精品论文

伊春市8月区域性暴雨天气过程分析

 

吴  桐,潘  蔷

(伊春市气象局,黑龙江 伊春 153000)

 

摘  要:2013年8月12日~14日,黑龙江省伊春市出现区域性暴雨过程。此次降水过程是受地面低压中心在黑龙江省西部地区发展加深并略向北抬,以及配合高空低涡盘旋黑龙江省西部上空的影响,且伴有高低空急流输送。通过实况天气图观察发现,此次过程副高一直位于我国华南沿海地区,从海上输送充足的水汽并配合急流输送的位置以及地面暖锋影响是导致此次过程的主要原因。

关键词:暖锋;高低空急流;水汽输送

中图分类号:P458.121.              文献标识码:A

 


引言

2013年汛期期间,黑龙江省部分地区出现了近30a一遇的灾害性暴雨天气,部分河流超出警戒水位,汛情形势严峻。伊春地区历年较大的降水过程主要集中在7月下旬~8月上旬,但达到暴雨量级的过程较少。今年汛期,伊春地区出现洪涝、泥石流等灾害,对人民生命财产安全造成巨大损失,因受小兴安岭区域地理环境影响,伊春地区降水的突发性、局地性更为显著,预报工作更难进行。

本次过程达到暴雨量级的区域主要集中在伊春中南部地区,嘉荫流域已经超出警戒水位,所以此次降水给防汛抗洪工作、保障农业安全生产工作带来了巨大的影响。本文对此次降水过程进行技术总结,对此类极端天气预报误差进行评定分析,揭示其成因,寻找此类天气过程预报着眼点。

1 降水实况以及预报情况

8月12~14日的降水为1次自南向北的过程。雨量较大时段主要集中在12日~13日白天,其中12日24h内朗乡累计降雨量为70.9mm,5个区站累积量在10~30mm之间;13日夜间铁力地区降雨量达到41.0mm;14日金山屯地区降雨量达到58.1mm,其余地区中到大雨不等。过程结束后15日伊春部分地区仍有降水,其中铁力桃山地区雨量达到10mm,然后在16~18日伊春市又有1次较大降水过程。此次降水持续时间较长,且2次较大降水过程连续、量级较大、范围较广、较为罕见。此次过程多数次1h雨量为0~5mm,极少数1h雨量为5~10mm,所以本次降水属于较为稳定性降水。

伊春市气象台于8月12日发布重大气象信息专报,预计8月12~14日,全市自南向北有1次明显的降水天气过程,主要降水时段集中在12日夜间~13日白天,过程降雨量大,南部局地可能达到暴雨量级。降雨同时可能发生短时强降水、雷电、冰雹等强对流天气。

2 天气形势分析

2.1 高空形势分析

由图1分析得知,12日20时,500hpa高空图上欧亚大陆中高纬度地区为两槽一脊型[1],贝加尔湖西部的高压脊稳定维持,巴尔喀什湖北部西西伯利亚地区与贝加尔湖附近被2个低压中心占据,受高压脊控制,有小股的冷空气南下。12~14日,影响黑龙江省的低涡加深并略向东移北抬,其中13日达到最强,伴随着低涡加深,不断有小槽波动东移,14日后此次系统过程逐渐减弱,下1个系统即将影响黑龙江省。西太平洋副热带高压一直位于我国东南沿海一带,副高西部的偏南气流从海上带来充沛的水汽,配合河套北部低涡中心的西北气流,一较深小槽影响我国北方地区,850hpa上存在低空急流导致黑龙江省有大量的水汽输送而来,大气产生不稳定层结,有利于降水发生,且量级较高。到了13日08时,贝加尔湖附近的低涡加深,500hpa槽线位于黑龙江省西部地区,经度加大,850hpa的冷槽转为东北-西南走向,与500hpa、700hpa相配合,且有明显的风场气旋性切变,对应降水大值区。

图1 12日20时500hpa高空图(上)和地面天气图(下)

