陕南两次罕见地特大暴雨对比分析报告

1、陕南两次罕见的特大暴雨比照分析赵世发某某省某某地区气象局商州726000摘 要通过对陕南两次特大暴雨发生时的主要影响系统、各种物理量场特征、卫星云 图演变实况、地形特征等，综合比照分析认为，这两次特大暴雨都是由“副热 带高压外围的SV气流输送大量水汽和不稳定能量，配合高空槽、切变线和低 空“急流"影响产生的。冷锋“"暴雨或夜晚对流开展“"暴雨触发 对流不稳定能量释放，产生强对流。特大暴雨产生在中低层对流不稳定、高能 舌和低层暖平流、高层冷平流以与低层辐合、高层辐散的上升运动区。地形抬 升和喇叭口地形效应也起了重要作用。关键词：特大暴雨影响系统物理量场特征比照分析引

2、言：1998年7月 9日，某某省东南部的某某地区丹凤县出现了世界内陆 之最的特大暴雨以下简称“暴雨，国家水利部、水文局组成的专家组认定 为世界之最，6小时降雨量达1500mr以上。突如其来的暴雨致使山洪爆发， 河 水猛涨，泥石流、滑坡体相继出现，某某局部遭受了消灭性灾害，导致88人死亡,直接经济损失3.42亿元。事隔1年，同处陕南的某某地区紫阳县又出现了二 百年一遇的特大暴雨。2000年7月12日20时13日20时某某地区紫阳县毛坝镇的 24小时雨量达210.4mm以下简称“暴雨。这次特大暴雨使得汉水干、支流 洪水暴涨，诱发了多处严重的山体滑塌和泥石流，造成局部消灭性的特大自然 灾害。受灾最为

3、严重是紫阳县的毛坝、麻柳等 20多个乡镇，据不完全统计，死 亡276人，失踪10人，连接大西南的交通动脉一一襄渝铁路中断168小时，直接经济损失2亿元以上。1产生两次特大暴雨的主要天气形势和系统：夏季掌握副热带高压所在位置与其移动是陕南大降水预报的关键，尤其是 特大暴雨预报与副热带高压的西进东退密切联系。1.1 产生“ 7.9 暴雨的主要天气形势和系统。1998年7月 9日 08时副高已控 制陕南东部，某某500 hpa高度已达5890gpm某某上空在588线内如图1A。 9日 20时，副热带高压减弱东退，某某高度从 5890降至5870gpm700 hpa 9日08时，某某地区上空被强西南气

4、流控制，某某一某某一武都有一切变线。冷温 度槽位于黄河河套地区到陕南西部，切变线位置少动。850hpa图上切变线位于某某一商州一武都南一线。随着副热带高压的向东摆动，850hpa切变线南西段迅速东移影响某某，9日 20时，商州已转入切变线后部见图1A， 暴雨开始时间与切变线过境一致。地面，9日 08时在河套南部的冷气团东南移， 冷空气翻越秦岭时分为两路，这两路冷空气在秦岭东南坡的丹凤、商南之间形 成“人字型地面锋，16时在地面锋顶附近见图1A “D处形成-66 C的强 对流云团，随后该云团迅速开展成暴雨云团，18时特大暴雨开始，持续6小时降水量达1500mm可见这次特大暴雨是由地面冷锋触发低层

5、不稳定能量释放产生 对流，生成暴雨云团，850hpa切变线过境时产生扰动，加剧了不稳定能量释放靈为了UQ和ESClhpa如生金* B曲柿尢舉制位舌1.2 产生“暴雨的主要天气形势和系统副热带高压从7月10日以来连续增强西伸，12日08时588特征线从东部沿海 西伸到陕南的南部如图1B高原东部有低槽形成，槽后有一 3C的降温，紫阳 位于咼空槽前、副咼西北侧的西南气流里，蒙古为一咼压，蒙古咼压与副咼之 间的切变线位于35° N附近。20时，高空槽东移到紫阳上空，切变线南压，副 高继续增强西伸北抬，畐鬧外围的西南气流增强，随着副高的增强和西风带系 统的东移，高空槽在陕南到某某上空摆动。蒙古

