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    作者：張毅宏

    在全球變暖各類(lèi)極端氣候事件頻繁發(fā)生的氣候背景下，探究暴雨的發(fā)生、落區(qū)及預(yù)報(bào)一直都是氣象工作者的研究熱點(diǎn)。孫建華等(2013)對(duì)2012年7月21日發(fā)生在北京地區(qū)特大暴雨過(guò)程的天氣形勢(shì)、水汽來(lái)源和中尺度對(duì)流系統(tǒng)的特征進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)“7. 21”北京暴雨是高低空與中低緯系統(tǒng)共同配合的結(jié)果。何斌等(2013)診斷分析2008年影響浙贛皖地區(qū)一次梅雨鋒暴雨過(guò)程時(shí)表明，對(duì)流層底層高溫高濕、中高層冷空氣入侵造成暴雨區(qū)上空大氣層結(jié)處于極不穩(wěn)定狀態(tài)。劉淑媛等(2002)分析發(fā)現(xiàn)，西南渦東移生成的中尺度對(duì)流系統(tǒng)及西南低空急流造成1998年6月28-29日及7月2日淮海流域的暴雨過(guò)程。王成鑫等( 2013)利用WRF模式在考慮地形因素下對(duì)四川盆地2010年7月16 -18日的暴雨過(guò)程進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)模式能很好地模擬強(qiáng)降水中心及解釋暴雨發(fā)生的動(dòng)力因子。鄭婧等( 2014)分析了梅雨鋒短時(shí)暴雨的多尺度環(huán)境場(chǎng)。陳忠明(1993)及李彩玲等(2010)在暴雨分析中都發(fā)現(xiàn)壓能場(chǎng)與暴雨落區(qū)有較好的指示及預(yù)測(cè)意義。錢(qián)維宏等( 2013)和Qian(2013)研究發(fā)現(xiàn)暴雨落區(qū)位于850 hPa瞬變非對(duì)稱(chēng)擾動(dòng)風(fēng)切變線附近。

    浙江省于201 3年6月7日進(jìn)入梅雨季節(jié)（浙江省氣候中心，2013），在浙江省中北部出現(xiàn)了一次區(qū)域性暴雨過(guò)程，僅杭州一市就有29個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)約2.8萬(wàn)人受災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)2. 62hm2，供電中斷及沖毀堰壩等造成直接經(jīng)濟(jì)總損失5475萬(wàn)元（杭州市林業(yè)局，2013）。這次暴雨過(guò)程主要發(fā)生在浙江北部區(qū)域（圖1），其中杭州平均降雨量99.1 mm，嘉興79.2 mm，寧波79.2 mm，紹興67.6 mm，舟山58.3mm;浙江省200 mm以上的觀測(cè)站有4站，150 mm

以上有23站，杭州清涼峰站達(dá)到229.6 mm，為這次暴雨過(guò)程的觀測(cè)最大值。這次暴雨過(guò)程是在何種天氣形勢(shì)及水汽條件下發(fā)生的？暴雨過(guò)程中大氣能量場(chǎng)、環(huán)境場(chǎng)及擾動(dòng)場(chǎng)有何特征？本文對(duì)此做進(jìn)一步分析。

    1  資料和方法

    本文所使用的降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)氣象局整編的《中國(guó)地面氣候資料日值數(shù)據(jù)集(V3．O)》中浙江省的23個(gè)基準(zhǔn)、基本氣象站的逐日降水量資料，日(24 h)降水量的統(tǒng)計(jì)時(shí)段為北京時(shí)間前日20時(shí)至當(dāng)日20時(shí)。風(fēng)場(chǎng)、溫度及濕度等氣象要素資料來(lái)源于歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心( ECMWF) ERA-Interim的全球再分析資料，空間分辨率是o．75°×0.75°經(jīng)緯度格距，時(shí)間分辨率是6h，包含世界時(shí)00、06、12及18時(shí)4個(gè)時(shí)次。