2.2 地面形势分析

12日02时,从贝加尔湖东南部地区到我国东北地区都受地面低压控制,其中大兴安岭到内蒙古中部为冷锋带,吉林省与黑龙江省交界一带为可分析出暖锋,配合高空低涡系统,到了12日20时,低压加强,低压中心位于大兴安岭西部地区蒙古国境内,之后继续加强,位置少动。此时暖锋已经到达黑龙江省南部地区,暖锋附近出现明显降水。随着地面低压中心逐渐向北伸展,黑龙江省大部分地区开始出现降水,暖锋两侧的气压梯度加大,暖锋强度加强,降水强度也随之加强,此时伊春市部分区域降水较强,个别站点雨量达到暴雨量级。到了15日,低压中心强度减弱,此次降水主要过程趋于结束。在低压移动过程中,日本海域不断有水汽补充,使得低层水汽充沛,配合高空形势,降水量级较大。

2.3 物理量场

在散度场中高层幅散,低层幅合有利于大气的抽吸作用,使上升运动的趋势更强,这为此次强降水过程提供了有利的动力条件。通过12日20时500hpa和850hpa的散度场(图2)可知,此时700hpa以下黑龙江省整个中部区域都为负散度场,最强幅合场位于850hpa,处于幅合上升状态,幅合中心位于黑龙江省南部边缘区域。高层中黑龙江省中西部地区为正散度场,为幅散下沉状态,幅散中心位于黑龙江与吉林交界处以及黑河地区。此时高低层配置最好,幅散幅合基本垂直,地面降水开始。13日08时,幅散场北伸,黑龙江和吉林地区全部为其覆盖,幅合场也随之北抬,到了700hpa黑龙江西部为幅散区,东部为幅合区。到了夜间20时,700hpa以上为正幅散场,850hpa黑龙江省一般为幅散区,一般为幅合区,降水区域减小,由全省降水变化东部降水,此时伊春市仍位于降水区域内,但强度减弱。到了14日08时,850hpa以下才为上升运动,白天的降水强度减到最弱,趋于停止,夜间受另一股空气补充影响,又有降水发生。

从垂直运动场和涡度场中同样可知,黑龙江省较大降水过程主要集中在12日夜间~13日白天,其余时间为部分区域降水;伊春市降水主要集中在夜间。从散度场上可知,此次过程低层幅合运动较强,上升运动明显,高空幅散运动较弱,此种过程水汽输送强度加大,致使降水量级较高。

图2 12日20时500hpa散度场(上)和850hpa散度场(下)

3 水汽条件分析

从东海、黄海、日本海一带输送来的水汽是此次降水的主要来源。从12日20时水汽通量场来看,完整的水汽通道主要是从东海-黄海-日本海区域-吉林-黑龙江南部地区,到了13日南来的水汽输送达到最强。水汽通量场中心大值区分为2个,分别位于伊春市上空和吉林省南部,与降水大值区相对应,是暴雨的高发区,而此时伊春市降水极大值实况出现在12日夜间~13日白天以及13日夜间,对应了此时的水汽通量场图。到了14日08时,位于黑龙江省的水汽通量场大值区减弱并北抬。到了14日20时此系统入海,在吉林省上空又有新的大值区产生。

再从水汽通量散度场分析,12日20时黑龙江省中南部上空850hpa为负值控制,中心位于黑龙江省南部,925hpa负值中心强度加强,水汽幅合,有利于暴雨发生。到了13日20时,黑龙江省850hpa以上西部为正值区,东部为负值区,西部低层水汽幅散,降水强度有所减弱,不利于暴雨发生发展。此次降水过程水汽通量散度场的低层幅合明显时段为12日20~13日08时,水汽的幅合为降水提供了丰富的水汽,同时由于水汽凝结释放潜热使上升运动加强,对降水有反馈作用,是降水强度增加,加大了暴雨发生的可能性。

