【doc】2008年6月汕头一次特大暴雨天气成因分析

【doc】2008年6月汕头一次特大暴雨天气成因 2008年6月汕头一次特大暴雨天气成因分 析 安徽农业科学,JournalofAnhuiAg6.Sci.2009,37(31):15308—15312责任编辑马卫鹏 责任校对傅真治 2008年6月汕头一次特大暴雨天气成因分析 梁宏升,黄益宏,陈静(1.广东省汕头市气象局,广东汕头5l5o41;2.广东省气象局,广 东广州5loo8o) 摘要利用常规资料,ncep2.5.×2.5.6h再分析资料和卫星云图资料对2008年6月 13日,14日汕头地区一次特大暴雨天气过程成 因进行了综合分析.结果表明:高低层环流配置为暴雨提供了有利的大尺度环流条 件;高低空急流的相互作用是此次暴雨产生的重要 原因;中尺度对流云团是此次特大暴雨的直接影响系统;低空急流为暴雨的发生发 展提供充沛的水汽和不稳定能量;高低空正负涡度柱 和正负散度柱的耦合是产生暴雨的动力机制. 关键词高低空急流;中尺度系统;动力机制 中图分类号S161.6文献标识码A文章编号0517—661I(2009)31—15308—05 CaIIseAnalysisonaHeavyRainProcessinShantouinJuneof2008 LIANGHong-shengetal(ShantouMeteorologicalBureauinGuangdongProvince,Shantou ,Guangdong515041) AbstractTheprocesscauseofaheavyrainfalloccurredinShantouofGuangdongProvincefro mJune13to14.2008wasanalyzedbyusing theconventionaldata.2.5.× 2.5.6hdatafromNECPandhourlysatellitedata.Theresultsshowedthat血 ecirculationCOnfigurationinlowerand higherlevelformedafavorablelarge813aleenvironmentforrainstorm.andtlleimportantrea sonoftherainstormoccurringwasthecouplingofup— perandlowertroposphericiets~eams,andthemesoscaleconvectivecloudclustercauseddire ctlyinfluencedtheheavyrain.andlowleveliet broughtabundantvaporandinstabilityenergyfortheheavyrainfal1.Moreover,positiveandn egativevorticitycolumnsappearinginhighandlow level,mutualCOUplingstructureofdivergencecolumnswerethedynamicmechanismsfort heheavyrainstormoccurrence. KeywordsUpperand1owertroposphericjetstreams;Themesoscalesystem;Dynamicmech anism 广东省地处热带和亚热带,暴雨是其主要灾害性天气 之一.汕头地处广东省东南方,年降水量较充沛,降水主要 集中在4,9月,即前汛期(4,6月)和后汛期(7,9月).前 汛期降水量对汕头地区人民饮水及农业生产影响重大. 对于华南前汛期暴雨的研究已取得不少成果.薛纪善 等通过对1994年华南特大持续性暴雨的研究得出,华南前 汛期暴雨是西风带系统与低纬度气流共同作用的结果,低空 的西南或南风急流是华南暴雨产生的决定性因素之一…. 1998年华南暴雨科学试验进一步研究得出,华南暴雨是多尺 度天气系统相互作用的产物,在有利的大尺度环流背景下, 由中尺度降水系统引起,尤其是一些持续性大暴雨常常是若 干个中小尺度降水系统的不断产生,合成,加强和连续影响 所致,揭示了华南暴雨与中尺度天气系统的密切关系.. 这些成果对指导预报实践,提高预报准确度具有积极的作 用.