利用常規(guī)觀測資料、地面加密自動站資料、雷達資料、湖北地形資料及NCEP、ECMWF再分析資料,針對一次數(shù)值模式漏報的局地大暴雨過程進行分析,結(jié)果表明:高空槽前,低層切變線北側(cè),地面弱冷空氣侵入暖倒槽是本次過程的大尺度天氣背景。邊界層強輻合中心和訂正后高對流有效位能在預報中值得關注。兩個大暴雨中心分別由兩個不同的中尺度對流系統(tǒng)（Mesoscale Convective System,MCS）造成的,其演變形式和加強維持機制明顯不同。松滋地區(qū)MCS受陣風鋒觸發(fā),加強于邊界層強輻合中心附近,在局地鋒生作用下演變?yōu)橹谐叨葴u旋結(jié)構(gòu),雷達上表現(xiàn)為人字形回波形態(tài),大暴雨中心位于人字形回波交點處,50 mm/h雨強維持3h。長陽地區(qū)MCS在邊界層輻合區(qū)邊緣,受邊界層輻合氣流觸發(fā),由加強的偏東氣流在迎風坡上產(chǎn)生較強的地形強迫抬升而增強,最大雨強達102mm/h。 

【文章來源】：氣象與環(huán)境科學. 2020,43(04)

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

2016年5月6日宜昌站T-lnp圖

從NCEP再分析資料計算的925 hPa散度場看(圖2a、b),6日14時至20時,隨著偏北氣流加強,鄂西南輻合明顯加強,輻合中心最強達24×10-5s-1,且正好位于松滋萬家鄉(xiāng)站附近。沿輻合中心111.5°E作散度及經(jīng)向風和垂直速度(v-w)的剖面(圖2c、d)可知,輻合中心主要集中在925 hPa以下,且隨著低層輻合加強,上升運動明顯增強。尤為值得注意的是,本個例中為東北風和偏東風的輻合,這與引文中提到的多數(shù)個例為東南風與偏東風的輻合不同,這種風場極易被忽視。EC數(shù)值模式風場預報基本正確(圖略),但其預報的降水量卻比實況嚴重偏小,這應與該天氣形勢下大尺度模式本身的預報能力偏弱有關,華東中尺度模式僅在6日08時起報時次對鄂西南局地預報了100 mm以上降水,但落區(qū)仍與實況有偏差。這進一步說明此類天氣形勢下提前預報具有很大難度。從以上分析可知,邊界層強輻合中心可能是該天氣形勢下產(chǎn)生強降水的重要動力條件,在實際預報中應重點分析。此外,從兩個大暴雨中心和輻合區(qū)的對應關系看,松滋萬家鄉(xiāng)正好位于強輻合中心,而長陽天齊處在輻合區(qū)邊緣。兩個大暴雨中心雨量雖相當,但其低層輻合強度卻存在較大差別,因此有必要對大暴雨的成因作更進一步分析。5 中尺度對流系統(tǒng)演變及成因

影響松滋地區(qū)的MCS主要經(jīng)歷了三個階段。第一階段,從2016年5月6日16:34至17:59,為陣風鋒進入層結(jié)不穩(wěn)定區(qū)觸發(fā)對流階段(圖3a、b、c)�？梢钥吹角G門中部有兩個對流單體,其中偏西方位的對流單體其西南側(cè)有陣風鋒向西南方向移動,而這兩個對流單體快速減弱消亡。該陣風鋒高度達1.2 km,結(jié)合上文分析,由于地面溫度升高,大氣不穩(wěn)定加劇,該陣風鋒提供了觸發(fā)條件,從圖3(c)可以看到,新對流在陣風鋒上產(chǎn)生。第二階段,從17:59至20:00,對流在強輻合區(qū)內(nèi)發(fā)展加強(圖3d、e)。18:23對流單體經(jīng)陣風鋒觸發(fā)后迅速增強,并與輻合區(qū)內(nèi)另一塊對流單體合并后快速南壓,同時湖南北部有對流回波帶生成,緩慢北抬。第三階段,從20:00至22:40,南北對流帶合并演變?yōu)槿俗中?即中尺度渦旋結(jié)構(gòu)(圖3f)。湖北南部快速南下的對流回波與湖南北部緩慢北抬的對流回波在松滋地區(qū)結(jié)合,逐漸演變成人字形回波形態(tài),大暴雨位于人字形回波的交點附近。沿強回波作剖面可以看出,45 dBZ強回波可達6 km以上,最大回波強度達50 dBZ,回波帶上有多個對流單體生消,列車效應明顯。由松滋萬家鄉(xiāng)站小時雨量資料可知,20:00—23:00,小時雨量分別為56 mm、60 mm、52 mm。這一雷達回波演變特征可作為提前發(fā)布暴雨預警信號的重要參考。事實上,在5月6日20:20,預報員也及時發(fā)布了松滋地區(qū)暴雨橙色預警信號,預計未來3 h有50 mm以上降水。預報時效是比較及時的,但對雨量預報略有不足,以后需更加關注人字形回波交點附近由于列車效應可能造成的100 mm以上大暴雨。進一步分析該MCS為何在第三階段會演變?yōu)橹谐叨葴u旋結(jié)構(gòu)特征。沿111.5°E(離松滋萬家鄉(xiāng)最近點)作溫度平流經(jīng)向剖面(圖4a、b),可以看到,從6日14時到20時,大暴雨中心上空925 hPa以下溫度平流發(fā)生了明顯變化,暖平流從14時的1.2×10-5℃·s-1增強至3.0×10-5℃·s-1,而其北側(cè)有明顯的冷平流中心,強度達-2×10-5 ℃·s-1,這與中低層冷空氣侵入密切相關。同時從沿該點的鋒生函數(shù)經(jīng)向剖面(圖4c、d)可以看到,在中低層冷空氣侵入過程中出現(xiàn)了明顯的鋒生,鋒生函數(shù)從-3×10-10 K·s-1·m-1增強至90×10-10K·s-1·m-1。以上分析表明,中尺度渦旋結(jié)構(gòu)特征的形成與中低層冷空氣侵入過程中引起的局地鋒生密切相關。對比陶詩言[30]、郭英蓮[23]等對梅雨鋒降水鋒生特征的研究結(jié)果,本個例有所不同,其鋒生集中在邊界層以下,并以水平鋒生為主,這在強降水潛勢預報中值得重點關注。

【參考文獻】：
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本文編號：3336835