    首先利用ERA-Interim再分析資料對(duì)2013年6月7日前后浙江省及周邊區(qū)域的天氣形勢(shì)及假相當(dāng)位溫θse場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)分析研究；然后利用大氣變量物理分解法（錢(qián)維宏等，2012a; 2012b; 2015）對(duì)2013年6月5-9日00、06、12及18時(shí)（世界時(shí)）的ERA-Interim相關(guān)再分析資料進(jìn)行全球尺度的物理分解，分解中的氣候資料長(zhǎng)度為1981  2010年，從而更進(jìn)一步地探討暴雨的成因及落區(qū)。

    2  天氣形勢(shì)分析

    2.1  天氣形勢(shì)及水汽條件分析

    沿時(shí)間軸縱向分析250 hPa對(duì)流層頂層的風(fēng)場(chǎng)、溫度及濕度場(chǎng)，結(jié)果顯示2013年6月5日08時(shí)在西風(fēng)急流分支副熱帶急流通過(guò)青藏高原及阿爾泰山脈后出現(xiàn)一小短波槽波動(dòng)．短波槽在東移過(guò)程中不斷發(fā)展加深，并且槽前伴有急流中心；對(duì)應(yīng)于高空短波槽500 hPa在黃河上游蘭州附近有一低渦生成，隨后向東南長(zhǎng)江人�？诟浇�移動(dòng)并發(fā)展增強(qiáng)，低渦冷切變線前部有西南急流生成并增強(qiáng)，同時(shí)自印度洋孟加拉灣伴隨有較強(qiáng)的水汽通量輸送通道；而850 hPa表現(xiàn)為來(lái)自孟加拉灣和南海上空的低空急流與沿高原東側(cè)南下的冷空氣在川南西昌附近相遇，生成一西南渦并沿偏東路徑移動(dòng)發(fā)展，低渦冷切變線前部西南急流將印度洋及南中國(guó)海上空的暖濕氣流源源不斷地向暴雨區(qū)輸送；分析低層925及1000 hPa發(fā)現(xiàn)浙江省這次暴雨的水汽輸送通道有兩支來(lái)源，一支同中上層隨西南急流來(lái)自孟加拉灣及南中國(guó)海上空，另一支隨東南急流從中國(guó)東海上空持續(xù)地向浙江暴雨區(qū)大量輸送水汽。

    謝義炳等(1980)指出研究暴雨這種特殊的大氣運(yùn)動(dòng)時(shí)需考慮高低緯及高低層之間的相互作用，通常中高緯的系統(tǒng)表現(xiàn)在高層，低緯的系統(tǒng)表現(xiàn)在低層，因此浙江省這次暴雨過(guò)程主要是由于中高緯高層?xùn)|移發(fā)展的小短波槽波動(dòng)與低緯低層?xùn)|移的西南渦相互作用的結(jié)果。

    2.2  高低空急流耦合分析

    許多學(xué)者在研究暴雨時(shí)都發(fā)現(xiàn)高低空急流耦合對(duì)暴雨的發(fā)生具有至關(guān)重要的作用，金春榮( 2012)指出高低空急流耦合是低空和高空的強(qiáng)風(fēng)帶交叉而成的形勢(shì)，蘊(yùn)含著容易發(fā)生強(qiáng)對(duì)流的物理特征；孫淑清(1978)及Matsumoto (1972)認(rèn)為暴雨區(qū)多落在低空急流左側(cè)；朱乾根(1975)認(rèn)為急流的左側(cè)經(jīng)常有切變線和低渦活動(dòng)，伴有大片的降水帶（在雨帶中并有暴雨中心生成），是輻合上升運(yùn)動(dòng)區(qū)。浙江省這次暴雨過(guò)程從高層到低層共有三支急流帶共同作用，在高空250 hPa主要受高空西風(fēng)急流軸的右后側(cè)輻散區(qū)控制（圖2a），中低空700 hPa主要受西南急流左前側(cè)強(qiáng)輻合區(qū)影響（圖2b），而低空925 hPa前期主要受東南急流左側(cè)輻合區(qū)控制（圖2c），在低渦的暖切西南部對(duì)應(yīng)水汽通量的大值中心，浙江中北部的暴雨區(qū)位于低渦暖切附近水汽通量的輻合區(qū)內(nèi)，這樣在高中低空急流相互作用下形成深厚的上升氣流柱，再加之中低空急流向暴雨區(qū)持續(xù)不斷提供暖濕空氣構(gòu)成了對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)的增長(zhǎng)，從而造成這次區(qū)域性強(qiáng)降水。

