论文导读:急流是位于对流层上层或平流层中的强而窄的气流。急流为暴雨提供了丰富的水汽条件。影响分析,低空急流对赣州090703致洪暴雨影响分析。
关键词:暴雨,急流,影响分析
引言:
急流是位于对流层上层或平流层中的强而窄的气流,急流为暴雨提供了丰富的水汽条件,又有助于动力学条件的维持。一些研究表明,江西主汛期(4月到汛期结束)发生的暴雨大多都伴有低空急流,09年7月3日赣州大暴雨过程,低空急流明显强于历年,低空急流稳定的维持为此次暴雨过程提供了强大的水汽供应条件。
 2009年7月3日,受强盛的西南暖湿气流和中低层切变线的共同影响,赣州出现了历史罕见的暴雨天气过程,暴雨中心在崇义县南部。7月2日20时~3日20时:全市先后有10个县(市、区)出现暴雨或大暴雨,其中6个县(市、区)为大暴雨(最大为大余县230.2mm),全市平均降雨量为82.1mm;全市有175个乡镇站点雨量超过50mm,其中有64个乡镇超过100mm,5个乡镇超过250mm,崇义县聂都乡538.9mm为最大。这次暴雨过程具有来势猛,强度大,影响范围广等特点。高强度的暴雨天气致使洪涝灾害泛滥,给人民群众生命财产造成了重大损失。这次过程是在有利的大尺度背景下,激发急流加强发展,急流对暴雨的产生发展起了重要作用。本文就此次暴雨过程与低空急流的关系作一重点分析。
1 暴雨过程的大气环流背景和影响系统
大尺度的环流背景是决定暴雨是否发生的主要因子,因此环流形势场是暴雨预报中首先要考虑的。本次暴雨发生在欧亚中高纬经向环流增强时期。欧亚中高纬西风带为两槽一脊型,经向度较大,副高环流较为强盛,西南季风强盛。6月28日08时,内蒙古东部有一切断低涡,从低涡中心延伸出来的高空槽,槽底伸到了长江流域,槽的经向度较大,槽后西北气流与槽前西南气流强盛对峙,不仅有利于槽的加深和发展,而且有利于引导地面冷空气不断地补充南下。
6月28日08时~7月1日08时副高持续加强西伸,赣州为副高控制,在台湾海域有热带低压系统存在。2日08时低涡带动高空槽逐渐东移入海,但高空槽的经向度仍然很大,槽底位于江西省北部地区,副高已东退到台湾以东洋面上,在贵州中部到广西中部有一南支小槽,此槽2日08时到3日08时不断分裂出小槽东移,中低层切变在南昌-吉安之间,在广西-广东北部-赣州存在一条≥12 ms-1 低空急流带。到了7月3日高空槽底南伸东移入海,低空西南急流明显加强,急流轴略有东移,中低层切变线南压至吉安-赣州之间,2日08时到3日08时地面一直存在一条静止锋面,南支槽不断分裂东移,低空强劲的西南急流,这种形势的配置造成了赣州大范围的暴雨天气。

图2 7月3日08时天气系统分析合成图
2 急流的特点与大暴雨形成的关系
统计事实表明[1], 低空急流与暴雨相伴出现, 多数暴雨发生在低空急流轴线的左前方。低空急流不仅不断地向暴雨区输送水汽,而且还能不断地输送热量和动量, 对暴雨形成十分有利。因此, 加强对低空急流的分析,对暴雨落区预报有着重要意义。这次暴雨过程700hpa 、850hpa图上在广西东部-广东北部-赣州有低空急流存在,低空急流对大暴雨的产生提供了充分的水汽和能量条件,是暴雨区对流性不稳定的建立者,此次暴雨过程前期西南急流的存在使赣州上空一直处于高温高湿的不稳定层结中。2日08时~3日08时急流左侧具有强烈的气旋性切变,急流轴位于广西东部-广东北部-赣州,到了3日08时急流轴略有东移,最大风速中心位于广东省中北部达16ms-1,赣州风速为14m/s。随着切变线南压,雨区从江西中部南移到赣州上空,切变的南压触发了此次暴雨过程发生。在急流左侧最大风速中心前方即赣州西部形成辐合, 促使该地强对流发展, 直接促成了崇义南部地区的特大暴雨。博士论文,影响分析。7月4日副高西伸,低层切变迅速北抬,西南气流减弱,这次致洪暴雨过程结束。
 
图3 2日08时850hpa急流指示图图4 2-3日850hpa急流动态图
3 急流的水汽输送与动力条件维持的关系
充沛的水汽、强烈的上升运动和大气层结的不稳定性是形成暴雨的三个必要条件。博士论文,影响分析。短期预报中,各种物理量对暴雨有一定的指示意义。
3.1急流产生的强的水汽输送带

