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2017年4月7—10日嘉峪关市连阴雨降水天气过程分析

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  摘要    2017年4月7—10日,由于西南气流和冷空气的共同作用,造成嘉峪关市持续4 d全市范围内出现连阴雨天气。本文运用天气学分析、物理量诊断等方法,对此次降水天气过程进行诊断分析。结果表明,各物理量场的变化趋势对于天气系统的预报有很好的指示作用。
  关键词    连阴雨;切断低压;海平面气压;物理量诊断;甘肃嘉峪关;2017年4月7—10日
  中图分类号    P458.1+21        文献标识码    A        文章编号   1007-5739(2019)09-0182-03
  1    天气实况
  2017年4月7—10日,嘉峪关市出现连阴雨天气过程。由表1可知,连阴雨期间,各区域站累积降水量分别为市区8.3 mm、东湖8.4 mm、城楼(峪泉镇)8.4 mm、葡萄园(新城镇)12.8 mm、文殊(文殊镇)11.4 mm。此次连阴雨持续时间较长、影响范围广、过程雨量較大,值得深入分析。
  2    环流背景演变、影响系统及中尺度分析
  前期欧亚大陆中高纬度地区为“两槽一脊”型,新疆北部地区为一弱高压脊;巴尔喀什湖上空有一冷涡,东部有一东北冷涡。西风槽切断在巴尔喀什湖形成的冷低压,是造成此次嘉峪关市连阴雨天气的根本原因。7日8:00—20:00,嘉峪关市北部有一明显的冷舌,为嘉峪关市带来强冷空气;10:00—11:00降温幅度达3.9 ℃,降温明显;500 hPa高空图上,嘉峪关市上空有一明显的小槽,两者互相配合,造成降水(图1)。8—10日,巴尔喀什湖的切断低压持续缓慢的向东移动,槽后有冷空气不断补充,有利于其东南部形成降水天气[1-2];而嘉峪关市受槽前西风气流的控制,水汽充足,因而造成了连阴雨天气的发生(图2~4)。10日20:00受北方新的冷空气南下影响,切断低压消失,嘉峪关市开始转为受东北冷涡槽后西北气流影响,11日天气转好,气温逐渐回升。
  3    海平面气压变化分析
  海平面气压的变化能很好地反映冷暖空气团的影响与强度[3-4]。依照海平面气压场在嘉峪关市的气压变化(图5),从7日8:00开始,海平面气压有明显的升高;至7日20:00,海平面气压达到一个峰值;而后海平面气压呈现上下较小的波动,在11日20:00出现最低值。从降水实况可以看出,7日8:00—20:00气压明显升高的时间段内,降水强度较大,达3.7 mm;而在11日8:00—20:00,气压明显降低,天气转好,气温回升。
  从海平面气压场(图6)也可以看出,7日8:00新疆北部与蒙古高原地区有强高压中心,敦煌至哈密一带有紧密的等压线,并有冷空气逐渐向东南发展,导致嘉峪关市降温、降水;截至20:00,嘉峪关市受高压影响,位于高压中心,并持续了3 d,直到11日才降低,降水完全结束。
  4    涡度分析
  分析物理量场的涡度场(图7),低层7日8:00—20:00,涡度逐渐增大,并在9日8:00正涡度达到最大,在700 hPa出现正涡度中心,9日20:00至10日20:00低层由正涡度转为负涡度控制;中层涡度场呈现正涡度,但在9日8:00出现1个小负涡度中心,随即转为正涡度中心,10日8:00以后又转为负涡度控制;而在高层,7日20:00至10日8:00,涡度场均为负涡度,并在270 hPa左右有2个强负涡度中心。低层正涡度辐合,高层负涡度辐散,有利于水汽的垂直向上输送,利于水汽凝结,产生降水[1]。7日8:00—20:00,正涡度顶层上升至300 hPa,有很强的垂直上升运动,造成3.7 mm的降水;而10日开始,涡度场发生转变,水汽的垂直输送中断,降水逐渐减小,并于11日停止。
  5    散度分析
  分析物理量场的散度场(图8),7日8:00—20:00,500 hPa有较强正散度中心,速度场辐合,与此相对应,嘉峪关市这段时间内出现较强降水,降水量为3.7 mm;8日500 hPa以下有负散度中心,速度场辐散,导致降水较弱;9日在低层有弱正散度,上升运动没有7日强,但持续时间长,因而24 h降水量有3.2 mm;10日0:00—20:00,中低层又转为负散度,降水明显减小。通过分析可以得出,当中低层有正散度时,速度场辐合,与天气系统配合,产生降水,尤其是有值比较大的辐合中心时,可能会产生强降水;而当中低层有负的散度时,速度场辐散,降水会减小或者无降水[2-3]。
  6    水汽通量散度分析
  水汽的垂直输送是降水的动力条件,对于持续性降水,必须有源源不断的水汽供应才能造成量级较大的降水。因此,水汽的水平输送对判定降水尤其是持续性降水的强度和量级尤为重要。
  通过分析水汽通量散度场(图9)可以看出,7日8:00—20:00和9日8:00—20:00,500 hPa以下均为水汽通量辐散;7日20:00至8日20:00,750 hPa以下为水汽辐散、以上为水汽辐合,且在700 hPa有着明显的辐合中心,其中心值为-5×10-8 g/(cm2·hPa·s);9日20:00至10日20:00,500 hPa以下均为水汽通量辐合,由于散度场中心区域值比较小,因而降水的量级并不大。
  从水汽通量散度来看,降水的水汽主要来自于低层的水汽输送。河西地区干燥,本地水汽稀少,降水多需要从偏西南的湿润地区不断向嘉峪关市输送水汽。
  7    结论及预报着眼点
  (1)海平面气压场的变化,能很好地反映冷暖空气团的强度以及对影响地区的控制时间;海平面气压场的变化趋势,能很好地反映冷暖空气团的移入、移出以及变性。
  (2)高空形势的经向度以及疏散与非疏散的形势,能直观地表示槽脊的移动速度是否有发展,由于总体天气形势通常比较稳定,对天气的影响比较直观;而弱的天气系统的快速移动,对于局地天气变化起着关键的作用,当出现冷涡或者在弱脊下的冷空气入侵,极容易引发局地的强天气过程,因而判定弱小系统的发生及移动对天气预报有很重要的意义。
  (3)这次过程是受明显的冷空气入侵、偏南水汽输送与弱小系统的不断影响共同引起的连续性降水天气过程,分析降水机制将对今后天气过程把握有很好指示作用。
  (4)利用各个物理量的变化趋势能够得出空气运动和水汽输送情况,对于天气的预报有很好的指示作用,通常影响天气造成降水的系统由多种因素造成。因此,物理量场的研究对于天气的预报非常有效。
  参考文献
  [1] 方建刚,易俊莲.2011年陕西秋季强连阴雨天气的大气环流异常特征分析[J].灾害学,2013,28(1):6-10.
  [2] 王建兵,安华银,汪治桂,等.甘南高原秋季连阴雨的气候特征及主要环流形势[J].干旱气象,2013,31(1):70-77.
  [3] 刘勇,徐娟娟,李明娟,等.陕西中南部一次秋季连阴雨中区域性暴雨的成因分析[J].高原气象,2013,32(3):739-749.
  [4] 王欢,李晶,庞玥,等.2013年重庆秋季连阴雨期间暴雨过程对比分析[J].气象与环境科学,2018,41(3):89-97.
  收稿日期   2019-01-12
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