本文采用常规地面观测资料、每日4次的1˚ × 1˚ NCEP FNL资料、红外卫星云图和雷达径向速度资料等,对2014年8月18日至20日出现在宁波地区的暴雨天气过程进行了探讨。通过分析天气形势,讨论抬升机制、水汽条件、层结不稳定性等因素的作用,发现高空低槽的东移南压导致冷暖气流交汇是本次暴雨的系统背景,在此基础上,高低空急流激发上升运动,低层低涡提供水汽辐合,以及不稳定能量高值区的配合对应,共同导致了此次天气过程。 Based on the conventional ground observation data, NCEP FNL 1˚ × 1˚ reanalysis data four times a day, infrared satellite cloud image and radar radial velocity data, the heavy rainfall from August 18 to 20, 2014 in Ningbo was discussed in this article. By analyzing the weather situation and the effect of uplift mechanism, water vapor condition, stratification instability, etc., it was found that the convergence of cold and warm airflow caused by the southeastward movement of the upper low trough was the system background of this heavy rainfall, on this basis, the ascending motion of the upper and low-level jets, the water vapor convergence provided by low-level vortex , and the coordination of the high-value area of unstable energy led to this weather process.
本文采用常规地面观测资料、每日4次的1˚ × 1˚ NCEP FNL资料、红外卫星云图和雷达径向速度资料等,对2014年8月18日至20日出现在宁波地区的暴雨天气过程进行了探讨。通过分析天气形势,讨论抬升机制、水汽条件、层结不稳定性等因素的作用,发现高空低槽的东移南压导致冷暖气流交汇是本次暴雨的系统背景,在此基础上,高低空急流激发上升运动,低层低涡提供水汽辐合,以及不稳定能量高值区的配合对应,共同导致了此次天气过程。
暴雨,高低空急流,水汽通量辐合,不稳定能量
Rong Xu1,2, Xiaocui Zhu2, Yiman Yang2, Sujia Yue2, Wujun Wang2
1Ningbo Meteorological Bureau, Ningbo Zhejiang
2Fenghua District Meteorological Bureau of Ningbo, Fenghua Zhejiang
Received: Dec. 5th, 2020; accepted: Dec. 25th, 2020; published: Dec. 31st, 2020
Based on the conventional ground observation data, NCEP FNL 1˚ × 1˚ reanalysis data four times a day, infrared satellite cloud image and radar radial velocity data, the heavy rainfall from August 18 to 20, 2014 in Ningbo was discussed in this article. By analyzing the weather situation and the effect of uplift mechanism, water vapor condition, stratification instability, etc., it was found that the convergence of cold and warm airflow caused by the southeastward movement of the upper low trough was the system background of this heavy rainfall, on this basis, the ascending motion of the upper and low-level jets, the water vapor convergence provided by low-level vortex , and the coordination of the high-value area of unstable energy led to this weather process.
