抚顺市野8窑16冶特大暴雨水汽图及红外云图特征分析

资源与环境科学现代农业科技2014年第24期
暴雨是抚顺地区主要灾害性天气之一。

气象卫星不但能做大范围的水平观测,而且可以对大气做垂直探测,为研
究天气系统的结构提供资料[1]。

将常规气象资料与卫星资料
结合运用,可以有效提高暴雨预报准确性。

针对江西省62次强对流天气过程,许爱华等[2]在分析强对流天气发生时天气尺度影响系统的基础上,提炼了引发强对流天气的中尺度对流云带(团)发生发展的典型云型特征。

王寅钧等[3]研究发现,在水汽图上,高空急流与水汽图上的干区、湿区间有明显的联系,而这些联系又与强雷暴的发生发展有密切的关系。

该文从环流背景、水汽图、红外云图等方面入手,分析了抚顺市“8·16”特大暴雨过程。

1暴雨过程实况
2013年8月15日21:00至17日8:00,抚顺地区出现暴雨到大暴雨、局部特大暴雨天气,平均降水量为153mm ,最大降水量出现在大苏河,为345mm ,抚顺市区、抚顺县、清原县以及新宾县北部降水量大于100mm ,其中6个站(哈达、北杂木、北三家、大苏河、清原、湾甸子)出现大于250mm 的特大暴雨。

抚顺市气象台发布了暴雨Ⅰ级(特别重大)预警。

此次暴雨过程具有降水量大、强降水时段集中等特点,给全市交通运输、电力及农业设施等造成严重的影响。

2天气系统分析
2.1500hPa 环流背景分析
暴雨前欧亚大陆呈两槽两脊的环流形势。

从500hPa 高空图可见,8月15日20:00副高中心位于25°~30°N 、125°~130°E 范围内,高空槽位于105°E 附近,台风尤特位于21°~27°N 、105°~115°E 的区域内,台风中心与副高中心相距15
个纬距。

15日20:00抚顺市位于5800gpm 和5840gpm 等
位势高度线之间,16日8:0016m/s 的低空急流已经建立,
850hPa 有较强的正涡度平流,有利于高空槽前地面低值系
统的发展。

副高东移北抬,高空横槽下摆,这使得抚顺市上空的等高线梯度加大,锋区加强,整个环流形式呈东西纬向
环流。

16日20:00,副高明显南落,冷空气自西向东推进,较为平直的纬向环流有利于形成波动,有利于副高边缘的对流云团的发展,对于抚顺市形成强降水非常有利。

2.2850hPa 环流背景分析
16日8:00,850hPa 辽宁省西南为暖中心,最大风速达
到16m/s 的低空急流已经建立,偏南急流北端的西南风与其北侧的偏北风形成切变。

16日14:00,抚顺市低空急流进一步加强,暖脊也配合急流由西南向东北发展,抚顺市处于暖区控制,这种配置有利于抚顺市低空的增暖增湿。

随着抚顺市北部冷槽和切变线由西北向东南方向移动,850hPa 等温线更加密集,较强的低层锋区在抚顺市西北建立。

16日
17:00高空锋区东移南压,抚顺市降水进一步加强。

17日8:00,850hPa 锋区东移北抬,切变线移出抚顺市,降水基本结束。

2.3地面形势场
8月15日20:00辽宁西北地区形成东北—西南向低压
带。

16日2:00,华北低压带北收东移,与东北部低压结合并加强,在华北—辽宁西北部—黑龙江一带形成东北—西南向的中心强度为998hPa 的狭长低压,并向东移动。

16日8:00,深厚的地面气旋已经生成,11:00地面气旋强度加强,抚顺市处于低压内部控制,16日17:00,随着地面气旋的加强东移,抚顺全地区出现强降水,17日8:00高压南落,低值系统北抬降水基本结束。

3温度和湿度分析
运用2013年8月15日20:00沈阳探空站数据(图1)分
摘要利用气象常规资料、气象卫星资料对2013年8月16日抚顺地区特大暴雨过程进行了水汽图和红外云图特征分析,结果表明:
①此次暴雨为弱冷空气与强盛的偏南暖湿气流交绥形成的副高后部暴雨,稳定性降水与对流性降水相互叠加,雨量大、降水时段集中、持续时间长是此次降水的显著特点。

