论文部分内容阅读
摘 要 利用自动气象站降水观测资料、逐6 h的1°×1°NECP再分析资料等，分析了万宁市2015年9月13—16日出现的暴雨、局地大暴雨天气过程，得出：此次强降雨主要受台风环高影响，台风登陆后，台风东北侧环流与冷空气交汇，万宁市处于水汽通量大值区，上空输送大量水汽，且具备强烈的上升运动及大量不稳定能量，为发生暴雨天气提供了充沛的水汽及有利的动力抬升和不稳定条件。
关键词 台风;副热带高压;冷空气;物理量条件
中图分类号：P458.121.1 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.32.081
1 研究背景
暴雨是我国主要的灾害性天气之一，除西北个别省区外，其他地区几乎都有暴雨出现。受季风、地形等因素影响，我国暴雨地域性和时间性特征不是很明显，南方多而北方少，东南沿海多而西北内陆少;夏季多、冬季少，主要出现在夏季风活跃的下半年里，冬季暴雨常局限于华南沿海。每年的4—6月，华南地区暴雨频发;5—7月长江中下游常出现持续性暴雨，持续时间长、影响范围广且暴雨量大;7—8月为北方各省的主要暴雨季，暴雨强度也较大;8—10月雨带又逐渐南散;夏秋之后，东海和南海台风暴雨较为活跃，台风暴雨点雨量通常很大。暴雨的研究和预报一直受到政府和气象部门的高度重视，研究暴雨形成机制及预报着眼点可为同期暴雨监测预报预警提供重要的参考价值[1]。万宁市位于海南省东南部沿海，地形西高东低，西半部多为丘陵山脉，东濒南海，属热带季风海洋性气候，温和多雨，年平均降雨量2 070.3 mm，每月均有降雨，夏秋季降水较多，常受到台风降雨影响，降水来势猛，持续时间长，且降水强度大、降水时段分布不均，暴雨导致多地区房屋倒塌，农作物严重受灾，城市形成内涝，直接经济损失巨大。基于此，利用常规气候观测资料及自动站观测资料等，对2015年9月13—16日万宁市出现的暴雨、大暴雨天气过程进行分析，为气象部门做好暴雨天气预测预报提供参考[2]。
2 万宁市暴雨天气概况
2015年9月13日起，海南省出现持续性强降水天气，强降水落区主要在海南岛东半部地区，据统计，13日8： 00至16日16： 00，万宁市共有11个自动观测站点累积雨量超过300 mm，1个观测站点累积雨量超过400 mm，过程最大累积降雨出现在万宁市北大镇东兴农场自动站412.7 mm。另外，万宁市陆地普遍出现6～7级阵风，近海风力在白鞍岛测得最大阵风达11级。
3 暴雨天气形势
2015年9月中旬，大气环流平直且呈经向性，副热带高压明显，19号台风环高在南海中部生成，受副热带高压南侧的偏东气流影响，台风在越南登陆，由于其北侧环流与冷空气交汇结合，因此海南省大部分地区在13—16日期间出现了暴雨、局部大暴雨天气过程。15日8： 00，500 hPa流场上（图1），高空槽底在北纬26°附近，引导冷空气南下，副热带高压表现为带状分布，并处于东西走向，万宁市位于副热带高压西南侧偏东气流影响范围内，同时受到台风东北部东南气流控制，促使低压系统外围及南海北部的水汽源源不断输送至万宁市上空，从而出现暴雨、大暴雨天气。16日24： 00，副热带高压出现南压，影响势力出现减弱，此时万宁市仍受到副热带高压南侧的偏东气流影响，降雨持续。在925 hPa上，15日8： 00（图2）和16日24： 00（图略），有冷空气南下至华南沿海，与低压系统北部的东南暖湿气流汇合，冷暖气流在海南岛东部交汇，为万宁市出现暴雨、大暴雨天气提供了有利的水汽条件。
4 物理量条件
4.1 水汽条件
在台风“环高”和冷空气的共同作用下，13—16日万宁市出现了暴雨、大暴雨天气，沿海还出现大风天气。分析700 hPa水汽通量场及水汽通量散度场得出，在前期出现较大降水后，15日18： 00万宁市上空水汽通量值达到了4 g·cm-1·hPa-1·s-1，水汽通量大值中心位于海南省以西的越南地区，中心值为20 g·cm-1·hPa-1·s-1，正对应该地区出现的热带低压系统活动。同时，14日万宁市等地上空水汽通量散度值达-3×10-7 g·cm-1·hPa-1·s-1，14日18： 00，海南省东南部地区上空形成水汽辐合，万宁市处于水汽辐合中心，随后水汽通量散度负值区不断扩大，同时水汽辐散转变成为水汽辐合，万宁市上空具备充沛的水汽输送，大量水汽在上空集聚，为暴雨、大暴雨天气提供了良好的水汽条件。
