一次副高边缘暴雨过程分析

肖 杰

（河南省焦作市气象局，河南 焦作 454003）

1.过程概况

受副热带高压外围西南暖湿气流、低涡、切变线和经贝加尔湖南下冷空气的共同影响，2010年7月19日00～10时，我市出现了一次明显降水天气过程，雨量分布不均，降水主要在4～7时，1小时最大降水量29.2mm，强降水落区主要位于市区、武陟、温县东部、博爱南部、修武东部和南部，全市80个乡镇自动雨量站中，降水量超过50mm的有25个，其中暴雨21个，大暴雨4个(均在武陟东部，最大谢旗营，为127.0mm)。

2.环流形势和主要影响系统

500 hPa高空图上，18日08时(图略)欧亚中高纬度为两槽一脊型，贝加尔湖地区为一高压脊，副高脊线位于28°N附近，西伸脊点位于117°E，其北界位于贵阳、宜昌、阜阳到射阳一线，我省信阳地区受副高控制，中部地区均处在副高边缘的西南气流中。18日20时，位于海上的副高主体进一步西伸加强，其外围的西南风速明显加大，大于14m/s的西南风速带位于百色、重庆、安康到郑州一线，南海的水汽通道已打通，强烈的水汽输送使汉中、西安、郑州的T－Td由前一时次的43℃、15℃、22℃迅速了下降到2.0℃、1.8℃、1.5℃，达到饱和；东部的低槽南伸至山、陕、豫交界，引导弱冷空气自贝湖东南部经华北南下，并且在山西南部、陕西中部河南北部形成一气旋式环流，此时我省黄河以南地区已出现降水。随后低压环流沿副高边缘西南气流北上，在冷空气的进一步影响下，至19日08时，在山西南部形成580dagpm的低压，其中心位于沁源附近，低槽和切变线分别位于沁源、重庆到西昌和沁源、邢台到成山头一线，588dagpm 基本退出我省。20时，低压中心继续北上，副高进一步减弱，我省降水过程结束。可见，此次暴雨过程发生在副高南退

过程中，是由副高边缘西南暖湿气流和贝湖经华北南下冷空气共同作用而产生的。700hPa高空图上，18日08时316dagpm位于射阳、武汉到阳江一线，四川盆地东部有一312dagpm低涡，中心位于成都到达川之间，切变线位于达川、安康、平顶山到商丘，低涡的西北方有中心强度达-5.0℃的负变温区，说明有冷空气自低涡西北方侵入，低涡将进一步发展，并在引导气流的作用下沿副高边缘西南气流向东北方向移动；我省黄河以南地区处在副高外围的西南气流中，而豫北则处在长春、济南到郑州一线槽后偏北气流中。20时，副高略有南退，但其外围的西南风明显加大，大于12m/s的急流带位于副高西侧，位于北海、桂林、宜昌到南阳一线，低空急流为暴雨的产生提供了前期的水汽输送。19日08时，副高进一步南退，低涡继续东北上，其中心位于陵川附近，切变线北抬至陵川到济南，低空急流东移至北海、武汉到徐州一线，我省北部正处在低空急流的左侧和低涡右前方，降水强度增强。20时，低涡完全移出我省，降水结束。

3.水汽条件分析

3.1 水汽通量

水汽条件是降水过程的首要条件。源地的水汽主要是通过大规模的水平气流被输送到降水区的，其输送量的大小用水汽通量表示。在降水开始前的18日20时，水汽通量的大值区呈南北向带状分布，与700hPa低空急流相吻合，中心位于湖北中部，其中心强度为12×10-3g/s·hPa·cm；至19日08时，水汽通量的大值中心在低空西南急流的作用下，向东北方向伸展至我省的东南部到东部，其强度继续加强，中心值达16×10-3g/s·hPa·cm，强降水发生在水汽通量大值中心左前方较大的梯度区，且与700hP低槽和切变线相吻合，说明水汽的输送对强降水有较大贡献，大的水汽通量梯度区与强降水落区有较好的对应关系，对预报强降水落区有一定的指导作用。

