2012—07—08—09临汾市局部暴雨天气特征分析

吴海婷　王瑞　孙悦　李韵文　张素琴　杨拥军

摘 要：从天气形势、物理量场特征、自动站逐时资料变化特征等入手，对2012-07-08—09临汾市局部暴雨天气过程进行分析，结果表明，此次降水过程是在西风槽东移，副高西进北抬的环流背景下产生的；700 hPa中尺度低压、低层辐合线和东路冷空气是该过程的主要触发系统；降水过程中边界层出现了明显的中尺度辅合线、切变线和低涡环流，短时强降水与小尺度的低涡环流相对应；物理量场上，降雨前期暴雨区有强的上升运动、较高的能量积累，层结不稳定，但低层辐合很弱，中低层湿度只在某层次上达到饱和。

关键词：暴雨；中尺度低压；低层辐合线；天气特征

中图分类号：TP458.1+21.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）04-0146-03

暴雨一直是我国夏季最主要的灾害性天气之一。多年来，许多气象工作者已从不同角度作了大量研究，以揭示暴雨发生、发展的成因和特点。然而，暴雨的发生大都与对流天气有关，具有突发性、局地性强、预报难度大等特点，因而，对暴雨天气过程进行不间断的探索和总结，提高预报准确率，这永远都是气象工作者努力的方向。临汾地处山西中南部，地形复杂，山脉、平川、丘陵并存，此次出现的3站暴雨分别出现在临汾市的西部山区（大宁）、平川的北部（霍州）和东部丘陵（安泽），在空间分布上呈明显的离散特征。为了揭示此次降水的成因，从环流背景、影响系统、物理量场特征、自动站资料变化特征等入手进行了详细分析，得出一些结论，以期为此类局地暴雨的预报提供参考。

1 环流特征

1.1 天气实况分析

2012-07-08白天到夜间，临汾市自西向东出现了明显的降水过程，降水量在27.6～72.2 mm之间，3个县站出现了暴雨。其中，大宁站从2012-07-08T09：00开始出现降水，并一直持续到23：00，15 h降水量为72.2 mm，其间有2 h间断地出现了大于10 mm的降水，最大降水量为14.7 mm/h；霍州也从2012-07-08T09：00开始出现降水，至2012-07-09T08：00降水仍在持续，其间实际降水时间为21 h，降水总量为65.3 mm，也有2 h间断地出现了大于10 mm的降水，最大降水量为17.0 mm/h；安泽从2012-07-08T17：00开始出现降水，至次日凌晨04：00结束，12 h降水量为68.4 mm，其中强降水主要出现在2012- 07-08T23：00—09T01：00，3 h降水总量为59.0 mm，达日暴雨量级，且在连续的3 h内降水量都在10 mm以上，最大降水为27.7 mm/h，具体详见图1.从以上分析可以看出，大宁、霍州站降水皆具有持续时间长、降水量分布较均匀、短时出现强降水的特点，属于混合型降水，对流性特征相对较弱；安泽站降水具有突发性强、降水时间集中、强度持续偏大等特点，中尺度对流特征明显。

1.2 环流背景分析

从2012-07-06夜间开始，临汾市上空就受西南气流控制，2012-07-07有弱短波东移，云量较多但未形成降水。持续的夜间辐射升温和水汽输送为强降水的产生提供了水汽和能量条件。

2012-07-08T08：00，500 hPa欧亚大陆呈东高西低型，蒙古低压稳定维持，其底部分裂的短波槽位于河套西部，从四川到山西由>10 m/s的西南气流发展，副高脊顶在河南与湖北的交界处。受槽前西南暖湿气流的影响，临汾西部山区于2012-07-08T09：00开始有降水产生；至20：00，副高主体北抬，脊顶到达运城南部，同时蒙古低槽携带的冷空气不断南压，山西中南部西南气流继续加强，风速>12 m/s，临汾处冷暖气流的交汇处详见图2、图3. 副高的北抬为我区强降水的产生提供了源源不断的水汽和不稳定能量。

