试论低涡暴雨形成因分析

来源：职称驿站所属分类：气象学论文
发布时间：2012-11-22浏览：52次

　　摘要：有利的水汽条件、热力条件和动力条件及强降水云系在茂名地区附近不断的生成是造成这次低涡暴雨的主要原因;强劲的低空急流和低层切变是本次暴雨过程中、大尺度流场的主要特点。

　　关键词：低涡,暴雨,成因

　　1 概述

　　受四周局地山系的地形强迫作用，低层的西风气流在高原西侧出现分支，从南北两侧绕流，在高原东侧汇合，结果在南(北)侧形成常定的正(负)涡度带，从而有利于产生北侧的高压，东侧的西南低涡。另外，在特定流场背景下因高原地形绕流的影响，还易产生东侧的偏南风低空急流和河西走廊的西北风低空急流。

　　2 环流背景

　　在这次暴雨天气过程前，茂名地区受西南暖低压的控制，出现了持续3d晴热天气，使得积聚了大量的不稳定能量，为后来的大暴雨提供了前期环境条件。

　　3 影响暴雨的主要天气系统

　　这次电白暴雨，主要受高空低槽、低涡切变线和地面冷锋等天气系统综合作用的结果，其中以低涡的作用最为明显。

　　3.1 低涡的发展与暴雨

　　从850hPa和700hPa的形势演变可知，10日20时，在附近一带有低压环流存在，但强度比较弱。11日20时，低压环流迅速发展，中心加强，电白形成低涡。

　　从10日20时开始到11日08时前，在附近交界存在一个垂直速度的大值中心，且最大值出现在700hPa，这也说明了此处上升运动强;11日08时，附近气旋环流逐渐明显，但此时强度较弱，低涡未形成。到了11日20时，低涡环流形成，中心位于西北一带，此时低涡中心附近的上升运动更为突出。到12日08时，垂直速度的大值中心从850hPa伸展到500hPa，三层的值分别为-33.9×10-3hPa.s-1，-51.5×10-3hPa.s-1，-54.4×10-3hPa.s-1。很明显，垂直速度最大值出现在500hPa，上升运动高度明显增高，此时也是低涡迅速发展的时候。

　　低涡附近的涡度同样也是明显加强并向高层发展。11日08时正涡度最大值出现850hPa，上升高度较弱。之后低涡中心往东北移动，11日20时，低涡附近从850hPa到700hPa都处在一个正涡度的大值中心，低涡中心附近的低层辐合和高层辐散加大。具体表现为11日20时辐合层的正涡度大值为46.1×10-5.s-1，辐散层的涡度为-59.1×10-5.s-1，12日辐合层的正涡度大值为46.3×10-5.s-1，辐散层的涡度为-50.5×10-5s-1，上升运动的高度增高。

　　由此可见，从11日到12日低涡是加强发展的，与茂名市其他县城出现的暴雨时间是一致的，说明了低涡的发展移出是这次电白暴雨的主要原因之一。

　　3.2 低涡的结构与暴雨

　　从温度场的垂直演变可知，11日20时前，低涡环流内，各层都是暖性的，暖区与低涡环流相配合。这说明此时的低涡还是一个暖性系统。之后开始有冷空气从低层进入，低涡上空暖空气抬升，产生较强的高空辐散场，降雨的强度随之加大。

　　从假相当位温场的垂直分布也清楚地看出这次过程低涡的热力结构。11日20时冷空气已经从低层进入低涡的底部。低涡的北侧是干冷空气即假相当位温的小值区，低涡附近925hPa以下已有干冷空气进入，925hPa以上依然处在高能区，由于边界层冷空气的抬升作用，此时低涡附近的上升运动得到加强，导致暴雨的产生。

　　另外，从水汽通量散度场看，上空从低层925hPa到高层的500hPa之间有明显的水汽辐合，最大值出现在925hPa附近，湿舌与温度舌是一致的。因此低涡及附近的对流层内都是高温、高湿，是出现这次大暴雨的层结特征。

　　3.3 低涡的路径与暴雨

　　从低涡的变化可以看到，低涡首先在以西的边界生成，受槽前西南气流的引导，沿切变线向东偏北方向缓慢移动。11日20时低涡到达西北一带。由于冷暖空气势力相当，副高位置稳定，使得低涡移动的速度非常缓慢，造成了西边到西北一带降水持续时间长，导致暴雨的产生。之后随着高空槽的东移及南下冷空气的推动，副高减弱东撤，低涡转向东偏南方向移动，强降雨落区也东移南压，继续给东边南造成了强烈的降雨天气。

