两次不同降水性质的天气过程对比分析

巩宪伟　聂黎　孙颖

摘要：该文利用常气象规观测资料，对2013年6月25日～7月2日月連续发生在四平地区的两次暴雨天气过程进行了对比分析，结果表明：两个过程降水性质不同，过程一以对流性降水为主，过程二以稳定性降水为主;过程一为暖区切变降水，形成了整层的不稳定层结，过程二为江淮气旋北上，不稳定能量较小;两个过程的水汽输送都以渤海为主，两次暴雨过程比湿都超过了10 g/kg;两次过程的动力机制不同，过程一为低层动力触发不稳定能量释放，形成的垂直上升运动，过程二是以高空强辅散为主，形成的垂直上升运动;各家数值预报对对流性降水偏差较大，对大范围稳定性降水预报的量级以及稳定性上都表现较好。

关键词：暴雨  降水性质  水汽  动力机制 数值预报

中图分类号：P412.25 文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2022）02（a）-0000-00Comparative Analysis of Two Weather Processes with Different Precipitation Properties

Abstract： Based on the observation data of normal weather gauge， this paper makes a comparative analysis of two consecutive rainstorm weather processes in Siping area from June 25 to July 2， 2013. The results show that the precipitation properties of the two processes are different. The first process is mainly convective precipitation and the second process is mainly stable precipitation; The first process is shear precipitation in the ;warm region， forming a whole layer of unstable stratification. The second process is that the Jianghuai cyclone moves northward with less unstable energy; The water vapor transport of the two processes is mainly in the Bohai Sea， and the specific humidity of the two rainstorms exceeds 10g / kg; The dynamic mechanisms of the two processes are different. The first process is the vertical upward movement formed by the unstable energy release triggered by the low-level power， and the second process is the vertical upward movement formed mainly by the high-altitude strong auxiliary dispersion; Each numerical forecast has a large deviation from convective precipitation， and performs well in the magnitude and stability of large-scale stable precipitation forecast.

Key Words： Rainstorm; Nature of precipitation; Steam; Dynamic mechanism; Numerical prediction

四平市地處中高纬，属于温带半湿润季风气候。暴雨是四平市夏季常见的灾害性天气之一，且多出现在7月上旬至9月上旬，尤其以7月中旬至8月中旬最多。近年来，许多气象工作者对暴雨做了较为全面的分析[1]，研究表明：暴雨的发生与水汽的辐合、大气不稳定层结、位势不稳定释放机制和高低空急流及其耦合作用等密切相关，它们的不同配置和演变决定着暴雨过程的降水强度[2-4]。

随着对暴雨认识的提高，不少气象工作者对两次或多次暴雨过程进行了对比分析：杨利群等人对比分析了贵州南部两次局地大暴雨的异同[5]，指出两次过程副热带高压强度不同;卢卫星等人分析了低空东南风急流影响的两次暴雨过程，指出两次过程均伴有低空东南风急流，不同的是边界层超地转特征存在差异;施望芝等人对比分析湖北省两次区域性暴雨过程表明[6]，两次过程具有相似的环流背景及强低层辐合、高层辐散，且都受冷空气影响，不同点在于副热带高压、西南风急流强度差别较大。以上对比研究的暴雨过程间隔时间相对较长或暴雨持续时间较长，而对短时间内接连发生的两场大暴雨的比较研究相对较少。为了提炼此类暴雨的前期征兆和预报着眼点，提高暴雨预报能力和准确率，该文以2013年6月26日和7月2日连续发生在四平地区的两场暴雨过程为例，从环流形势、水汽条件、不稳定条件和动力条件等方面，对这两次过程进行比较分析，以期对提高此类强降水天气的预报准确率有所帮助。

1实况

在6月25日～7月4日吉林省产生了分布不均的降水过程，7月1日前，在鄂霍次克海以西一直有阻塞形势维持，上游每有一次小槽的活动就伴随一次降水过程，6月26～27日，伴随小槽的发展加深，配合低空切变，四平地区形成了出现了较大的降水。公主岭36小时降水量达到106 mm，伊通47 mm，其他地区均达到中雨或大雨。7月2日开始江淮气旋北上，引发我省中部区域性暴雨，四平两站暴雨，其他三站也都有超过40 mm降水。后期东北冷涡一直维持在吉林省北部，使得四平市持续有分布不均的阵雨出现。

在此次持续的降水过程中，6月26～27日，7月2日，降水较为集中，下面分别对这两次过程进行分析。

2 6月27日过程分析

2.1降水性质

从雷达回波图上看，此次降水过程为混合型降水，以对流性降水为主，回波强度较大处达到40 dbz，最大处达到50 dbz。从降水的集中时段看，27日10时至12时，公主岭3小时降水51.6 mm，亦标志降水以对流性为主。

2.2大尺度环流

从26日08时至从27日08时，鄂霍次克海以西一直有阻塞形势维持，500 hPa西北-东南方向的横槽发展加深，584线稳定少动，850 hPa一直维持人字形切变，其中横在吉林省中部的暖式切变是此次过程主要影响系统，其引导低层暖湿空气不断北上，温度梯度加大，暖锋锋生，不稳定能量积聚加强，在暖式切变向北移动过程中，四平地区产生较大降水。

2.3不稳定条件

从27日08时长春站来看，具有较好的不稳定层结，cape值达到772，K指数达到35 ℃，不稳定层结较厚，从地面至700 hPa都为假相当位温随气压增大的不稳定区域。从K指数实况来看，四平大部分都超过34 ℃。从27日08时的中尺度分析来看925 hPa的暖脊穿过吉林省中部，比湿大于11 g/kg的大值区也位于吉林省中部，在此种高温高湿的不稳定条件下，配合高低层较陡立的切变，地面的辅合线的触发，促使本次强降水的形成 。