副高西进北抬时，副高外围的西南气流也在不断加强，会在中低层形成西南低空急流。具体分析可见图2. 2012-07-08 T08：00，副高脊点维持在黄河以南地区，而随之加强的低空急流相对偏南偏东，山西中低层受持续的东南风控制，风速较弱。

2 主要影响系统分析

2.1 低空低涡切变线

2012-07-08T08：00，中低层山西东部为副高脊控制，河套西南部有气旋环流发展，辅合区在河套及其以南，至20：00，副高稳定少动，河套内部的低压环流沿副高外围的西南气流北上，在太原—汉中形成了中β尺度涡旋，涡内有明显的东北与东南风切变，详见图2、图3. 低涡和中尺度辐合线的形成，使低层辐合作用加强，为区域局地暴雨的产生提供了重要的动力条件。

2.2 地面形势

在地面上，2012-07-08T08：00，山西受暖低压控制，临汾市上游并无大范围的降水东移，这说明临汾上午降水是在本地发展的对流性降水，大气处于不稳定状态中。20：00，东北冷高压西伸加强控制山西，低压倒槽被推进河套，临汾受东路冷高压控制。低层大范围冷空气南下，使降水量增加。

2.3 边界层特征

通过对临汾市自动站逐小时风场资料分析可知，从2012-07 -07下午，临汾市西部山区持续受SE或NE控制，气温开始明显下降。至2012-07-08T07：00，在永和—大宁—隰县形成了中β尺度的涡旋，同时，在吉县—乡宁也有β尺度的风切变发展。在这些中小尺度系统的影响下，西部山区于2012-07-08T09：00开始降水。分析了整个降水过程后发现，降水时段地面风场皆受中小尺度系统影响，小时雨量大于10 mm的强降水与β尺度的涡旋相对应。

平川及其东部山区降水主要是从2012-07-08下午开始，通过分析可知，从2012-07-07夜间临汾市平川持续受偏东风或东南风控制，至2012-07-08T11：00，洪洞—闻喜之间出现了一条西北与东南的中β尺度辐合线（见图4），并于13：00移出临汾市上空，其间并未产生降水。14：00—21：00，临汾市南部和东部陆续出现降水，对应的地面风场上不断有中γ尺度的低涡或切变线发展。22：00，在古县—安泽—屯留—沁源一带发展成了一个中β尺度完整低涡环流（见图4），之后这个低涡在安泽附近徘徊，移动缓慢，使安泽3 h降水总量达59.0 mm。endprint

3 物理量分析

从降水性质和演变特征分析发现，该降水过程中出现的三个分散性暴雨，并非属于同一性质的，所以对这两种暴雨区的物理量分别进行分析。

3.1 水汽条件

为了分析暴雨期间水汽的空间分布和演变情况，穿过暴雨中心分别作大宁（08时λE 110.4°）和安泽（20时λE 112.1°）的相对湿度的高度—时间演变图（见图5，图6）。从图中可以看出，二者在降水之前在低层都出现了高湿舌，向北伸到700 hPa之上。2012-07-08T08：00，大宁高湿区出现在600～700 hPa上，最大值为92%，850 hPa以下相对湿度小于70%；2012-07-08夜间，在安泽强降水时段，90%以上的高湿区在850～925 hPa之间，850～700 hPa的相对湿度在80%左右。通过分析可以看出，大宁暴雨的水汽主要来源于大气的中低层，湿层相对较浅；安泽暴雨的水汽低层达到饱和，湿层较厚，在垂直分布上且呈“上干下湿”的特点，因而，安泽在环境场上具有不稳定的特征。

3.2 能量和不稳定条件分析

穿过两暴雨中心大宁和安泽分别作θSE的高度—时间剖面图（见图7，图8），从图中可以看出，2012-07-08T08：00，二者皆有高能舌从地面伸向700 hPa附近，这说明降水之前暴雨区上空低层已经积累了一定的能量；至20：00，中低层的能量仍在增加，最大值达70 ℃以上。而θSE850—θSE500E的差值，大宁为0 ℃，安泽为-2 ℃。因而，安泽具有更不稳定的大气层结。

