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沙澧河流域大暴雨的诊断分析与成因研究

胡燕平  
【摘要】: 沙澧河流域位于河南省中部,属于淮河流域的一部分,由于暴雨发生频繁,常常造成流域内洪水以及淮河流域的洪水。为了增强对流域大暴雨的认识,本文运用1971-2006年6-8月的降水量资料,结合水文资料,在对沙澧河流域的气候特征、暴雨及洪水的特点进行统计分析的基础上,以2007年7月沙澧河流域连续出现的两场大暴雨过程为例,采用常规气象资料、加密雨量资料、卫星云图资料和NCEP1°×1°逐6小时再分析格点资料,具体分析了这两场大暴雨过程的环流背景、影响系统和物理量等特征,从天气学、动力学、热力学方面进行了详细的诊断分析,以期寻找大暴雨发生的规律和原因,为今后流域大暴雨提供预报思路。 常规资料分析表明,两场大暴雨过程的环流背景和影响系统均属于沙澧河流域比较典型的暴雨天气类型:“0705”大暴雨是由于500hPa副高边缘和低槽前部的西南气流辐合加强导致中低空西南急流建立,同时存在较强的高空急流,在高低空急流耦合区内,中尺度对流系统加强为中尺度对流复合体,T_(BB)值低于200K区域里的强对流云团活动中心与大暴雨中心相对应。同时,切变线稳定维持在沙澧河流域,促使上升运动强烈发展和加强,随着地面弱冷空气的侵入,触发了不稳定能量释放,造成了沙澧河流域的大暴雨。“0714”大暴雨是在500hPa气旋性涡旋和低槽前部的西南气流引导下,西南涡逐渐沿切变线向东北方向移出,在高空急流的入口区,由于超低空急流造成的辐合上升运动加强和水汽的垂直输送,促使沙澧河流域大暴雨产生。 动力、热力及稳定度和水汽等基本物理量场的初步诊断发现:“0705”过程的涡度散度场配置更适于上升运动的发展和加强,更有利于流域大暴雨的发生。“0705”过程开始前沙澧河流域已经积累了大量不稳定能量,中低层大气为对流不稳定,大暴雨出现在θse高能中心内,而“0714”过程的中低层大气则为对流稳定,大暴雨出现在等θse线密集的能量锋区内。“0705”过程水汽源地在孟加拉湾到南部沿海,只有一条水汽输送通道,主要是中低层水汽的辐合,而“0714”过程水汽来自孟加拉湾到南部沿海以及东海,有两条明显的水汽输送通道,并且两条水汽输送通道在湖北、河南交界处形成强的水汽通量辐合中心,主要是边界层水汽的辐合。 垂直螺旋度的计算结果显示:两次过程700hPa等压面上正垂直螺旋度中心的移向和强度变化与降水落区及趋势变化有很好的对应关系,大暴雨出现在正垂直螺旋度中心移动的前方,对流域强降水的产生有一定的指示意义。垂直螺旋度的时空演变显示,“0705”过程中低层正、高层负垂直螺旋度强度变化和“0714”过程正垂直螺旋度的强弱变化与沙澧河流域的降水强度均有很好的对应。 湿位涡诊断分析发现:两次过程均有“干侵入”发生,“0705”过程“干侵入”较强且到达近地层的位置刚在暴雨区,从而造成暴雨区上空中低层对流不稳定的维持,同时存在对称不稳定,既可有垂直对流,又可有倾斜对流发生,有利于强降水发生。而“0714”过程的“干侵入”相对较弱且到达低层的位置明显偏南,将暴雨区上空一部分暖湿空气限制在边界层,造成边界层内浅薄的对流不稳定和不稳定能量的进一步积聚,此外,将另一部分暖湿空气抬升到中层,造成中层的对流不稳定,同时中层还存在较强的对称不稳定,垂直涡度得到较大增长,有利于水汽和能量向高层输送,造成暴雨区降水的增幅。 湿Q矢量散度的诊断分析表明,两场大暴雨过程的暴雨落区与900hPa前期湿Q矢量强辐合区有较好的对应关系,大暴雨出现在湿Q矢量辐合中心移动方向的前方,且湿Q矢量辐合中心比大暴雨中心提前12小时出现,对暴雨落区预报有一定的指示意义。


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