渤海西岸局地暴雨过程的中尺度特征分析
作者单位：天津市气象台
会议名称：《第32届中国气象学会年会》
会议日期：2015年
学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学]
基 金：中国气象局预报员专项(CMAYBY2015‐003,CMAYBY2015‐004,CMAYBY2014‐004) 天津市气象局课题(TJQX2015‐013)
关 键 词：局地暴雨 干线 边界层辐合线 水汽输送 气旋式切变 水汽密度
摘 要：本文利用EC再分析资料,加密自动站资料,天津塘沽、河北沧州两部多普勒雷达资料,天津铁塔资料,微波辐射计资料,以及雷达变分同化分析系统（VDRAS）高分辨率分析场资料,对0816局地暴雨过程的环流背景、对流潜势以及中小尺度特征进行分析,并探讨局地暴雨天气的形成机理。1、过程简介及环流背景分析2014年8月16日20时7日08时（北京时,下同）,天津大港（东南部）和宝坻（东北部）等地区出现局地暴雨天气（图1a）,此次过程仅有6站出现暴雨,占总站数（252个区域站）的2.38%,最大雨量出现在宝坻黄庄,雨量为79.6毫米。强降水主要集中在17日01时-03时,大港站01时-02时雨强最大,达到54.7mm/h。从环流背景来看（图1b）,冷涡后部的冷空气与高压北侧的暖湿气流在渤海西岸交汇,且系统前倾,有利于不稳定能量的累积。但从天气尺度系统看低层辐合较弱,且水汽输送条件差,因此为探讨局地暴雨成因,需要利用精细化资料做中尺度特征分析。2、对流潜势分析利用天津地区8月16日23时的地面温度、露点对20时的北京探空进行订正（图2a）,订正后对流有效位能较高,达到3700J/kg,同时对流抑制能量较小,仅为200J/kg,说明天津在降水发生前已具备发生强天气所需的能量条件。同时在20时之后,在偏东风的作用下,低层大气由干转湿（图2b）,具备了发生短时强降水的潜势。3、中尺度特征3.1对流雨团演变特征通过分析FY-2E卫星的TBB资料与自动站降水量可以看出,中尺度雨团出现在对流云团中心或后部的TBB梯度大值区,对流云团的合并要超前于雨团的合并。3.2中尺度环境场特征通过分析中尺度环境场可知,此次过程可分为三个阶段,利用雷达资料、加密自动站资料以及VDRAS资料对三个阶段的降水机制进行分析。17日00:00以后,天津以南地区有回波发展,存在明显的出流边界（图3b）,并向天津地区推进,而天津东南部已存在西北-东南向的边界层辐合线（图3a）,两条辐合线在天津东南部的水汽大值区相碰,触发对流的发展,同时由于天津以南对流的发展,在38.1o N8.7o N之间,为较强的下沉气流（图3d）,在下沉气流和冷池的共同作用下,边界层形成中尺度急流,向暴雨区输送水汽,同时在急流的出口区由于风速减小形成较强的水汽通量辐合,为局地暴雨的形成提供了充足的水汽（图3c,3d）。17日01时-02时,多站点达到短时强降水量级,其中大港站雨强最大,达到54.7mm/h。4、结论（1）冷涡后部的冷空气与高压北侧的暖湿气流在渤海西岸交汇,在偏东风的作用下,低层大气由干转湿,具备了发生短时强降水的潜势。（2）各个阶段的中尺度环境场特征:第一阶段（16日23:00～17日01:00）,当干线推进到高能中心,触发了对流的发展;第二阶段（17日01:00～02:00）,两条边界层辐合线在天津的东南部水汽大值区相碰,且在边界层存在明显的中尺度急流,水汽输送条件好,最大雨强达到50mm/h以上;第三阶段（01:00～03:00）,地面冷空气南下,与西南和东南风交汇在天津东北部,且在低层存在明显的气旋式切变,使天津东北部对流发展。最后随着高空转为西北气流,暖湿空气被切断,降水过程结束;（3）微波辐射计资料显示,在对流发生前1小时左右,边界层（1km以下）露点和水汽密度会迅速增加,可为强降水的提前预报预警提供参考依据。