4.2 动力条件
针对15—16日降水时段分析，15日8： 00左右，925 hPa流场上，海南省上空存在明显的气流辐合，同时低空还存在偏东向的大风速带。由于万宁市地形西高东低，低空偏东气流遇西半部丘陵山脉阻挡，促使气流向上抬升，形成强烈的上升垂直运动，为大暴雨天气发生发展提供了有利的动力抬升作用。
4.3 不稳定条件
强降水天气出现的过程中往往伴随有较高的能量出现，而持续性强降水天气的产生，要同时具备有充足的水汽和水汽供应以及不稳定层结，不稳定能量得到释放后势力趋于减弱。总的看来，在此次暴雨过程中，不稳定能量条件有利于暴雨天气发生发展，不稳定能量充足促进了暴雨天气持续。9月13—16日受台风“环高”影响，海南省多地区出现了暴雨、局部特大暴雨天气过程。15日20： 00，从最近的三亚高空站探空图（图略）上可以看出，CAPE对流有效位能值较大，远高于对流抑制有效位能，K指数达到了38，都说明该地区上空大气极不稳定。同时，高空230～400 hPa、500～600 hPa、700～925 hPa为相对湿度大于80%的湿层，湿层深厚，中层干冷，从而就形成了上干、下湿的分布形势，极易形成强对流天气。出现强降水前，万宁市最高温度达到了27 ℃以上，且午后至傍晚期间温度偏高有利于不稳定能量积累，再加上副热带高压向外围输送水汽，在这种低层高温高湿的大气环境下，暖湿环境为万宁市出现持续暴雨、大暴雨天气提供了必要的不稳定条件。
5 结语
在台风环高和冷空气的共同影响下，2015年9月13—16日万宁市出现了强降雨天气过程。台风登陆后，其北侧环流与冷空气交汇，会引发暴雨、大暴雨天气过程。万寧市处于水汽通量大值区，并对应活动的热带低压系统，水汽通量散度场不断扩大，水汽辐散转变为水汽辐合，不断向暴雨区输送大量水汽。万宁市等地上空具备强烈的上升运动及大量不稳定能量，为暴雨天气发生发展提供了充沛的水汽及有利的动力抬升和不稳定条件。
参考文献：
[1] 王皘，高拴柱.2015年9月大气环流和天气分析[J].气象，2015，42（12）：1562-1567.
[2] 陈小华，李华宏，何钰，等.2015年9月15—16日华坪及昌宁大暴雨中尺度特征分析[J].云南大学学报：自然科学版，2017，39（2）：225-234.
关键词 台风;副热带高压;冷空气;物理量条件
中图分类号：P458.121.1 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.32.081
1 研究背景
暴雨是我国主要的灾害性天气之一，除西北个别省区外，其他地区几乎都有暴雨出现。受季风、地形等因素影响，我国暴雨地域性和时间性特征不是很明显，南方多而北方少，东南沿海多而西北内陆少;夏季多、冬季少，主要出现在夏季风活跃的下半年里，冬季暴雨常局限于华南沿海。每年的4—6月，华南地区暴雨频发;5—7月长江中下游常出现持续性暴雨，持续时间长、影响范围广且暴雨量大;7—8月为北方各省的主要暴雨季，暴雨强度也较大;8—10月雨带又逐渐南散;夏秋之后，东海和南海台风暴雨较为活跃，台风暴雨点雨量通常很大。暴雨的研究和预报一直受到政府和气象部门的高度重视，研究暴雨形成机制及预报着眼点可为同期暴雨监测预报预警提供重要的参考价值[1]。万宁市位于海南省东南部沿海，地形西高东低，西半部多为丘陵山脉，东濒南海，属热带季风海洋性气候，温和多雨，年平均降雨量2 070.3 mm，每月均有降雨，夏秋季降水较多，常受到台风降雨影响，降水来势猛，持续时间长，且降水强度大、降水时段分布不均，暴雨导致多地区房屋倒塌，农作物严重受灾，城市形成内涝，直接经济损失巨大。基于此，利用常规气候观测资料及自动站观测资料等，对2015年9月13—16日万宁市出现的暴雨、大暴雨天气过程进行分析，为气象部门做好暴雨天气预测预报提供参考[2]。
2 万宁市暴雨天气概况
2015年9月13日起，海南省出现持续性强降水天气，强降水落区主要在海南岛东半部地区，据统计，13日8： 00至16日16： 00，万宁市共有11个自动观测站点累积雨量超过300 mm，1个观测站点累积雨量超过400 mm，过程最大累积降雨出现在万宁市北大镇东兴农场自动站412.7 mm。另外，万宁市陆地普遍出现6～7级阵风，近海风力在白鞍岛测得最大阵风达11级。