从3日08时相对湿度场分析,≥90%的区域有东西两个中心,一个位于广西北部,另一个湿度中心位于台湾海峡西部海域,为热带低值系统所在中心,赣州处于两湿度中心之间的大值区中。分析位于急流左侧赣州西部强降水期间的湿度层可见,赣州西部靠近西面的湿度中心,当降水减弱时,低层湿度仍然没有明显下降,一直处于高湿状态。水汽通量指示了水汽输送的路径,从7月2日08时水汽通量图中可以看到存在一条东西向的水汽输送带,3日08时赣州处于东西两水汽通量中心之间大值区。水汽通量中心在广西东部和广东西部,低空急流略有东移,水汽通量中心也略有东移,可见水汽量的最大输送中心与低空急流对应很好。700hPa和850hPa的垂直速度,在山东中东部、安徽中北部、江苏中南部、江西大部和福建大部都有小于-60*10-4hPa/s的上升运动区,其中小于-100*10-4hPa/s的较强上升运动区位于江西南部和福建中南部。暴雨开始期间,赣州高空三层(500hpa到925hpa)温度露点差之和为5.3℃,近饱和,水汽充足,说明低空急流促使强水汽输送带和水汽辐合中心的生成,在大暴雨区形成高湿区,为这次暴雨过程提供了非常有利的水汽水件。
3.2位势不稳定层结―假相当位温分析
假相当位温是一个重要的温湿特征参数。等θse线密集区是位势不稳定和斜压不稳定集中的区域,是大气中湿斜压不稳定能量集中的区域,蕴藏着可供中尺度对流发展所必需的不稳定能量。博士论文,影响分析。在暴雨发生的前期,850hpa假相当位温θse有一条和低空急流相配合的高能高湿舌在广西东部、广东北部伸向江西中南部,赣州上空处于位势不稳定状态。过程开始前2日08赣州处于等θse线密集区,θse值68~72℃之间,对流层中低层为不稳定层结。随着急流略有东移,3日08时高能高湿舌的移动和急流分布的移动对应较好,对强降水的落区有较好的指示作用。表明急流为暴雨的发生提供了大气层结不稳定条件。
 图6 2日08时850hpaθse场图7 3日08时850hpaθse场
4 K指数与急流的关系
K指数是表征大气层结状况的物理量,在此次暴雨发生前,和暴雨过程期间,K指数一般在36℃左右,2日08时大于34℃以上的高能区域分别位于山东南部、安徽中部以及江西大部和福建大部;其中大于38℃的高能区位于安徽中部、江西中部及福建东部,3日08时高于38℃的高能区稍向南向东扩展,正好与急流东移扩展相吻合。博士论文,影响分析。此时赣州西部正处于K指数大值区中。博士论文,影响分析。
 
图8 2日K指数与850hpa急流叠加图图9 3日K指数与850hpa急流叠加图
5 急流与云系发展对应关系
2日08时随着高空东亚大槽东移入海后不断加深,经向度不断加大,其后不断有低槽分裂东移,低槽云系不断自西向东移动,在移动过程中低槽云系不断南压,同时南支小槽也不断分裂东移,2日22时高空低槽锋面云系与西南低涡云系相遇合并加强,随系统东移南压,赣州自西向东暴雨天气过程开始。随着西南急流强烈发展,3日2时到6时对流云团发展最为强盛,此时刚好是西部,中部大降雨集中时段,12时随着急流带东移南压,对流云团开始东移南压至广东,赣州上空云团强度减弱,雨势减小。急流的维持和发展,为中尺度云团提供了背景,云系的日变化正是急流的日变化的结果。
 
图10 2日22时FY-2C红外云图图11 3日02时FY-2C红外云图
 
图12 3日06时FY-2C红外云图图13 3日12时FY-2C红外云图
6 结论
(1)受西南季风,西风带系统南下与副高西侧的西南暖湿气流结合共同影响,使低空西南急流加强发展,这样的配置使得赣州形成并维持一支低空西南急流,也是暴雨形成的主要原因。
(2)这次暴雨过程存在强劲的低空急流,低空急流的稳定维持对暴雨产生起到了重要作用,在暴雨发生的过程中低空西南急流是暴雨产生的水汽提供者、不稳定层结建立者和不稳定能量释放的触发者。
(3)水汽的输送带与辐合上升运动区与急流带有较好的对应关系,假相当位温的差值可以表示两等压面之间气层不稳定度。各层的温湿条件,稳定度条件对暴雨预报具有指示意义。博士论文,影响分析。
(4)此次暴雨过程低槽锋面云系与急流发生发展移动有很好的对应关系,急流的维持和发展,为中尺度云团提供了背景,云系的日变化正是急流日变化的结果。
参考文献:
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