一次江淮气旋引发的暴雨过程分析

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摘 要：本文利用常规天气资料、NCEP1°×1°再分析资料等，对2013年5月25―26日出现的西南涡发生发展为江淮气旋及引发暴雨天气过程进行了分析。结果表明，高原上南支槽的东移发展以及地面气旋发生前西南涡的产生是使得本次江淮气旋发生和发展的必要条件和触发机制，槽后冷平流与地面倒槽前部的偏南暖湿气流交汇，有利于地面气旋的发生和发展；低空辐合、高空辐散导致的上升运动加强以及正涡度的产生和维持，为江淮气旋的发生发展提供了动力条件，暴雨就发生在正涡度中心东部的等值线密集区；高低层急流配置和次级环流的维持为暴雨的持续提供了有利条件，同时强烈的减压作用又使低空急流得以发展维持；暴雨过程大气层结稳定，但由于底层冷暖平流的作用使得冷暖气团的温度梯度加大，促使冷暖锋锋生，江淮气旋发展，降水增强。

关键词：西南涡 ；江淮气旋；暴雨；诊断分析

中图分类号：P457 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160932200

引言

暴雨是我国最主要的灾害性天气之一，一直是气象工作和研究的重点。气象工作者针对暴雨的成因分析研究甚多[1-4]，多年预报实践经验表明，数值预报对江淮气旋的移动路径预报偏差往往较大，因此由江淮气旋引起的暴雨落区难以准确把握。

受江淮气旋影响，2013年5月25―26日安徽省淮北地区发生了大范围暴雨天气。本文利用常规观测资料和NCEP的1?×1?再分析资料对这次暴雨过程进行动力和热力学诊断分析，以提高对此类过程的认识和把握，从而为做好江淮气旋暴雨预报和相关气象服务提供有用的参考。

1 降水实况

2013年5月25日08时（北京时，下同）―27日08时，受江淮气旋影响，安徽省淮河以北发生大范围暴雨天气，雨量分布不均。暴雨带呈西南东北走向，大暴雨主要分布在安徽最北边与河南交界处。过程累积雨量超过50 mm的站点有283个，超过100 mm的站点有57个，最大为宿州示范园站144.5mm。强降水主要集中在25日下半夜―26日上午，所以本文重点对这一时段的大气动力、热力等物理条件进行诊断分析研究。

2 天气背景

2.1 环流形势特征

从5月24日20时500hPa高度场（图2）来看，在青藏高原上出现南支槽，25日高纬度地区有弱冷空气南下，与南支槽汇合，使槽加深发展，同时日本海附近的高压脊以及大别山的地形作用阻碍其东移，使得移速减慢；低纬副热带高压呈带状分布，588dagpm等值线维持在26°N附近，其北侧西到西南风急流有利于孟加拉湾水汽向安徽输送。槽后冷平流与地面倒槽前部的偏南暖湿气流交汇，利于地面气旋的发生和发展。从中低层形势场上（图略）分析，24日08：00―25日08：00在高原低槽前部一直稳定着一个西南涡，导致其下游的两湖地区倒槽发展。25日20时西南涡与高原槽结合，槽后冷空气侵入低涡后部，使低涡东移发展成江淮气旋。这是造成整个安徽北部普降暴雨的原因之一。从地面形势场上可以看出，25日当南支槽移出高原，地面倒槽开始发展。降水区主要集中在暖锋前，位于气旋主中心的前方，强雨区多呈带条状分布。

2.2 高低空急流分析

从图3a中可以看出高低空急流的配置情况。26日08时，850hPa上安徽省范围内存在很强的西南风急流，中心风速达24m/s。700hPa西南急流与850hPa急流走向基本一致，强度也强，中心风速达20m/s。200hPa安徽以北存在西风急流，中心风速达56m/s，位于低空西南急流北侧偏东位置。实况24降水大值区位于高空西风急流的右侧，低空急流的左侧，走向与低空急流基本一致。从图3b中可以看到，暴雨区维持强烈的上升运动。在上升运动两侧的24°N和36°N附近，分别有两支明显的下沉气流，下沉速度中心值较上升运动偏小。这可以反映暴雨期间高低空急流耦合产生的次级环流情况。来自孟加拉湾和南海的西南暖湿气流在低涡切变线附近辐合上升，到达高层以后一支辐散北流，在高空急流的南侧辐合下沉，形成直接热力环流。一支随着南亚高压东侧偏北气流向南流，在24°N附近即低空急流右侧下沉，形成间接次级环流。两支次级环流上升支叠加在一起，有利于高层辐散低层辐合形势的维持，而强烈减压作用又促使低空水平气压梯度增大，空气从副热带高压流向低压区，增强了低空急流的超地转性，使低空急流得以发展维持[5]。这样的循环导致双方加强，随着南支槽和西南涡的东移，暴雨和低空急流一起向东发展，所以整个安徽北部更容易出现暴雨天气。

