2005年6月18-12日浙南持续性梅雨锋暴雨过程诊断分析

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2005年6月18-12日浙南持续性梅雨锋暴雨过程诊断分析

第35卷第1期 气象与环境科学 Meteorological and Environmental Sciences V01.35 N0.1 2012年2月 Feb.2O12 , 2005年6月1 8 2日浙南持续性梅雨锋 暴雨过程诊断分析 王忠东,曹 楚 (温州市气象局,浙江温州325027) 摘 要:利用NCEP 1。×1。的6 h再分析资料、常规观测资料和逐小时加密雨量资料,对2005年6月1 8—22日浙 江省中南部地区出现的一次持续性梅雨锋暴雨过程进行诊断分析。结果表明:此次持续性梅雨锋暴雨过程是在两 槽一脊的大环流形势下,由中低层切变、西南涡和冷空气共同影响造成的;过程具有明显的中尺度特征,12个中尺 度雨团的持续生成东移导致了暴雨的发生。正涡度大值中心值的强度和中尺度雨团的强弱以及暴雨落区有较好的 对应关系;垂直速度以及垂直螺旋度的强弱和中尺度雨团的强度变化一致。急流核的出现导致水汽辐合明显加强, 从暴雨区和急流核的位置配置来看,暴雨区出现在急流核的左侧。 关键词:梅雨锋暴雨;中尺度雨团;垂直螺旋度;急流核 中图分类号:P458.1 21.1 文献标识码:A 文章编号:1673—7148(2012)01—0032—06 引 言 梅雨是东亚夏季风向北推进过程中,东亚大气 环流由春到夏过渡季节的产物。每年6—7月在长江 中下游会出现沿着长江流域的东西向静止锋强雨 构;郑永光等 在国内外不同观点的基础上,给出 了梅雨锋锋区的天气学定义;还有一些学者对天气 个例进行研究 。浙江省气象工作者针对浙江省 的梅雨期暴雨也进行了大量的研究,但大多侧重于 单日暴雨个例的分析和梅雨期环流形势的研 究 ,对持续梅雨锋暴雨的研究并不多。本文利 用NCEP 1。X 1。的6 h再分析资料、常规观测资料和 中尺度气象站逐小时加密雨量资料,对2005年6月 18—22日浙江省中南部地区出现的一次持续性梅雨 带,并引起洪涝灾害,人们将此期间长江中下游的暴 雨称为梅雨锋暴雨…。浙江地处东南沿海长江三角 洲南翼,位于东亚季风气候区。每年梅雨期,暴雨灾 害频繁发生,影响严重。因此,梅雨期暴雨的准确预 报对政府合理组织防洪抗旱、防灾减灾极为重要。国 锋暴雨过程进行诊断分析,揭示梅雨期持续性暴雨 内外专家和业务工作者对江淮梅雨暴雨作了大量的 研究,并得出了很多有价值的结论。丁一汇 对 1991年江淮流域持续性大暴雨进行了深入的研究; 的成因,提高对持续性梅雨锋暴雨的形成及预报的 认识。 2005年6月18_22 t3,受低空切变线和西南暖湿 气流的共同影响,浙江省中南部地区出现了一次持 续性梅雨锋暴雨过程。从6月18日20时 ̄1122日20时, 过程总雨量≥100 mlTl的有91个站,≥200 ITlm的有 31个站,≥300 mm的有9个站,其中丽水庆元累计雨 周曾奎等 。 分析了1996年和2000年江淮人梅前后 的环流形势,总结了江淮梅雨预报的着眼点;姚学祥 等 对比分析了非典型梅雨和典型梅雨,指出它们 之间的环流形势差别;姚建群等 分析了1999年上 海梅汛期之前异常的环流形势,指出梅雨量偏多的 原因;杨义文 的研究指出梅雨期异常环流形势和 量达到530.4 mm。受此次持续性暴雨过程影响,浙 江省中南部受灾明显,其中丽水全市受灾人口32.4 万人,因灾死亡1人,失踪1人,受伤4人,被困人口 中国夏季旱涝分布密切相关。张小玲、周功铤、赵桂 香 等分析了梅雨锋和梅雨期暴雨热力、动力结 1345人,农作物受灾11349公顷,毁坏耕地297.3公 收稿日期:2011—10—17;修订日期:2012一Ol—O7 基金项目:温州市气象局科研项目“温州地区梅汛期暴雨分析及预报方法研究”(200906)资助 作者简介:王忠东(1979一),男,甘肃武威人,工程师,主要从事短期天气预报及暴雨的研究E-mail:dadongl21wzqxt@163.f2om 第1期 王忠东等:2005年6月18—22日浙南持续性梅雨锋暴雨过程诊断分析 33 顷,倒塌房屋598间,直接经济损失30197.5万元。 北侧的西南气流在江南一带汇集,为暴雨的发生提 供了有利的环流背景。 1 资料和方法 暴雨过程中,从850 hPa温度场和环流场可以分 本文采用的资料包括两部分:一是2005年6月 析到不断有冷空气从东路南下,在武夷山脉到南岭 17—23日NCEP/NCAR 1。×1。