四川盆地強(qiáng)暴雨過(guò)程診斷及中尺度分析

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1、四川盆地強(qiáng)暴雨過(guò)程診斷及中尺度分析司林青,白愛(ài)娟(成都信息工程學(xué)院大氣科學(xué)學(xué)院,四川成都610225)摘要:為了探索四川盆地暴雨天氣發(fā)生發(fā)展的機(jī)制,利用云圖和美國(guó)環(huán)境預(yù)報(bào)中心的全球再分析資料,針對(duì)2010年8月18-19日出現(xiàn)的暴雨過(guò)程進(jìn)行環(huán)流形勢(shì)、物理量場(chǎng)及中尺度特征分析,結(jié)果表明:暴雨過(guò)程中不斷有低壓槽東移,西太平洋副高西伸至盆地東部,暖濕氣流通過(guò)低層繞流等方式進(jìn)入盆地;在低層輻合高層輻散和熱力不穩(wěn)定的條件下,隨著干冷空氣入侵,對(duì)流運(yùn)動(dòng)異常強(qiáng)烈,促使強(qiáng)降水發(fā)生,濕位渦等值線密集帶對(duì)暴雨落區(qū)預(yù)報(bào)有較

2、好的指示意義。中尺度對(duì)流系統(tǒng)各階段特征明顯,與中尺度氣旋演變有很好的相關(guān)性。關(guān)鍵詞:大氣科學(xué);暴雨災(zāi)害;診斷分析;中尺度對(duì)流系統(tǒng);尺度分離中圖分類號(hào):P458文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A引言1中國(guó)地處東亞季風(fēng)區(qū),是暴雨災(zāi)害多發(fā)區(qū)之一。陶詩(shī)言等1從氣候、天氣系統(tǒng)、環(huán)流形勢(shì)和形成機(jī)理方面將研究成果進(jìn)行了匯編,指出暴雨是幾種不同尺度天氣系統(tǒng)相互作用的結(jié)果。四川盆地周邊地形復(fù)雜,夏季盆地上空天氣系統(tǒng)不僅受季風(fēng)影響,還要受到來(lái)自孟加拉灣的西南氣流以及青藏高原的共同作用,因此經(jīng)常發(fā)生區(qū)域性暴雨。為了深入分析四川盆地暴雨天氣的大

3、尺度環(huán)流背景,以及引發(fā)暴雨的西南低渦發(fā)生、發(fā)展的物理過(guò)程,針對(duì)2010年8月18-19日發(fā)生在盆地地區(qū)的暴雨過(guò)程,利用1°×1°NCEP全球再分析資料、紅外衛(wèi)星云圖等多種信息,對(duì)這次暴雨過(guò)程的環(huán)境條件和演變特征進(jìn)行分析,具有重要的理論和實(shí)際意義。過(guò)程概況和特點(diǎn)22010年8月18-19日,四川盆地出現(xiàn)了強(qiáng)度大、范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的區(qū)域性大暴雨。此次過(guò)程降水量一般在100-200mm,部分地區(qū)達(dá)300mm以上,造成直接經(jīng)濟(jì)損失近83億元人民幣。降水中心位于成都市大邑縣周邊(圖略),由降水觀測(cè)資料得到,這

4、次暴雨有兩個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段構(gòu)成,分別為18日20時(shí)-19日02時(shí)、19日08時(shí)-14時(shí)。環(huán)流背景和天氣形勢(shì)分析3四川盆地暴雨發(fā)生發(fā)展主要受來(lái)自印度和西太平洋的西南季風(fēng)和東南季風(fēng)、西太平洋副熱帶高壓和南亞高壓活動(dòng)以及東亞中高緯度大氣環(huán)流異常的影響2。8月份南亞高壓強(qiáng)度較大,西北太平洋副熱帶高壓面積指數(shù)達(dá)到46,位置異常偏西3。中旬,中高緯地區(qū)環(huán)流形勢(shì)發(fā)生調(diào)整,貝加爾湖以東的低渦緩慢向東北方向移動(dòng),引導(dǎo)冷空氣南下,中國(guó)多次發(fā)生明顯降水。從暴雨期間500hPa高度場(chǎng)可以看出,中高緯地區(qū)為兩槽一脊型,偏西風(fēng)盛行,

5、貝加爾湖低壓槽不斷分裂短波槽東移南下,促使東北氣旋強(qiáng)烈發(fā)展,副高中心盤踞日本以東,中心達(dá)5968gpm;19日(圖1(b))貝加爾湖附近有明顯負(fù)變高,高緯短波槽東移過(guò)程中徑向度加大,西太平洋副高明顯北上西進(jìn)至四川東部,中心位勢(shì)達(dá)5997gpm,588線已延伸至高原上空。中國(guó)西南地區(qū)處于副高邊緣,高原中部和盆地西部上空出現(xiàn)閉合高值中心,受低壓槽東移以及低渦切變發(fā)展的影響,西南氣流與冷空氣交匯,強(qiáng)降雨天氣的發(fā)生。(a)8月18日08時(shí)(b)8月19日08時(shí)圖12010年500hPa環(huán)流強(qiáng)暴雨的物理量診斷分

6、析4陶詩(shī)言等4指出,暴雨和強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生一般滿足以下物理?xiàng)l件:位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié),低層水汽輻合,具有使不穩(wěn)定能量釋放的機(jī)制。以下對(duì)這次天氣過(guò)程中暴雨區(qū)(103°E-106°E、29°N-31°N,下同)各物理?xiàng)l件進(jìn)行計(jì)算分析,以了解暴雨發(fā)生發(fā)展的物理結(jié)構(gòu)及成因。熱力條件分析4.1(a)8月18日20時(shí)(b)8月19日08時(shí)圖2階段性降水前期700hPaθse分布從圖2暴雨發(fā)生時(shí)700hPaθse分布可以看到中低層天氣系統(tǒng)的相互作用。圖2(a)中,在95°E-102°E處有一接近南北走向的92℃高能帶,中

7、心值達(dá)96℃;對(duì)比圖5(a)可知,盆地東部空氣相對(duì)干燥,θse偏低,但仍有80℃的高值中心,表明盆地上空對(duì)流層中低層為暖濕的高能區(qū);盆地北側(cè)冷空氣活躍,存在中心為52℃的低能區(qū),并表現(xiàn)出很強(qiáng)的水平切變,有阻擋暖濕氣流輸送,促使低層氣流輻合加強(qiáng)的作用。相比之下的圖2(b)中,盆地西側(cè)高能區(qū)已呈緩慢減弱趨勢(shì),北側(cè)冷空氣開(kāi)始南下,盆地上空在暖濕氣流控制下仍維持高溫高濕區(qū),強(qiáng)度略減弱,南北冷暖空氣開(kāi)始交匯,盆地產(chǎn)生大面積降水。由圖3(a)可知,暴雨區(qū)上空500-900hPa呈現(xiàn)出明顯的位勢(shì)不穩(wěn)定,500hPa

8、處有76℃的低值中心,表示高層干冷空氣逐漸入侵結(jié)束后由圖)知不穩(wěn)定能量釋放對(duì)流層低層逐漸為冷空氣控制。((a)8月18日20時(shí)(b)8月19日14時(shí)圖3暴雨區(qū)沿103.5°E的θse垂直剖面(單位:℃)表1強(qiáng)暴雨期間溫江站K、Si、CAPE指數(shù)時(shí)間(日時(shí))17