②地面辐合线的方向与对流云团的发展方向有较好的对应关系,暴雨落区与对流云团位置基本一致。

③对流云团具有明显的长轴,呈椭圆型,水汽带出现于对流云团的后方,在对流云团的后方有新的对流单体形成并发展成云团,形成云团的后向传播,在抚顺地区形成列车效应。

④高空较为平直的纬向环流有利于冷空气自西向东推进,形成波动,促进副高边缘对流云团的发展。

关键词“8·16”暴雨;对流云团;水汽图;辽宁抚顺中图分类号P426.62+1文献标识码A 文章编号1007-5739(2014)24-0226-03
Feature Analysis of ′8·16′Torremtial Rain in Fushun City with Water Vapor Image and Infrared Image
MA Xiao-ying
1
SHEN Bin 1WU Xiao-ning 2LIU Duo-wen 1LIU Shuai 1GAO Zhi-hong 1(1Fushun Meteorological Bureau of Liaoning Province ,Fushun Liaoning 113006;2Liaoning Meteorological Science and Technology Service Center )Abstract In this paper ,by using the conventional meteorological data and the meteorological satellite data to analyze the feature of torrential rain process in Fushun area on August 16,2013with the water vapor image and infrared image.The results were as follows :①the heavy rain for the subtropical high rear rain weak cold air and strong warm and wet flow formed by the interaction of stability ,precipitation and convective precipitation were superimposed on each other.Rainfall ,precipitation ,precipitation time concentration during long duration was a notable feature of the precipitation.②The direction of the surface convergence line had agood corresponding relationship with the development of convective clouds.Heavy rain area and convective cloud position were consistent.③The convective cloud cluster was elliptic ,had obvious long axis ,forming clouds backward propagation ,formed train effect in Fushun area.④the high altitude was more straight zonal circulation ,which was conducive to the cold air from west to east promote ,formed fluctuation ,promoted the development of convective clouds at the edge of subtropical high.
Key words 8·16heavy rainfall ;convective clouds ;water vapor image ;Fushun Liaoning
抚顺市“8·16”特大暴雨水汽图及红外云图特征分析
马骁颖1沈斌1吴晓宁2刘多文1刘帅1高志红1
(1辽宁省抚顺市气象局,辽宁抚顺113006;2辽宁省气象科技服务中心)
收稿日期2014-11-19
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11:0014:0017:00
图32013年8月16日红外云图与地面辅合线叠加图
析此次暴雨过程可以发现:低层(800~1000hPa )是相对湿度大于80%的湿层;400~800hPa 的相对湿度在45%~75%之间并逐层向上递减;400hPa 以上湿度急剧下降,到200~250hPa 相对湿度已降至2%;580~925hPa 为不稳定层,并
且低层1000hPa 附近存在逆温层(图2)。

由15日20:00温度露点差的垂直分布图可知850hPa T-T d <4℃,200~250hPa 温度露点差大于15℃(这里规定T-T d >4℃的空气为干空气),湿度场变化与干空气活动具有良好的对应关系,说明
高层存在干空气,整个大气处于上干下湿状态。

由于对流不稳定层的上面是深厚的干层,加上低层逆温层的存在有利于对流不稳定能量在低层的聚积,形成对流性降水。

4云图分析4.1红外云图分析
地面辅合线是此次暴雨的促发机制之一。

从8月16日
11:00—17:00(图3)逐时自动站风场演变可以发现:内蒙古
与辽宁西北交界处几乎一直有气旋式环流和东北—西南向
的地面辐合线存在,其中11日11:00—14:00有偏北和偏南的2个气旋式环流在辽宁西北部合并加强,其右前侧为东北风和西南风的地面辐合线,地面辐合线的方向与对流云团的发展方向有较好的对应关系;地面辐合线形成的时间要比对流云团形成时间提前1~2h ;对流云团随地面辐合线的加深和延长而增强。

由此可见,地面辐合线对短时强降水的出现有良好的指示作用。

4.2水汽云图分析
暴雨发生前,来自南海和孟加拉湾的水汽沿着副高边缘向北输送,台风“尤特”东侧的偏南气流与高空槽前西南急流汇合成一条西南向水汽通道,使得抚顺地区聚集了大量水汽。

从暴雨发生前2d 的风云2E 水汽图可以看出:自45°N 经内蒙古—辽宁—黑龙江南部有一条东北—西南向的狭长水汽带,它的左界呈气旋性弯曲并且光滑整齐,为下沉运动区,配合200hPa 流场可以看出40°~50°N 、70°~135°E 有一条宽广的高空急流,风速达到30m/s 以上,说明了云带的左界是高空急流轴,右界是强的反气旋性切变引起的上升运动区。