K指数和SI指数都是反应大气层结稳定度的物理量。利用T-LnP方法对临汾周围探空站进行计算可知，2012-07-08T08：00，延安、太原、邢台的K指数分别为37 ℃、34 ℃和41 ℃；对应的SI指数分别为0 ℃、3 ℃、和-3 ℃。根据山西省气象台对不稳定大气的判定规则可知，08：00临汾市大气层结处于不稳定状态中，且在河北邢台有可能会发生强雷暴。至20：00，延安、太原、邢台的K指数分别为29 ℃、35 ℃和36 ℃；对应的SI指数分别为3 ℃、0 ℃、和-1 ℃。安泽地处山西东部，由邢台的K指数和SI指数可以判断，安泽有可能会发生强对流天气。

3.3 上升运动

穿过两暴雨中心大宁和安泽分别作垂直速度（见图9，图10）和散度的剖面图（图略）。从图中可以看出，降水前后二者都具有较强的上升运动，对流最大高度达到150 hPa。大宁最大上升中心值位于500 hPa附近，值为20×10-5 hPa·s-1，其两侧的下沉气流较为庞大，不利于对流的持续发展；安泽最大上升中心值位于700 hPa附近，值为24×10-5 hPa·s-1，其两侧伴有较弱的下沉气流，有利于对流的持续发展。从散度剖面图可知，二者在降水前后低层都有弱辐合，辐合大值中心在925 hPa以下，700 hPa附近辐合值仅为-4×10-6 hPa·s-1（图略）。这说明，该过程中低层辐合、高层辐散的配置不是十分明显。

4 小结

降水前期，临汾市上空持续的水汽输送、夜间云量的增加和副高西伸北抬为暴雨的产生提供了源源不断的水汽和能量。

此次局地暴雨是蒙古低槽底部的南下冷空气与副高北上携带的暖湿气流在临汾上空交汇，不断激发该区域中、小尺度对流系统造成的，这是一次非常典型的降水过程。西部（大宁）和北部（霍州）山区的暴雨以稳定型降水为主，持续时间长，对流特征较弱；东部山区（安泽）暴雨是在较短时间内产生的，不稳定的大气层结、缓慢移动的中尺度低涡是导致暴雨产生的主要原因。

暴雨发生在副高北部较近的地区，高空槽不明显，中低层无急流配合。中低层的中尺度低压、中尺度辐合线和地面大范围的强冷空气，为暴雨区附近强烈的上升运动的发展和维持提供了有利的动力条件，短时强降水与边界层中小尺度气旋环流相对应。

在降水发生之前，低层皆出现湿舌和高能舌，对强降水的出现有指示作用。

参考文献

[1]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[J].自然灾害学报，2009，18（3）：129-134.

[2]马红，曾厅余.滇东北2010年7月三次局地暴雨过程诊断分析[J].暴雨灾害，2011，30（1）：51-56.

[3]牛乐田，李祥林，裴玉侠，等.陕西中部一次局地暴雨中尺度分析[J].陕西气象，2011（02）.

[4]李青春，苗世光，郑祚芳，等.北京局地暴雨过程中近地层辐合线的形成与作用[J].高原气象，2011（05）：1232-1242.

[5]张辉，李金云、罗斌祥，等.“8.17”宁安局部地区暴雨天气分析[J].安徽农学通报（下半月刊），2012，18（12）.

[6]朱乾根，林锦霞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000：327-363.

作者简介：吴海婷（1973—），女，浙江东阳人，2006年毕业于山西师范大学机算机专业，工程师，现从事气象应用服务工作。

〔编辑：白洁〕

Abstract： From the weather situation， the characteristics of physical quantity， automatic station hourly data variation characteristics of the Linfen city in the 2012-07-08—09 rainstorm weather process were analyzed， and the results show that the precipitation process is in the west wind trough eastward and subtropical high west north produced under the background of the circulation； The mesoscale low pressure 700 hPa， low-level convergence line and east road cold air is the main trigger of the process system； Boundary layer in the process of precipitation appeared obvious mesoscale auxiliary line and shear line and the low vortex circulation， short-time strong rainfall with small scale corresponding to the low vortex circulation； Physical quantity field， rainfall rainstorm area has a strong upward movement， high energy accumulation， stratification is not stable， but lower convergence is very weak， only at a certain level in the lower humidity reaches saturation.