    3  能量場(chǎng)分析

    一般假相當(dāng)位溫能較好地表示大氣的能量和穩(wěn)定程度，假相當(dāng)位溫的變化可以反映大氣能量的釋放情況（肖鵬等，2013）。圖3為沿120。E假相當(dāng)位溫和垂直速度的垂直剖面，圖3a中可以看出暴雨發(fā)生前850 hPa以下存在一條高溫高濕的θsc高能區(qū)伸展到32°N附近，而在其上層700 hPa附近覆蓋一層干冷的大氣，造成浙江中北部上空中低層大氣出現(xiàn)∂8θse/∂z<0，從而儲(chǔ)藏有大量的不穩(wěn)定能量有待釋放；同時(shí)發(fā)現(xiàn)在中高空存在一條向北傾斜的θse鋒面，鋒面的前部首先出現(xiàn)較強(qiáng)的上升氣流，說(shuō)明中空有較強(qiáng)的冷空氣南侵，從而進(jìn)一步增強(qiáng)暴雨區(qū)上空的不穩(wěn)定程度；隨著低層西南渦向暴雨區(qū)靠近，觸發(fā)中低層不穩(wěn)定能量的釋放而出現(xiàn)較強(qiáng)的上升氣流（圖3b）；這次暴雨過(guò)程的最大上升氣流出現(xiàn)在圖3b中500 hPa附近，中心值大于1.2 m·s-l，圖中也可看出上升氣流柱呈現(xiàn)一個(gè)“V”型結(jié)構(gòu)，外圍氣流從

30°N南北兩側(cè)的中空下沉，在接近上升氣流柱時(shí)再隨之轉(zhuǎn)為上升氣流，由于外圍的干冷氣流在下沉過(guò)程中存在下沉增溫，應(yīng)該對(duì)暴雨區(qū)的上升氣流有一定的促進(jìn)作用，具體還需做更進(jìn)一步的研究。

    4  大氣變量物理分解場(chǎng)分析

    近年來(lái)錢(qián)維宏(2011;2012a;2012b;2013)、錢(qián)維宏等(2013)和Qian等(2013)利用大氣變量物理分解法將全球大氣變量物理分解為4個(gè)部分：緯圈平均的對(duì)稱(chēng)氣候、非對(duì)稱(chēng)氣候、緯圈平均的瞬變對(duì)稱(chēng)擾動(dòng)（又稱(chēng)行星尺度瞬變擾動(dòng)）和瞬變非對(duì)稱(chēng)擾動(dòng)，其中緯圈平均對(duì)稱(chēng)氣候項(xiàng)表示不同地理緯度帶上太陽(yáng)高度角（輻射）變化引起的大氣變量響應(yīng)，非對(duì)稱(chēng)氣候項(xiàng)則反映大尺度上海陸熱力對(duì)比隨時(shí)間變化引起的大氣變量日循環(huán)和年循環(huán)變化，而緯圈平均的瞬

變對(duì)稱(chēng)擾動(dòng)項(xiàng)表示的是不同緯度上大氣運(yùn)動(dòng)特征的振動(dòng)，如瞬變對(duì)稱(chēng)擾動(dòng)風(fēng)在中緯度地區(qū)反映西風(fēng)指數(shù)循環(huán)的變化，在高緯度地區(qū)反映南極濤動(dòng)和北極濤動(dòng)指數(shù)的變化，瞬變非對(duì)稱(chēng)擾動(dòng)則反映的是天氣尺度上各種異常大氣變量的變化。