3 暴雨天气形势
2015年9月中旬，大气环流平直且呈经向性，副热带高压明显，19号台风环高在南海中部生成，受副热带高压南侧的偏东气流影响，台风在越南登陆，由于其北侧环流与冷空气交汇结合，因此海南省大部分地区在13—16日期间出现了暴雨、局部大暴雨天气过程。15日8： 00，500 hPa流场上（图1），高空槽底在北纬26°附近，引导冷空气南下，副热带高压表现为带状分布，并处于东西走向，万宁市位于副热带高压西南侧偏东气流影响范围内，同时受到台风东北部东南气流控制，促使低压系统外围及南海北部的水汽源源不断输送至万宁市上空，从而出现暴雨、大暴雨天气。16日24： 00，副热带高压出现南压，影响势力出现减弱，此时万宁市仍受到副热带高压南侧的偏东气流影响，降雨持续。在925 hPa上，15日8： 00（图2）和16日24： 00（图略），有冷空气南下至华南沿海，与低压系统北部的东南暖湿气流汇合，冷暖气流在海南岛东部交汇，为万宁市出现暴雨、大暴雨天气提供了有利的水汽条件。
4 物理量条件
4.1 水汽条件
在台风“环高”和冷空气的共同作用下，13—16日万宁市出现了暴雨、大暴雨天气，沿海还出现大风天气。分析700 hPa水汽通量场及水汽通量散度场得出，在前期出现较大降水后，15日18： 00万宁市上空水汽通量值达到了4 g·cm-1·hPa-1·s-1，水汽通量大值中心位于海南省以西的越南地区，中心值为20 g·cm-1·hPa-1·s-1，正对应该地区出现的热带低压系统活动。同时，14日万宁市等地上空水汽通量散度值达-3×10-7 g·cm-1·hPa-1·s-1，14日18： 00，海南省东南部地区上空形成水汽辐合，万宁市处于水汽辐合中心，随后水汽通量散度负值区不断扩大，同时水汽辐散转变成为水汽辐合，万宁市上空具备充沛的水汽输送，大量水汽在上空集聚，为暴雨、大暴雨天气提供了良好的水汽条件。
4.2 动力条件
针对15—16日降水时段分析，15日8： 00左右，925 hPa流场上，海南省上空存在明显的气流辐合，同时低空还存在偏东向的大风速带。由于万宁市地形西高东低，低空偏东气流遇西半部丘陵山脉阻挡，促使气流向上抬升，形成强烈的上升垂直运动，为大暴雨天气发生发展提供了有利的动力抬升作用。
4.3 不稳定条件
强降水天气出现的过程中往往伴随有较高的能量出现，而持续性强降水天气的产生，要同时具备有充足的水汽和水汽供应以及不稳定层结，不稳定能量得到释放后势力趋于减弱。总的看来，在此次暴雨过程中，不稳定能量条件有利于暴雨天气发生发展，不稳定能量充足促进了暴雨天气持续。9月13—16日受台风“环高”影响，海南省多地区出现了暴雨、局部特大暴雨天气过程。15日20： 00，从最近的三亚高空站探空图（图略）上可以看出，CAPE对流有效位能值较大，远高于对流抑制有效位能，K指数达到了38，都说明该地区上空大气极不稳定。同时，高空230～400 hPa、500～600 hPa、700～925 hPa为相对湿度大于80%的湿层，湿层深厚，中层干冷，从而就形成了上干、下湿的分布形势，极易形成强对流天气。出现强降水前，万宁市最高温度达到了27 ℃以上，且午后至傍晚期间温度偏高有利于不稳定能量积累，再加上副热带高压向外围输送水汽，在这种低层高温高湿的大气环境下，暖湿环境为万宁市出现持续暴雨、大暴雨天气提供了必要的不稳定条件。
5 结语
在台风环高和冷空气的共同影响下，2015年9月13—16日万宁市出现了强降雨天气过程。台风登陆后，其北侧环流与冷空气交汇，会引发暴雨、大暴雨天气过程。万寧市处于水汽通量大值区，并对应活动的热带低压系统，水汽通量散度场不断扩大，水汽辐散转变为水汽辐合，不断向暴雨区输送大量水汽。万宁市等地上空具备强烈的上升运动及大量不稳定能量，为暴雨天气发生发展提供了充沛的水汽及有利的动力抬升和不稳定条件。
参考文献：
[1] 王皘，高拴柱.2015年9月大气环流和天气分析[J].气象，2015，42（12）：1562-1567.
[2] 陈小华，李华宏，何钰，等.2015年9月15—16日华坪及昌宁大暴雨中尺度特征分析[J].云南大学学报：自然科学版，2017，39（2）：225-234.