Key words： heavy rain； mesoscale low pressure； low-level convergence line； weather characteristicsendprint

3 物理量分析

从降水性质和演变特征分析发现，该降水过程中出现的三个分散性暴雨，并非属于同一性质的，所以对这两种暴雨区的物理量分别进行分析。

3.1 水汽条件

为了分析暴雨期间水汽的空间分布和演变情况，穿过暴雨中心分别作大宁（08时λE 110.4°）和安泽（20时λE 112.1°）的相对湿度的高度—时间演变图（见图5，图6）。从图中可以看出，二者在降水之前在低层都出现了高湿舌，向北伸到700 hPa之上。2012-07-08T08：00，大宁高湿区出现在600～700 hPa上，最大值为92%，850 hPa以下相对湿度小于70%；2012-07-08夜间，在安泽强降水时段，90%以上的高湿区在850～925 hPa之间，850～700 hPa的相对湿度在80%左右。通过分析可以看出，大宁暴雨的水汽主要来源于大气的中低层，湿层相对较浅；安泽暴雨的水汽低层达到饱和，湿层较厚，在垂直分布上且呈“上干下湿”的特点，因而，安泽在环境场上具有不稳定的特征。

3.2 能量和不稳定条件分析

穿过两暴雨中心大宁和安泽分别作θSE的高度—时间剖面图（见图7，图8），从图中可以看出，2012-07-08T08：00，二者皆有高能舌从地面伸向700 hPa附近，这说明降水之前暴雨区上空低层已经积累了一定的能量；至20：00，中低层的能量仍在增加，最大值达70 ℃以上。而θSE850—θSE500E的差值，大宁为0 ℃，安泽为-2 ℃。因而，安泽具有更不稳定的大气层结。

K指数和SI指数都是反应大气层结稳定度的物理量。利用T-LnP方法对临汾周围探空站进行计算可知，2012-07-08T08：00，延安、太原、邢台的K指数分别为37 ℃、34 ℃和41 ℃；对应的SI指数分别为0 ℃、3 ℃、和-3 ℃。根据山西省气象台对不稳定大气的判定规则可知，08：00临汾市大气层结处于不稳定状态中，且在河北邢台有可能会发生强雷暴。至20：00，延安、太原、邢台的K指数分别为29 ℃、35 ℃和36 ℃；对应的SI指数分别为3 ℃、0 ℃、和-1 ℃。安泽地处山西东部，由邢台的K指数和SI指数可以判断，安泽有可能会发生强对流天气。

3.3 上升运动

穿过两暴雨中心大宁和安泽分别作垂直速度（见图9，图10）和散度的剖面图（图略）。从图中可以看出，降水前后二者都具有较强的上升运动，对流最大高度达到150 hPa。大宁最大上升中心值位于500 hPa附近，值为20×10-5 hPa·s-1，其两侧的下沉气流较为庞大，不利于对流的持续发展；安泽最大上升中心值位于700 hPa附近，值为24×10-5 hPa·s-1，其两侧伴有较弱的下沉气流，有利于对流的持续发展。从散度剖面图可知，二者在降水前后低层都有弱辐合，辐合大值中心在925 hPa以下，700 hPa附近辐合值仅为-4×10-6 hPa·s-1（图略）。这说明，该过程中低层辐合、高层辐散的配置不是十分明显。

4 小结

降水前期，临汾市上空持续的水汽输送、夜间云量的增加和副高西伸北抬为暴雨的产生提供了源源不断的水汽和能量。

此次局地暴雨是蒙古低槽底部的南下冷空气与副高北上携带的暖湿气流在临汾上空交汇，不断激发该区域中、小尺度对流系统造成的，这是一次非常典型的降水过程。西部（大宁）和北部（霍州）山区的暴雨以稳定型降水为主，持续时间长，对流特征较弱；东部山区（安泽）暴雨是在较短时间内产生的，不稳定的大气层结、缓慢移动的中尺度低涡是导致暴雨产生的主要原因。

暴雨发生在副高北部较近的地区，高空槽不明显，中低层无急流配合。中低层的中尺度低压、中尺度辐合线和地面大范围的强冷空气，为暴雨区附近强烈的上升运动的发展和维持提供了有利的动力条件，短时强降水与边界层中小尺度气旋环流相对应。

在降水发生之前，低层皆出现湿舌和高能舌，对强降水的出现有指示作用。

参考文献

[1]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[J].自然灾害学报，2009，18（3）：129-134.