2.4水汽条件

水汽的输送过程十分明显，降水前期，湿度大于10 g/kg的区域位于辽宁及以南，随着暖式切变西南气流的加强，建立了从渤海至吉林省的水汽通道，至27日08时，吉林省大部分的比湿都已经达到10 g/kg。从水汽通量散度来看，27日11时，公主岭、伊通形成-40的区域，中心达到了-72。从GPS/MET水汽图上来看，在11～13时四平市大气可降水汽总量PWV一直都维持在37 mm以上，公主岭甚至达到了40 mm。

2.5动力条件

从垂直速度来看随着低空暖式切变北上，27日11时，四平东北出现-48的大值中心，加之地面辅合线的北移，触发不稳定能量的释放。

2.6数值预报检验

在此次混合型降水过程中，除wrf外，各家数值预报的降水预报表现都差强人意，即使是在26日20时起报的12～24小时降水也都误差较大，日本格点在吉林省西北报出15 mm以上的大值区，德国在吉林省北部和通化地区报出15 mm以上降水，wrf在辽源、吉林、延边西报出大雨区，与实况较为吻合，但在吉林省西北部也存在大雨空报的现象。从wrf逐小时降水预报来看，降水时段与实况对应较好，但总体量级过于偏小。从6日20时起报的逐小时对流有效位能来看，有效位能大值区的形成和消散与强降水的起始时间有着相当好的吻合度，有很好的实用价值。

3 7月2日过程分析

3.1降水性质

从此次降水的雷达回波图上可以看出，此次也为混合型降水，但以稳定性降水为主，最大回波处也仅为35 dbz左右，且回波均匀，梯度较小。从降水时段来看（以四平为例），主要集中在2日05时至14时，除6时降水18 mm外，其他时段降水都较为均匀。

3.2大尺度环流

1日20时，584线位于山东半岛，吉林省处于高空槽前，850 hPa上，在华北和贝湖以东分别为两个低空低涡，急流穿过我省中部。2日08时，584线略有南撤，高空槽明显加深，位于华北的低涡加强北上，中心已经位于辽宁中部，2日20时，584线稳定少动，高空槽划过吉林省，并形成低涡，中心位于吉林黑龙江交界处，低空低涡北上，穿过吉林省中部。从地面图上看，华北气旋也有一个明显北上的过程，并且在北上过程中，明显加强。

3.3水汽条件

从四平站比湿的时空剖面图上看，1日20时至2日20时有一个明显加强而后减弱的过程，在2日08时达到最大，并且高比湿延伸的高度较高，可降水量较大。从2日08时的比湿和水汽通量散度来看，吉林省的中南部都存在一个明显的大值区。从GPS/MET水汽图上来看，在5～8时四平市大气可降水汽总量PWV一直都维持在46 mm以上，公主岭甚至达到了50 mm。

3.4动力条件

从1日20点至2日08时，吉林省中部一直处于高空急流的右侧，低空急流的左侧。从四平站散度的时空剖面图上看，存在明显的低层辅合高层辅散，从垂直速度的时空剖面图上看，整层都为上升区，在600 hPa达到最大。从700 hPa的垂直速度图（如图1所示）上来看，大值区也都集中在吉林省的中南部。

3.5数值预报检验

从各家数值预报6月30日20时起报的48小时预报来看，日本格点在集安报出了超过50mm的大值区，但整体偏东，偏南，在实际降水的大值区仅仅报出20 mm左右的降水。德国在吉林省中部报出超过40 mm的相对大值区，有一定指示意义。从wrf的1日08时起报来看，与实况吻合度较高，只是整体稍微偏东一点。从wrf逐小时预报来看，对主要降水时段的把握较为准确，以梨树为例，预报为4～11时降水较大，实况在4～13时产生了明显降水。

集合动力因子中，q矢量散度和垂直螺旋度都在主要降水时段报出了与之吻合的大值区，有很强的指示意义。

4结语

（1）两次过程都为混合型降水，前一过程以对流性为主，后一过程以稳定性降水为主。

（2）两次过程的比湿都达到了10 g/kg，说明比湿大于此值就有产生暴雨的可能。

（3）两次过程都显示，不能单纯关注850 hPa的垂直速度，整层的动力抬升条件才更有指示意义。

（4）从各家数值预报来看，对于区域性暴雨，有一定的指导意义，对于对流性降水，偏差较大。

（5）wrf对降水的起始时间和主要降水时段把握较好，对流有效位能对对流性降水有很强的指示意义，集合动力因子对于较强降水过程也有一定的指示意义。

参考文献

[1]杨璐铭.吉林市暴雨气候特征及预报方法分析[D].兰州：兰州大学，2017.

[2]祝维聪.基于雷达资料同化的一次江淮暴雨过程的数值模拟与诊断分析[D].南京：南京信息工程大学，2020.

[3]孙颖姝.低空急流与新疆强降水的关系[D].南京：南京信息工程大学，2019.

[4]尹韩笑.梅雨期暴雨的動能谱分析及可预报性[D].长沙：国防科技大学，2018.

[5]褚曲诚.中国东部汛期降水的水汽来源变化及其气候动力学研究分析[D].兰州：兰州大学，2020.

[6]洪国平.区域性暴雨过程评价指标在湖北的本地化修订与应用[J].暴雨灾害，2020，39（5）：470-476.

作者简介：巩宪伟（1987—），男，本科，工程师，主要从事预报服务、气象保障工作。

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