    4.1  環(huán)境變量場(chǎng)的分析

    大氣變量物理分解前兩項(xiàng)氣候變量場(chǎng)與行星尺度瞬變對(duì)稱(chēng)擾動(dòng)場(chǎng)合稱(chēng)為環(huán)境變量場(chǎng)(錢(qián)維宏等，2013)，分析2013年6月5-9日浙江省及周邊高空的環(huán)境溫度、濕度及風(fēng)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)250 hPa環(huán)境風(fēng)場(chǎng)中的高空西風(fēng)急流軸在蘇南到浙北一帶活動(dòng)，6日14時(shí)急流軸北抬至蘇南長(zhǎng)江人�？诟浇�．同時(shí)浙北暴雨區(qū)開(kāi)始位于高空急流右側(cè)的輻散區(qū)內(nèi)，而7日20時(shí)急流軸又開(kāi)始南壓至浙北地區(qū)；中空500和700hPa在6日暴雨發(fā)生前西南暖濕氣流發(fā)生突然增強(qiáng)北抬，隨之水汽通量也有一個(gè)增強(qiáng)北抬的過(guò)程；低空850 hPa環(huán)境風(fēng)場(chǎng)和濕度場(chǎng)與中空相似暖濕氣流暴雨發(fā)生前增強(qiáng)北抬，7日暴雨發(fā)生時(shí)環(huán)境風(fēng)場(chǎng)上有一西南地區(qū)東伸的暖切變線位于浙北區(qū)域，7日晚這一暖切逐漸北抬離開(kāi)浙北．而此時(shí)浙北的暴雨也逐漸減弱結(jié)束；分析近地面的環(huán)境風(fēng)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)6月6-7日浙江北部特別是東北部出現(xiàn)東南氣流突然增強(qiáng)，在8日浙北暴雨結(jié)束后風(fēng)場(chǎng)增強(qiáng)區(qū)已北移至黃海附近，圖4為近地面1000 hPa的環(huán)境變量場(chǎng)，圖中發(fā)現(xiàn)6日14時(shí)暴雨發(fā)生前西南地區(qū)的“暖舌”東伸，江浙東部沿海開(kāi)始出現(xiàn)鋒生（圖4a），即等溫線開(kāi)始變得密集，同時(shí)長(zhǎng)江下游地區(qū)開(kāi)始處于水汽通量輻合區(qū)內(nèi)，而在7日20時(shí)暴雨逐漸結(jié)束前出現(xiàn)鋒消（圖4b），同時(shí)發(fā)現(xiàn)濕度場(chǎng)與增強(qiáng)的東南氣流有較好的配置。因此環(huán)境場(chǎng)上這種高低空配置對(duì)浙江省北部這次暴雨過(guò)程提供了重要的背景場(chǎng)，說(shuō)明這次區(qū)域性暴雨事件并不是偶然發(fā)生的，而是具有一定環(huán)境背景場(chǎng)的，所以今后日常業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)中預(yù)報(bào)員也應(yīng)重視環(huán)境變量場(chǎng)的變化。

    4.2  瞬變擾動(dòng)變量場(chǎng)的分析

    大氣變量物理分解第4項(xiàng)瞬變擾動(dòng)項(xiàng)可以清晰地反映出在大尺度的環(huán)境背景場(chǎng)下何種天氣尺度的大氣變量異常造成或加劇極端事件的發(fā)生。圖5為暴雨過(guò)程中浙江省附近高低空各層溫度、濕度及風(fēng)場(chǎng)的瞬變擾動(dòng)項(xiàng)的空間分布，圖中可看出暴雨區(qū)上空250 hPa為一反氣旋性擾動(dòng)風(fēng)環(huán)流中心，處于高空擾動(dòng)輻散區(qū)內(nèi)，500 hPa處于氣旋性擾動(dòng)風(fēng)環(huán)流的第4象限，在正擾動(dòng)渦度區(qū)域內(nèi)，850 hPa處于氣旋性擾動(dòng)風(fēng)環(huán)流的暖切輻合線上，低層925 hPa位于暖切輻合線的前端，與850 hPa -樣位于正水汽通量擾動(dòng)輻合區(qū)內(nèi)，這種高層強(qiáng)烈擾動(dòng)輻散，低層強(qiáng)烈擾動(dòng)輻合的配置結(jié)構(gòu)從而造成了暴雨區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)盛的上升氣流；從擾動(dòng)濕度場(chǎng)可以看出暴雨區(qū)在中低層隨著西南及東南擾動(dòng)急流有強(qiáng)盛的水汽輸送，并且有強(qiáng)烈的正水汽通量擾動(dòng)輻合；而擾動(dòng)溫度場(chǎng)的垂直結(jié)構(gòu)來(lái)看暴雨區(qū)上空中高層多為暖性異常，下層多為冷性異常，這應(yīng)該由于暴雨區(qū)中高層潛熱釋放及底層冷空氣侵入造成。因此在一個(gè)容易造成區(qū)域性暴雨的大氣環(huán)境背景上疊加這樣的高低空瞬變擾動(dòng)場(chǎng)便誘發(fā)了浙江省這次入梅時(shí)間的暴雨過(guò)程。