陈渭民[1]研究发现对流层上部为下沉气流,伴随气流下沉,上层水汽向下输送到低层,使得上层水汽减少,下层水汽增多,表现为暗黑的干区,暗区对应着水汽图上的干区。

由风云2E 水汽图可以发现:15日18:00(图4a )A 和B 形成2个三角形状的暗区,19:00迅速靠近并打通,形成漏斗状结构(图4b )。

配合500hPa 高空图可以发现此时等高线十分密集,40°~50°N 等高线增至5条,暗区内风速也明显增大,20:00水汽图像上漏斗状结构开口变窄,章党站16日
1:00出现23mm 的降水。

16日12:00,随着对流云团A 东移(图5a )在其后方有对流云团B 发展,正好位于抚顺地区,导致抚顺开发区12:00—13:00出现1h 82mm 的降水。

16日16:00(图5b ),在沈阳附近形成了斜压叶状云C (图5c )。

斜压叶云系表现为一条较宽的云带,它的后(北)边界光滑整齐,呈现“S ”形,由124°E 水平风场垂直剖面图可以看出,16:00高空西北气流以气旋性方式侵入云区,叶状云的形成往往与后期气旋的发展有一定联系[5],配合地面形式图可以看出16:00—17:00,随着蒙古气旋加强东移,抚顺全地区出现强降水,章党站17:00降水量20mm 、18:00降水34mm ;清原站17:00降水量34mm 、18:00降水54mm ,19:00对流0
10
20
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40
50
60
70
80
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1001001 000
1502002503004005006007008509250
102030405060708090
1001001 000150200250300400500600700850925hPa %
图18月15日20:00
相对湿度分析
40506080100120140170185200-80
-70-60-50-40-30-20-100102030
402001 000250300400500600700850925℃
-80-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
10
20
30
40hPa 图28月15日20:00温度对数压力
云团C 向东南扩展(图5c ),造成抚顺东部地区的强降水:清原站19:00降水33mm ,新宾站20:00降水29mm 。

此次降水过程的对流云团有明显的长轴,呈椭圆型,说明高
空垂直风切变较强。

水汽带出现于对流云团的后方,在对流云团的后方有新的对流单体形成并发展成云团,形成云团的后向传播,造成多个对流云团经过抚顺地区形成列车
马骁颖等:抚顺市“8
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资源与环境科学现代农业科技2014年第24期
(上接第225页)
后要及时收获,增种抗雹及恢复能力强的农作物。

此外,为了防止冰雹对人畜造成伤害,当冰雹来临时,要将其尽快转移至室内[5-6]。

4结语
朝阳地区冰雹天气平均每年出现15d以上,6—7月是冰雹等强对流天气的高发期,12:00—14:00是冰雹回波的突发阶段。

强对流天气大多产生在高空较稳定的西北气流控制下,中低层配合有气旋性环流。

当雷达回波显示有高度高于10km、强度大于42dbz的回波移向当地时,即有可能会降雹。

在业务值班中,当天气图上有锋面、高空冷涡等天气系统,特别是在高空冷平流、低空暖平流出现时,要有针对性地在12:00—13:00增加雷达观测次数,做好强对流天气监测、预报和预警工作。

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a b
图48月15日风云2E水汽图
注:a—18:00;b—19:00。

效应。

5结论
(1)此次降水过程高压强盛,其西侧低槽发展受到抑制、减弱并北抬,其南侧有台风尤特活动,水汽充沛;北部锋区南压,弱冷空气与强盛的偏南暖湿气流交绥,在抚顺形成副高后部暴雨。

此类暴雨一般是在夏季副高偏北的形势下产生的,在高温高湿条件影响下,多为对流降水。

此次降水过程中对流性降水与稳定性降水相互叠加,雨量大、降水时段集中、持续时间长是这次降水的显著特点。

(2)对流云团具有明显的长轴,呈椭圆型,说明高空垂直风切变较强。

水汽带出现于对流云团的后方,在对流云团的后方有新的对流单体形成并发展成云团,形成云团的后向传播,引发多个对流云团经过抚顺地区形成列车效应。

(3)地面辐合线的方向与对流云团的发展方向有较好的对应关系;地面辐合线形成的时间要比对流云团形成时间提前1~2h;对流云团随地面辐合线的加深和延长而增强。

(4)高空较为平直的纬向环流有利于冷空气自西向东推进,形成波动,促进副高边缘对流云团的发展。

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a b c
图58月16日风云2E水汽图
注:a—12:00,b—16:00,c—19:00。

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