[2]马红，曾厅余.滇东北2010年7月三次局地暴雨过程诊断分析[J].暴雨灾害，2011，30（1）：51-56.

[3]牛乐田，李祥林，裴玉侠，等.陕西中部一次局地暴雨中尺度分析[J].陕西气象，2011（02）.

[4]李青春，苗世光，郑祚芳，等.北京局地暴雨过程中近地层辐合线的形成与作用[J].高原气象，2011（05）：1232-1242.

[5]张辉，李金云、罗斌祥，等.“8.17”宁安局部地区暴雨天气分析[J].安徽农学通报（下半月刊），2012，18（12）.

[6]朱乾根，林锦霞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000：327-363.

作者简介：吴海婷（1973—），女，浙江东阳人，2006年毕业于山西师范大学机算机专业，工程师，现从事气象应用服务工作。

〔编辑：白洁〕

Abstract： From the weather situation， the characteristics of physical quantity， automatic station hourly data variation characteristics of the Linfen city in the 2012-07-08—09 rainstorm weather process were analyzed， and the results show that the precipitation process is in the west wind trough eastward and subtropical high west north produced under the background of the circulation； The mesoscale low pressure 700 hPa， low-level convergence line and east road cold air is the main trigger of the process system； Boundary layer in the process of precipitation appeared obvious mesoscale auxiliary line and shear line and the low vortex circulation， short-time strong rainfall with small scale corresponding to the low vortex circulation； Physical quantity field， rainfall rainstorm area has a strong upward movement， high energy accumulation， stratification is not stable， but lower convergence is very weak， only at a certain level in the lower humidity reaches saturation.

Key words： heavy rain； mesoscale low pressure； low-level convergence line； weather characteristicsendprint

3 物理量分析

从降水性质和演变特征分析发现，该降水过程中出现的三个分散性暴雨，并非属于同一性质的，所以对这两种暴雨区的物理量分别进行分析。

3.1 水汽条件

为了分析暴雨期间水汽的空间分布和演变情况，穿过暴雨中心分别作大宁（08时λE 110.4°）和安泽（20时λE 112.1°）的相对湿度的高度—时间演变图（见图5，图6）。从图中可以看出，二者在降水之前在低层都出现了高湿舌，向北伸到700 hPa之上。2012-07-08T08：00，大宁高湿区出现在600～700 hPa上，最大值为92%，850 hPa以下相对湿度小于70%；2012-07-08夜间，在安泽强降水时段，90%以上的高湿区在850～925 hPa之间，850～700 hPa的相对湿度在80%左右。通过分析可以看出，大宁暴雨的水汽主要来源于大气的中低层，湿层相对较浅；安泽暴雨的水汽低层达到饱和，湿层较厚，在垂直分布上且呈“上干下湿”的特点，因而，安泽在环境场上具有不稳定的特征。

3.2 能量和不稳定条件分析

穿过两暴雨中心大宁和安泽分别作θSE的高度—时间剖面图（见图7，图8），从图中可以看出，2012-07-08T08：00，二者皆有高能舌从地面伸向700 hPa附近，这说明降水之前暴雨区上空低层已经积累了一定的能量；至20：00，中低层的能量仍在增加，最大值达70 ℃以上。而θSE850—θSE500E的差值，大宁为0 ℃，安泽为-2 ℃。因而，安泽具有更不稳定的大气层结。