3 水汽条件

从26日水汽通量散度图（图4）中可以看出，水汽通量散度负值中心随着西南涡逐渐向东偏北方向移动，淮北暴雨区均处于水汽通量负值区即水汽通量辐合区。26日02时水汽通量散度负值中心位于安徽省西边河南境内，08时水汽通量散度负值中心移至皖北地区，暴雨区域内水汽辐合非常明显，达到最强，说明水汽非常充足，有利于强降水的发生发展，对应实况也是降水最强时段。14时水汽通量散度负值中心一个位于鲁豫交界处，另一个位于苏北地区，安徽淮北地区水汽通量辐合明显减弱甚至出现部分地区水汽通量辐散，降水随之减弱。

4 动力条件

图5为5月26日02时、08时沿33.5°N垂直速度剖面图，可以看出，26日02时和08时在33.5°N上从低层到对流层中层都有一个强烈的上升运动的大值中心，上升运动接近对流层顶部。随着西南涡东移，上升运动大值中心向东移动，高度有所降低。图6为5月26日02时、08时沿33.5°N涡度剖面图，可以看出，26日02时低层850hPa以下基本为负涡度中心，08时400hPa以下均转为正涡度，正涡度中心位于925～850hPa之间，而在高层400hPa以上为负涡度，这样的高低空配置有利于垂直环流的形成。随着时间的推移，低层涡度中心向东移动，且强度增强，这与垂直速度的发展相对应。而且暴雨发生的区域正是在正涡度中心东部的等值线密集区。

5 热力不稳定条件

5.1 假相当位温θse、K指数的分布

假相当位温中，不仅考虑了气压对温度的影响，也考虑了水汽的凝结和蒸发对温度的影响，它实际上是把温度、气压、湿度包括在一起的一个综合物理量。温度场和湿度场的水平和垂直分布变化必将导致能量场和大气稳定度发生变化。850hPaθse水平分布图上（图7），随着西南暖湿气流的加强输送，θse大值中心向东北移动，位置与西南涡对应。在西南涡前侧的暖式切变处对应存在西北东南走向的等假相当位温线密集区，即能量锋区，与强降水对应很好。θse随高度的分布能反映气层对流性稳定的情况。当时，气层上干下湿，呈对流性不稳定；反之则为稳定的大气层结。分析假相当位温垂直剖面图（图略）发现，26日02时、08时，θse随高度并非减小，500hPa与850hPaθse值之差为正值，说明大气层结是稳定的，不利于风雹等强对流天气的发生。从K指数分布（图8）看，西南涡附近K指数较大，有利于暴雨的发生，K指数对暴雨有一定的指示意义。

5.2 温度平流

温度平流不但能直接引起某地大气热力结构的变化，还可引起其他大气物理属性的变化，所以温度平流在天气系统的发生发展及天气现象的产生过程中起着重要作用。由温度平流的垂直剖面（图9）可以看出，26日02时对流层中低层基本为暖平流，113°E以西对流层中上层250～400hPa有明显的冷平流，锋区位于113°E、33.5°N附近，说明该地区斜压性加大。由准地砖理论知道温度平流引起温度变化从而改变位势场引起辐合辐散和垂直运动，可以解释前文分析的在113°E、33.5°N地区出现强上升运动区的原因。到了08时，中低层暖平流增强，中上层的冷平流加强东移至116°E以西并向下层渗透，这与前文强调的上升运动东移且高度下降相当吻合。暖平流增强使得冷锋前部的暖气团增温，冷平流增强使得冷锋后部的冷气团降温，从而使得冷暖气团的温度梯度加大，促使冷暖锋锋生，江淮气旋发展，降水增强。另外我们也清楚，在旋转的地球上，水平辐合辐散会在地转偏向力的作用下转化为气旋式或反气旋式环流，因此在强上升地区出现风场的不连续造成水平辐合也和温度平流密切关联。

6 结论与讨论

6.1 西南涡与高原槽结合

槽后冷空气侵入低涡后部，使低涡东移发展成江淮气旋。这是造成整个安徽北部普降暴雨的原因之一。

6.2 低空辐合、高空辐散

导致的上升运动加强以及正涡度的产生和维持，为江淮气旋的发生发展提供了动力条件，暴雨就发生在正涡度中心东部的等值线密集区。

6.3 高低层急流配置和次级环流的维持

为暴雨的持续提供了有利条件，同时强烈的减压作用又使低空急流得以发展维持。

6.4 暴雨过程大气层结稳定

但由于底层冷暖平流的作用使得冷暖气团的温度梯度加大，促使冷暖锋锋生，江淮气旋发展，从而使暴雨区上空的斜压性加大，辐合上升运动加强，降水增强。另外，K指数对暴雨有一定的指示意义。

参考文献

[1]陶诗言.中国之暴雨[M].北京：科学出版社，1980.

[2]黄士松，林元弼，韦统健.江淮气旋发生发展和暴雨过程及有关预报问题的研究[J].大气科学，1976（1）：27-41.

[3]孙建华，赵思雄.华南“94・6”特大暴雨的中尺度对流系统及其环境场研究[J].大气科学，2002，26（5）：633-636.

[4]林丽，李荣，张霞，等.一次短时暴雨天气的稳定度和能量参数分析[J].气象与环境科学，2007（4）：45-48.

[5]赵娴婷，魏建苏，朱定真.急流在梅雨期持续暴雨过程中的作用[J].气象科学，2011（2）：211-216.