笔者利用ncep2.5.×2.5.6h再分析资料和卫星云 图资料等,对2008年6月13,14日发生在汕头地区的一次 特大暴雨过程的环流背景,中尺度系统和相关物理场进行了 综合分析,以此揭示此次强降水过程的成因机制. 1雨情与灾情 2008年6月13,14Et,汕头出现了一次特大暴雨天气 过程.2008年6月13日08:00,14日20:00(北京时,下同) 统计的降水量分别为:汕头市区339.8mill,澄海区246.3 ITlrll,潮阳区253.6real,南澳县160.1Bin.从图1可以看出, 强降水主要发生在13日l8:00,20:00.自动站1h最大降 水量达到了85.1mln.此次暴雨造成全市不少地方内涝严 重,其中最大水深达1.2m以上.据初步统计,汕头市受灾 人口117万人,伤亡1人,直接经济损失1.496亿元. 基金项目 作者简介 收稿日期 汕头市气象局资助项目. 梁宏升(1982一),男,广东汕头人,助理工程师,从事短期短 时天气预报工作. 20o9-07-06 重 g l二 蠹 邑 '古 图1211O8年6月l3日08:帅一14日20:0o汕头观测站每3h降 水量 Fig.1PrecipitationeverythreehoursofShantouobservation stationat8:0oofJune13of2008to20:00ofJune14 'm2008 2大尺度环流背景 2.1中低层环流配置2008年6月13,14日500hPa环流 形势较为稳定,由此图2可见亚欧中高纬为两槽一脊型的环 流形势.贝加尔湖以东有明显的高压脊发展,鄂海有明显的 低涡,我国新疆到贝加尔湖为宽低槽,该低槽分裂的短波槽 从新疆,青藏高原一带东移南下影响我国.在此过程中,环 流形势稳定,为此次特大暴雨的形成提供了有利的天气背 景.低纬有南支槽影响华南,槽线从湖南中部延伸至广西南 部,华南位于槽前,槽前暖湿气流不断向华南地区输送,且正 涡度平流有利于大气的上升运动.副高较弱,西脊点位于 120.E以东. 从700和850hPa的平均图上可以看出,有一气旋性环 流存在,700hPa环流中心位于江西中部,850hPa环流中心 偏西,位于湖南境内.粤东位于气旋的东南侧,上升运动较 强,这是粤东产生特大暴雨的重要原因.来自南海的偏南暖 湿气流源源不断向华南输送,存在明显的水汽辐合.在925 hPa平均图上,从广西北部到湖南境内有一明显的气流辐合 线存在,华南为辐合线南侧的偏南气流控制,其中粤东的偏 37卷31期粱宏升等2008年6月汕头一次特大暴雨天气成因分析15309 南气流更为明显.由此可见,粤东此次特大暴雨具有明显暖 区降水的性质,低层暖湿空气的输送为暴雨提供了水汽和不 稳定的能量;低层气旋和气流辐合线的存在反映出很明显的 中尺度对流系统的活动特征.低空急流的存在是产生此次 粤东特大暴雨降水的重要原因. 注:a为500hPa过程平均;b为700hPa过程平均(矢量箭头表示风场);c为850hPa过程平均;d为925hPa过程平均流线 Note:a,500hPaprocessaverage.b,700hPaprocessaverage;c,850hPaprocessaverage;d,92 5hPaprocessaverage. 图22OO8年6月13日08:oo一14日20:00降水过程的中低层平均形势 Fig.2Mid.1owaveragesituationofprecipimfionprocessesfrom8:O0ofJune13of2008to20: O0ofJune14in2008 2.2高低空急流的相互作用丁一汇在研究高空急流及东处于高空急流入口区的右后方,850hPa低空急流进一步 其有关次级环流时指出,在高空急流区,由于高空急流带前东移,中心位于粤东附近,对应此时粤东降水最为明显,降水 进的速度比风速要小得多,因而当空气质点穿过急流带时,达到峰值.至14日08:00(图3c),高空急流进一步向东北 在上风方其速度会增大,下风方其速度会减小,致使在急流方向移动,850hPa低空急流进一步东移,急流中心已位于东 入口区的北侧产生高空辐合和下沉气流,南侧产生高空辐散海海面,粤东的降水持续,强度开始减弱.14日20:00(图 和上升气流;随之低层大气也会产生相应的质量调整,产生3d),高空环流中心东移消失,低空急流基本移出粤东,主体 和高层相反的散度场和气流运动,从而形成垂直直接环流位于海面,汕头降水趋于减弱停止. 