区域自动站资料和多普勒雷达资料，对该次出现在河源市的暴雨过程进行诊断分析，得到以下结论：

1)该次暴雨属于华南前汛期中纬多波型暴雨。

2)从暴雨发生过程的高、低空急流配置来看，暴雨落区主要位于高空急流入口区右侧，低空急流出口区左侧，是有利于暴雨发生的主要部位。

3)边界层弱冷空气东路侵入触发不稳定能量，是该次暴雨的触发抬升机制。

4)高、低空急流的建立分别使高层由辐合区转为辐散区，低层由辐散区转为辐合区，形成抽吸作用，使该次暴雨过程中低层水汽通量散度辐合、高层辐散、垂直上升运动、假相当位温锋区等物理量的分布都与暴雨落区有较好的对应关系，对暴雨的预报有一定的指示意义。

5)雷达回波特征表现为积云、层云混合型降水回波。

参考文献:

[1]谢炯光，纪忠萍，谷德军，等.广东省前汛期连续暴雨的气候背景及中期环流特征[J].应用气象学报，2006，17(3)：355-360.

[2]黄晓东，梁巧倩，郑伟杰，等.2009年广东前汛期一次连续性特大暴雨的特征及成因[J].广东气象，2009，31(6)：30-31.

[3]梁巧倩，林良勋，谢健标，等.广东前汛期西风槽暴雨个例的强度及落区[J].广东气象，2007，29(2)：32-35.

[4]顾清源，肖递祥，黄楚惠，等.低空急流在副高西北侧连续性暴雨中的触发作用[J].气象，2009，35(4)：59-67.

[5]叶萌，张东，何夏江.“05.6”广东致洪暴雨过程的预报着眼点[J].广东气象，2006，28(1)：35-36.

[6]王立琨，郑永光，王洪庆，等.华南暴雨试验过程的环境场和云团特征的初步分析[J].气象学报，2001，59(1)：115-119.

[7]陈超，程正泉，粱晓祥，等.广东省二次首场暴雨过程的特征分析[J].广东气象，2014，36(5)：7-13.

[8]刘尉，罗晓玲，陈慧华，等.近52年广东开汛期特征及与前汛期降水的关系分析[J].气象，2014，40(7)：827-834.

[9]林良勋，冯业荣，黄忠，等.广东省天气预报技术手册[M].北京：气象出版社，2006.

[10]刘晓梅，陈见，李向红，等.一次广西东部季风爆发前夕短历时强降水分析[J].气象研究与应用，2014，35(2)：14-18.

[11]陶诗言.中国之暴雨[M].北京：科学出版社，1980.

[12]陆汉城，杨国祥.中尺度天气原理和预报[M].北京：气象出版社，2004.

收稿日期：2015-04-10

作者简介：陈锐(1989年生)，男，助理工程师，本科，现主要从事天气预报工作。E-mail：263403206@qq.com

中图分类号：P44

文献标识码：A

doi:10.3969/j.issn.1007-6190.2016.01.006

Diagnostic Analysis of a Heavy Rain Process on March 30, 2014 in Heyuan City

CHENRui,GANHai,DUANHai-hua

(Meteorological Bureau of Heyuan City, Heyuan 517000)

Abstract：Using the MICAPS data and NCEP reanalysis as well as regional automatic weather stations and Dopplers data, we studied the circulation background, diagnosed physical quantities and evolutions of radar echoes for a heavy rain on March 30, 2014 in Heyuan City. The result is shown as follows. Taking place in the annually first flooding season, the rain was generated in multiple waves of the mid-latitudes. Its dynamic and thermodynamic conditions were made favorable by a coupling due to the allocation of a 200-hPa upper-level jet stream and 850-hPa low-level southwesterly jet stream. Weak, cold planetary air invaded through an eastern route that triggered instability energy for a lifting mechanism of the rain. The establishment of both the upper-and low-level jet stream changed convergence (divergence) of the upper (low) level into divergence (convergence) to give rise to a sucking effect, making the distribution of physical quantities, such as water vapor flux convergence at the mid-and low-level and divergence at the upper level, vertical ascending motion and pseudo-equivalent potential temperature, well corresponding to the area of heavy rain.

Key words：synoptics; heavy rain; multiple mid-latitude waves; cold air; Heyuan City

陈锐， 甘海， 段海花.河源市“3·30”暴雨过程诊断分析[J].广东气象，2016,38(1)：23-26.