2015年陕西一次春季暴雨过程分析

郭 莉，康晓甫，孟明霞，孙军鹏，周 丹

(商洛市气象局，陕西商洛 726000)



2015年陕西一次春季暴雨过程分析

郭 莉，康晓甫，孟明霞，孙军鹏，周 丹

(商洛市气象局，陕西商洛 726000)

利用MICAPS资料、FY-2E卫星云图资料、雷达资料和NCEP1°×1°再分析资料，对2015年3月31日—4月1日发生在陕西关中西部、陕南西部的大到暴雨、局部大暴雨天气过程进行分析。结果表明：此次强降水过程是在东高西低的有利环流背景下产生的，500 hPa低槽、700 hPa低空急流是造成此次强降水的主要影响系统，700 hPa西路冷空气与850 hPa东路冷空气是强降水的触发机制；暖湿切变线及水汽辐合区的位置对强降水的落区有一定指示作用；强降水发生时段与能量锋区进入陕西的时间基本一致；MCC是造成暴雨的直接原因，强降水区域主要出现在tBB等值线梯度密集区及冷云覆盖区。

春季暴雨；低槽；切变线；能量锋区

暴雨是我国夏季常见的一种灾害性天气。春季暴雨环流特征与夏季的明显不同，一般来说，春季西太平洋副热带高压位置偏南，主体位于海上，对陕西影响较小，强降水主要由大槽大脊造成。侯建忠等[1]对陕西一次早春暴雨的研究表明，暴雨区的水汽输送分别由700 hPa孟加拉湾的西南暖湿急流和低纬度热带低气压西侧850 hPa的偏南气流提供，热带低压西侧的偏南急流伸展到陕西的位置决定了强降水的落区；刘菊菊等[2]对河西走廊东部一次罕见的春季暴雨成因进行了分析，发现强冷空气的入侵是降水量级增大的直接原因；郭大梅等[3]从物理量场对2014年陕南春季暴雨和盛夏暴雨进行了分析，结果表明陕西春季暴雨区的能量值、比湿值及上升速度值都较盛夏暴雨小。本文从环流形势场、物理量场、卫星云图及雷达回波演变特征等方面对2015年3月31日20:00—4月1日20:00发生在陕西关中西部、陕南西部的大到暴雨、局部大暴雨天气过程进行分析，揭示陕西春季暴雨过程中环流形势及物理量变化特征，以期为陕西春季暴雨预报提供科学依据。

1 降水实况

2015年3月31日20:00—4月1日20:00，陕西关中西部、陕南西部出现大到暴雨、局部大暴雨天气，并伴有雷电、大风。其中佛坪降雨量为89 mm，南郑为82 mm，汉中为71 mm，乾县为57 mm，洋县、城固为51 mm。从汉中市3个自动站逐小时降水量图(图1)可以看到，强降水主要发生在1日06:00—14:00。据统计，此次降水过程为汉中市气象站建站以来春季最早的区域性暴雨天气。

图1 2015-04-01T06：00—20：00汉中市自动站逐小时降水量

2 高空环流形势

3月31日08：00，500 hPa天气图上低槽位于巴尔喀什湖，温度槽落后于高度槽，高度槽东移过程中发展，其底部不断分裂小槽，槽前疏散，小槽发展东移；31日20：00小槽东移至95°E附近，河套以东有高脊发展，东高西低的环流形势建立，槽东移速度减慢；1日08：00，500 hPa小槽加深东移至陕西西部，环流形势仍维持东高西低型。陕西西部处于槽前西南气流中。

31日08：00，700 hPa天气图上低槽位于四川东南部，高压脊位于河套东部；20：00青海有低涡环流发展，与四川东部低槽合并加强，河套东部高压脊对低涡形成阻挡；4月1日08：00低涡东移至甘肃中部，环流经向度明显加大，陕西为一致的东南风，最大风速达22 m/s，同时川陕交界处形成西南气流与东风气流的暖式切变线，陕西西部处于风向风速辐合中，暖湿切变线及水汽辐合区的位置对强降水的落区有一定指示作用。