圈,而在高空急流出口区也会形成一垂直间接环流圈,两环由此可见,此次暴雨过程与高低空急流的相互作用有密 流圈在低层会导致变压风,导致低空急流的产生.当低空切关系.低空急流辐合区与高空急流人口区南侧的辐散区 急流产生后,在低空急流出口区左侧会有辐合产生.因而,的高低空配置,使粤东地区产生强烈的垂直上升运动.因 在高空急流中心右后方和低空急流中心左前方是强降水的此,高低空急流的耦合是粤东此次特大暴雨产生的重要 高发区,原因. 从图3a可以看出,200hPa高空急流基本呈东西向,急 流中心位于30.N,125.E附近,其强度为40m/s,华南东部 位于高空急流的西南侧,850hPa低空急流中心位于22.N, 115.E,其强度为16m/s,粤东位于急流的东侧,此时粤东已 经开始出现降水.随后高空急流逐渐向东北方向移动,至 2008年l3日20:00(网3b),中心径于35.N,130.E附近,粤 3对流云团的活动特征 中尺度天气系统是直接造成暴雨的天气系统,其水平尺 300km,生命史长达数小时.它是在天气尺 度大约位于10, 度和中间尺度中产生的,只要有利的天气尺度条件不变,中 尺度系统就可以持续产生,从而形成持续的强暴雨天气. 通过卫星云图上云系的演变发展可以看出,在此次汕头 15310安徽农业科学2009生 注:a为6月131308:00;b为6月13日20:00;c为6月14日08:00;d为6月14日20:00.下图同. Note:a,8:00ofJune13th;b,20:00ofJune13m;c,8:00ofJune14th;d,20:00ofJune14th.Thesa nqeasbelow. 图320o8年6月13—14日高低空急流的演变 Fig.3Evolutionofhigh—lowleveljetsfromJune13to14in2008 图42008年6月13—14日各时次红外云图演变 Fig.4EvolutionofinfraredsatelliteimagefromJune13to14in2008 特大暴雨天气过程中,一直有中尺度对流云团的活动.中尺度对流云团是造成此次暴雨的直接天气系统.图4给出了 37卷31期粱宏升等2008年6月汕头一次特大暴雨天气成因分析153ll 汕头强降水发生时段内隔12h的红外云图的演变情况. 2008年13Et08:O0(图4a),有对流云系在珠江VI以西生成 发展,此外还有大块对流云系在广西中部活动;至13Et 20:00(图4b),广东沿岸西侧对流云团明显减弱,在粤东沿海 地区对流云系逐渐发展壮大,导致汕头出现强降水过程;14 日08:O0(图4c),对流云团仍在粤东维持,逐渐开始东移,粤 东的降水持续,并开始逐渐减弱;14Et20:O0(图4d),偏南气 流辐合逐渐减弱,对流云系已基本移出粤东,在海面形成一 东北西南向的对流云带,粤东的降水过程也基本结束. 从云图演变可以说明,中尺度对流云团的发生发展是有 利的环境流场下中尺度系统演变的直接产物,是产生此次汕 头特大暴雨的直接影响系统 4物理量诊断分析 汕头地区此次特大暴雨降水主要集中在2008年13日 08:0o,14日20:O0,选取强降水发生的区域取22,24.N, 115,l17.E的平均,对相关的物理量场进行分析,以此研究 此次特大暴雨的形成机制. 重 夏 羞 耋 假相当位置?k Pseudo-extuivalent?tentialtemperature 注:t3日08:o0(一?,):13日2o:00(?):14日08:O0() 14日211:.o0(一一一),下图罔. ?te:8:o0a13一?一,8:o0n13?,8:00a啦!4, 8:O0陬14一?一.11lesa鹏asbel 图52o08年6月13Et08:00—14Et20:00汕头地区各日于次假相 当位温垂直剖面 Fig.5VerticalcrOsssectionofpc,eudo—eqmvalentpotentialtern- peraturealltimeinSlmntoufrom8:ooofJune13of 2O08to20:00ofJune14in2O08 4.1不稳定度分析暴雨和强对流的发生发展需要有大气 稳定的层结条件.op>0,说明此区域为对流不稳定区. 