的6 h再分析资料,包 附近存在一条近乎东北一西南走向的切变线,而且 含高度、温度、风场等;二是6月l7—23日MICAPS常 切变南侧一直维持一支风速达12~20 113_・s 的西南 规观测资料以及浙江省自动气象探测信息业务系统 低空急流,并且在暴雨发生后期有西南低涡沿切变 的资料。 线向东移动(图略)。中低层切变、西南涡和冷空气 首先通过天气学方法对暴雨的成因以及中尺度 共同影响造成了此次梅雨锋持续性暴雨。 特征进行分析,然后利用NCEP/NCAR的1。×1。再 2.2中尺度雨团特征 分析资料,结合MICAPS常规观测资料和浙江省自 暴雨是各种尺度天气系统相互作用的结果,大尺 动气象探测资料,对暴雨过程进行诊断分析。 度环流为暴雨的产生提供有利的背景,中尺度天气系 2环流形势及中尺度雨团特征 统则是暴雨的直接制造者。利用中尺度气象站逐小时 加密雨量资料对暴雨过程的中尺度特征进行分析。将 2.1环流形势特征 相邻3站1 h降水量≥10 mE、生命史≥2 h的雨区定 梅雨期暴雨的形成是在有利的大环流形势下产 义为中尺度雨团,其中1 h降水量≥25 mm雨区定义 生的。对此次暴雨过程500 hPa环流形势进行分析发 为强中尺度雨团。根据逐小时加密雨量资料分析得 现,此次暴雨过程高纬度地区无阻塞高压形成,中纬 到:此次持续性暴雨过程共出现中尺度雨团12个(表 地区为两槽一脊的形势(图略),西槽位于东欧平原 1),强中尺度雨团4个,生命史最长的达9 h,最短的为 到西西伯利亚平原,东槽位于贝加尔湖到鄂霍次克 2 h;强降水主要出现在20 El05—17时和21 13 22时--22 海之间,脊区位于巴尔喀什湖和贝加尔湖之间。副热 日19时之间,两个降水集中期各出现了5个中尺度雨 带地区,西太平洋副热带高压呈带状分布,120。E脊 团,在前一降水时段内出现了2个强中尺度雨团,降水 线维持在18—20。N之间,其西侧和北侧维持强盛的 主要发生在丽水境内,后一降水时段内出现了1个强 西南气流,从南海和孟加拉湾不断输送水汽和热量 中尺度雨团,降水主要发生在温州境内。从表1中可看 到暴雨发生区。同时,中纬度脊区的缓慢东移导致东 出,中尺度雨团出现时段和过程强降水时段相对应, 槽不断分裂冷空气东移南下,与副热带高压西侧和 强降水主要是由中尺度雨团造成的。 表1 2005年6月18—22日浙南持续性梅雨锋暴雨期间中尺度雨团情况 编号 生消时间/(时/日) 生命史/h最大雨量/(mm・h ) 编号 生消时间/(时/日) 生命史/h 最大雨量/(mm-h ) 1 O1/19--09/19 9 38.9(丽水小梅) 7 16/2O一17/20 2 20.4(丽水青田) 2 05/19—O7/19 3 20.2(温州南岳) 8 22/2l一23/21 2 15.3(温州平阳) 3 05/20-07/20 3 27.3(丽水小梅) 9 23/2l—Ol/22 3 17.0(温卅I新浦) 4 05/20-09/20 5 14.3(温州文成) 10 01/22--06/22 6 23.5(温卅【砩头) 5 1O/2O一13/20 4 31.8(丽水岭头) 11 08/22--13/22 6 22.1(丽水八都) 6 14/20--15/20 2 22.6(丽水庆元) 12 14/22--19/22 6 30.4(温州金乡) 3 暴雨过程物理量诊断分析 发展东移。由表1可知20日05一l7时和21日22时--22日 l9时之间:是暴雨过程中尺度雨团活跃期。图1和图2 利用NCEP 1。×1。的6 h再分析资料计算物理 是这两段时间的涡度场。20 1302时,在江西中南部形 量场,对此次暴雨过程从动力条件、水汽输送和低空 成中心为6×10。S。。的正涡度大值区(图1a),之后向 急流方面进行诊断分析。 东北偏东移动,08时进入闽西北,中心发展加强为8× 3.1 动力条件诊断分析 10~s (图1b),14时涡度中心强度继续加强移人浙 3.1.1涡度场分析 东南地区,中心值增大到12×10~s (图1C)。在08-- 对暴雨过程中850 hPa涡度场进行分析,发现暴 14时之间,随着涡度中心的加强,浙南出现了第一次 雨过程中江西中部、福建北部和浙江南部始终处于正 暴雨峰值,其中丽水岭头20日14时1 h内降水量达到 涡度带内,且有正涡度大值区在江西中部不断形成并 了31.8 mm。14时后,涡度大值区东移人海,降水趋于 34 气象与环境科学 第35卷 减弱。22 Et02时,江西与福建的中南部交界处再次形 成中心为8×10~s 的正涡度大值区(图2a),之后向 偏东方向移动,l4时移至闽中地区,中心强度加强,达 到T18×10~s (图2b),20时正涡度中心向东北移 动进入浙东南地区(图2e),之后经浙江东南部人海, 降水逐渐减弱。