　　4 高空槽对低涡的发展与影响

　　11日08时，位于90°E的南支槽非常清晰，从500hPa到850hPa都能分析出明显的槽线，中心高度值低，可见南支槽非常深厚，而且三层的槽几乎重叠;同时700hPa位于东边交界一带有一低槽。20时，随着高空槽东移的推动，南支槽东移到西边交界，槽前的正涡度平流叠加到原来西边交界附近的低槽上，使低层减压，激发低涡的生成，使西北的一带出现了明显的低涡环流。850hPa低涡中心位于700hPa到500hPa的槽前，而槽前的正涡度又使低层的低涡得到发展，从而产生强烈的辐合上升运动，导致了这次暴雨天气的发生。

　　5 锋面的作用

　　从地面冷锋的动态图可知，这次冷空气是从中偏东路影响电白的。冷锋从低涡北部逐渐南压，使得低涡的北侧及附近出现较强的温度差异。冷空气向南入侵，暖空气向北扩展，大气的斜压不稳定，使得低涡得到加速发展。另外，11日20时开始，冷空气首先从边界层进入低涡底部，暖湿空气被迅速抬升，使上升运动加大。同时这种上升运动又触发了位势不稳定能量的释放从而导致低涡附近的上升运动进一步加强。

　　6 雷达回波的低涡特征及影响强度

　　从雷达回波的跟踪可清晰地看到，造成这次暴雨主要是西北的低涡影响。回波首先影响茂名西北地区，并随引导气流从西南部逐渐向东北方向推进。当回波到达西部时，回波逆时针旋转，位置稳定少变，低涡的涡旋特征非常明显，并持续了9h，此位置也是强雨带的中心位置。在12日08时后，低涡回波开始向东缓慢移动，向东部方向移动。之后由于冷空气进入，低涡的回波强度逐渐减弱，并逐渐南压影响东南部。这次低涡暴雨的雷达回波是混合性降水回波。回波带呈聚集型，其中有单体聚合。以最强的单体为中心作剖面可看到垂直结构。单体的回波高度较高，伸展高度达到13km，说明上升运动达到的高度比较高，但强度不是很强。单体的强回波中心强度为50～60dBZ，主要分布在6km以下，其周围的大部回波带强度为30～45dBZ，伸展的高度在9km以下。基本径向速度分析可见，在低涡发展强烈初期，0.5°仰角回波带出现逆风区和急流区，与暴雨大值中心对应，表明了此时上升运动达到强盛时期。从风廓线分析可见，在低涡由弱到强的发展初期，4km以上气层由无资料转为西南风资料，并逐渐向高层伸展，最强时达到12km，风速很大;同时1.2km层有弱的偏北风，这也说明了边界层冷空气的入侵促进了上升运动的发展。

　　7 结论

　　(1)此次暴雨的主要影响系统是低涡。低涡附近的各物理量场分布对暴雨预报有很好的指示作用，辐合层的高度升高，最强辐散出现在250hPa附近，低涡的加强发展与暴雨的出现时间一致，强雨带出现在低涡附近。

　　(2)低涡及附近的对流层内高温、高湿，是判断暴雨出现的层结特征。低涡的移动路径决定了暴雨的落区。

　　(3)副高位置稳定，使得低涡移动的速度非常缓慢，造成降水持续时间长，导致暴雨的产生。

　　(4)聚合型的强回波带中有单体聚集，单体的伸展高度高于周围的回波高度;回波带逆时针旋转，位置少变，是这次低涡暴雨过程的雷达基本反射率特征。

　　(5)低仰角出现的逆风区和急流区是径向速度场的主要中尺度特征，代表该气层的辐合。这些特征出现是降雨增强的重要特征，对短临预报有指示作用。

　　(6)风廓线产品图上偏南风由低层逐渐向高层扩展，风速加大，是显著的风场特征，代表垂直上升运动加强，降雨强度增强。

　　参考文献

　　[1] 崔粉娥王咏青狄利华，山西一次低涡暴雨过程的成因分析[J]暴雨灾害，2009.03

《试论低涡暴雨形成因分析》

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