3.2 水汽通量散度

当水汽由源地输送到某地区时，必须有水汽在该地区的水平辐合，才能上升冷却凝结成雨。水汽辐合的大小用水汽通量散度表示，通过分析水汽通量散度得出，18日20时，－24×10-3g/s·hPa·cm强水汽通量散度的辐合中心位于贵州北部，我省除东南部地区外，均处在弱的水汽辐合区中，对应的地面图上黄河以南均有降水，信阳有3个站降水超过50mm(最大64mm)，其它广大地区降水量均在10mm以下。19日08时，暴雨区上空水汽辐合明显增强，达－12×10-3g/s·hPa·cm，且与强降水落区相对应。19日20时强水汽通量散度的辐合中心移至北京附近，我省均处在水汽通量散度辐散区，全省降水结束。说明：水汽通量散度的辐合区与强降水有很好对应关系，水汽通量散度辐散区对降水结束的预报有很好的参考价值。

4.雷达资料分析

分析降水回波的演变得出，整个降水过程中以混合性降水回波为主，回波比较稳定，强度分布较均匀，大部分回波强度在25～40dbz，降水主要是由位于我省西南部的回波向东北方向移动而造成的。 22:28分我市处在无回波区中，以多云天气为主；0:35我省西南部的降水回波在东北移过程中，前缘弱回波区开始影响我市；尔后回波强度继续加强，5:20达最强，为40～45dbz，与1小时最大降水量时段相对应。

5.模拟结果分析

利用1°×1°NCEP再分析资料和WRF中尺度数值模式对该过程的涡度、散度和垂直速度进行模拟。

5.1 涡度分析

7月19 日1 :30 ，从涡度图中可看出，降水过程中涡度场呈显高层负涡度，中低层正涡度的垂直分布。过程开始前的18日20时，高层(200hPa)我省中西部和南部均处在负的涡度区中，-25×10-5s-1的中心位于113°E、34.5°N。到19日08时，涡度中心东北移至113.5°E、35°N，其强度有所减弱，中心值为-15×10-5s-1。*时*时负的涡度中心移至我省北部，共中心强度进一步减弱。中低层，在整个降水过程中，强降水落区均处在较强的正涡度区中，其中心最大值为40×10-5s-1。

图1 模拟的200hPa涡度场

5.2 散度分析

暴雨的维持需要有高低层较强的辐合辐散相配合。分析散度场院（图2）得出，19日02时我省淮河以北的大部分地区均处在较强的辐合辐散区中，在113°E、34°N附近高层(200hPa)为较强的辐散中心，低层(700hPa)为较强的辐合中心，其中心值分别为30×10-5s-1和-20×10-5s-1 。到08时，高层的辐散中心东移至114°E，且强度明显减弱，而安阳、鹤壁、濮阳三地区的散度大大加强，由前一时次的5×10-5s-1增大至15×10-5s-1，低层113.5°E以东地区转入辐合区中。14时高低层强辐散辐合中心均位于我省与山东交界，其中心强度分别5×10-5s-1和-15×10-5s-1 ，我省京广线以东地区均处在弱的辐散辐合区中，随着辐合辐散中心的继续东移减弱，我省的降水也明显减弱并趋于结束，14～20时6小时降水量均在10毫米以下。这种低层强辐合、高层强辐散的配置加强了大气的抽吸作用，从而使上升运动得到加强，对暴雨的维持和加强有重要作用。

图2 模拟的散度场

5.3 垂直速度

强烈而持续的上升运动，是暴雨产生的必要条件。由于大气中的水汽绝大部分集中在中低对流层，而暴雨又总是发生在大范围的上升运动区内，因此强的上升运动对水汽的输送有着重要的作用。分析垂直速度场得出：过程开始前的18日20时，除信阳地区外，我省其他地区均处在弱的上升运动区中。19日02至08时，我省33°N以北的暴雨区上空为深厚的上升气流区，最大上升速度为2.4cm·s-1，出现在500hPa。14时强上升运动区移至我省与山东交界，我省降水结束。

图3 模拟的垂直速度场(a 19日02时 b 19日08日)

6.小结

（1）暴雨的主要影响系统是副高边缘强盛的西南气流、东移的低槽及低涡、切变线。

（2）大的水汽通量梯度区与强降水落区有较好地吻合，对预报强降水落区有一定的指导作用。水汽通量散度的辐合区与强降水落区有很好对应关系，对降水结束的预报有很好的参考价值。

（3）低层辐合、高层辐散的配置增强了大气的抽吸作用，导致暴雨区上空垂直上升运动增强，进而使降水加强，为暴雨的产生提供了动力条件。

（4）低层正涡度中心、高层负涡度中心与强降水落区有较好的对应。

（5）低空急流将南海的水汽源源不断地输送到暴雨区，为暴雨的维持提供了充足的水汽供应。