分析各时次850 hPa环流形势，可以发现31日08：00，贝加尔湖南部—华北为一高压环流, 环流中心位于46°N、105°E；1日08:00，高压环流中心移至华北地区(41°N、118°E )，之后此高压在华北地区稳定少动，华中—川陕边界处于华北高压底部偏东气流中，此时陕西西部偏东风风速达16 m/s。分析1日08：00 850 hPa流场图(图略)可以发现，这支偏东气流一方面不断将华北冷空气向川陕地区输送，在强降水过程中起冷垫作用，使得700～500 hPa暖湿气流爬升，释放不稳定能量；另一方面阻止陕西西部低值系统的东移和南来水汽的继续北上，使得陕西西部处于水汽辐合区内[4]。

3 物理量场分析

3.1 水汽条件

充分的水汽是产生暴雨的主要条件之一，对于西北内陆来说，春季要产生暴雨，大气中必须具备充沛水汽含量和充足的水汽供应。

对此次强降水过程中的水汽输送情况进行分析。结果显示，水汽主要通过对流层700～500 hPa的偏南气流进行输送，其中700 hPa的水汽输送特征最为显著，水汽输送带从孟加拉湾经云贵高原、四川到达陕西。分析700 hPa逐6 h风矢量演变(图略)发现，这支偏南暖湿气流输送带具有较好的持续性和连续性。计算陕西西部700 hPa水汽通量及其散度(图2)，发现31日20时水汽通量为8～10 g/(cm·hPa·s)，1日08：00增大至12～14 g/(cm·hPa·s)，可以看出随着暴雨的邻近，陕西地区暖湿急流输送明显增强。水汽通量散度场上，02:00—08:00水汽辐合大值区从甘肃与四川交界处移至陕西西部，中心强度也明显增强，08：00辐合中心强度为-2.5×10-7g/(cm2·hPa·s)，说明强降水时段陕西西部处于偏南急流水汽输送带左侧水汽强辐合区内，有利于暴雨的产生。

a.02时；b.08时；箭矢：水汽通量，单位为g/(cm·hPa·s)；阴影：水汽通量散度，单位为10-7g/(cm2·hPa·s)。图2 2015-04-01 700 hPa水汽通量及水汽通量散度

3.2 垂直上升条件

在具备充足水汽的条件下要形成暴雨，必须要有强烈的上升运动。沿33°N做垂直速度剖面可以发现(图略)，暴雨区整层均为上升运动，强上升中心位于400 hPa左右，中心值为-4×10-3Pa/s。强上升运动将低层水汽向上输送，云层厚度增加，降水效率增大，同时水汽凝结释放潜热增强上升运动，使降水进一步增强，二者之间形成正反馈效应。

从沿108°E的散度场剖面图(图略)可以看出，33°N处800 hPa有一辐合中心，中心值为-8×10-5s-1，该等压面以上辐合强度逐渐减小，400 hPa附近转为辐散，辐散中心位于200 hPa附近，中心值为10×10-5s-1。在暴雨过程中，高层辐散强于低层辐合，高层强的抽吸作用加强了低层的上升运动，有利于暴雨发生。

3.3 能量条件

热力条件是暴雨发生的必要条件。分析暴雨过程中能量条件发现，700 hPa假相当位温场上，1日08：00(图3a)，陇南有一θse低值中心，陕西南部有一θse高能中心，二者在陇南形成呈东北—西南向的能量锋区；14：00(图3b)θse低值中心移至陕西西部，能量锋区东移南压且明显加强，在能量锋区进入陕西过程中，降水强度加大，说明700 hPa有西北路冷空气入侵陕西，与偏南暖湿气流在陕西交汇。

850 hPa上，1日08：00(图3c)陕西西部θse>60 ℃，能量锋区呈弱“Ω”型；随着东路冷空气入侵，14:00(图3d)θse等值线梯度加大，能量锋区加强，呈西北—东南向，强度强于700 hPa锋区，图3d中陕西西部θse<60 ℃，表明低层逐渐被冷空气占据，降水强度逐渐减小。

分析发现，700 hPa冷空气从西北路侵入陕西，850 hPa冷空气从偏东路径侵入陕西，两者共同作用抬升中低层暖湿气流，有利于降水增强[2]。

图3 2015-04-01 700 hPa(a.08时；b.14时)和850 hPa(c.08时；d.14时)θse(单位为℃)

