近海台风影响下陕北两次区域性暴雨对比分析

陕西气象　马晓华，梁生俊，井宇，等．近海台风影响下陕北两次区域性暴雨对比分析［Ｊ］．陕西气象，２０１５（５）：１—９．　文章编号：１００６—４３５４（２０１５）０５～０００１—０９　

近海台风影响下陕北两次区域性暴雨对比分析　

马晓华，梁生俊，井　宇，胡　皓，卫　玮　（陕西省气象台，西安７１００１４）　

摘　要：利用常规观测资料、ＮＣＥＰ　１。×１。再分析资料、卫星云图及雷达资料，对近海台风影响　下，发生时段及降水落区均相似的陕北两次区域性暴雨个例（２０１４年７月８—９日（简称“７・　８”过程）及２０１３年７月１１—１２日（简称“７・ｌ１”过程））进行对比分析，结果表明：“７・８”　过程是东北路冷空气、高原槽和台风“浣熊”外围偏东气流共同作用产生，“７・１１”过程是高　原槽引导西路冷空气与西南暖湿气流共同作用产生；近海台风为“７・８”过程提供了水汽和能　量，对“７・１１”过程无直接作用；“７・８”过程降水云团为冷锋云系中的５～６个Ｂ尺度的对流　云团，而“７・１１”过程为副高外围中一Ｂ尺度的对流云团；两次强降水时段雷达回波均呈现以积　状云为主的混合型降水回波；暴雨发生时，两次过程低层冷平流均减弱，８５０　ｈＰａ东北风起到了　冷垫作用，暖湿气流被弱冷空气强迫抬升，相对湿度大于９ｏ　的区域由中层迅速增加到对流层　整层；湿涵密集带对暴雨落区有较好的指示意义。　关键词：近海台风；陕北；区域性暴雨；湿涵场　中图分类号：Ｐ４５８　文献标识码：Ａ　

近年来，学者们对台风外围偏东气流影响下　的暴雨做了较为深入的研究Ｅ１－４￣，有关研究表明，　陕西夏季区域性暴雨与近海台风相关率较高，可　达７ｏ　以上Ⅲ５］。台风可为青藏高原东北侧暴雨　的发生提供水汽和能量，为冷锋暴雨型降水量起　增幅作用　＿８］。对黄土高原ａ中尺度暴雨研究表　明，４５０　ｈＰａ附近垂直上升运动的强弱对未来６　小时内该区能否发生暴雨有良好的指示作用Ｅ　。　陕北地处黄土高原东部，由于缺乏充足的水汽供　应，区域性暴雨较为少见，水汽因素成为能否产　生区域性暴雨的首要条件。研究表明，有台风影　响的背景下，台风外围偏东急流与西风带低值系　统及地面冷锋动力抬升作用是造成陕北暴雨的主　要原因［】　。降水云团在卫星云图上主要表现为　中一Ｂ尺度对流系统Ｌ１　。涡度收支的正负值可用　来解释造成黄土高原地区Ｂ中尺度暴雨的对流云　团发展和消散原因口　。当副热带高压控制黄土　高原时，西风带弱冷空气与副热带高压外围西南　暖湿气流交汇可触发陕北暴雨＿】　。　虽然气象工作者对近海台风影响下的陕北黄　土高原地区区域性暴雨做了一些理论研究，但仍　需从不同的角度研究半干旱地区区域性暴雨的成　因。本文选取两次相似的暴雨个例，其共同点　为：时间上两次强降水均发生在凌晨，历时短、　强度大；空间分布上，两次强降水雨带均呈带状　分布，位置偏北，位于陕北黄土高原地区。通过　对这两次过程进行诊断对比分析，进一步揭示陕　北高原区域性暴雨成因，以期为此类天气过程的　预报提供参考依据。　１　过程简介　２Ｏ１４年７月８—９日陕西北部出现大范围暴　雨天气过程（图１ａ，北京时，下同；下简称“７　・８”过程），强降水主要发生在９日００—０５时，　暴雨落区主要集中在延安北部和榆林南部，其中　