6、高压不断的南压，其外围深厚 的“ENE风和“E风风速达20 ms-1，形成强的东风急流，该急流本身输从 东向西送一定量水汽，同时阻挡西南急流将水汽向东北输送，使水汽在陕南 上空堆积。700hpa、850hpa切变线上下根本在同一位置从12日08时到14日 08时，一直在“川北一陕南一某某上空摆动。切变线东南侧，强的西南气流 形成西南急流，输送大量水汽，从水汽通量散度时间剖面图可见，从11日开始陕南上空水汽持续辐合，到13日 08时达最大。在切变线附近的高能区内，由于 夜晚对流增强触发不稳定能量释放，生成对流云团沿切变线开展东移，于13日零晨影响某某紫阳，大降水开始。13日 9时切变线上后边的对

7、流云团赶上前边的 对流云团在紫阳上空合并开展，形成强暴雨云团持续 5小时造成紫阳特大暴雨。 1.3两次特大暴雨影响系统比照分析两次特大暴雨都发生在副热带高压 “西北侧的“SW气流或急流里, 在700hpa、850hpa切变线附近。都有“ SW急流输送水汽。不同的是：“暴 雨发生在副热带高压减弱东退时，而“紫阳暴雨发生在副热带高压增强西伸 时；“"暴雨是由地面锋触发高能区内不稳定能量释放产生对流，生成对流云 团后开展成暴雨云团，而“紫阳暴雨是由夜晚对流增强触发切变线附近的不 稳定能量释放，形成暴雨云团，在切变线上有对流云团的合并开展。2低空急流与水汽条件分析：低空急流是一种动量、热量和

8、水汽的高度集中带，为发生暴雨提供了动力 和热力条件。对不稳定能量的积累、输送和释放起了关键作用。分析高空图可见这两次特大暴雨都与低空偏南风急流密切 相关，从纬向水汽通量垂直空间剖面图看，水汽最大输送中心与低空偏南急流 对应图略。分析暴雨区上空的水汽通量和水汽通量散度时间空间剖面图可 见：这两次特大暴雨开始前在700hpa附近有水汽通量最大中心和水汽通量散度 的最大辐合中心出现。某某处于它前部的西南气流里，在某某、某某、某某一 带形成一条明显湿舌，高湿中心和水汽辐合中心某某上空图808820908920100810201998年7月时间/日aan/时8088201998年7月908时间/日920

9、1008 1 020图2a丹凤上空水汽通量单位：10-5g. (hpa.cm.s) -1)时间空间剖面图2b丹凤上空水汽通量散度单位：10-4g. (hpa.cm.s) -1)时间空间剖面图1108 11201 2081 2201 3°813?°14-08时2000年7月 时间/日图2c 紫阳上空水汽通量单位：14201108 112014202000年7月12081 2201 3081 3201 408时时间/日aDn/10-5g. (hpa.cm.s) -1)时间空间剖面图图2d紫阳上空水汽通量散度单位:10-4g. (hpa.cm2.s) -1)时间空间剖面图7月9日

10、 08时某某上空处在深厚500hpa与以下的偏南和西南气流里，且1 1风速很大某某、某某、某某500hpa风速达8-16 m-s ,700hpa风速达10-12 m-s形成了一支偏南风急流，对应丹凤上空水汽通量时间空间剖面图上700hpa有一个大于100X 10-1g.(hpa.cm.s) -1的水汽输送中心(如图2a，受环流场影响水汽 在某某上空大量辐合，于暴雨前8日20时形成-16 X 10-42.s) -1的辐合中心，9日08 时水汽辐合抬升到600hpa，在700hpa付近形成-13 X 10-42.s) -1的辐合中心，18时 暴雨开始时低层保持较强的水汽辐合，高层水汽辐散(如图2b

11、。而“ 713暴雨的偏南风急流更强700hpa某某风速达16m-s-1，水汽通量最大中心达152 X 10-1g hpa cm- s)-1 X 10-4 g hpa cni s)-1如图 2c d。从以上分 析和暴雨区上空时间空间剖面图看，暴雨区上空的水汽通量水汽输送中心 比水汽通量散度水汽辐合中心形成早，水汽通量散度中心形成比暴雨开始 早。本两例约提前20小时。3.动力条件分析-5-1 =10 - s时间空间剖面图分析散度场分布发现，7月9日 08时某某500hpa以下为辐合区，500-250hpa 为辐散区。20时高层辐散增强在700hpa、500hpa和300hpa形成三个高值辐散区，

12、中心值达20X 10-5.s-1，低层有一个辐合中心与之对应中心值为-8 X 10-5.s-1，图3a丹凤上空散度单位：时间空间剖面图“7 - 9暴雨就产生在低层辐合、高层辐散的区域 “7.9暴雨分析中，用运动学方法计算的垂直速度在850hpa以上与实况不符，这是由于 850-700hpa风速辐散造成，这也正是“ 7 9'暴雨的特别之处，它涡度场分布也很特别，暴雨前 600hpa以上连续3 日有很强的负涡度，于暴雨完毕时形成 -86 X 10-5 - s-1的涡度中心。“7 - 9暴雨的涡度场分 布，暴雨前600hpa与以下一直为正涡度，高层为负涡度，暴雨时低层正涡度减-1515，涡度

