(1吉林省农安县气象局,吉林长春130200;2吉林省人工影响天气办公室,吉林长春130000;
3德惠市气象局,吉林德惠130300)
摘要:2017年7月13-14日吉林省中东部地区出现罕见大到暴雨天气,对此次强降雨天气过程分析可知:副热带高压、切变线、低空急流等是此次强降雨天气发生发展的主要天气系统;比湿、水汽通量散度、不稳定能量等物理量发生演变与暴雨区有很好的对应,同时雷达产品监测分析可为强降雨尤其是雷暴、大风、短时强降雨等强对流过程预报分析有很好的指导意义。
关键词:暴雨;低空急流;切变;比湿;水汽通量散度;不稳定能量;雷达产品
1暴雨天气实况及影响
受低空切变影响,2017年7月13-14日吉林省中东部地区出现罕见大到暴雨天气,其中长春、吉林、延边等市州降暴雨到大暴雨;吉林省24小时面平均降雨量28mm,其中吉林市80毫米,最大点降雨量桦甸地局子站292mm。受其影响,13日9时起,吉林省永吉县普降大暴雨,全县平均降水量达175.4mm,发生超历史实测记录的特大洪水实际洪峰到达时间为14日0时,实际洪峰数值3350m³/s,并伴有雷暴、八级以上大风及冰雹等。
此次暴雨洪涝灾害共造成吉林、四平、延边等6市(自治州)25个县(市、区)63.7万人受灾,因灾死亡7人,失踪1人,紧急转移安置10.6万人;倒塌房屋739户1847间,严重损坏2396户6044间,一般损坏房屋2173户5673间;农作物受灾面积138.3千公顷,其中绝收10.5千公顷;直接经济损失9.6亿元。大暴雨导致永吉县26万人受灾,倒损房屋7500余间,转移安置7.5万人,部分道路桥梁中断,农作物受损严重,多户企业及个体工商业户受灾,并导致当地水、电、气、交通大部中断。
2天气形势分析
分析此次吉林省局部地区暴雨过程天气形势(图1),500hPa高空上,副热带高压北界点位于39°~35°N之间,且副高表现为带状分布现象,并略微出现趋于南落,副高略有南落,高空短波槽过境;11日08时,贝加尔湖东侧生成一闭合的低涡,低涡开始缓慢移动,后移至黑龙江北部地区;12日08时开始,低涡稳定维持着,几乎未发生移动,低涡底部则出现了多短波槽活动;13日08-20时期间,有短波槽划过吉林省上空。
12日,吉林上空形成了低空西南急流,低空急流建立后,开始东移加强。13日08,急流轴位于吉林省西北部方向,长春吉林、延边等地位于急流轴头部,此时在白城附近出现了低空切变,吉林省局部地区受到影响,开始出现降雨,13日20时,急流长度出现了减小趋势,但急流风速仍较大,最大风速达到了24m/s;随后切变线开始南压移至吉林中部地区,此时低空西南急流正好延伸至吉林中部,其影响范围吉林中部偏南、偏东地区均出现了暴雨,正对应着暴雨区;配合低空切变南压,地面辐合线长时间维持,为吉林中东部等地区出现大量级降水过程提供有利环流条件,再加上高、低空出现了明显的前倾结构,大气层结极不稳定,促使强对流等大暴雨天气的发生。
图12017年7月13-14日500hPa环流形势演变
3物理量场特征分析
3.1比湿
比湿表示单位质量湿空气含有的水汽质量,比湿是暴雨分析中常用的一个物理量。首先通过850hPa的比湿初步分析影响此次过程的低层水汽条件。此次暴雨天气过程中,吉林等地上空比湿最大超过15g/kg,根据常年预报经验可知,吉林省比湿>12g/kg时,达到了本地暴雨指标。由此可见此次强降雨过程中具备着充足的水汽,是暴雨大暴雨天气发生发展的有利条件。
3.2水汽通量散度
水汽通量散度也是暴雨天气预报分析的一个重要物理量,暴雨天气的发生发展需要充沛的水汽以及单位体积内水汽的积聚与辐合,才能很快形成较大降水,因此对水汽通量散度进行分析,可掌握该时段内是否具备一个或几个方向输送来的水汽是否能在该地区上空汇聚辐合并形成降水。水汽通量散度通常与暴雨罗去有很好的对应关系,分析此次吉林省局地暴雨天气过程850hPa水汽通量散度可知,13日20时在吉林中部地区辐合最强,且低层水汽辐合持续时间较长,具备形成暴雨过程的较好的源源不断水汽输送条件。
3.3假相当位温
假相当位温代表湿空气通过假绝热过程把包含的水汽全部凝结降落时具备的温度。850hPa假相当位温有明显的北伸高能舌,存在温度和能量的积累,其数值超过76℃,能量条件十分充沛,达到了本地暴雨指标。
在反映整个大气层热力不稳定能量指数中,K指数、cape值是计算最简便且便于实用的稳定度指数,当K值越大,表示大气越不稳定。此次暴雨天气过程中,吉林中部上空大气层具有前倾槽结构,层结不稳定,且出现了较大的cape值与K指数,低层暖湿,中低层有干冷空气侵入,整层垂直风切变较强,且低层风力较大,有利于雷暴大风、短时强降水等强对流天气的发生。
4雷达产品分析应用
此次吉林省中东部、中南部强降雨过程除出现短时强降水外,有的地区还出现了雷暴大风现象,导致出现树木折断及玉米作物倒伏,通信线路和部分输电线路损坏,村内部分建筑受损,群众被洪水围困甚至冲走,影响巨大。
长春站雷达监测显示,13日21时左右,雷达速度图上,吉林中部地区出现了负速度向正速度的跳转现象,由此推断出该地区风速很大,这是由于所处高度较高,导致出现的风速相对比较大,21时10分左右,速度大值区出现了快速移动,21时21分时,风速仍维持较强状态,该回波高度达到了0.6km左右,经过对雷达产品分析计算认为,该处风速高达34m/s,低空大风使得地面风力加大,其中辽源市足民乡出现了大风天气,阵风风力达到10级左右。由雷达产品监测可知,此次强降雨过程中出现的雷暴大风发展迅速,出现时间维持两三个体扫时间,并形成较大灾害,可见在出现强降雨天气过程中,应做好严密监视雷达,通过对雷达产品发展演变监测及相应分析,及时获取天气变化趋势并对外发布强对流等灾害性天气预报预警信息,是做好强对流天气预报服务的必要工作,应加强雷达产品利用分析。此次局地暴雨大暴雨天气过程中,14日04时前后,中东部范围内持续有较强回波,04时35分左右,基本反射率因子回波强度最大超过55dbz,1小时降雨量达到了22mm左右,可见雷达产品对预报短时强降水也有重要的指示意义。
参考文献
[1]杨璐铭.吉林市暴雨气候特征及预报方法分析[D].兰州大学,2017.
[2]杨雪艳,汪秀清,张智勇.吉林省夏季大暴雨的气候特征及影响系统分析[J].吉林气象,2005(4).