    5  結(jié)論

    本文主要對(duì)2013年浙江省入梅的首場(chǎng)暴雨過(guò)程從天氣形勢(shì)、能量場(chǎng)及大氣變量物理分解場(chǎng)做了相關(guān)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

    (1)這次暴雨是在高空短波小槽東移加深，低層西南渦東移發(fā)展的天氣形勢(shì)下發(fā)生，暴雨發(fā)生時(shí)浙江北部處于高低空急流耦合區(qū)，共受三支急流影響，高空處于西風(fēng)急流軸的右后側(cè)，中低空500～850 hPa處于西南急流軸的左側(cè)，而925 hPa以下近地面主要位于東南急流軸的左側(cè)，因此這次暴雨的水汽來(lái)源主要有三地：孟加拉灣、南中國(guó)海及東海上空。

    (2)暴雨發(fā)生前高空700 hPa以下出現(xiàn)并儲(chǔ)藏

有大量的大氣不穩(wěn)定能量，隨著低層西南渦向暴雨區(qū)的靠近而觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放；同時(shí)θse鋒區(qū)南側(cè)的上升氣流柱呈現(xiàn)一個(gè)“V”型結(jié)構(gòu)特征，上升氣流柱周邊中空的干冷氣流下沉增溫應(yīng)該對(duì)暴雨區(qū)的上升氣流有一定促進(jìn)作用。

    (3)對(duì)這次暴雨過(guò)程中溫度、濕度及風(fēng)場(chǎng)物理分解的環(huán)境場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)，暴雨發(fā)生時(shí)高空處于西風(fēng)急流軸右側(cè)輻散區(qū)，中低空西南氣流出現(xiàn)突然增強(qiáng)北抬，近地面有東南氣流增強(qiáng)并伴有鋒生過(guò)程，存在水汽通量輻合，這些都為這次區(qū)域暴雨的發(fā)生提供了較好的背景環(huán)境。

    (4)對(duì)大氣變量的瞬變擾動(dòng)場(chǎng)的分析發(fā)現(xiàn)，疊加在環(huán)境背景上的高層擾動(dòng)反氣旋性環(huán)流，中底層強(qiáng)烈擾動(dòng)氣旋性環(huán)流以及低空擾動(dòng)急流輸送的水汽擾動(dòng)異常共同誘發(fā)了這次區(qū)域性暴雨的發(fā)生，暴雨落區(qū)位于850 hPa氣旋性擾動(dòng)環(huán)流的暖切輻合線上。

    提  要：

    利用歐洲中期預(yù)報(bào)中心( ECMWF) ERA Interim全球再分析資料(0. 750×。．750)對(duì)2013年6月7日發(fā)生在浙江省中北部的暴雨過(guò)程進(jìn)行了相關(guān)診斷分析。結(jié)果表明：這次暴雨是在高空短波小槽東移加深，底層西南渦東移發(fā)展的形勢(shì)下發(fā)生的，同時(shí)浙江中北部暴雨區(qū)位于高低空急流耦合帶；暴雨發(fā)生前700 hPa以下蘊(yùn)含有大量的不穩(wěn)定能量，隨著西南渦的靠近而觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放；對(duì)大氣變量物理分解的環(huán)境場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)此次區(qū)域性暴雨過(guò)程具有一定的背景環(huán)境支持，同時(shí)在瞬變擾動(dòng)場(chǎng)的異常下而誘發(fā)了暴雨，暴雨落區(qū)位于850 hPa擾動(dòng)暖切輻合線上。