13、的这种上“负、下“正小到20X 10- .s-，高层负涡度增加到-60 X 10- .s 配置与一般暴雨发生时的配置一致。紫阳上空辐合辐散相间，最大 >-1,最大辐散中心在200hpa，强 ，到20时高层辐散增强，700hpa以上全为辐散层，最大中心在“7-13暴雨的散度场特征更明显，12日 08时， 辐合中心在700hpa500hpa，强度为-30 X 10-5 - s 度为 40 X 10-5 - s-1500hpa，强度达30x 10-4 s-1，特大暴雨时高层辐散继续增强，最大值达 50X 10-5 s-1低层辐合也向高空抬升，在500hpa达-20 x 10-5 s-1如图3c

14、,对应垂直速 度时间空间剖面图上，在12日夜晚到13日14时紫阳上空的上升运动连续增强，达-35 x 10- hpa s-，高度抬升到达 250hpa图 3d。4热力条件分析110°E100° E61时时间/68684.1静力总温度分布特征| -I -""11°81120201420时200时年O108112014202000年7月图3c紫阳上空散度紫阳上空垂直速度单位 间空间剖面图10-3hpa s-1时间空间剖面图图! a 19昭年F月9日QE时b 200。年了月13 3 0S时fOOhpa总温度（单位i 'C ） b为暴雨岀现位置

15、从图4a、b上可见，两次特大暴雨发生前700hpa总温度高能舌已伸向特大暴雨区，特大暴雨产生在高能舌内。从图中还可看出这两次特大暴雨时高空能 量锋区不明显。从过暴雨区总温度经向垂直剖面图上看，这两次特大暴雨的锋 区不明显，高层68C特征线下伸存在，暴雨完毕高层能量减少明显，低层如此也不明显。这可能是局地小X围特大暴雨发生的能量释放特征4.2大气垂直不稳定特征表1 1998年7月8日 20时10日08时丹凤上空B se和温度平流9 se/ r温度平流/10 5s1层次/hpa8日9日10 日8日9日10日20时08时20时08时20时08时20时08时20035.6一25023.23.8 -1.

16、4-300400500 700850925地面表2 2000年7月12日08时13日20时紫阳上空B se和温度平流B se/ °C温度平流/10 B垂直布可以反映大气的对流不稳定性。从表 1可以看到1998年7月 9日 20时丹 凤上空500hpa以下B se随高度减少，12日08时13日 20时紫阳上空500hpa以下B se随高度的变化，13日 08时500hpa 以下有多个不稳定层结， B500hpa以下大气层结不稳定。分析两次特大暴雨发生前上游站的大气层结稳定度，发现大气层结很不稳定， “特大暴雨的上游站某某K值达40C, “特大暴雨的上游站达川K值达 43C。温度平流不仅

17、可以造成大气层结不稳定，而且可以产生垂直运动，它在强 对流天气中起重要作用。分析温度平流发现“暴雨发生时400- 250hpa均为 冷平流，强度为-21X 105s -1，500hpa为33X 10-5s -1的暖平流，形成高层不稳定，低层925- 850 hpa为28X 10-5 T-s-1的暖平流，700 hpa为-X 10-5Cs -1的冷平流，形成低层不稳定。“暴雨发生时850-400hpa为深厚的暖平流，300 250 hpa为64X 10-5s -1冷平流，两次特大暴雨发生在下暖上冷平流较强的不稳定层结。5地形抬升作用和喇叭口效应：由调查可知，“暴雨的两个暴雨中心均位于312国道W

18、NWESEt向北 侧，且地势北高南低；两个暴雨中心的最大点雨量均出现在地形最高点双槽 乡青龙庙高程1795m青油河乡鸡冠崖高程1117m的迎风坡。可见，底层的偏 C-1s层次/hpa12日13日12日13日08时20时08时20时08时20时08时20时200-95.25021.9 -119-13.0135300-62.08.9-64.0400-57.0500700850 925地面南暖湿气流遇阻后必然沿山坡爬升，上升运动促使对流云团强烈开展。另外，多 数山沟均为南段低而宽，北段高而窄南北宽度比为 1.5 : 1，所以气流爬升 的同时，又具有喇叭口效应。与“暴雨地形特征相似，“暴雨的中心在紫阳