收稿日期：２０１５－０４—０２　作者简介：马晓华（１９８６一），女，陕西宝鸡人，硕士，工程师，主要从事天气预报理论及方法研究。　基金项目：中国气象局预报员专项（ＣＭＡＹＢＹ２Ｏ１４—０６９）、陕西省预报员专项（２０１４Ｙ一１１）共同资助　陕西气象　最大降水量在榆林清涧为９８．５　ｍｍ，该次过程　为２０１４年入汛以来陕北范围最大、小时雨强最　强、受灾最严重的一次暴雨灾害过程。　２Ｏ１３年７月１１—１２日陕西北部出现一次大　范围强降水过程（图１ｂ，北京时，下同；下简　称“７・１１”过程），强降水主要发生在１２日　０２一ｏ５时，其中暴雨落区集中出现在延安北部　地区，９２个乡镇降雨量超过５０　ｍｍ，降水量最　大在延安市延川Ｉ县为１５４．９　ｍｍ，降水落区横跨　２个纬度、４个经度。大范围的短时强降水导致　延安市１３个县（区）受灾，因灾死亡４２人。　

图１　陕西２次强降水过程降水量（单位为ｍｍ；　ａ　２０１４～Ｏ７一Ｏ８Ｔ２０－－０９Ｔ２０：ｂ　２０１３～０７—１　１Ｔ２Ｏ——１２Ｔ２０）　

２环流形势和主要影响系统　２０１４年７月８日２０时（图２ａ），２００　ｈＰａ天　气图上新疆一东北地区有一东一西向分布的高空　急流带，急流轴位于４５。Ｎ附近，其中心风速达　５８　ｍ／ｓ以上，高空急流南侧，位于青藏高原东　侧的南亚高压也呈东一西向带状分布，陕北地区　位于高空急流带偏西气流与南亚高压东北侧偏西　北气流之间的强辐散区。５００　ｈＰａ欧亚中高纬度　为两槽一脊型，贝加尔湖北部为一高脊区，巴尔　喀什湖及我国东北地区维持一冷槽，河套西部到　青海湖附近有一短波槽，副热带高压（下简称　“副高”）主体位于海上，５８４　ｄａｇｐｍ线控制延安　以南地区，台风“浣熊”北上到浙江东部海域。　７００　ｈＰａ上，四川、陕西、甘肃交界处风场上可　以分析出一低涡环流，延安上空为偏西南气流，　风速为６　ｍ／ｓ。８５０　ｈＰａ上，东北冷涡底部回流　的偏东北气流影响陕北，延安风速达１０　ｍ／ｓ，　台风“浣熊”北部的偏东气流一直向西伸展到陕　西地区。地面上青海湖以东有一中心气压为　１　０１０　ｈＰａ的冷高压系统，冷锋前沿已到达关中　地区。９日０８时（图略），２００　ｈＰａ高空急流加　强且位置少动，５００　ｈＰａ东北冷涡略有东移，陕　西仍处于强西南气流中，低层７００　ｈＰａ偏南气流　加强，西北涡有所发展，延安上空盛行西南气　流，风速增大到１６　ｍ／ｓ，８５０　ｈＰａ台风北上到浙　江沿海附近，偏东气流向内陆输送水汽，使强降　水维持。　２０１３年７月ｌ１日２０时（图２ｂ），２００　ｈＰａ　环流形势与“７・８”过程相似，高空急流呈东一　西走向带状分布，陕北位于南亚高压东北侧的强　辐散区。５００　ｈＰａ欧亚高纬度为两槽一脊型，贝　加尔湖以东为高压脊，低槽分别位于西伯利亚和　鄂霍次克海附近，中高纬度气流较平直，副高呈　带状分布，５８４　ｄａｇｐｍ线控制了青藏高原以东的　大部分地区，陕北位于５８４　ｄａｇｐｍ线北界边缘，　内蒙中部一甘肃中部青海东部为高原槽，　５８８　ｄａｇｐｍ线位于淮河、陕西东南部、江南、华　南等地，副高脊线位于３Ｏ。Ｎ，同时台湾东南有　超强台风“苏力”活动并向西偏北方向移动。　７００　ｈＰａ贝加尔湖以南低槽引导的冷空气南下到　４　陕西气象　一４Ｏ℃的区域继续位于黄河沿线，在其西部激　发出一　尺度小云团，延川出现３１　ｍｍ／ｈ的强　降水，Ｏ４时（图略）７尺度小云团组织成一个　带状的中一Ｊ３尺度云团，强度有所加强，之前黄　河沿线的中一Ｇ尺度云团基本移出陕北，０４—０５　时延安、延川也出现了大于１０　ｍｍ降水。０５时　后对流云团减弱移出陕北（图略）。　