2010年江西两次冬季暴雨过程分析.pdf

1、文章编号 : 1003 6598( 2012) 01 0024 052010年江西两次冬季暴雨过程分析朱星球1， 2， 丁治英1( 1. 南京信息工程大学大气科学学院 ， 江苏 南京 210044; 2. 江西省气象台 ， 江西 南昌 330046)摘 要 : 该文利用自动气象站逐小时雨量资料 、常规气象观测资料以及 NCEP 每 6 h 1 次 1 l全球再分析资料分析了2010 年 12 月 12 日 ( 简称过程 1) 和 15 日 ( 简称过程 2) 江西 2 次不同类型的大范围冬季暴雨过程 。结果表明 ， 两次不同类型的冬季暴雨过程都发生在 “拉尼娜 ”的气候背景下 ， 高空急流右侧

2、的强辐散区与中低层强西南气流中风速辐合区耦合下形成 。与汛期暴雨过程相比 ， 涡度 、散度量值与汛期暴雨大小相近 ， 垂直速度较小 ; 850 hPa 比湿值仅为汛期值的一半 ， 低层水汽条件差 ， 但整层水汽输送与汛期暴雨相近 ; 大部分处于对流稳定状态 ， 降水持续时间长 ， 无中尺度雨团 。冬季暴雨在动力 、水汽条件方面 700 hPa 比 850 hPa 表现明显 ， 暴雨落区与 700 hPa 水汽辐合一致 。关键词 : 冬季 ; 暴雨 ; 分析中图分类号 : P458. 1+21. 1 文献标识码 : B1 引言对于汛期梅雨锋暴雨已有较多学者进行过研究 ， 但对冬季暴雨过程的诊断分

3、析目前还不多见 1 3， 其中何芬 1等分析了福建的冬季暴雨 ， 认为冬季暴雨异常与 500 hPa 大气环流和赤道中东太平洋海温异常关系密切 ， 它们可能主要通过大气环流的改变引起福建冬季暴雨异常 。凌颖 2等分析了广西冬季暴雨事件的特征及影响天气系统 ， 指出产生冬季暴雨的物理条件与充沛的水汽 、强烈的对流不稳定和辐合上升运动密切相关 。2010 年 12 月12 日和 15 日江西发生了 2 次大范围暴雨过程 ， 暴雨站数均达 34 个县市 ， 是历史上范围最广的冬季暴雨 。本文利用自动气象站逐小时雨量资料 、常规气象观测资料以及 NCEP 逐 6 h 1 l全球再分析资料 ， 通过 2

4、 次冬季暴雨的诊断分析并与夏季暴雨进行一些对比 ， 得到一些对冬季暴雨发生发展条件的认识 ， 为冬季暴雨预报提供一些参考依据 。2 天气实况过程 1: 2010 年 12 日 0813 日 08 时我省中北部有 34 个县市出现暴雨天气 ， 暴雨雨量为 50 78mm， 暴雨区范围主要在赣北南部及浙赣线附近 。过程 2: 2010 年 12 月 1415 日我省出现了寒潮 、大到暴雪和暴雨天气 ， 14 日 20 时 15 日 20 时有 34 县市出现暴雨 ， 雨雪量为 50 71 mm， 主要在浙赣线附近及赣中 ， 降雪在 15 日 14 时左右开始出现 。收稿日期 : 2011 07 1

5、3第一作者简介 : 朱星球 ( 1978 ) ， 女 ， 工程师 ， 主要从事短期天气预报工作 。目前州内对太阳能的利用局限于太阳能热水器 、交通干线上的电子显牌 、气象 “两要素 ”自动站等微弱电需求 ， 其它方面的利用尚未开发 。主要原因在于认识不足 ， 普查了解不深 ， 投资成本高 、风险大等开发问题 ; 也因为太阳能源半年 “丰富 ”、半年 “贫乏 ”的客观存在 ， 影响正常生产 、生活用电等因素 。鉴于科学发展 ， 对收集太阳能利用科技创新 ， 减排放要求与政策支持 ， 降低获取太阳能成本 ， 实现经济 、民用化 ;太阳能必将为生产 、生活作出巨大贡献 。参考文献 1 胡家敏 ， 吴

6、战平 . 贵州省太阳总辐射的计算及其分布规律 J . 气象科技 ， 2008， 36( 1) .422012 年第 1 期 贵 州 气 象第 36 卷 Journal Of Guizhou Meteorology VoL. 36 NO. 1从出现暴雨的县市的逐小时雨量资料来看 ， 与夏季暴雨不同 ， 2 次暴雨过程中没有出现中尺度对流雨团 ， 小时雨量都在 10 mm 以下 ， 一般为 1 5mm， 但持续时间长 ， 24 h 累计雨量超过 50 mm， 但没有出现大暴雨 。3 环流形势这 2 次暴雨过程发生前 ， 2010 年 712 月赤道中东太平洋持续 “拉尼娜 ”事件 ， 与往年相比偏