19、县西南边的麻柳、毛坝乡，是由大巴山和米仓山形成的开口向西北的“喇叭 口'地形北南宽度比为1.8 : 1，暴雨开始时紫阳吹“WNW s-1，正对着“喇 叭口地形吹，地形平均高度差在800 m左右，有利的地形加大了低层暖湿空气 的辐合上升。以“暴雨丹凤县双槽乡地形为例计算其产生的垂直速度2，双槽乡的“喇叭口地形向“ WSW开口，暴雨开始时吹“ WNW s-1丹凤测站 实测值，在特大暴雨区内，考虑地形抬升和“喇叭口效应产生的垂直速度 3。如此有wXp o gV0 x 10-3hpa s-1。比天气系统产生的上升运动强一倍。 6中尺度气压扰动场特征分析从暴雨的强度、时间和区域分析，“"

20、;特大暴雨7月9日18时02分在丹凤双 槽出现，历时短6小时、强度大1500mri、面积小几千kml，“"特 大暴雨的主要降水时段历时5小时，时间短，强度大超200 mm,面积小几 千km。从所处的天气系统位置看，“"特大暴雨处在地面冷锋后和850hpa切变线附近的锋区上，“特大暴雨处在 850hpa和700hpa切变线附近的锋区上， 这些位置有利于产生中尺度扰动。用暴雨区内台站实测的每小时一次气压和降 水量值进展中尺度分析如下：采用时间平滑运算式1-1 i xFiFi(1)2x 1 i x式中：Fi表示平滑后的场，是场的低频部份即大尺度场，F为原始场， 表示原始场-i F

21、i与平滑场之差，是场的高频部份即扰动场。1式中的2X+1般取中尺度系统的生命期，这里取7。5A、B。由图5A可见丹凤18时出现明显的扰动场强度达一0.93 hpa，大降水 出现在气压扰动场附近，20时气压扰动场中心东移到商南，暴雨中心也随之东移到商南。从图5B可见，“ 7.13暴雨发生时有两个明显的气压扰动场，13日 06时出现一个强度达一0.84 hpa,中心在岚皋，11时又出现一个，中心北移到 紫阳，强度0.43 hpa。两个主要降水时段出现在扰动场附近，这与卢福隆分 析的结论一致。7 小结通过对陕南两次特大暴雨过程的分析，得出如下几点主要结论。7.1、“"特大暴雨是在副咼减弱东

22、退，其外围的西南气流开展成急流，850hpa 切变线过境的情况下发生的，地面冷锋和中尺度扰动与有利地形的叠加作用是这次大暴雨发生的触发机制；停滞少动的暴雨云团的持续影响是这次大暴雨产 生的主要原因。“特大暴雨是在副高增强西伸北抬， 其外围的西南气流开展成急流，高空槽、 850和700hpa切变线过境的情况下发生的，巴山夜间对流增强和中尺度扰动以 与有利地形的叠加作用是这次大暴雨发生的触发机制；停滞少动的暴雨云团和 切变线上暴雨云团合并的持续影响是这次大暴雨产生的主要原因。7.2、 特大暴雨发生前20小时左右，暴雨区上空的水汽通量水汽输送和水汽 通量散度水汽辐合形成最大中心。分析预报点上空的水汽

23、变化特征具有预报意义。7.3特大暴雨发生在中低层强不稳定区和高能舌内，发生前上游站的大气层结 很不稳定K值达40T或43C，中低层能级很大850hpa达72C或69C； 因此，根据系统的移动，分析上游站的层结变化和能量变化具有预报意义。7.4特大暴雨发生时，低层辐合明显，高层辐散强烈，雨量中心与中尺度扰动 中心的移动一致。主要参考文献：1 、杨晓霞等连续冰雹天气物理量特征分析气象.2000 4.52-532 、75.8暴雨研究会战领导小组.1975年8月某某特大暴雨研究报告.19773 813 、卢福隆，谢伯华.“9061 "闽西大暴雨过程分析.气象.1991. 11.26-27Co

24、ntrast Analysis between twice Rare Torrential Rain in the South of Shaa nxi prov inceZhao Shifa Wang Jun Zhou Junyuan Meng Min gxia Cheng LuZhou Dan Gao Li(Sha ngluo weather office,Shaa nxi province 726000)AbstractThe main in flue ntial systems,various physical features and satellite images weresyn theticallycon trastivelyan alysed.Topographic features were also con suited .I