综合以上分析可知，造成两次陕北短时强降　水的云团均属于中一８尺度的对流云团，云顶亮　温最低为一４Ｏ℃，低涡云系尾部与高原槽云系　相互叠加，并在近海台风外围偏东气流或副高外　围偏南暖湿气流的作用下激发出中尺度对流云　团，对流云团移动方向的前侧，云顶亮温梯度大　的区域为短时强降水落区。　３．２延安多普勒雷达回波　２０１４年７月８日２０时左右，榆林南部到延　安北部是以层状云降水回波为主的混合型降水回　波，在回波主体后部西北方向不断有新的回波生　成并东移，回波面积较大，移动速度缓慢，并在　延安西部区域不断加强。９　１３　００时对流性回波　增多，发展为积状云为主的对流性降水回波，回　波主体强度达５０　ｄＢｚ左右，延安北部地区降水　增强。Ｏ２时（图略）回波东段逐渐变宽，已经　演变成榆林横山至延安洛川的东北西南向片状　回波，移动速度缓慢并不断发展，其中对流性回　波比较分散，榆林南部、延安北部地区出现强降　水站点明显增多。０３—０４时偏南气流加强为低　空急流，中层西南风沿低层东北风爬升（见第５　页图４ａ），这也是该时段延安对流性回波强度增　强（见第５页图５ａ）的一个重要原因。延安东　北部回波松散，强回波分布在以延安为中心的地　区，强降水峰值出现在回波梯度较大的地方。０６　时后回波逐渐东移减弱。　２０１３年７月１２日，延安地区是以积状云降　水回波为主的混合型降水回波，回波整体强度不　强，最大回波强度为４５～５０　ｄＢｚ。降水开始前，　雷达径向速度图上低层风场以东风为主，高层以　西南风为主，随着低层风速增大，Ｏ２时在０．５。　～２．４。仰角径向速度图上，在延长地区均出现气　旋式辐合流场（见第５页图４ｂ），且０２—０３时　对流性回波显著增多（见第５页图５ｂ），延川地　区出现强降水。０４一Ｏ５时低空西南气流明显增　大，气旋式辐合流场特征仍然明显，高空西风急　流维持，系统稳定，降水持续。　通过对两次过程雷达回波和径向速度演变对　比发现，在径向速度图上，两次过程的回波移动　速度均较慢。“７・１１”过程，雷达回波整体范围　较小，对流性降水回波强度强且较为密集。“７・　８”过程，雷达回波整体范围较大，对流性降水　回波强度弱且较为松散。因此，“７・１１”过程暴　雨强度大但降雨范围较小，而“７・８”过程暴雨　强度小而降雨范围较大。　４物理量诊断分析　４．１　水汽条件　“７・８”过程中，８日２０时，８５０　ｈＰａ水汽　通量场上，来自台风“浣熊”北部的偏东气流西　伸至陕西地区（图略），台风将东海的水汽输送　到内陆，此时延安上空水汽通量值达８　ｇ／（ｃｍ　・ｈＰａ・ｓ），９日０２—０７时偏东风仍然维持，Ｏ８　时随着冷空气南下，陕北上空转为东北风。从　７００　ｈＰａ也可明显看到偏东气流的发展过程，８　日２０时（图略）一支上千公里的偏东气流非常　强盛，延安上空小范围内水汽通量达到８　ｇ／　（ｃｍ・ｈＰａ・ｓ），９日０２时随着台风北上（见第　６页图６ａ），从山东经河南、山西到达陕西北部　地区的偏东气流有所加强，延安到榆林南部上空　的水汽通量均在１２　ｇ／（ｃｍ・ｈＰａ・ｓ）以上，黄　河沿线处在中心为（～６　４）×１０。ｇ／（ｃｍ　・ｈＰａ・ｓ）的水汽辐合区中，０８时台风向东北　方向移动，偏东气流显著减小，副热带高压外围　的西南气流有所发展，暴雨区上空水汽通量大值　中心达１２　ｇ／（ｃｍ・ｈＰａ・Ｓ）。分析７００～８５０　ｈＰａ水汽通量散度可知，本次过程强水汽辐合主　要发生在７００　ｈＰａ，８日２０时在陕北上空有中心　为一５×１０　ｇ／（ｃｍ　・ｈＰａ・ｓ）的水汽辐合大　值中心，８日２０时到９日０２时水汽辐合大值中　心强度保持不变，但中心位置移向其东北方向，　与强降水落区对应较好，９日０８时陕北上空仍