7、强 。历史事件分析表明 ， “拉尼娜 ”有利于我国冬季风偏强 ， 有利于中纬度大气环流的经向度加强 ， 即冷空气活动频繁 ， 有可能造成中国东部大部地区气温偏低 、降水偏多 4。过程 1 中 200 hPa 上 60 m/s 以上的副热带西风急流位于 28 40N 之间 ， 急流中心值达 80 m/s 以上 ， 江西大部分地方处于副热带西风急流轴的右后侧风速辐散区中 。500 hPa 东亚中高纬为两槽一脊型 ， 东亚大槽经向度较大 ， 12 日 08 时 ， 南支槽东移 ，槽线位于 95E 附近 。700 hPa 槽位于 100E 附近 ，槽前配合有西南急流 ， 中心达 24 ms1( 阴影区

8、 ) ，850 hPa 上湖南北部有低涡 ， 暖式切变线位于 30N附近 。随着南支槽东移 ， 低涡 、切变线东移影响江西北部 ， 见图 1。过程 2 中大尺度环流形势发生调整 ， 阻高崩溃 ，中高纬 200 hPa 和 500 hPa 都有明显的低槽东移影响我省 ， 200 hPa 槽前西风急流位于 28 40N 之间 ， 500 hPa 槽后冷平流引导冷空气南下 ， 提供冷空气来源 。中低纬 500 hPa 有南支槽从东移 ， 14 日 20时槽线位于 95E 附近 ， 降水主要开始于 14 日 23时 。700 hPa 上有明显的西南急流 ， 中心达 20 ms1， 15 日 14 时冷

9、空气到达长江中下游地区 ， 江西北部有切变线生成并不断南压 ， 与降雪出现的时间和地区一致 。850 hPa 配合有偏东风与偏南风的弱切变存在 ， 降雪开始后 ， 850 hPa 上切变消失 ， 转为一致的偏北气流 ， 见图 1。图 1 2010 年 12 月 12 日 08 时 ( 上 ) 和 12 月 14 日 20 时 ( 下 ) 500 hPa、700 hPa、850 hPa 风场4 水汽条件分析4. 1 水汽通量和比湿水汽输送在垂直层次上有不同的特征 。2 次过程中新余都出现了暴雨 ， 且新余位于江西的西部 ，水汽输送必经之地 ， 从新余站时间 高度水汽通量剖面图 ( 图 2) 来看

10、 ， 与汛期不同 ， 底层水汽条件较差 ， 过程 2 中由于冷空气影响 ， 850 hPa 上无高湿区 ，2 次过程湿层主要在 850 500 hPa， 最大水汽通量达到 14 20 gcm1hPa1s1。从比湿场来看 ， 2 次冬季暴雨过程中 700 hPa 江西大部分地方处于比湿为 6 9 g/kg 的大值带 ， 850hPa 上比湿也都在 10 g/kg 以下 ， 与汛期 850 hPa 大于 15 g/kg 的高湿区相比偏小 。低层水汽条件差 ，逐小时雨量较小 ， 但持续时间长 ， 仍然造成了暴雨 。4. 2 整层水汽输送根据文献 5 11水汽通量计算公式 ， 对这次暴雨过程的整层水汽

11、通量纬向分量 Qx和经向分量 Qy进522012 年第 1 期第 36 卷 朱星球 ， 等 : 2010 年江西两次冬季暴雨过程分析 VoL. 36 NO. 1图 2 2010 年 12 月 1016 日新余水汽通量时间 高度剖面图行计算和分析 。Qx=1gpsptqudp， Qy=1gpsptqvdp ( 1)式中 Pt表示积分顶层的气压 300 hPa， Ps代表积分低层的气压 ， 取为地面气压 ， g 为重力加速度 ， q为比湿 ， u 和 v 分别是纬向风和经向风 。计算采用国际单位 ， 水汽输送通量单位 kgm1s1。图 3 分别显示了过程 1 和过程 2 开始时刻的整层水汽输送 。