4 急流分析

通过图2可知在850hpa高度场上,从河套以东渤海一带到吉林区域出现了风力达到12m/s以上的西南风急流[2],部分站点观测区域风力达到20m/s以上。到了13日,西南风急流南收北伸,北部达到黑龙江省上空,南部收到辽东半岛一带,风力稍有加强。14日,风向转为偏西风。此次西南风低空急流对应此次降水过程向黑龙江省输送大量的水汽,同时也输送了热量,使受地面暖锋影响的暖湿气流在向北移动过程中因热力作用而产生上升运动,并与高空幅散下沉气流耦合,使大气层结不稳定,易发生强降水天气。

5 数值预报产品检验及预报着眼点

5.1 EC预报场和T639预报场中高纬环流预报检验

此次降水过程,在11日20时更新的EC和T639的500hpa高度场,未来24h变化2个预报场预报基本与实况相符,系统形式为低涡位置几乎没有偏差,随着时常延长,预报场误差增大,EC场48h位置略偏北偏东,72h预报场略快于实况场。T639预报场与实况场基本吻合。对西太平洋副高位置的预报EC预报场较实况场位置一直偏东,青藏高原上空没有闭合的高压中心,漏掉588线。

5.2 EC预报场和T639预报场温度预报检验

检验850hpa温度场预报,11日20时的数值产品预报未来温度场变化,24hEC和T639预报都与实况基本吻合,到了48h,EC和T639的温度场落后于实况场,预测的温度略高,72hEC场的东西边界与实况吻合度下降。

5.3 德国降水与T639预报场降水预报检验

2种数值预报产品都预报12日夜间到13日白天有较大量级降水,德国预报伊春市24h累计量在15~20mm,雨区大值区偏西。T639预报伊春全区24h累积量为1~10mm,雨区大值区也在黑龙江省西部地区。伊春市实况降水除铁力站为4.5mm外,其余站降水累计量都为20~30mm,2种产品预报量级偏低,T639预报误差大,且伊春市降水暴雨落区预报错误,此次过程整体来说德国降水准确率高于T639,降水量级更接近实况值。

5.4 预报着眼点[4]

物理量场预报此次过程发生暴雨的概率较大,且暴雨落区接近实况值。

低空急流可以为降水发生输送充足的水汽,且使地面暖湿气流在向北移动过程中因热力作用而产生上升运动,与高空下沉气流耦合,使大气层结不稳定,易产生强降水。

数值预报模式预测有强降水发生,但落区和谅解预计不够准确。

6 总结

本次暴雨过程是高低纬度共同作用的结果,受副高西南风影响,南方海上的水汽输送至北方地区,为本次暴雨过程提供充足的水汽条件。此次降水过程中地面上伊春市受暖锋过境影响,锋面附近有降水发生,且低压中心移动较慢,暖锋维持在我市上空时间长,导致此次降水过程时间较为长久。物理量场上分析黑龙江省高低空对流运动明显,但降水时间主要持续在12日夜间~13日,暴雨发生可能性较高。12日夜间~13日白天水汽通量散度场低层幅合明显,且水汽输送通道已经建立,所以降水得到了加强。分析急流,配合高低空天气图,水汽输送明显,且大气层结不稳定,易发生降水天气。雷达图上降水回波明显,但回波以层状云回波为主,主要为稳定性降水,不确定暴雨是否发生。

参考文献

[1] 寿绍文,王菁华,徐海明,等.天气学分析[M].北京:气象出版社,2006:100-150.

[2] 朱乾根,林锦瑞,寿绍文,等.天气学原理和方法[M].北京:气象出版社,2000:105-220.

[3] 愈小鼎,姚秀萍,熊廷南,等.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].北京:气象出版社,2006:47-62.

[4] 金瑜, 付立林,白人海,等.黑龙江省天气预报经验和方法[R].哈尔滨: 黑龙江省气象局, 1988: 19-44.

作者简介:吴桐(1989-),女,黑龙江省大庆人,成都信息工程学院,本科,助理工程师。

---------------