K指数和SI指数都是反应大气层结稳定度的物理量。利用T-LnP方法对临汾周围探空站进行计算可知，2012-07-08T08：00，延安、太原、邢台的K指数分别为37 ℃、34 ℃和41 ℃；对应的SI指数分别为0 ℃、3 ℃、和-3 ℃。根据山西省气象台对不稳定大气的判定规则可知，08：00临汾市大气层结处于不稳定状态中，且在河北邢台有可能会发生强雷暴。至20：00，延安、太原、邢台的K指数分别为29 ℃、35 ℃和36 ℃；对应的SI指数分别为3 ℃、0 ℃、和-1 ℃。安泽地处山西东部，由邢台的K指数和SI指数可以判断，安泽有可能会发生强对流天气。

3.3 上升运动

穿过两暴雨中心大宁和安泽分别作垂直速度（见图9，图10）和散度的剖面图（图略）。从图中可以看出，降水前后二者都具有较强的上升运动，对流最大高度达到150 hPa。大宁最大上升中心值位于500 hPa附近，值为20×10-5 hPa·s-1，其两侧的下沉气流较为庞大，不利于对流的持续发展；安泽最大上升中心值位于700 hPa附近，值为24×10-5 hPa·s-1，其两侧伴有较弱的下沉气流，有利于对流的持续发展。从散度剖面图可知，二者在降水前后低层都有弱辐合，辐合大值中心在925 hPa以下，700 hPa附近辐合值仅为-4×10-6 hPa·s-1（图略）。这说明，该过程中低层辐合、高层辐散的配置不是十分明显。

4 小结

降水前期，临汾市上空持续的水汽输送、夜间云量的增加和副高西伸北抬为暴雨的产生提供了源源不断的水汽和能量。

此次局地暴雨是蒙古低槽底部的南下冷空气与副高北上携带的暖湿气流在临汾上空交汇，不断激发该区域中、小尺度对流系统造成的，这是一次非常典型的降水过程。西部（大宁）和北部（霍州）山区的暴雨以稳定型降水为主，持续时间长，对流特征较弱；东部山区（安泽）暴雨是在较短时间内产生的，不稳定的大气层结、缓慢移动的中尺度低涡是导致暴雨产生的主要原因。

暴雨发生在副高北部较近的地区，高空槽不明显，中低层无急流配合。中低层的中尺度低压、中尺度辐合线和地面大范围的强冷空气，为暴雨区附近强烈的上升运动的发展和维持提供了有利的动力条件，短时强降水与边界层中小尺度气旋环流相对应。

在降水发生之前，低层皆出现湿舌和高能舌，对强降水的出现有指示作用。

参考文献

[1]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[J].自然灾害学报，2009，18（3）：129-134.

[2]马红，曾厅余.滇东北2010年7月三次局地暴雨过程诊断分析[J].暴雨灾害，2011，30（1）：51-56.

[3]牛乐田，李祥林，裴玉侠，等.陕西中部一次局地暴雨中尺度分析[J].陕西气象，2011（02）.

[4]李青春，苗世光，郑祚芳，等.北京局地暴雨过程中近地层辐合线的形成与作用[J].高原气象，2011（05）：1232-1242.

[5]张辉，李金云、罗斌祥，等.“8.17”宁安局部地区暴雨天气分析[J].安徽农学通报（下半月刊），2012，18（12）.

[6]朱乾根，林锦霞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000：327-363.

作者简介：吴海婷（1973—），女，浙江东阳人，2006年毕业于山西师范大学机算机专业，工程师，现从事气象应用服务工作。

〔编辑：白洁〕

Abstract： From the weather situation， the characteristics of physical quantity， automatic station hourly data variation characteristics of the Linfen city in the 2012-07-08—09 rainstorm weather process were analyzed， and the results show that the precipitation process is in the west wind trough eastward and subtropical high west north produced under the background of the circulation； The mesoscale low pressure 700 hPa， low-level convergence line and east road cold air is the main trigger of the process system； Boundary layer in the process of precipitation appeared obvious mesoscale auxiliary line and shear line and the low vortex circulation， short-time strong rainfall with small scale corresponding to the low vortex circulation； Physical quantity field， rainfall rainstorm area has a strong upward movement， high energy accumulation， stratification is not stable， but lower convergence is very weak， only at a certain level in the lower humidity reaches saturation.

Key words： heavy rain； mesoscale low pressure； low-level convergence line； weather characteristicsendprint