从2008年13日08:00,14日20:O0不同时次的假相当位温 剖面图(图5,7)可以看出,13日08:001000,6O0hPa范围 内为对流不稳定层,有大量不稳定能量的积蓄,说明对流运 动将继续加强发展,降水将继续增强.区域内有较强的上升 运动,最强上升区在500hPa,量值达到4.7×10,hPa/s.13 日20:00对流不稳定层有所减少,变为1000,700hPa,不稳 定能量有所释放,但对流运动仍较强,上升运动对流高层有 所减弱,但600hPa以下垂直运动明显加强,最强上升区为 300,400hPa,量值为3.3X10,hPa/s,由于出现强降水,中 低层相对湿度明显增大.到14日08:00,不稳定层结进一步 减少,1000,850hPa维持不稳定层结.同时700—6O0hPa 也存在条件不稳定.不稳定能量通过进一步释放,粤东的对 流运动开始减弱,粤东降水持续,但降水强度开始减弱,中低 层仍维持一定的上升运动.800hPa以下上升运动减弱明 显.800,500hPa之间的上升运动略有增强.850hPa以上 相对湿度继续增大,这是受到持续性降水的结果.14日 20:00,不稳定层结又有所增大,1000—700hPa为不稳定层 结.850hPa以上相对湿度区明显减小,这也是不稳定层结 有所增大的原因.但垂直上升运动已明显减弱,中低层均为 微弱的上升运动,这说明对流上升运动系统趋于消散,降水 趋于减弱停止. 重 蚕 彗 耋 相时湿度Relativehumidity?{6 图62008年6月l3日o8:00—14日20:00汕头地区各时次相对 湿度垂直剖面 Fig.6VerticalcrOsssectionofrelativehmni~tyalltimein Sh~toufrom8:0oofJune13of2O08to2o:00ofJune 14of20ll8 墨 量 莹 耋 千宁d 垂直速度?1×10.hPa/s ~ert[calvelocity?1×1旷hPa/s 图72O08年6月13日08:00一l4日20:00汕头地区各时次垂直 速度垂直割面 Fig.7Verticalcr0sssectionofverticalvelocityalltimeinShaH- toufrom8:0oofJune13of2O08to20:0oofJune14 4.2涡散场耦合分析由图8可知,从2008年6月12日夜 间开始,汕头地区上空中低层的负散度区逐渐加强,13日 08:00(北京时,下同)左右在700hPa附近达到一12×10/s 的最大强度,而同时高层的正散度区也明显加强,在300, 200hPa达到16X10,/s.到14日20:00,整个过程中,汕头 地区的上空都维持中低层负散度(辐合),高层正散度(辐 散).这种低层辐合,高层辐散对南海输送的水汽在粤东地 区的辐合抬升和雨带的维持十分有利.14日08:00—20:o0, 低层的负散度区逐渐减弱,配合高层的正散度区也减弱,对 应粤东的降水也开始逐渐减弱. 从图9可以看出,2008年13日08:00之后汕头地区上 空中低层正涡度逐渐加强,在13日14:00左右,l000—900 hPa达到12×10/s最大强度,同时高层负涡度区明显加 15312安徽农业科学2009生 萋 曼 营 耋 Divergence?1X10~/s 图8汕头地区散度时间高度剖面 Fig.8Time-heightsectionofdivergenceinShantou 12JUN 2008涡度?1×lO~/s Vorticity?1×10~/s 图9汕头地区涡度时间高度剖面 Fig.9Time-heightsectionofvorticityinShantou 强,300,200hPa形成一54×10/s的极值.至14日20:O0 都维持低层正涡度区和高层负涡度区的配置,对水汽的辐合 上升十分有利.14日08:O0之后,存在低层正涡度区加强和 高层负涡度区减弱的过程,900hPa附近正涡度值达到 18×10,/s.14日20:O0之后,高层的负涡度区减弱明显, 正涡度区发展到对流高层,对流高层正涡度区的发展不利于 低层的上升运动,对应汕头地区的降水趋于减弱直至停止. 