12、分析可知 ， 过程 1: 11 日 14 时整层水汽通量图上看出 ， 在印度洋 、华南和台湾岛以南的西太平洋有大值中心 ， 11 日 20 时湖南 、江西两省水气输送方向由之前的偏西转变为西南方向 ， 水汽输送带主要有孟加拉湾 、南海的西南气流和西太平洋从台湾以南转向的气流 ， 水汽在湖南和江西南部汇合 ， 12 日 02 时整层水汽通量骤然在贵州 、湖南两省南部和广西北部增强 ， 大值中心达 680 kgm1s1。12 日 08 时西南 东北走向的大值带延伸到江西大部分地方 ， 中心值达 760 kgm1s1， 此时海上的 3 个水汽来源已无大值中心 ， 12 日 20 时江西中部整层水汽通

13、量达 880 kgm1s1， 为此次暴雨过程最大值 。过程 2: 由于孟加拉湾地区以偏西气流为主 ， 且印度洋上无大值中心 ， 孟加拉湾输送带在过程 2 中较弱 ， 导致水汽输送位置偏南 。南海上空有很强的东南转西南的水汽输送带 ， 14 日 20 时水汽输送主要来自于孟加拉湾的西南气流 、来自南海的西南气流和来自西太平洋经台湾以南转向的气流 ， 3 条水汽输送带在湖南和江西中南部汇合 ， 大值中心达480 kgm1s1， 15 日 14 时江西上空的整层水汽通量达最大 600 kgm1s1。从 2 次过程来看 ， 虽然低层水汽条件较汛期暴雨差 ， 但整层水汽输送值与长江中下游 4及江西汛期区

14、域暴雨的值相似 ， 2 次过程都有 3 个水汽来源 :孟加拉湾 、南海和西太平洋 ， 过程 1 主要来自孟加拉湾 ， 过程 2 主要来自南海 。图 3 2010 年 12 月 12 日 08 时 ( a) 和 14 日 20 时 ( b) 整层水汽输送分布图4. 3 水汽通量散度从逐 6 h 的雨量分布来看 ， 过程 1 中 12 日 08时 13 日 02 时 ， 暴雨落区与 700 hPa 水汽通量散度的大负值区移动范围一致 ， 850 hPa 上虽有大面积的水汽辐合 ， 但范围较暴雨范围更广 ， 位置偏南 ， 13 日02 时 700 hPa 江西上空转变为辐散区 ， 而 500 hPa

15、则早在 12 日 20 时转变为辐散区 ， 13 日 02 时 13日 08 时的降雨范围与 850 hPa 水汽辐合区一致 ， 水汽通量辐合的高度随着暴雨天气的结束逐渐降低 。从逐 6 h 的雨量分布来看 ， 过程 2 中 14 日 20时 15 日 20 时 ， 暴雨落区与 700 hPa 水汽辐合区移动范围一致 ， 期间 500 hPa 上空也有水汽辐合 ， 15 日20 时 16 日 02 时 500 hPa 转变为辐散区 ， 水汽辐合区变薄 ， 之后仍有较强降水 ， 主要与 700 hPa 仍有622012 年第 1 期 贵 州 气 象第 36 卷 Journal Of Guizho

16、u Meteorology VoL. 36 NO. 14 107gcm1/hPa1s 的水汽辐合有关 。与过程 1 一样 ， 850 hPa 上虽有大面积的水汽辐合 ， 但范围较暴雨范围更广 ， 位置偏南 ， 受冷空气影响逐渐南压 ， 15 日 20 时江西上空为水汽辐散区控制 。从 2 次过程来看 ， 850 hPa 和 700 hPa 水汽通量散度江西的辐合中心的数值都在 2 107gcm1hPa1s 以下 ， 与汛期值一样 ， 但暴雨落区与 700hPa 水汽辐合区范围一致 。5 动力条件5. 1 涡度和散度过程 1: 暴雨持续期间 850 hPa 上江西大部分地方为辐合区 ， 大值区比

17、 700 hPa 偏南 ， 暴雨区的分布与 700 hPa 的散度有较好的一致性 ， 大值区出现在江西北部 ， 中心值一般为 46 36 106s1。11日 500 hPa 大正涡度带呈纬向分布从西南方伸向长江中下游 ， 中心值为 10 105s1左右 ， 11 日晚开始北抬至 30N 以北 ， 正涡度带以南江西中北部有正涡度区形成 ， 中心值为 4 6 105s1左右 ， 13 日 08时江西上空的正涡度中心消失 ， 30N 以北大正涡度带南压 ， 降水减弱 。过程 2: 700 hPa 比 850 hPa 的辐合更强 ， 中心值一般为 39 26 106s1， 14 日 20 时大值区出现