4 云图及雷达回波演变

卫星云图可以直观反映降水过程中暴雨云团的发生发展及演变过程，利用FY-2E卫星逐时云顶亮温资料，对此次降水过程中云团演变过程进行分析，发现造成强降水的云团为MCC[5-6]。

FY-2E卫星云图上，1日03:00(图4a)川陕交界处有对流云团发展，其尺度较小。随着500 hPa槽前西南风、700 hPa低涡东部偏南暖湿气流及不稳定能量向陕西输送，陕西对流层低层对流不稳定增强，对流云团在向东北方向移动过程中不断加强。05:00(图略)，云团中云顶亮温(tBB)≤-32 ℃冷云罩面积达10×104km2，且tBB≤-53 ℃冷云罩面积为5.3×104km2，已达MCC标准，对流发展旺盛，陕西西部≥10 mm/h降水站数增多。05:00—09:00，tBB≤-53 ℃冷云罩面积不断增大，逐渐覆盖关中、陕南西部。09：00(图4b)，tBB≤-53 ℃冷云罩面积达最大，为10×104km2，此阶段为MCC强盛期。对比区域站逐时降水量，05:00—09:00汉中多个雨量站降水强度为20～40 mm/h，强降水区域主要出现在tBB等值线梯度密集区及冷云覆盖区。12:00(图4c)，中低层冷空气入侵陕西，暖湿气流势力减弱，对流层低层对流不稳定减弱，tBB≤-53 ℃冷云罩面积迅速减小，云团结构松散，陕西降水强度减小。通过分析发现，此次春季暴雨过程有明显的MCC活动特征，其生命史达7 h。分析此次过程中雷达特征发现，基本反射率图上以积层混合云降水为主，强降水时段不断有≥35 dBz回波经过陕西西部，形成列车效应，造成大到暴雨。

图4 2015-04-01 FY-2E卫星云图云顶亮温(单位为℃；a.03时；b.09时；c.12时)

5 结论

(1)500 hPa低槽、700 hPa切变线及低空急流是造成此次暴雨的主要影响系统，陕西西部处于低空急流左侧和低空切变右侧的强辐合区，形成了有利于暴雨发生发展的环境条件。

(2)700 hPa来自孟加拉湾的西南气流是此次过程的主要水汽输送带。850 hPa出现的偏东气流阻止陕西西部低值系统的东移和南来水汽的持续北上，使陕西西部处于水汽辐合区内，同时也为暴雨区提供了重要水汽输送。

(3)此次暴雨过程中强降水区有良好的动力抬升条件。700 hPa冷空气从西北路侵入陕西，850 hPa冷空气从偏东路径侵入陕西，两者共同作用抬升中低层暖湿气流，有利于降水增强。

(4)降水过程中卫星云图上有MCC生成和发展，是造成暴雨的直接原因，强降水区域主要出现在tBB等值线梯度密集区及冷云覆盖区。雷达基本反射率图上显示强降水区以积层混合云降水为主，强降水时段不断有≥35 dBz回波经过陕西西部，形成列车效应，造成大到暴雨。

[1] 侯建忠,李明娟,赵兵科,等.陕西早春一次罕见暴雨过程的环流演变及水汽输送分析[J].热带气象学报,2009，25(2):251-256.

[2] 刘菊菊,滕杰,许东蓓,等.河西走廊东部一次罕见的春季暴雨成因分析[J].干旱气象,2015，33(4):652-658.

[3] 郭大梅,李萍云,胡浩,等.一次春季暴雨与盛夏暴雨物理量对比分析[J].陕西气象,2014(6):8-10.

[4] 康岚,顾清源,蒲吉光.一次低能大暴雨成因分析[J].气象科技,2002，30(5):284-287.

[5] 刘瑞芳,李萍云,陈小婷,等.一次中尺度对流复合体致洪暴雨成因分析[J].成都信息工程学院学报,2012，27(3)：306-313.

[6] 范俊红,王欣璞,孟凯,等.一次MCC的云图特征及成因分析[J].高原气象,2009，28 (6):1388-1398.

郭莉，康晓甫，孟明霞，等.2015年陕西一次春季暴雨过程分析[J].陕西气象，2016(6):9-13.

1006-4354(2016)06-0009-05

2016-03-01

郭莉(1988—)，女，陕西商洛人，学士，工程师，主要从事中短期天气预报与服务工作。

P458.121.1

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