在22日02_20时正涡度中心形成、发展 到东移人海的过程中,浙南地区形成了5个中尺度雨 团,特别在14时涡度中心强烈加强向东北移动进入浙 东南的过程中,中尺度雨团发展旺盛,苍南金乡17时I h降水量达到了30.4 mm。 图1 2005年6月20日02时(a)、O8时(b)和14时(C)850 hPa涡度场 单位:10~s-。,圆点表示涡度大值区中心位置 图2 2005年6月22日O2时(a)、14时(b)和20时(C)850 hPa涡度场 单位:10-’s~,圆点表示涡度大值区中心位置 分析可知,正涡度大值区的移动和中尺度强雨 团的移动一致,正涡度大值区的强弱和暴雨的强弱 有很好的对应关系。 3.1.2垂直速度分析 渐减弱或停止。由此可见,上升运动强弱和中尺度 雨团的强弱有很好的对应关系。 3.1.3垂直螺旋度分析 螺旋度的定义为风速和涡度点积的体积 分 ,即 垂直运动不仅直接与云雨等天气现象联系,而 且其分布和变化对天气系统的发展也有重要影响。 对暴雨过程中中尺度雨团活跃期的垂直速度进行分 析发现(图3),20日14时和22日08时分别出现了 强上升运动区,上升运动区中心分别为一0.5 Pa・ s 和一1.6 Pa・S~,对应20日14时前后和22日 08时前后的中尺度雨团。在这两次强上升运动区 日=Ⅲ ‘(V^v)a P坐标系中螺旋度的定义为: 却 ’劫  。 。 ’x(1) ,ph= l Ov I+v  l l+∞0 Ov一 Ou l=h+ +h= //,l——一 ’一—— 1——一一——I+∞l——一——l= h h + (2) 之后,则出现了弱上升区或正垂直速度,这时降水逐 其中:h 、h 、h。分别为螺旋度在 、y-.p方向上的分量; 第1期 王忠东等:2005年6月18—22日浙南持续性梅雨锋暴雨过程诊断分析 35 、yTi向分量为水平螺旋度(单位:10~hPa・s ),P方 流、暴雨等灾害性天气有一定的预报指示性。垂直螺 向分量为垂直螺旋度(单位:10~hPa・s )。由于螺旋 旋度在大雨以上重要天气发生时和发生后量级变化 度把垂直速度和垂直涡度耦合起来,可以有效地表征 明显,较涡度和垂直速度反应更为敏感,因此本文对 潜在不稳定能量的释放,因此螺旋度与暴雨系统的关 此次过程的垂直螺旋度进行计算,以期对强中尺度雨 系更为密切和直接 。很多研究表明,螺旋度对强对 团出现时的动力条件进一步分析。 时次/(时/日) 图3 2005年6月20日(a) ̄11:21--22日(b)经过(27.8。N,120。E)的垂直速度时间剖面图 单位:Pa・s一,时次为世界时 由表1可知,暴雨过程中共出现了4个强中尺度 高度均在850--800 hPa之间,分别在118。E和120。E 雨团,编号分别是1、3、5和l2。其中3和5号雨团生命 附近,负值中心同样有两个,和两个正值中一tl,对应, 史较短,1和l2号雨团分别为9 h和6 h。本文选取1号 中心值分别为一10×10~hPa・S 和一20 X 10 强中尺度雨团进行分析。图4为1号强中尺度雨团发 hPa・S~,而且与02时相比,正负中心均有向低层传 生期问垂直螺旋度沿27.8。N的垂直剖面图。19日02 送的特征,在此期间丽水小梅连续两个时次降水量 时,垂直螺旋度正值中心在低层850--800 hPa之间、 ≥30 mm,并有49个站1 h降水量≥10 mm。14时,垂 118。E附近,中心值为6×10~hPa・s~,负值中 tl,位 直螺旋度大值中一tl,移动到121。E附近,位于海面上, 于高层300--200 hPa之间、119。E附近,中心值为 中尺度雨团也移动到海上,浙江南部降水减弱。由以 一15×10~hPa・s~,此时在丽水住龙出现了32.7 上分析可知,中尺度雨团的强度和垂直螺旋度的变 mm的降水。08时,正值中心增强并出现两个,中心 化一致,而且降水强弱也一致。 强度分别为20 X 10~hPa・s 和40×10~hPa・s~, 图4 2005年6月19日O2时(a)、08时(b)和14时(c)垂直螺旋度沿27.8。N剖面图 单位:10~hPa・s 3.2低空急流和水汽条件分析 空急流,在急流中存在明显的急流核,而且急流核不 低空急流是一种动量、热量和水汽的高度集中 断生成并沿急流轴向东北方向移动。图5是2005 带,是中纬度产生暴雨的重要系统。