18、在江西中部 ， 15 日 08 时北抬至江西北部 ， 之后不断南压 。14 日 08 时 500 hPa 大正涡度带再次北抬至 30N 以北呈纬向分布 ， 江西中北部有正涡度区形成并不断南压 。江西汛期区域暴雨 12 13中 ， 江西省北部或中部处在从西南方伸向长江中下游的带状或块状的正涡度区中 。这 2 次过程中江西的暴雨区处在大涡度带的东南侧的小涡度区中 ， 但涡度 、散度大小与汛期暴雨差不多 。图 4 2010 年 12 月 12 日 08 时 ( a) 和 14 日 20 时 ( b) 500hPa 涡度分布图5. 2 垂直运动过程 1: 从经向剖面图来看 ， 暴雨持续期间上升运动大值

19、中心随高度向北倾斜 ， 最强上升运动中心处于 500 hPa 左右 。所以采用 500 hPa 上升运动值 ，暴雨期间江西省的上升运动中心值为 1. 6 1. 2pa/s， 随着垂直运动的减小雨量逐渐减小 。过程 2: 从经向剖面图来看 ， 上升运动深厚 ， 从低层向高层发展至 400 hPa 左右 ， 上升运动中心位于 500 400 hPa， 中心值达 1. 4 2. 0pa/s， 15 日下午开始随着低层下沉运动的增大 、温度降低逐渐转为降雪 。汛期区域暴雨垂直运动场要求中低层江西西部到西南地区有大的上升中心 ， 其值一般要小于等于 3. 0pa/s， 这 2 次过程与汛期相比值较小 。

20、6 热力条件分析6. 1 温度层结过程 1 中由于西南暖湿气流的影响 ， 暴雨持续期间江西大部分地方的 850 hPa 及地面气温都在10以上 。过程 2 中冷空气从河套以西南下 ， 15 日 11 时高压中心位于内蒙古东部 ， 中心值达 1 060 hPa， 地面气温从 14 日 20 时的 5 10逐渐下降到 0左右 。从 116E 温度垂直剖面图来看 ， 15 日 14 时从28N 开始 ， 700 hPa 以下逐渐转为 0 以下 ， 925 700 hPa 之间出现锋面逆温 ， 925 850 hPa 为 5 7， 700 hPa 为 3， 温度垂直分布与文献 14总结的江西冬季大雪的

21、标准一致 ， 江西北部的县市均出现降雪 。722012 年第 1 期第 36 卷 朱星球 ， 等 : 2010 年江西两次冬季暴雨过程分析 VoL. 36 NO. 16. 2 se值和 k 指数由于 2 次过程中 7000 hPa 的 se值都较 850 hPa大 ， 故采用 700 hPa 值 。过程 1 中由于西南气流影响我省中南部处于 334 336K 的高能舌中 ， 比汛期暴雨的标准值 350K 小 。暴雨范围位于高能舌北部假相当位温梯度较大的区域 。从垂直经度剖面图来看 ， 我省大部分地方处于对流稳定的 ， 仅在 13 日02 时 800 500 hPa 之间江西北部有对流不稳定发展

22、 。过程 1 中暴雨区的 k 指数均在 30以下 。过程 2 由于冷空气影响 ， 700 hPa 上高能舌仅存在于江西南部 ， 范围随着冷空气南下逐渐南压 ， 且值较过程 1 小 ， 仅为 328 334K， 暴雨范围较过程 1偏南 ， 仍处于假相当位温线密集的区域 ， 从 115E 经向剖面图来看 ， 过程 2 中我省大部分地方处于对流稳定的 ， 假相当位温梯度较过程 1 大 ， 锋区位于江西中南部 ， 26N 以南有弱的对流不稳定发展 。过程 2中暴雨区的 k 指数均在 20以下 。7 总结两次不同类型的冬季暴雨过程都发生在 “拉尼娜 ”的气候背景下 ， 高空急流右侧的强辐散区与中低层强西

23、南气流中风速辐合区耦合 ， 且形势稳定 ， 持续时间长 ， 形成暴雨 。与汛期暴雨过程相比 ， 涡度 、散度量值与汛期暴雨大小相近 ， 垂直速度较小 ; 850 hPa 比湿值仅为汛期值的一半 ， 底层水汽条件差 ， 但整层水汽输送与汛期暴雨相近 ; 大部分处于对流稳定状态 ， 降水持续时间长 ， 无中尺度雨团 。与汛期暴雨过程相比 ， 冬季暴雨在动力 、水汽条件方面 ， 700 hPa 比 850 hPa 表现明显 ， 暴雨落区与 700 hPa 水汽辐合一致 。参考文献 1 何芬 ， 赖绍钧 ， 池艳珍 . 福建省冬季暴雨过程及其环流特征 J . 气象科技 ， 2004， 38( 3) :

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