Keywords:Heavy Rainfall, Upper and Low-Level Jets, Convergence of Water Vapor Flux, Unstable Energy
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暴雨是一种灾害性天气,是我国夏季汛期主要的气象灾害 [
2014年8月18日至20日,宁波市出现了暴雨过程,主要以强降水为主,同时伴随雷电、大风等天气现象。本次过程中有三个时段降水特别集中,分别是8月17日23时至18日02时,18日21时至19日10时,以及20日05至14时。宁波全市的过程平均雨量为150.1 mm,主要流域面雨量为118 mm,超过250 mm共有4个站,最大平均雨量在达蓬山(慈溪),达到了277.4 mm,最大1小时雨量在白玉湾(象山),达到90.3 mm。此外,还有10个站的极大风速超过17 m/s。表1为本次过程中各县(市、区)的雨量。由于降水时段高度集中,且降雨量大,城市一些低洼地带出现积水,水库和河网水位普遍偏高,不少大中型水库超过汛限水位。
区/县 | 平均雨量(毫米) | 城区雨量(毫米) |
---|---|---|
慈溪 | 189 | 178 |
象山 | 160 | 157 |
余姚 | 160 | 198 |
宁海 | 155 | 115 |
镇海 | 155 | 143 |
奉化 | 136 | 158 |
---|---|---|
鄞州 | 126 | 140 |
北仑 | 91 | 82 |
表1. 宁波市各区县08月17日20时~08月20日20时雨量表
陶诗言 [
图1. 500 hPa高度场和风场。(a) 2019年8月18日08时;(b) 2019年8月20日08时(单位:m/s)
从20日08时红外卫星云图(图略)可以看出,与500 hPa槽相对应,在东北到东南沿海地区有大片的带状云系,云带整体移动缓慢,其间不断产生中尺度的对流云团,合并加强,从而影响宁波。在08时22分的雷达径向速度图上(图略),对流层低层存在风向的顺时针旋转。对应低层有暖平流,到高空则变为逆转,对应冷平流,上冷下暖的层结分布有利于大气趋于不稳定,触发中尺度对流发展,与20日早晨发生的强降水相互对应。
暴雨是多个影响系统叠加的结果,当不同影响系统之间达到最佳配置时容易形成长时间暴雨 [
图2. 700 hPa (上)和200 hPa (下)风矢量(箭头)和全风速分布图(阴影,单位:m/s)。 (a) (c) 2014年8月19日14时;(b) (d) 2014年8月20日14时
从850 hPa水汽通量散度的水平分布及演变情况可以看出,8月19日20时,在福建中部有一低涡存在,对应有强的水汽辐合区,中心值达到−6 × 10−5 g∙cm−2∙hPa−1∙s−1 (图3(a)),随后低涡不断向东北方向移动,20日02时位于浙闽交界处(图3(b)),20日08时(图3(c))移至浙江中部,低涡前部所带来的偏东气流的水汽输送,在宁波上空形成强烈水汽辐合中心。可以看出,水汽通量的辐合区,即水汽通量散度负大值区与暴雨的落区有很好的对应关系,有利于触发低层不稳定,低层的水汽汇聚为大暴雨提供了充足的水汽和能量,形成深厚的高湿层结,并且使不稳定层结维持,从而触发中尺度对流发展。
图3. 850 hPa水汽通量散度(阴影,单位:g∙cm−2∙hPa−1∙s−1)和流场。(a) 2014年8月19日20时;(b) 2014年8月20日02时;(c) 2014年8月20日08时
暴雨的形成不仅需要充足的水汽供应和强烈的上升运动,冷暖空气活动所构成的不稳定能量的积累对于暴雨的产生同样具有重要的作用 [
图4. 700 hPa θse (上,单位:k)、K指数(下,单位:℃)分布图。(a) (c) 2014年8月17日20时;(b) (d) 2014年8月18日02时
1) 本次暴雨过程中,高空槽带来的冷空气与副高边缘的暖湿气流在长江中下游地区交汇,为强对流天气及暴雨的生成提供了大尺度环流背景。
2) 高、低空急流的配合为暴雨提供了有利的触发、抬升条件,使暴雨区的上升运动得以维持和加强,并且引发强对流天气。暴雨过程中,宁波地区低层具有强烈的水汽输送和辐合,为大暴雨的产生提供了充沛的水汽条件。另外,不稳定能量的逐步释放增强了大气层结的不稳定性,易于触发中尺度对流,从而导致暴雨形成,高能舌的范围移动变化与暴雨的分布和强度有着较好的对应关系,这对今后的降水预报有一定的参考作用。
宁波市气象科技计划项目(NBQX2018012B),宁波市奉化区科技计划项目(20186503)。
徐 蓉,朱晓翠,杨怡曼,岳俗甲,王武军. 2014年8月18~20日宁波暴雨过程综合分析Comprehensive Analysis of the Heavy Rainfall Process in Ningbo from August 18 to 20, 2014[J]. 气候变化研究快报, 2021, 10(01): 12-17. https://doi.org/10.12677/CCRL.2021.101002