一次大暴雨過程的多尺度特征分析

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1、一次大暴雨過程的多尺度特征分析苗愛梅1郝振榮2賈利冬3李苗4（1.山西省氣象臺太原030006；2.山西省氣象信息中心太原030006；3.山西省氣象局太原030002；山西省氣象服務(wù)中心太原030002）摘要：利用T6391°×1°分析場、FY-2紅外云圖及紅外輻射亮溫（TBB）、多普勒雷達(dá)和氣柱水汽總量等資料，對2011年7月2—3日發(fā)生在山西境內(nèi)的區(qū)域性暴雨進(jìn)行多尺度特征分析，發(fā)現(xiàn)：副高北上，西南暖濕氣流加強(qiáng)，東北冷渦后部冷空氣南下，山西北中部鋒生是這次區(qū)域性暴雨發(fā)生的大尺度環(huán)流特征。分析結(jié)果表明：（1

2、）山西中部暴雨由2個(gè)β中尺度對流云團(tuán)生成，且在邊界層2條中尺度切變線附近觸發(fā)對流發(fā)展，形成兩個(gè)暴雨中心；山西南部暴雨則由8個(gè)中尺度對流云團(tuán)生成、發(fā)展合并，在邊界層α中尺度人字形切變線附近觸發(fā)對流發(fā)展，α中尺度人字形切變云系上4個(gè)γ中尺度氣旋是導(dǎo)致局地大暴雨和特大暴雨形成的直接原因；≤-53℃的黑體亮溫區(qū)超前多普勒雷達(dá)人字形切變云系反射率因子≥35dBz的區(qū)域。（2）降水中前期，對流云團(tuán)合并，導(dǎo)致地閃頻次峰值出現(xiàn)和降水量峰值出現(xiàn)，且地閃頻次峰值出現(xiàn)時(shí)間較降水量峰值出現(xiàn)時(shí)間有12—18分鐘的提前量。（3）中部暴雨

3、發(fā)生在氣柱水汽總量空間分布圖中水平梯度大值區(qū)與邊界層切變線相重疊的區(qū)域，南部暴雨則發(fā)生在氣柱水汽總量空間分布圖中水平梯度大值區(qū)南部0.5—1.0個(gè)經(jīng)緯距的高濕區(qū)與邊界層人字形切變相重疊的區(qū)域；氣柱水汽總量空間分布水平梯度大值區(qū)形成時(shí)間和邊界層切變線形成時(shí)間均比暴雨發(fā)生時(shí)間有12小時(shí)以上的提前量。關(guān)鍵詞：大暴雨；多尺度特征；人字形切變1引言大暴雨的產(chǎn)生是不同尺度系統(tǒng)間相互作用的結(jié)果。由于歷時(shí)短、強(qiáng)度大、局地性強(qiáng)的災(zāi)害性天氣與β、γ中尺度云團(tuán)有密切的關(guān)系，因此，對α中尺度對流系統(tǒng)上的β、γ中尺度對流系統(tǒng)的研究越來

4、越受到重視。隨著高時(shí)空監(jiān)測站網(wǎng)的建立，中外學(xué)者利用高時(shí)空分辨率觀測資料對MCS的空間和熱動力結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量分析，并積累了許多觀測事實(shí)和研究成果[1-10]。對于梅雨鋒上的MCS，Ninomiya等[1]利用衛(wèi)星、雷達(dá)資料研究了梅雨鋒上MβCS、MγCS的結(jié)構(gòu)和演變，周海光等[2]利用雷達(dá)風(fēng)場反演對造成梅雨鋒上局地暴雨的MβCS、MγCS的三維動力結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。相比之下，對于北方大暴雨的多尺度特征卻研究甚少。本文應(yīng)用高時(shí)空分辨率監(jiān)測資料，對山西2011年7月2—3日的人字形中尺度對流系統(tǒng)的多尺度空間、熱動力結(jié)

5、構(gòu)進(jìn)行細(xì)致分析，力圖更清楚地認(rèn)識這類可造成暴雨等災(zāi)害天氣的對流系統(tǒng)，從而提高對中尺度災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)能力。2暴雨概況和環(huán)流背景2.1暴雨概況2011年7月2日08:00～3日08:00，山西省29個(gè)縣市出現(xiàn)了暴雨，6個(gè)縣市、51個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)了大暴雨，其中1個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量超過300mm。降水量超過200mm的鄉(xiāng)鎮(zhèn)分別出現(xiàn)在陽城縣的橫河、高平縣的杜寨水庫、高平縣的北詩和石末，24h、6h、1h和6m的降水量見表1。全省有4個(gè)大暴雨中心，分別出現(xiàn)在陽城縣的橫河、高平縣的杜寨水庫、左權(quán)的石匣和絳縣的郝莊，24h、6h、1

6、h和6m的降水量見表1。強(qiáng)降水給這些地區(qū)帶來嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害?！Y助項(xiàng)目：山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目“基于GIS的極端氣象災(zāi)害預(yù)警與評估集成系統(tǒng)”，中國氣象局行業(yè)公益項(xiàng)目“華北東北暴雨的發(fā)生發(fā)展特點(diǎn)及預(yù)報(bào)技術(shù)研究”，中國氣象局關(guān)鍵技術(shù)集成與應(yīng)用項(xiàng)目“山西省中尺度天氣分析業(yè)務(wù)建設(shè)”、中國氣象局預(yù)報(bào)員專項(xiàng)“2011年山西暴雨的多尺度特征對比分析”共同資助。21表17月2日08h—3日08h暴雨中心和200mm以上降水量站點(diǎn)的降水量（mm）——————————————————————————————————

7、—————站名24h降水量6h降水量1h降水量6m降水量———————————————————————————————————————陽城橫河321.2272.799.115.1高平杜寨水庫225.0145.047.411.1高平北詩214.0171.843.412.0高平石末207.8164.263.811.0絳縣郝莊152.4106.656.010.9左權(quán)石匣169.1141.649.510.7———————————————————————————————————————2.2環(huán)流背景及流型配置500hP

8、a槽線700hPa切變線850hPa切變線850hPaT—Td700hPaT-Td暴雨區(qū)大暴雨區(qū)850hPa急流軸700hPa急流軸500hPa急流軸200hPa急流軸冷鋒濕軸自動站極大風(fēng)速風(fēng)場切變線700hPa干線850hPa干線21圖1月2日08時(shí)高低空系統(tǒng)配置（a）和地面氣壓場與假相當(dāng)位溫疊加圖（b）2011年7月2日08時(shí)，500hPa亞歐中高緯為兩槽一脊型，高脊位于貝加爾湖一帶，脊線呈東北