分析暴雨过程 年6月20日08时850 hPa全风速和水汽通量散度 逐6 h 850 hPa全风速和水汽通量散度发现,此次过 图,对比发现,当有急流核从闽中北移出时,浙江南 程在850 hPa切变线南侧到华南一直维持强西南低 部处于水汽通量散度负值区及辐合区,暴雨区出现 36 气象与环境科学 第35卷 在急流核的左侧(图5a)。在20日08时之后的急 流核移出过程中,同样也存在上述配置规律(图 略)。由此可见低空急流对梅雨锋暴雨的重要作 用:为暴雨的发生提供充足的水汽和动量。 111 114 117 120 123。E 图5 2005年6月20日08时850 hPa全风速(a)和水汽通量散度(b) 全风速单位:m・s~;水汽通量散度单位:10一g・hPa~・cm~・s~;(a)中黑色区域为暴雨区位置 [8]杨义文.长江中下游梅雨与中国夏季旱涝分布[J].气象,2002 4 结 论 (1)此次持续性梅雨锋暴雨过程是在两槽一脊 的大环流形势下,由中低层切变、西南涡和冷空气共 同影响造成的。 28(11):I1—15. [9]张小玲,陶诗言,张庆云.1998年梅雨锋的动力热力结构分析 [J].应用气象学报,2002,13(3):257—268. [1O]周功铤,叶子祥,余贞寿.浙南梅汛期大暴雨天气分型及诊断分 析[J].气象,2006,32(5):67—73. [11]赵桂香,程麟生,李新生.Q矢量和湿Q矢量在暴雨诊断中的应 用对比[J].气象,2006,32(6):25—30. [12]郑永光,陈炯,葛国庆,等.梅雨锋的天气尺度研究综述及其天气 (2)此次过程具有明显的中尺度特征,12个中 尺度雨团的生成导致了暴雨的持续发生。通过对暴 雨过程进行动力条件诊断发现:正涡度大值区的移 动和中尺度强雨团的移动一致,正涡度大值区的强 弱和暴雨的强弱有很好的对应关系;垂直速度以及 垂直螺旋度的强弱和中尺度雨团的强度变化一致。 (3)急流核的出现导致水汽辐合明显加强,从 暴雨区和急流核的位置配置看,暴雨区出现在急流 核的左侧。 参考文献 [1]陶诗言,张小玲,张顺利.长江流域梅雨锋暴雨灾害研究[M].北 京:气象出版社,2004:4—10. 学定义[J].北京大学学报:自然科学版,2008,44(1):157—164. [13]王建捷,李泽椿.1998年一次梅雨锋暴雨中尺度对流系统的模 拟与诊断分析[J].气象学报,2002,60(2):146—155. [14]刘家峻,刘睿卉,李荔珊,等.一次海南大暴雨过程的能量及螺 旋度分布特征[J].气象与环境科学,2011,34(1):36—41. [15]王海俊,张金玉.1999年长江中下游及江南大部地区梅汛期连 续性强降雨成因分析[J].气象科技,2000,28(2):20—23. [16]牛广山,李俊杰,李秋元,等.一次豫北春季强对流暴雨过程的 螺旋度分析[J].气象与环境科学,2010,33(1):40—47. [17]张晓芳,陆汉城.梅雨锋暴雨过程潜热及反馈机理个例分析 [J].气象科技,2006,34(5):567—573. [18]王蕊,匡晓燕,席世平,等.2004—07—16河南省特大暴雨过程 螺旋度分析[J].气象与环境科学,2005,28(2):9—10. [19]宋清芝,乔春贵,高媛媛.河南一次特大暴雨过程的天气学分析 [J].气象与环境科学,2009,32(3):6—9. 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The large value of vorticity center can reflect the strong of mesoscale rain cluster and the area of heavy rainfal1.The strong of vertical speed and vertical helicity were consistent with the mesoscale rain cluster. The jet—cores caused the water vapor increased.From the point of view the configuration of rainfall areas and jet-core location,the heavy rainfall happened on the left of the jet—cores. Key words:Meiyu front heavy rainfall;mesoscale rain cluster;vertical helicity;jet—core 

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