四川盆地强暴雨过程诊断及中尺度分析

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1、四川盆地强暴雨过程诊断及中尺度分析司林青,白爱娟(成都信息工程学院大气科学学院,四川成都610225)摘要:为了探索四川盆地暴雨天气发生发展的机制,利用云图和美国环境预报中心的全球再分析资料,针对2010年8月18-19日出现的暴雨过程进行环流形势、物理量场及中尺度特征分析,结果表明:暴雨过程中不断有低压槽东移,西太平洋副高西伸至盆地东部,暖湿气流通过低层绕流等方式进入盆地;在低层辐合高层辐散和热力不稳定的条件下,随着干冷空气入侵,对流运动异常强烈,促使强降水发生,湿位涡等值线密集带对暴雨落区预报有较

2、好的指示意义。中尺度对流系统各阶段特征明显,与中尺度气旋演变有很好的相关性。关键词:大气科学;暴雨灾害;诊断分析;中尺度对流系统;尺度分离中图分类号:P458文献标识码:A引言1中国地处东亚季风区,是暴雨灾害多发区之一。陶诗言等1从气候、天气系统、环流形势和形成机理方面将研究成果进行了汇编,指出暴雨是几种不同尺度天气系统相互作用的结果。四川盆地周边地形复杂,夏季盆地上空天气系统不仅受季风影响,还要受到来自孟加拉湾的西南气流以及青藏高原的共同作用,因此经常发生区域性暴雨。为了深入分析四川盆地暴雨天气的大

3、尺度环流背景,以及引发暴雨的西南低涡发生、发展的物理过程,针对2010年8月18-19日发生在盆地地区的暴雨过程,利用1°×1°NCEP全球再分析资料、红外卫星云图等多种信息,对这次暴雨过程的环境条件和演变特征进行分析,具有重要的理论和实际意义。过程概况和特点22010年8月18-19日,四川盆地出现了强度大、范围广、持续时间长的区域性大暴雨。此次过程降水量一般在100-200mm,部分地区达300mm以上,造成直接经济损失近83亿元人民币。降水中心位于成都市大邑县周边(图略),由降水观测资料得到,这

4、次暴雨有两个强降水时段构成,分别为18日20时-19日02时、19日08时-14时。环流背景和天气形势分析3四川盆地暴雨发生发展主要受来自印度和西太平洋的西南季风和东南季风、西太平洋副热带高压和南亚高压活动以及东亚中高纬度大气环流异常的影响2。8月份南亚高压强度较大,西北太平洋副热带高压面积指数达到46,位置异常偏西3。中旬,中高纬地区环流形势发生调整,贝加尔湖以东的低涡缓慢向东北方向移动,引导冷空气南下,中国多次发生明显降水。从暴雨期间500hPa高度场可以看出,中高纬地区为两槽一脊型,偏西风盛行,

5、贝加尔湖低压槽不断分裂短波槽东移南下,促使东北气旋强烈发展,副高中心盘踞日本以东,中心达5968gpm;19日(图1(b))贝加尔湖附近有明显负变高,高纬短波槽东移过程中径向度加大,西太平洋副高明显北上西进至四川东部,中心位势达5997gpm,588线已延伸至高原上空。中国西南地区处于副高边缘,高原中部和盆地西部上空出现闭合高值中心,受低压槽东移以及低涡切变发展的影响,西南气流与冷空气交汇,强降雨天气的发生。(a)8月18日08时(b)8月19日08时图12010年500hPa环流强暴雨的物理量诊断分

6、析4陶诗言等4指出,暴雨和强对流天气的发生一般满足以下物理条件:位势不稳定层结,低层水汽辐合,具有使不稳定能量释放的机制。以下对这次天气过程中暴雨区(103°E-106°E、29°N-31°N,下同)各物理条件进行计算分析,以了解暴雨发生发展的物理结构及成因。热力条件分析4.1(a)8月18日20时(b)8月19日08时图2阶段性降水前期700hPaθse分布从图2暴雨发生时700hPaθse分布可以看到中低层天气系统的相互作用。图2(a)中,在95°E-102°E处有一接近南北走向的92℃高能带,中

7、心值达96℃;对比图5(a)可知,盆地东部空气相对干燥,θse偏低,但仍有80℃的高值中心,表明盆地上空对流层中低层为暖湿的高能区;盆地北侧冷空气活跃,存在中心为52℃的低能区,并表现出很强的水平切变,有阻挡暖湿气流输送,促使低层气流辐合加强的作用。相比之下的图2(b)中,盆地西侧高能区已呈缓慢减弱趋势,北侧冷空气开始南下,盆地上空在暖湿气流控制下仍维持高温高湿区,强度略减弱,南北冷暖空气开始交汇,盆地产生大面积降水。由图3(a)可知,暴雨区上空500-900hPa呈现出明显的位势不稳定,500hPa

8、处有76℃的低值中心,表示高层干冷空气逐渐入侵结束后由图)知不稳定能量释放对流层低层逐渐为冷空气控制。((a)8月18日20时(b)8月19日14时图3暴雨区沿103.5°E的θse垂直剖面(单位:℃)表1强暴雨期间温江站K、Si、CAPE指数时间(日时)178172018818201981920208K指数(℃)3940433953939Si指数(℃)-1.12-0.13-3.88-1.1211.46-0.18-1.18CAPE