分析表明,此次特大暴雨对应地面到对流层顶的正负涡 度柱耦合和正负散度柱耦合的双耦结构,构成此次暴雨的动 ?? +一+??+一-4--.-q--+--4- (上接第15302页) 宗旨,期刊特色与风格及读者定位.为了增强信息的丰富 性,各刊都应采用多种方法扩充稿源;版面策划要体现美学 意味,科学价值和创新品质;期刊的封面,纸张等也 需要认真考虑;还要分析期刊的价格定位,销售渠道和售后 服务等.只有把期刊的方方面面都策划好了并组织实施,才 能生产出高质量的期刊. 3结语 热科院信息所期刊社及其所属各期刊的发展是一个综 合性的系统工程,有赖于多方面的条件,涉及多个因素.只 有通过科学管理,加强协作,强化策划,突出特色,不断创新, 才能使期刊具有旺盛的生命力. 力机制.由于此次汕头的最大降水过程发生在13日18:00 — 20:00,双耦场的形成都发生在强降水发生前几个小时,这 对暴雨预报预警有很好地指示意义. 5结论 (1)高低层环流配置为此次汕头特大暴雨的形成提供了 有利的大尺度环流背景.低空急流的存在是产生此次粤东 特大暴雨降水的重要原因.此外,此次暴雨过程与高低空急 流的相互作用有密切关系.低空急流辐合区与高空急流人 口区南侧的辐散区的高低空配置使粤东地区产生强烈的垂 直上升运动. (2)中尺度对流云团是引发此次汕头暴雨的直接原因, 低空急流为暴雨的发生发展提供了充沛的水汽和不稳定 能量. (3)暴雨地区低层一直存在对流不稳定层结,且对流不 稳定能量有一个积累到释放的过程. (4)此次特大暴雨对应汕头地区从地面到对流层顶存在 正负涡度柱耦合和正负散度柱耦合的双耦结构,构成了此次 暴雨的动力机制.双耦场结构的形成对暴雨预报预警有很 好的指示意义. 参考文献 [1]薛纪善.1994年华南夏季特大暴雨研究[M].北京:气象出版社,1999: 68—69. [2]周秀骥,薛继善,陶袒钰,等.98华南暴雨科学试验研究[M].北京:气 象出版社,2003:20—40. 『31王立琨,郑永光,王洪庆.华南暴雨试验过程的环境场和云团特征的初 步分析[J].气象,2001,59(1):115—119. [4]柳艳菊,丁一汇,赵南.1998年南海季风爆发时期中尺度对流系统的研 究?:中尺度对流系统发生发展的大尺度条件[J].气象,2005,63 (4):43l一442. [5]黄忠,吴乃庚,冯业荣.2007年6月粤东持续性暴雨的成因分析[J].广 东气象,2008,34(4):53—60. [6]董海萍,邓辉,岳琨邓.2007年6月广西柳州一次特大暴雨天气的成因 分析[J].暴雨灾害,2008,27(3):204—212. [7]丰哓君,邹积慧,吴文杰,等.庄河地区一次大暴雨过程的多因子诊断 分析[J].气象与环境,2008,24(6):12—18. [8]王军,张广周,胡燕辉,等.一次特大暴雨过程的诊断分析[J].气象与 环境科学,20o8(Z1):112—114. [9]丁--?E.高等气象学[M].北京:气象出版社,1991:171—188. ?? +"+一-q,-"+一+"+一+-.+"+一+"++"—"—_卜"十"—"—."—."—+r"—'"—"—' 参考文献 f1]朱晓东,宋培元,曾建勋.科学技术期刊评估[M]//中国科学技术 期刊编辑学会,中国科学技术信息研究所,万方数据股份有限公司.第 五届全国核心期刊与期刊国际化,网络化研讨会会议录.成都,2O07:4 — 13. [2]边全乐.发展中期刊办刊道路探索——《中国农学i耐艮》办刊实践[J]. 安徽农业科学,2OO8,36(5):2149-2151. [3]李雪莲,杨振,峰,等.科技期刊可持续发展的四大关键因素[M]// 中国科学技术期刊编辑学会,中国科学技术信息研究所,万方数据股 份有限公司.第五届全国核心期刊与期刊国际化,网络化研讨会会议 录.成都,2007:274—276. f4]任胜利.有关精品科技期刊发展战略的思考[J].编辑,2O05,17 (6):393—395. [5]周文姬.略论期刊的编辑策戈tj[j】.文史博览,2005(16):59—61. 『6]薛孔文.谈谈现代期刊的策划问[J].编辑学刊,2000(5):51—54. 0OOOOOOOOOO如如如?如帅? 皇『『?_I暑?aJ日J1《